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Die Entwicklung einer neuen Generation schnellerer, günstigerer und umweltfreundlicherer optischer Übertragungsnetze

Ein Forschungsteam hat eine neuartige Schaltungsarchitektur für optische Hochgeschwindigkeits-Transceiver entwickelt, um eine vollständige Automatisierung sowie Agilität und Effizienz in den Rechenzentren der Zukunft zu erleichtern.

Digitale Wirtschaft

Aufgrund der steigenden Nachfrage nach Anwendungen, die immer mehr Bandbreite fordern, und höheren Netzkapazitäten ist es heutzutage so wichtig wie nie zuvor, dass Netze effizienter und dynamischer gestaltet und gleichzeitig der allgemeine Energieverbrauch und die Kosten gesenkt werden. Bühne frei für das EU-finanzierte Projekt QAMeleon (Sliceable multi-QAM format SDN-powered transponders and ROADMs Enabling Elastic Optical Networks), das darauf abzielt, eine End-to-End-Lösung für die nächste Generation optischer Netze zu entwickeln. Wie in der Videopräsentation des Projekts erklärt wird, „wird QAMeleon eine vollständige Automatisierung, Agilität und eine effiziente Vernetzung ermöglichen dank eines Konzepts, das auf Transpondern und ROADM [rekonfigurierbare optische Add-Drop-Multiplexer] als Bausteinen beruht, sowie neuartiger digitaler Signalverarbeitungsfunktionen kombiniert mit einer übergreifenden softwaredefinierten Netzplattform.“ ROADM bezeichnet eine Art optischer Add-Drop-Multiplexer, die es möglich machen, Datenverkehr mit einem Wellenlängenmultiplexsystem auf Wellenlängenebene fernzusteuern. Bei der Wellenlängenmultiplexierung werden zahlreiche Datenströme moduliert – d. h. optische Trägersignale von Laserlicht mit verschiedenen Wellenlängen auf eine einzelne optische Faser. „Das ROADM-Konzept von QAMeleon baut auf der hybriden Integration photonischer Indiumphosphid-Chips auf einer elektrooptischen Polymerplatine mit einer Flüssigkristall-auf-Silizium-Technologie auf“, heißt es im selben Video.

Ein wichtiger Baustein

Laut einer Pressemitteilung auf „Newswire Today“ hat der Projektpartner Interuniversity Microelectronics Centre in Zusammenarbeit mit der Universität Gent kürzlich „einen analogen Hochgeschwindigkeits-Silizium-Zeitinterleaver vorgestellt, der unter Verwendung einer PAM-4-Modulation Übertragungsgeschwindigkeiten von bis zu 100 Gbaud (200 Gb/s) bei einer Leistungsaufnahme von nur 700 mW erreicht“. In der Pressemitteilung heißt es weiter: „Die vorgestellte neue Architektur stellt einen wichtigen Baustein für optische Hochgeschwindigkeits-Transceiver in den Rechenzentren der Zukunft dar. Innerhalb der kommenden Jahre werden Rechenzentren ihre Netze aufrüsten müssen, um mit der explodierenden Nachfrage nach Datenverbrauch Schritt halten zu können. Immer mehr Lichtleitstrecken verbinden die Serverracks über ein hierarchisches Netzwerk aus Lichtwellenleitern miteinander. Diese Verbindungen müssen kostengünstig und energiesparend sein, aber gleichzeitig eine Erhöhung der Übertragungsgeschwindigkeit auf bis zu mindestens 100 Gbaud unterstützen.“ Guy Torfs von der Universität Gent wird in derselben Pressemitteilung mit folgenden Worten zitiert: „Im Vergleich zu anderen Silizium-Implementierungen verbindet diese neue Schaltungsarchitektur eine signifikante Steigerung der Baudrate mit einer geringeren Verlustleistung. Darüber hinaus kann die skalierbare Technologie SiGe BiCMOS bei einem höheren Fertigungsvolumen eingesetzt werden, was den Rechenzentren der nächsten Generation dank der Bereitstellung kosteneffektiver, optischer Hochgeschwindigkeits-Transceiver den Weg ebnet.“ Das Projekt QAMeleon endet im Dezember 2021. Die am Projekt Beteiligten erhoffen sich, dass die wichtigen Innovationen von QAMeleon sich in konkrete Ergebnisse auf dem Markt umsetzen lassen, die in Telekommunikationsanwendungen weitläufige Verwendung finden. Auf der Projektwebsite ist zu lesen: „Das Projekt orientiert sich an den Bedürfnissen der Nutzerinnen und Nutzer und zielt darauf ab, die Brücke zwischen innovativer Forschung im Bereich optischer Netze und der marktnahen Nutzung zu schlagen. So sollen umwälzende Auswirkungen auf den Energieverbrauch und die Kosten pro Bit erzielt werden, sodass Metro- und Kernnetze kontinuierlich ausgeweitet werden können.“ Zum QAMeleon-Konsortium zählen Universitäten, Forschungsinstitute, Industriepartner und ein Telekommunikationsbetreiber. Weitere Informationen: QAMeleon-Projektwebsite

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