flexible Mehrfachnutzung

Der Autor ist Sales Director Access & Switching und Mitglied der Geschäftsleitung bei DeltaNet AG Ein echter Quantensprung in Bezug auf die Übertragungsbandbreite ist im Grunde nur auf Basis reiner Glasfasernetze kostengünstig zu realisieren. Deswegen verwenden die neuen Highspeed-Netze auf der physikalischen Ebene meist optische Übertragungsmechanismen – und spezifische, darauf abgestimmte Optimierungstechniken. Bei der Glasfaser erfolgt die Übertragung in bestimmten Wellenlängenfenstern. In diesen Fenstern ist die Signaldämpfung äusserst gering. Zur Datenübertragung werden heute op-tische Fenster von 850 nm, 1300 nm und 1550 nm verwendet, denn mit der Verlängerung der Wellenlängen verbessert sich auch das Übertragungsverhalten der Glasfaser. Allerdings steigen im Gegenzug dann auch die Kosten für die entsprechenden elektronischen Komponenten (Übertrager, Empfänger, Verstärker etc.). Die Zukunft liegt daher in einer anderen Technologie. Heutige Glasfasernetze übermitteln die Informationen durch das Aufmodulieren der Daten auf eine einzige Wellenlänge bzw. Lichtfarbe. Werden jedoch mehrere Wellenlängen bzw. Lichtfarben gleichzeitig über die Leitung geschickt, steigert sich der Datendurchsatz um ein Vielfaches. Die Parallelität der übertragbaren Lichtfrequenzen hebt somit die bisher bekannten Bandbreitengrenzen auf.

Das Wellenlängenmultiplexverfahren (Wave­length Division Multiplexing, kurz WDM) ist ein optisches Frequenzmultiplexverfahren zur Übertragung von Daten (Signalen) über Glasfasern. Dabei werden aus verschiedenen Spektralfarben (Lichtfrequenzen) bestehende Lichtsignale zur Übertragung in einem Lichtwellenleiter verwendet. Jede vom Sender erzeugte Spektralfarbe bildet somit einen eigenen Übertragungskanal, auf den man die Daten (Signale) eines Senders modulieren kann. Die so modulierten Daten (Signale) werden dann durch optische Koppelelemente gebündelt und gleichzeitig sowie unabhängig voneinander übertragen. Am Ziel dieser optischen Multiplexverbindung werden die einzelnen optischen Übertragungskanäle durch passive optische Filter oder wellenlängensensible optoelektrische Empfänger­elemente wieder getrennt. Die WDM-Technik teilt sich in zwei Verfahren auf. Beim Dense Wavelength Division Multiplexing (DWDM) liegen die zur Übertragung im Glasfaserkabel verwendeten Wellenlängen (Spektralfarben) sehr dicht beieinander. Der Frequenz­bereich der Wellenlängen liegt üblicherweise im C- oder L-Band bei einem Frequenzabstand von 0,4 nm (50 GHz) bis 1,6 nm (200 GHz). Diese geringen Frequenzabstände lassen sich nur erreichen, indem temperatur- und wellenlängen-stabilisierte Laser und hochwertige Filter eingesetzt werden, die aber auch höhere Kosten verursachen. Dadurch erhält man Datenübertragungsraten von bis zu 40 Gbit/s pro Kanal bei bis zu 80 Kanälen. Durch Kombination des C- und L-Bandes sind bis zu 160 Kanäle möglich. Je nach Hersteller, Netzdesign und Glasfasertyp sind alle 80 bis 200 km optische Verstärker erforderlich, eine elektrische Datenrege-neration alle 600 bis 2000 km. Je höher die Datenrate auf einem Kanal ist, umso grösser werden die Beeinflussungen durch Dispersion. Bei Datenraten ab 10 Gbit/s muss mit Beeinflussungen durch chromatische Dispersion gerechnet werden, bei Datenraten ab 40 Gbit/s kommen weitere, nicht lineare Effekte wie etwa die Polarisationsmodendispersion hinzu. Eine kostengünstigere Variante des Wellenlängenmultiplexings ist das Coarse-Wavelength-Division-Multiplex-Verfahren (CWDM). Zur Übertragung von Signalen stehen hier genormte Wellenlängen mit einer Kanalbreite von 20 nm zwischen 820 nm und 1611 nm zur Verfügung.Diese grobe Aufteilung der Wellenlängen hat den Vorteil, dass kostengünstigere Laser und Komponenten verwendet werden können. Ohne Signalverstärkung sind damit Datenübertragungsraten bis 10 Gbit/s pro Kanal und Leitungsreichweiten von bis zu 70 km möglich.

Immer mehr Unternehmen transportieren über ihre Unternehmensnetze immer komplexere Anwendungen. Hierzu gehören beispielsweise Enterprise Resource Planning (ERP), Customer Relationship Management (CRM), Videokonferenzen und Streaming-Videos. Dafür benötigen die Unternehmen nicht nur im Campus zwischen den Gebäuden, sondern auch im WAN oft mehr, als die Netzinfrastruktur bieten kann. Solche Anwendungen erfordern für den Alltagsbetrieb eine hohe Zuverlässigkeit, Sicherheit, Verwaltbarkeit und Flexibilität. Besonders im Fokus stehen in diesem Zusammenhang:

Aus diesem Grund werden auch an die verbauten Transportkomponenten hohe Anforderungen gestellt, dazu zählen:

Heutige Anforderungen an Zugangsnetze liegen bereits auf der Enduser-Seite bei 100 Mbit/s. Damit ergeben sich auf der Transportseite ganz neue Anforderungen an Netzstrukturen und an die Kosten pro übertragenes Bit. Die Grenzen der klassischen Weitverkehrstechnologien sind damit erreicht. Die Mehrfachnutzung von Fiber-Infrastrukturen über WDM-Multiplexer kann hier Abhilfe schaffen und die Bandbreiten aufbohren.