TANS

Tunable CPE for Access Networks - TANS

Photonik schafft Grundlagen für das Glasfaser-Zugangsnetz der nächsten Generation

Die EU-Fördermaßnahme „Piano+ Photonic-based Internet Access Networks of the Future“ ist eine gemeinsame Initiative der Länder Deutschland, Vereinigtes Königreich, Israel, Polen und Österreich zur Schaffung der Grundlagen zukünftiger Glasfaser-Zugangsnetze. Weltweit vollzieht sich derzeit der Umbau des auch als „letzte Meile“ bezeichneten Zugangsnetzes auf die Glasfasertechnologie. Damit endet die Glasfaser in Zukunft direkt im Haus des Kunden, das Telekommunikations-Festnetz wird durchgängig zu einem Glasfasernetz. Deutsche und europäische Photonik-Unternehmen sind am internationalen Wettbewerb um die besten und aussichtsreichsten Technologien für das Zugangsnetz an führender Stelle beteiligt. Die jeweiligen Kompetenzen liegen zu einem beträchtlichen Teil komplementär, so dass sich eine übergreifende Zusammenarbeit zur Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit der europäischen Unternehmen anbietet, um gemeinsam das Internet der Zukunft zu verwirklichen.

In vielen Bereichen des täglichen Lebens übernimmt das Internet bereits heute zentrale und vitale Funktionen - für Unternehmen ebenso wie für den einzelnen Bürger. Neue Dienste im Internet werden insbesondere die Arbeitswelt (z.B. Telearbeitsplätze, Vereinbarkeit von Beruf und Familie), den Bildungsbereich (z.B. E-Learning) und die Gesundheitsfürsorge (z. B. Telemedizin etc.) umfassen. Sowohl das Angebot digitaler Inhalte, wie auch die Nachfrage nach solchen steigern sich mit einer enormen Dynamik. Um beidem entsprechen zu können, bedarf es der jeweils modernsten zur Verfügung stehenden Technologien.

Internet-Zugangstechnologie für Endnutzer-Datenübertragungsraten über 1GBit/s

Analog des durch das Mooresche Gesetz beschriebenen Fortschritts der Mikroelektronik entwickeln sich die Übertragungsraten des Internets ebenfalls nach einem Exponentialgesetz. Schon in kurzer Zeit wird die Anbindung des Endnutzers an das Internet über die DSL-Technologie, welche sich noch der alten Telefon-Kupferdrähte bedient, nicht mehr ausreichend sein kann. Der Umstieg auf Glasfaser ist bereits mittelfristig zwingend.

Während die VDSL-Technologien mit Übertragungsraten bis max. 100Mbit/s an die Grenze ihrer Leistungsfähigkeit gelangen, werden Glasfaserzugangsnetze der ersten Generation Übertragungsraten von 100MBit/s bis 1GBit/s ermöglichen.

Die Technologie, die im Verbundprojekt erforscht werden soll, ist ein passives optisches Netzwerk auf Basis des sog. Wavelength Division Multiplexing (WDM-PON). Bei diesem wird die Information von einem Verteilerknoten aus parallel an viele verschiedene Teilnehmer übertragen. Diese Teilnehmer werden dabei über viele unterschiedliche, aber eng benachbarte Lichtfrequenzen angebunden, so dass eine große Menge Daten parallel, aber mit einem jeweils eigenständigen Signal für jeden Nutzer übertragen werden kann. Man bedient sich also einer fundamentalen Eigenschaft des Photons: Es gibt nur eine sehr schwache Wechselwirkung, so dass insbesondere Nachbarkanäle nicht gestört werden. Information lässt sich mit Licht deshalb deutlich besser übertragen als mit Elektronen, die sich aufgrund ihrer elektrischen Ladung sehr stark gegenseitig beeinflussen.

Die im Rahmen der Piano+ Bekanntmachung geförderten Verbünde, Hiat; Impact und Tans befassen sich mit jeweils verschiedenen Teilsystemen des WDM-PON.

Leistungsfähige optische Hardware für den Endkunden

Das Verbundprojekt TANS untersucht gezielt die Hardware, die auf der Seite des Endkunden erforderlich ist, um die optischen Signale aus dem Zugangsnetz für die Nutzung mit den heimischen Endgeräten (Computer, Fernseher etc.) aufzubereiten.

Wesentlicher Faktor hierbei sind die Kosten. Zum einen sind die optischen Bauelemente, die für die Informationsübertragung via Glasfaser benötigt werden, immer noch sehr teuer, zum anderen ist der Kostenrahmen für das Equipment des Endnutzers (Customer Premises Equipment = CPE) besonders eng gesetzt. Mit gewöhnlichen Komponenten und Modulen der optischen Telekommunikation ist das erforderliche CPE daher nicht realisierbar.

Da es sich beim optischen Zugangsnetz der nächsten Generation um eine Mehrwellenlängen-Technik handelt, verkompliziert sich der Aufwand zusätzlich, da die Wellenlängenselektivität in das Endnutzerequipment integriert werden muss.

Der vorliegende Verbund beabsichtigt, die Problematik durch Einsatz mehrerer neuer Technologien zu lösen. Das Wellenlängen-Multiplexing soll durch Nutzung eines neuen, durchstimmbaren Lasers gewährleistet werden. Aus Kostengründen muss dieser ohne aktive Kühlung zu betreiben sein. Der Preis für den Laser muss unter 10$ liegen. Eine weitere Reduzierung der Kosten soll durch den Verzicht auf einen teuren diskreten Aufbau erreicht werden. Stattdessen wird ein neuartiger integrierter photonischer Schaltkreis basierend auf dem Verbindungshalbleiter Indiumphosphid zum Einsatz kommen.

Projektdetails

Koordinator

Philipp Neuber
ELCON Systemtechnik GmbH
Obere Hauptstr. 10, 9232Hartmannsdorf
+49 3722 7351-935

Projektvolumen

2,8 Mio € (Förderquote 51%)

Projektdauer

04.07.2017 - 30.06.2014

Projektpartner

ELCON Systemtechnik GmbHHartmannsdorf