Optische Cross Connects

Die optischen Cross Connects sind das zentrale Element für die Steuerung der Verbindungen innerhalb des DWDM-Netzes. Die durch den Lambda-Demultiplexer getrennten Lichtstrahlen werden in kurzen LWL zum Cross Connect geführt, wo sie individuell oder in Bündeln auf die geforderten Ausgangs-LWL gelenkt und, nach Lambda Multiplexierung, an den nächsten DWDM-Knoten weitergesendet werden. Die räumliche Anordnung der optischen Schaltele-mente ist 3- oder 2-dimensional, je nach verwendeter Technologie. Für die Ablenkung der Lichtstrahlen werden folgende Technologien eingesetzt:

- Neigbare Mikrospiegel - Mikroblasen (Bubbles) - Flüssigkristalle

- Thermooptische Elemente Neigbare Mikrospiegel

Ein Anwendungsbeispiel dieser Technologie ist der WaveStarTM Lambda Router von Lucent Technologies. Funktionsprinzip: Die von der Fasergruppe links austretenden Lichtstrahlen, welche im Switch eintreffen, werden auf ein Feld von 256 mikroskopischen Spiegeln proji-ziert. Durch Neigung zweier Achsen der einzelnen Spiegel kann die Eintreffstelle der Licht-strahlen auf das zweite Spiegelfeld und von dort auf die Ausgangsfaser eingestellt werden.

Abbildung 20.10: Lambda Router

Die Spiegel werden elektrisch in weniger als 10 ms in vorbestimmte Positionen gesteuert.

Diese Spiegelmodule sind nicht-blockierend, d.h. sie können gleichzeitig alle Routenkombi-nationen herstellen. Sie sind weitgehend unabhängig und schalten gleichzeitig eine oder meh-rere Träger per Spiegel um. Die maximale Bandbreite per Lichtstrahl beträgt 40 Gbit/s. Für eine hohe Betriebssicherheit wurde das Spiegelmodul redundant, mit Reservespiegeln, aus-gestattet. Die Mikrospiegel-Lösung des Lambda Routers ist technologisch besonders aufwen-dig. Da jeder Mikrospiegel eine hohe Anzahl Positionen aufnehmen soll, sind für eine gute Treffsicherheit wiederholte Kalibrierungen erforderlich. Für die 3-dimensionale Schaltung der 256 Lichtstrahlen werden insgesamt 512 Mikrospiegel (ohne Redundanz) benötigt.

Eine neue Generation von Mikrospiegeln wird auf Basis der Technologie von Silikonen Mik-romaschinen (MEMS – Mikroelektromechanische Systeme) gebaut. MEMS können verschie-dene physische Funktionen, wie elektrische, mechanische und thermische, ausführen. Die Silikon-Mikromaschinen werden ähnlich der integrierten Halbleiterschaltungen hergestellt.

Durch die Auftragung mehrerer Polysilikon-Schichten auf ein Silkon-Substrat werden die Bestandteile der Mikromaschine gebildet. Die überflüssigen Materienteile werden durch Ät-zen entfernt, die mobilen Komponenten beweglich gemacht und die Mikromaschine bekommt die endgültige Form. Die Steuerung der mobilen Teile erfolgt durch elektrische oder magneti-sche Felder. Die neuen DWDM Cross Connects in der MEMS-Ausführung sind noch kleiner, kostengünstiger und verbrauchen noch weniger Energie. Diese Module müssen aber funktio-nell anders konzipiert werden, da jeder Mikrospiegel in nur wenige Positionen bewegt werden kann.

Mikroblasen

Ein Schaltmodul mit Mikroblasen wird mit einem flüssigen LWL gebildet. In der Flüssigkeit kann eine Blase produziert werden, die die Verbreitung des Lichtstrahls verändert. Agilent Technologies hat mit “Photonic Switching Platform“ ein Mikroblasen-Schaltmodul entwi-ckelt.

Abbildung 20.11: Funktionsprinzip eines Mirkoblasen Schaltmoduls

Das Schaltmodul besteht aus einer dünnen Glasplatte, in der mit Flüssigkeit gefüllte Rinnen sind. Der Lichtstrahl durchquert die Rinnen unter einem spitzen Winkel. Da Glas und Flüs-sigkeit in den Rinnen den gleichen Brechindex haben, verbreitet sich der Lichtstrahl geradli-nig. Wenn am Kreuzpunkt des Lichtstrahls in der Rinne eine Blase produziert wird, erfährt der Strahl wegen des geänderten Brechindex eine totale Reflexion und wird umgelenkt.

