Photonische Netze im Spannungsfeld von Wirtschaftlichkeit und Innovation

Wie ist es um die Wirtschaftlichkeit optischer Telekommunikationsnetze bestellt? Welche Innovationen gibt es auf dem Gebiet? Fragen wie diese standen im Fokus einer Fachtagung über photonische Netze, zu der die Informationstechnische Gesellschaft im VDE (ITG) internationale Experten nach Leipzig eingeladen hatte.

Die Zahlen sprechen für sich: “Weltweit wird der ITK-Markt im laufenden Jahr um 4.3 Prozent auf 2.16 Billionen Euro und wird 2005 um weitere 130 Milliarden Euro steigen”, zieht Manfred Breul, Bereichsleiter Telekommunikation beim Bundesverband “Informationswirtschaft, Telekommunikation und neue Medien e.V. (BITKOM) eine Bilanz. Damit habe sich der ITK-Umsatz seit 1994 mehr als verdoppelt. Regionen mit besonderer Dynamik seien Ostasien, Mittelosteuropa und einige lateinamerikanische Länder.

Mit physikalischen und technischen Problemen und Grenzen der Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung hat sich Prof. Dr. Volkmar Brückner von der Deutschen Telekom Fachhochschule in Leipzig in den vergangenen Jahren intensiv befaßt. “Ein Glasfasernetz besteht aus sehr vielen Komponenten, die alle auf ihre Auswirkung auf die Datenübertragung, also auf die Dämpfung und Dispersion, betrachtet werden müssen”, gibt der Experte zu bedenken. Er plädiert dafür, auch sogenannte Nichtlinearitäten für die Nachrichtenübertragung stärker in Betracht zu ziehen. Dabei handelt es sich um Solitonen, die als formstabile Impulse Übertragungsbandbreiten von bis zu 10 GBit/s ermöglichen könnten.

Datenübertragung mit “Tsunami-Effekt”?

Solitonen sind auch von natürlichen Prozessen bekannt. “Diese besondere Form der solitären Wellen sind die Tsunamis”, erläutert Brückner. Sie entstehen durch bestimmte Seebeben im Ozean und haben “Wellenlängen” von 10 bis 100 km. Diese Wellenlängen sind deutlich größer als die Wassertiefe – daher sind sie auf offener See Flachwasserwellen mit etwa 1 m Wellenhöhe. Sie breiten sich sehr schnell aus und überqueren innerhalb eines Tages den Ozean. Bei Annäherung an das Ufer verringert sich die Wassertiefe. da der Energiefluß konstant bleibt, werden die Wellen viel größer und es kommt zu den verheerenden Flutkatastrophen.

Eine technologische und wirtschaftliche Analyse von DWDM-Hochgeschwindigkeitsübertragungen mit 40 Gbit/s wurde von Stephan Neidlinger, zuständig für “Information and Communication Networks” bei der Münchener Siemens AG vorgestellt. Treiber der Entwicklung seien die 40-Gbit/s-Schnittstellen an Hochleistungs-Backbone-Routern sowie wirtschaftliche Vorteile im Vergleich zu 10-Gbit/s-Übertragungen. Für den praktischen Einsatz, so Neidlinger, sollten Dense-Wavelenght-Division-Multiplexing-Systeme (DWDM) für den gemischten Betrieb mit 10 und 40 Gbit/s pro Wellenlänge ausgelegt sein. Dieses vereinfache vor allem eine Anwendung mit gemischtem Betrieb.

Symmetrische Faseranordnung kompensiert Signalstörungen

Die optische Datenübertragung mit hohen Bitraten verlangt indessen auch ihren Tribut. “Bei Bitraten von über 40 Gbit/s treten durch nichtlineare Intrakanal-Effekte Signalverzerrungen auf”, erläutert Prof. Dr. Arne Striegler vom Lehrstuhl für Hochfrequenztechnik der Universität Erlangen. Derartige Signalverzerrungen nehmen mit der Signalleistung zu und werden generell als irreversibel betrachtet. Striegler fand jedoch heraus, dass sich derartige Verzerrungen kompensieren lassen, wenn symmetrische Faserbündel mit entgegengesetzten Dispersionskoeffizienten zum Einsatz gelangen. “Auch die Reichweite der Übertragungsstätten wird vergrößert”, zieht Striegler eine vorläufige Bilanz.