Passives optisches Zugangsnetz mit schnellerer Datenübertragung und größerer Reichweite

Im Rahmen eines von der Europäischen Union geförderten Innovationsprojektes ist es einem Forscherteam von Siemens Networks erstmalig gelungen, über ein passives optisches Zugangsnetz eine Datenübertragungsrate von 10 Gigabit pro Sekunde fehlerfrei zu übertragen.

Das ist eine Vervierfachung der bisher möglichen Geschwindigkeit. Gleichzeitig konnte zum ersten Mal eine Entfernung von 100 Kilometern zwischen Netzknoten und Teilnehmer, der sogenannten letzten Meile, überbrückt werden. Heute können Subscriber im Umkreis von bis zu 20 Kilometern angeschlossen werden. Mit diesen Forschungserfolgen rückt die nächste Generation von Teilnehmeranschlusstechnik, die optische Netze leistungsfähiger und kostengünstiger macht, in greifbare Nähe.

Schon vor kurzem hat Siemens Networks im Zusammenhang mit optischen Netzen einen Weltrekord gemeldet: Innerhalb eines Versuchaufbaus wurden im optischen Kernnetz eines Betreibers 107 GBit pro Sekunde übertragen. Im kommerziellen Betrieb sind momentan in diesem Netzbereich Datenraten von bis zu 40 GBit pro Sekunde möglich. Nun hat das Forscherteam von Siemens eine neue Höchstgeschwindigkeit erreicht – diesmal im optischen Zugangsnetz.

Die derzeit bekannteste Technologie für das Zugangsnetz ist Digital Subscriber Line (DSL). Sie bietet Datenraten von bis zu 50 MBit pro Sekunde. DSL nutzt die bereits verlegte Kupfer-Doppelader des Telefonnetzes. Zukünftige Dienste wie Video-on-Demand, Videokonferenzen, Triple Play, Voice-over-IP, digitales Fernsehen und HDTV (High Definition TV) erfordern jedoch Zugangsnetze mit noch höheren Datenraten. Der Glasfaserteilnehmeranschluss ermöglicht die notwendigen Bandbreiten.

Heutige GPON (Gigabit PON)-Zugangsnetze arbeiten mit Datenraten von 2,5 Gigabit pro Sekunde aus dem Netz zum Teilnehmer (downstream) und 1,2 Gigabit pro Sekunde vom Teilnehmer ins Netz (upstream). Über eine zentrale Einrichtung können Teilnehmer im Umkreis von bis zu 20 Kilometern angeschlossen werden. Sollen Teilnehmer erreicht werden, die weiter entfernt wohnen, wird ein zusätzliches System benötigt – selbst dann, wenn die Kapazität des ersten Knotens noch nicht ausgelastet ist. Zudem ist die Zahl der Teilnehmeranschlüsse pro Knoten auf 64 beschränkt.

Um PON-Systeme weiter zu optimieren, beteiligt sich Siemens Networks an dem von der Europäischen Union geförderten Innovationsprogramm „Multi Service Access Everywhere“. Für das Teilprojekt „Extended Reach PON Systems“ hat Siemens den Prototypen eines neuen PON-Systems entwickelt. Mit diesem System gelang es, die Datenübertragungsraten auf 10 Gigabit pro Sekunde downstream und 2,5 Gigabit pro Sekunde upstream zu erhöhen. Gleichzeitig wurde die Reichweite zwischen Netzknoten und Teilnehmer auf 100 Kilometer ausgebaut und die Anzahl der Teilnehmeranschlüsse pro Verteilerknoten auf 512 ausgeweitet.

Mit dem neuen PON-System können Netzbetreiber ihren Kunden pro Knoten sowohl mehr Bandbreite zur Verfügung stellen als auch Teilnehmer in dünner besiedelten Gebieten kostengünstig anschließen. Zudem lassen sich über den höheren Teilerfaktor in Stadtgebieten wesentlich mehr Teilnehmer an ein System anbinden. Gleichzeitig macht das neue System die heute üblichen Konzentrator-Einrichtungen überflüssig, die den Datenverkehr lokal zusammengefasst und verteilt haben. Künftig können Teilnehmer direkt an das Kernnetz angeschlossen werden.