Die Blasen werden durch Heizung, durch thermische Elemente (wie InkJet-Drucker), produ-ziert. Ein “Photonic“-Schaltmodul besteht aus einer Glasplatte mit mehreren Rinnen, welche Heizpunkte für die Blasen haben. Vorteilhaft in dieser Lösung sind die relativ einfache Tech-nologie und die Tatsache, das keine beweglichen mechanischen Teile benötigt werden.

Durch die 2-dimensionale Anordnung dieses Schaltmoduls entstehen aber zwei wesentliche Nachteile:

- Für eine nicht blockierende Schaltung werden N * N Schaltpunkte benötigt, wesentlich mehr als in der 3-dimensionalen Anordnung.

- Ein Lichtstrahl muss bis zu N Rinnen kreuzen, was zu beachtlicher optischer Dämpfung und Verzerrung führen kann.

Flüssigkeitskristalle

Flüssigkeitskristalle (LCD) sind als Elemente der Flachbildschirme für Computer bekannt.

Die Funktionsweise der Flüssigkristall-Schaltelemente basiert auf der Änderung der Polarisie-rungsrichtung des Lichts in Abhängigkeit von einem elektrischen Signal. Der polarisierte Lichtstrahl des Flüssigkristall-Elements wird durch weitere, passive Polfilter geführt. Je nach Richtung der Polarisierung wird der Lichtstrahl durchgelassen oder ausgelöscht.

Thermooptische Schaltelemente

Bei diesen Elementen kommt die Änderung des Brechindexes in Abhängigkeit der Tempera-tur zum Einsatz. Der eintretende Lichtstrahl wird durch das thermooptische Glaselement, das elektrisch geheizt und gekühlt wird, geführt. Der Lichtstrahl wird durch die Änderung des Brechindexes des Glases mehr oder weniger gebogen und trifft in Ausgang 1 oder 2 ein. Bei diesem Typ von Schaltelement müssen noch die Umschaltzeiten reduziert werden

Abbildung 20.12: Funktionsprinzip der thermooptischen Schaltelemente 20.1.7 Wellenlängenkonverter

Konverter

Die technologischen Lösungen für Wellenlängenkonverter sind weniger ausgereift als bei Cross Connects. Heute wird eine hybride Lösung verwendet. Der zu konvertierende optische Träger wird demoduliert und das gewonnene elektrische Signal steuert einen neuen optischen Träger an, der mit einem in der Wellenlänge abstimmbaren Laser generiert wird.

In der Entwicklung befinden sich auch weitere Lösungen, z.B. der interferometrische Mach-Zehnder Wellenlängenkonverter, die in der “Halbleiter optischer Verstärker“-Technologie hergestellt werden.

20.1.8 Dynamisches optisches Switching Optisches Switching

Da die gegenwärtigen Lambda Switches im besten Fall Schaltzeiten in der Größenordnung der Millisekunde haben, arbeiten die DWDM-Netzwerke mit einer statischen Zuteilung der Kapazität der optischen Träger. Die Lage ist ähnlich den klassischen Time Division Multiplex Systemen, wo die Bandbreiten der einzelnen Kanäle, ungeachtet ihrer tatsächlichen Nutzung, reserviert sind. Eine wesentliche Erhöhung der Leistungsfähigkeit der optischen Telekommu-nikationssysteme lässt sich durch die dynamische Nutzung der Trägerkapazitäten erreichen.

Zu diesem Zweck müssen die Schaltzeiten um mehrere Größenordnungen gekürzt werden.

Wie in einem Daten-Router soll der Weg der optischen Information Paketswitching ähnlich, dynamisch, in Funktion der in dieser Information enthaltenen Netzwerkadressen gesteuert werden. Lösungen für dynamisches optisches Switching sind gegenwärtig in der Entwicklung.

Für das dynamische optische Switching müssen aber noch technologische Herausforderungen gelöst werden. Eine davon ist die ungeheuere Schnelligkeit, mit welcher die Erkennung und Auswertung der Netzadresse jedes einzelnen optischen Paketes sowie die Steuerung des Lambda Switches erfolgen muss. Für alle diese Aufgaben stehen Zeiten in der Größenord-nung der Nanosekunde (10^-9 s) zur Verfügung, was die Möglichkeiten der gegenwärtigen Spitzentechnologien überschreitet.

Als ein Schritt in Richtung des dynamischen Switching kann eine hybride, opto/elektronische Lösung die Effizienz des optischen Netzes erhöhen. Um mit den längeren Schaltzeiten arbei-ten zu können, werden an der Grenze des optische Netzes mehrere für die gleiche Zieladresse bestimmte Informationspakete in einem “Makropaket“ zusammengesetzt. Dann wird das Makropaket, nach einmaliger Einstellung des Weges im optischen Netz, in einem Zug über-tragen (Optical Burst Switching). Die suboptimalen Schaltzeiten fallen im Vergleich mit der längeren Dauer der Übertragung des Makropaketes weniger ins Gewicht.

20.2 WDM und optische Komponenten

20.2.1 Anforderungen für neue Dienste und Netze SDH / WDM und optische Netze

Verbreitung des Internet und Akzeptanz, Einführung neuer Dienste, wie

* World Wide Web (Client/Server), Napster, Gnutella (Peer-to-Peer)

* Video-on-Demand, Services-on-Demand, Grid-Computing

* IP-Telefonie, Multimedia-Applikationen

Führte zu exponentiell wachsender Bedarf an Bandbreite auf verschiedenen Ebenen. Dazu

* Anbindung der Anwender und Service Provider

* Verkopplung von Hochleistungsrechnern (Metacomputing)

* Anschluss nationaler und internationaler WAN (Backbone) Mangelnde Kapazität der Weitverkehrsnetze ~> drohender Engpass.

Neue Netztechnologien

* SDH-Technik (Synchrone Digitale Hierarchie)

* WDM (Wellenlängenmultiplexing)

* Überdimensionierung (best effort) vs. Dienstgüte (Premium Services)

* Einsatz in neuen Netzen, wie G-WiN, Abilene, GÉANT, X-WiN.

Aufbau optischer Netze (Lichtwellenleiter): optische Übertragung und Vermittlung.

20.2.2 Technische Grundlagen WDM und optischer Netze SDH: Synchronous Digital Hierarchy

Glasfaserkabel in WAN seit vielen Jahren genutzt. Seit Ende der 80er Jahre digitale Signale über LWL mit Hilfe der SDH-Technik (Synchrone Digitale Hierarchie) übertragen. SDH stellt in der Basisfunktionalität ein hierarchisches System zum Multiplexen von Datenströmen dar.

Vorteil gegenüber der bisherigen PDH-Technik (Plesiochrone Digitale Hierarchie): synchro-ner Betrieb aller Netzelemente ~> damit direkter Zugriff auf einzelne Teilsignale insynchro-nerhalb eines höherratigen Multiplexsignals möglich. Darüber hinaus wurden Mechanismen standar-disiert, die auch den Transport von anderen Signalen als den Vielfachen der 64 kbit/s Telefo-niekanäle gestatten, wie z.B. IP-Pakete oder ATM-Zellen.

WDM: Wavelength Division Multiplexing

Seit Mitte 90er Jahr wird optische Wellenlängen-Multiplextechnik (WDM) genutzt ~> erheb-liche Steigerung der Übertragungskapazität vorhandener LWL-Verbindungen. WDM ist die

optische Analogie zum Frequenzmultiplexing der elektrischen Nachrichtentechnik, bei dem jedem Signal ein eigener Frequenzbereich zur Verfügung steht. Beim WDM-Verfahren wer-den mehrere Signale mit leicht unterschiedlichen Trägerwellenlängen (sog. “Farben”) auf einer Glasfaser zusammengeführt und gemeinsam übertragen, d.h. die Signale können auch gemeinsam optisch verarbeitet werden. Beispiel: Gemeinsame optische Verarbeitung von Signalen am Beispiel eines optischen Verstärkers und eines optischen Add-Drop-Multiplexers.

Abbildung 20.13: Gemeinsame optischer Verarbeitung von Signalen

Typische WDM-Übertragungssysteme arbeiten bei Wellenlängen im Bereich um 1550 nm, mit einem spektralen Abstand der Übertragungskanäle von 50 GHz, 100 GHz oder 200 GHz.