„Vor dem Hintergrund des erhöhten Bandbreitenbedarfs hat der Markt für optische Netze in den letzten Jahren einen enormen Aufschwung erfahren“, erklärte Christian Unterberger, President Fixed Networks bei Siemens Networks. „Das beflügelt nun auch Forschung und Entwicklung. Wir sind sehr zuversichtlich, dass wir bis zum Jahr 2009 die Systeme der nächsten PON-Generation bis zur endgültigen Marktreife weiterentwickeln können.“

Bei der Forschung zum neuen PON-System hat Siemens einen optischen Verstärker eingesetzt, den sogenannten Erbium-doped Fiber Amplifier (EDFA). Nur damit kann die hohe Reichweite und eine große Teilnehmerzahl erreicht werden. Die mit dem Element Erbium dotierten Glasfasern verstärken das Signal breitbandig und erlauben die Realisierung langer Übertragungsstrecken mit hoher Bandbreite. Diese Einrichtung wurde von Siemens so entwickelt, dass eine rein optische bi-direktionale Verstärkung möglich wird. Das Resultat: Mit einem einzigen kompakten Gerät werden sowohl die optischen Signale vom Endkunden zur Zentrale als auch die Signale von der Zentrale zum Teilnehmer verstärkt.

Hintergrund Passive Optische Netze:

Passive Optische Netze (PON) bilden die Grundlage für moderne, bandbreitenstarke Zugangsnetze. Sie werden zur Realisierung der sogenannten Fibre to the Home-Technik (FTTH) benötigt. Dabei wird anstelle des üblichen Kupferkabels ein Glasfasernetz bis zum Endkunden verlegt. Durch die optische Übertragung von Signalen per Glasfaser lassen sich höhere Übertragungsraten und größere Reichweiten erzielen. Bei PON sind alle Teilnehmer über einen Leistungsteiler (Splitter) mit einer einzigen zentralen Einrichtung verbunden. Zudem arbeitet das Netz mit rein passiven Elementen und ist daher wartungsarm und energiesparend. PON ermöglichen neue Anwendungen wie Video-on-Demand in HDTV-Qualität.

Hintergrund zu „Extended Reach PON Systems“

Extended Reach PON Systems ist eines der Teilprojekte von „Multi Service Access
Everywhere“ (MUSE). MUSE ist ein Innovationsprojekt innerhalb des gerade laufenden sechsten Rahmenprogramms der Europäischen Kommission, FP6, zur Förderung von Forschung und Entwicklung der Informations- und Kommunikationstechnologien.

Ziel des Teilprojekts Extended Reach PON Systems war, die Datenübertragungsraten auf 10 Gigabit pro Sekunde downstream und 2,5 Gigabit pro Sekunde upstream zu erhöhen. Gleichzeitig sollte die Reichweite auf 100 Kilometer ausgebaut und die Anzahl der Teilnehmeranschlüsse pro Verteilerknoten auf 512 ausgeweitet werden. Das Projekt startete 2006 und wird bis April 2007 offiziell beendet sein. An Extended Reach PON Systems sind neben Siemens auch die Universitäten von Eindhoven und Essex, Heinrich-Hertz-Institut Berlin der Fraunhofer Gesellschaft sowie führende europäische Netzbetreiber beteiligt. Die Universitätsinstitute untersuchen dabei spezielle technologische Teilaspekte, die Betreiber spezifizieren die Eigenschaften des Systems und dessen Applikationen. Das vereinbarte Ziel konnte nun vor kurzem mit dem PON-Prototypen erreicht werden. Als nächster Schritt werden gemeinsame Tests mit den beteiligten Netzbetreibern durchgeführt.

Siemens Networks GmbH & Co KG

Siemens Networks* schafft im Dialog mit seinen Kunden zukunftsweisende Kommunikationslösungen, die Netzbetreiber und Service Provider bei der Umsetzung ihrer Geschäftsziele optimal unterstützen. Dabei bringt Siemens Networks Innovationskraft, weltweite Erfahrung und unübertroffene Umsetzungskompetenz in allen Bereichen der Sprach- und Datenkommunikation ein. Als Innovationsführer setzt Siemens Networks Trends für eine Kommunikation, die heute und in Zukunft zum Erfolg der Kunden beiträgt. Siemens Networks ist eine 100-prozentige Tochtergesellschaft der Siemens AG und ist in rund 100 Ländern aktiv.

* Siemens Networks wird in ein 50:50 Joint Venture mit der Netzwerksparte der Firma Nokia übergehen. Das neue Unternehmen, Nokia Siemens Networks, wird ein führendes Unternehmen in der Telekommunikationsbranche sein und starke Positionen in den wichtigen Wachstumsfeldern Infrastruktur und Services für Fest- und Mobilfunknetze einnehmen. Nokia Siemens Networks wird insbesondere bei der Konvergenz von Festnetz- und Mobilkommunikation entscheidende Akzente am Markt setzen. Nokia Siemens Networks wird seine Geschäftstätigkeit voraussichtlich im ersten Quartal 2007 aufnehmen. Dies steht unter dem Vorbehalt, dass die Bedingungen für das Closing vollständig erfüllt sind und sich die Vertragspartner in den Detailfragen zur Umsetzung geeinigt haben.

Informationsnummer: SN FN 2007 02.05 d
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