Auf jedem optischen Übertragungskanal werden dabei meist Bitraten von 2,5 Gbit/s übertra-gen, ab 2000 vermehrt auch bis zu 10 Gbit/s und mehr.

Während Steigerung der Übertragungskapazität durch reine Zeitmultiplextechnik von heute üblichen 2,5 Gbit/s auf 10 Gbit/s schon aufwendig ist, ist für eine Steigerung jenseits von 10 Gbit/s ein erheblicher Aufwand notwendig. Darüber hinaus ist die Infrastruktur bereits vor-handener Netze in der Regel für diese Bitraten nicht geeignet. Hierbei WDM-Technik ge-nutzt, um vorhandene Infrastruktur möglichst gut und wirtschaftlich auszunutzen.

Signalregeneration

Reine SDH-Technik erfordert aller 30 - 40 km eine vollständige Signalregeneration, d.h. das optische Signal muss jedesmal wieder in ein elektrisches Signal gewandelt werden, in seiner Amplitude, Pulsform und zeitlichen Synchronität regeneriert und schließlich wieder elektro/

optisch gewandelt werden. Mit Einführung der WDM-Technik lohnt sich der Einsatz von op-tischen Verstärkern, mit denen das Signal zumindest in seiner Amplitude regeneriert werden kann. Der Abstand zwischen diesen optischen Verstärkern kann zwischen 60 und 120 km liegen. Der Umfang des notwendigen Equipments wird damit drastisch reduziert. Darüber hinaus kann das WDM-System so dimensioniert werden, dass anfangs nur wenige Kanäle betrieben werden und bei wachsendem Bedarf weitere Kanäle, ohne zusätzliche Investitionen für Verstärker, implementierbar sind.

Abbildung 20.14: Vorteil WDM-Technik gegenüber ausschließlich SDH-Technik

Terminalmultiplexer

Neben der Verwendung der Optik und WDM-Technik für die Übertragungstechnik bei Punkt-zu-Punkt-Verbindungen spielt auch deren Einsatz für Netzwerkfunktionalitäten, die über die reine Punkt-zu-Punkt-Übertragung hinausgehen, eine immer größere Rolle. Sowohl für die Realisierung von Punkt-zu-Punkt-Verbindungen als auch beim Aufbau von optischen Netzen ist der Terminalmultiplexer die unabdingbare Basiskomponente. Optische Terminalmultiple-xer bilden aus den einzelnen Signalen den Wellenlängenmultiplex bzw. trennen dieses wieder in die einzelnen optischen Kanäle auf. Sie enthalten in der Regel optische Verstärker zu Kon-ditionierung des optischen Summensignals und Möglichkeiten zur Überwachung ausgewähl-ter physikalischer Parameausgewähl-ter.

Exemplarische Anordnung der Basiselemente eines Netzes, wie Terminalmultiplexer, opti-sche Verstärker, optiopti-sche Add-Drop-Multiplexer und optiopti-sche Cross-Connectoren:

Abbildung 20.15: Exemplarische Anordnung der Netz-Basiselemente

Darüber hinaus können auch Einrichtungen für eine optische Ersatzschaltung integraler Be-standteil der Terminalmultiplexer sein. Bevor aus den einzelnen Signalen ein Wellenlängen-multiplex gebildet werden kann, müssen die Wellenlängen und die Pegel der Eingangssignale den Anforderungen des WDM-Systems, wie z.B. an das festgelegte Wellenlängenraster, an-gepasst werden. Dies erfolgt mit Hilfe eines sogenannten Transponders: Dieser detektiert Sig-nale beliebiger Wellenlänge und setzt sie durch eine optisch-elektronisch-optische Wandlung in Signale mit der vordefinierten Wellenlänge um.

Beispiel: Einrichtungen für eine optische Ersatzschaltung als integraler Bestandteil der Ter-minalmultiplexer.

Abbildung 20.16: Einrichtung für eine optische Ersatzschaltung Optische Verstärker

Entwicklung des optischen Verstärkers war die entscheidende Voraussetzung für die rein op-tische Übertragung über große Entfernungen. Ein opop-tischer Verstärker für den Wellenlängen-bereich um die 1550 nm besteht aus einer Erbium-dopierten Glasfaser, die vom Licht eines Pump-Lasers bei 980 nm oder 1480 nm angeregt wird und die ankommende Signalleistung

durch den Effekt der stimulierten Emission verstärkt. Wie auch bei jedem elektrischen Ver-stärker fügt der optische FaserverVer-stärker dem Signal Rauschen hinzu, und bei der Kaskadie-rung dieser Verstärker verringert sich die nutzbare Bandbreite. Die Bandbreite eines Faserver-stärkers beträgt typischerweise 30 nm oder ca. 4 THz.

Abbildung 20.17: Optische Verstärker Add-Drop-Multiplexer

Optische Add-Drop-Multiplexer dienen zur Ein- und Auskopplung von WDM-Signalen in Netzen mit ringförmiger Topologie. Je nach Ausführung der verwendeten optical add-drop unit können fest definierte Kanäle oder wahlfreie Kanäle in das Wellenlängenmultiplex-Signal eingefügt oder aus diesem ausgekoppelt werden. Wie im Terminalmultiplexer ist es notwendig, die einzufügenden Signale auf das Wellenlängenraster des Systems umzusetzen, z.B. mit Hilfe von Transpondern. Auch hier werden ausgewählte physikalische Parameter überwacht und können Einrichtungen für optische Ersatzschaltungen implementiert sein.

Abbildung 20.18: Prinzipieller Aufbau eines Add-Drop-Multiplexers Optical Cross Connect

Die komplexesten, aber auch leistungsfähigsten Netzelemente eines optischen Netzes sind optische Cross-Connectoren. Sie bieten die verallgemeinerte Funktionalität der flexiblen opti-schen Add-Drop-Multiplexer, bei dem wahlfrei Kanäle ein- und ausgekoppelt werden können.

Optische Cross-Connectoren besitzen mehrere Ein- und Ausgänge, die wahlfrei mitein-ander verknüpfbar sind. Neben dieser Schaltfunktion in der Raumlage können Kanäle i.allg. auch in ihrer Wellenlängenlage verändert werden. Da die Realisierung von rein optischen Wellenlän-genschaltstufen sehr aufwendig ist, werden optische Netze so entworfen, dass nur wenige dieser Wellenlängenkonversionen benötigt werden.

Die 3 R Regenerationsstufe (reamplification, retiming und reshaping) kann notwendig wer-den, wenn eingehende Signale über sehr große Entfernungen oder über eine große Anzahl von Knoten übertragen wurden. Rein optische 3 R Regeneratoren sind noch auf absehbare Zeit Gegenstand der Forschung.

Abbildung 20.19: Optischer Crossconnect mit 3 R Regenerationsstufe 20.2.3 Ersatzschaltungen und Strukturtrennung Optische Ersatzschaltungsverfahren

In optischen Netzen können mit Hilfe der WDM-Technik verschiedene Varianten von Ersatz-schaltungen aufgebaut werden, um die Auswirkungen von Fehlern auf der Über-tragungsstrecke (z.B. Faserbruch) oder in den Netzknoten zu begrenzen. Zwei der wichtigsten Verfahren: Pfadersatzschaltung und Multiplex-Sektion-Ersatzschaltung

Bei der Pfadersatzschaltung werden zwei disjunkte Wege durch das Netz aufgebaut. Im Feh-lerfall wird auf den Ersatzweg umgeschaltet. Bei der Multiplex-Sektion-Ersatzschaltung müs-sen die Netzknoten, die die fehlerhafte Multiplex-Sektion begrenzen, einen Ersatzweg über benachbarte Netzknoten schalten.

Abbildung 20.20: Optische Ersatzschaltungsverfahren Trennung von logischer und physikalischer Netzstruktur

Erläuterung des Grundprinzip der Trennung von logischer und physikalischer Netzstruktur am Beispiel (siehe Abbildung):

Abbildung 20.21: Trennung von logischer und physikalischer Netzstruktur

Der dargestellte Verkehrsbedarf zwischen den einzelnen Knoten kann im einfachsten Fall physikalisch umgesetzt werden, indem jeder logischen Verbindung ein WDM-Kanal zuge-ordnet wird. Diese Wahl der Wellenlängenkanäle hat den Vorteil, dass nur die für den jewei-ligen Netzknoten bestimmten Signale opto/elektrisch gewandelt werden müssen und ein Auf-rüsten des Netzes für einzelne Verkehrsbeziehungen erfolgen kann. So sind z.B. logische Sternnetze auf physikalischen Ringstrukturen realisierbar. Noch wesentlich effektiver in der Nutzung der verfügbaren Resourcen ist eine Kombination von SDH- und WDM-Funktionen, bei der die WDM-Technik die elektrischen Knoten vom Transitverkehr entlastet, indem dieser optisch an den jeweiligen Knoten vorbei geführt wird.

Integration verschiedener Dienste und Protokolle

Neben der Trennung der logischen von der physikalischen Netzstruktur erlaubt die WDM-Technik auch die Integration verschiedener Dienste und Protokolle in einem Netz. So könnten zukünftig z.B. IP, ATM, SDH, Gigabit-Ethernet und Protokolle zur Rechnerkopplung, wie ESCON, auf einer Transportnetzplattform betrieben werden.

Abbildung 20.22: Integration verschiedener Dienste und Protokolle Ausblick

Zur Zeit sind bereits Übertragungssysteme verfügbar, die bis zu 128 Kanäle mit je 2.5 Gbit/s und bis zu 40 Kanälen mit je 10 Gbit/s übertragen können. Systeme mit bis zu 1000 Kanälen befinden sich in der Planung. Die in ihren Grundzügen beschriebenen Netzwerkfunktionalitä-ten befinden sich in der Einführung. Fest abgestimmte Add-Drop-Multiplexer bereits länger als Produkt verfügbar. Kommerzielle Verfügbarkeit von optischen Cross-Connectoren durch mehrere Firmen ab ca. 2000. In den Forschungslaboren werden bereits Übertragungssysteme mit einer Kapazität von 3.28 Tbit/s und optische Cross-Connectoren mit 112 * 112 Ein- und Ausgängen betrieben. Angebot an dark fiber, die durch Provider zu konfigurieren sind (s. X-WiN).

20.3 High-Speed Networking (Infrastruktur optischer Netze) 20.3.1 Netzinfrastruktur für High-Speed-Networking

Glasfasernetze und photonische Netze

Kupferkabel (Doppeladern): Informationsübertragung mit elektrischen Signalen, i.d.R. 64 kbit/s (digital, PCM), 8 Mbit/s (xDSL).

Glasfasernetze: Übertragung mit Lichtsignalen (Lichtfarben).

• High-Speed Networking:

- Terabit-Durchsatz im WAN und LAN (Basis SDH/WDM) (mittels DWDM und Pho-tonic Switching).

- Gigabit-Ethernet als Evolutionssprung im LAN/MAN-Bereich (1 / 10 / 40 ... Gbit/s)

• Einheitliche Netzinfrastruktur für LAN, MAN, WAN (Zielstellung wie bei ATM).

• dark fiber.

Einheitliche Netzinfrastruktur

Konvergenz von Sprach-, Video- und Datenservice, führt zu einheitlicher Netzinfrastruktur.

Nächste Generation von Routern, Switches und Access-Komponenten wird sowohl Packet Switching als auch Circuit Switching unterstützten. Gegenwärtiger Verkehrskollaps erfordert neue Lösungskonzepte:

* Gewisse Entspannung durch Access Networks (u.a. xDSL, Kabelmodems) und Local Loops, aber kein echter Ausweg aus Bandbreitenmisere.

* Gigabit-Ethernet: 1998: neuer Standard für 1-Gbit/s-Ethernet, 2002: Standard und Produk-te für 10-Gbit/s-Ethernet, 2003 für 40-Gbit/s-Ethernet.

* SDH/WDM-basierte photonische Netze (2004: 10 Gbit/s-Technologie) ~> dark fiber ~>

Ausbau zu Terabit/s-Leistung.

Neue Kooperationskonzepte, u.a. P2P statt Client/Server, um Serverlast zu reduzieren.

10-Gbit/s-Ethernet

1998: Standard für 1-Gbit/s-Ethernet (z.B. Lehrstuhl RNVS: 1-Gbit/s-Switch Summit 48 von Extreme Networks). Nächster Evolutionssprung auf 10 Gbit/s und 40 Gbit/s. Erste Eckpunkte für 10 Gbit/s, bereits vorgestellt auf IEEE-Tagung Montreal 1999:

Übertragung nur noch mit Glasfaser. Beibehaltung des bekannten 802.3-Paketformat (Kom-patibilität zu den alten Ethernet-Varianten). Wegen einfacher Integration des neuen Standards sollen auch die bestehenden Glasfaserkabel mit der neuen Technologie arbeiten können. Eine Adaption von 10-Gbit/s-Ethernet auf Kupferkabel ist wegen der höheren Datenübertragungs-raten unwahrscheinlich.

Basis der neuen Ethernet-Generation auf physikalischer Ebene: WDM (Wavelength-Division-Multiplexing). Damit Verlassen des klassischen LAN-Segments und Einzug in WAN/MAN-Bereich.

“Reichweite”: Über Mono-Mode-Glasfaser kann das 10-Gbit/s-Ethernet bis zu 60 km über-brücken. 10-Gbit/s-Ethernet-Initiative rückt WAN und LAN zusammen neuer Weg, um Bandbreite massiv zu erhöhen. Diese hohen Geschwindigkeiten sind nur innerhalb folgender Eckpunkte erreichbar:

- reine Glasfasernetze,

- neue Übertragungstechnik auf physikalischer Ebene, - schnelle Koppelmechanismen.

2000 ... 2002: Standard und Produkte für 10 Gbit/s, ab 2003 ebenso für 40 Gbit/s. Realisie-rung: Einsatz in Campusnetzen und MAN.

20.3.2 Reine Glasfasernetze Optische Übertragung

Quantensprung in Bandweite nur mit Glasfaser möglich. Auf physikalischer Ebene nur noch optische Übertragungsmechanismen verwendet (sog. Optical Layer). Auf dieser Ebene wird (ggf. über elektrische Ebene) aufsetzend das Circuit- und Packet-Switching integriert.

Bei Glasfaser erfolgt Datenübertragung in bestimmten Wellenlängenfenstern:

- in Wellenlängenfenstern äußerst geringe Signal-Dämpfung.

- zur Datenübertragung werden die optischen Fenster von 850 nm, 1300 nm und 1550 nm verwendet (bei steigenden Wellenlängen verbessert sich das Übertragungsverhalten der Glasfaser. Nachteilig: bei Verkürzung der Wellenlänge steigt der Preis der Koppelkompo-nenten (Überträger, Empfänger, Verstärker usw.)).

- Verkürzung der Wellenlänge bringt nicht den entscheidenden Durchbruch. Heutige Glasfa-sernetze übermitteln die Informationen durch Aufmodulation der Daten auf mehrere Wel-lenlängen bzw. Lichtfarben.

Durch diese parallele Übermittlung lässt sich der Datendurchsatz auf Glasfaserkabeln erheb-lich steigern. Somit kaum Grenzen für Bandbreite.

Optical Internetworking Forum (OIF)

OIF: Federführung in Standardisierung reiner Glasfasernetze.

* Konzentration auf Internetworking-Aspekte von optischen Netzwerken.

* Bereitstellung von Mechanismen zum direkten Austausch zwischen den verschiedenen Networking-Layern und dem optischen Netz und seinen Komponenten.

Verschiedene Arbeitsgruppen in OIF zu den Themen, u.a. physikalische Interfaces, Interlayer-Adaption, Management.

Mitglieder des OIF (Auswahl):

3Com, ADC, AMP, AT&T, Bellcore, Cisco, Deutsche Telekom AG, Ericsson, France Tele-com, Fujitsu, Hewlett-Packard, Hitachi, Lucent, Marconi, MCI WorldTele-com, NEC, Nokia, Nor-tel Networks, Sumitomo, Trellis Photonic, Fore, VIAG Intercom, Wandel & Goldermann.

3Com, ADC, AMP, AT&T, Bellcore, Cisco, Deutsche Telekom AG, Ericsson, France Tele-com, Fujitsu, Hewlett-Packard, Hitachi, Lucent, Marconi, MCI WorldTele-com, NEC, Nokia, Nor-tel Networks, Sumitomo, Trellis Photonic, Fore, VIAG Intercom, Wandel & Goldermann.

Im Dokument Rechnernetze (Architektur, Schichten, Protokolle, Internet und WWW, ausgewählte Netze und Dienste) (Seite 26-0)