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16.11.2001 - 

Network Photonics entwickelt Chips mit eindimensionalen Mikrospiegeln

Neue Technik vereinfacht Optical-Switching

16.11.2001
MÜNCHEN (hi) - Neue Impulse in Sachen Optical Networking verspricht das US-Unternehmen Network Photonics. Die Amerikaner haben mit "Crosswave" eine Technik entwickelt, die ein kostengünstiges rein optisches Switching ermöglichen soll. Setzt sich dieses Verfahren durch, könnten Netzbetreiber ihre Glasfasernetze effizienter nutzen und Bandbreite preiswerter anbieten.

Weltweit befindet sich die Glasfaserbranche in der Krise: Glasfasern liegen ungenutzt im Boden, hohe Übertragungsraten sind für die meisten Anwender noch immer unbezahlbar, und die Industrie hat Probleme, ihre Produkte zu vermarkten. Schwierigkeiten, die jedoch nicht nur auf die allgemeine wirtschaftliche Situation zurückzuführen sind, sondern ihre Ursachen auch in der Natur der optischen Netze haben.

Bezahlbare Komponenten fehlenSo konnten die Hersteller in den letzten Jahren mit Hilfe des Dense Wave Division Multiplexing (DWDM) zwar kontinuierlich die Bandbreiten steigern, doch kostendeckend waren sie nur im Core-Netz zu nutzen. Es fehlten nämlich bezahlbare Komponenten zum Switching beziehungsweise Routing, um die Daten bis zu den Endkunden zu übertragen. Die bislang hierfür erhältlichen optischen Cross-Connectoren sind, so Photonics CEO Steve Georgis , schlichtweg zu teuer. So sind nach Schätzung des Managers weltweit weniger als hundert dieser optischen Switches im Betrieb. Kostentreibend wirkt vor allem, dass ein echtes optisches Switching bislang in der Praxis nicht vorkam. Ferner sind die bisherigen Netze auf Basis von optoelektronischen Komponenten (siehe Kasten) laut Georgis nur bedingt skalierbar. Dies führt letztlich dazu, dass Kunden nur sehr eingeschränkt unterschiedliche Bandbreiten ordern können.

Einen Ausweg aus diesem Dilemma eröffnet die Entwicklung von rein optischen Switches, die auf dem Prinzip des Microelectronic Mechanical Switching (Mems) basieren. Allerdings weisen die heute gebräuchlichen Verfahren ebenfalls Nachteile wie etwa ein hohe erforderliche Port-Zahl auf (siehe Kasten).

Diese Minuspunkte will Network Photonics mit Crosswave eliminieren. Hierunter verstehen die Amerikaner eine eindimensionale Switching-Technik - die Spiegel sind also im Unterschied zu den anderen Verfahren in einer eindimensionalen Reihe angeordnet. Ein Aufbau, der es laut Georgis erlaubt, die entsprechenden Chips kostengünstiger zu produzieren. Den Hauptvorteil des Photonics-Ansatzes sieht der CEO aber in einem anderen Bereich: Bei Crosswave benötigt der Chip nicht für jede Lichtwellenlänge einen eigenen Port. Die unterschiedlichen DWDM-Wellenlängen separiert nämlich eine integrierte dispersive Optik (am einfachsten mit einem Prisma zu vergleichen, das Licht unterschiedlich bricht). Ferner benötigt Photonics pro Wellenlänge zum Switching nur einen digital angesteuerten Spiegel.

Eine Kombination aus mehreren dieser Chips, so ist Photonics überzeugt, erlaubt es in Zukunft, optische Add/Drop-Multiplexer und Cross-Connectoren kostengünstiger zu bauen. Zudem könnten diese Geräte dank der geringen Port-Zahl kompakter ausfallen, so dass die Carrier in ihren Vermittlungsstellen wertvollen Platz sparen würden.

Flexiblerer NetzaufbauEin weiterer Trumpf des Photonics-Ansatzes ist für Georgis der geringere Stromverbrauch der Switches und damit niedrigere Betriebskosten für die Carrier. Sollte sich dieses Konzept des optischen Switchings durchsetzen, rechnet der CEO damit, dass sich das optische Networking im Metro- und Langstreckenbereich schneller verbreitet. Zudem, so führt er weiter aus, seien die Netzbetreiber dann in der Lage, Dienste flexibler anzubieten, da sie einzelne Wellenlängen im Netz dynamisch rekonfigurieren könnten.

Eine These, deren Bestätigung noch auf sich warten lässt: Einen ersten Cross-Connector mit einer Transferrate von 1,6 Terabit bringt Network Photonics erst im März 2002 auf den Markt. Zudem ist noch fraglich, inwieweit andere Player im Optical Business die Photonics-Chips verwenden. Zwar haben laut Georgis viele Hersteller bereits ihr Interesse bekundet, doch konkrete Unternehmensnamen blieb der CEO schuldig. Trotz dieser Ungewissheit glaubt etwa Lawrence Gasman, Analyst bei dem US-Unternehmen Communication Industry Researchers, an den Erfolg der Company, denn die Firma adressiere die Bedürfnisse des Marktes.

Optische VermittlungBeim heute üblichen optischen Switching werden die Lichtimpulse erst wieder in elektrische Signale umgewandelt (Demultiplexing), um dann nach dem eigentlichen Switching-Vorgang wieder in Licht zurückgewandelt (Multiplexing) zu werden. Hierbei kamen beziehungweise kommen optoelektronische Bauteile zum Einsatz, die nicht nur teuer sind, sondern auch viel Strom verbrauchen.

Eine andere Möglichkeit ist das rein optische Switching ohne Signalumwandlung. Bei dieser Vermittlungstechnik verfolgen die Hersteller zwei Ansätze: Sie realisieren die optischen Komponenten mit Mikrospiegeln in zwei- und dreidimensionaler Bauweise. Für die 2D-Herangehensweise spricht vor allem, dass die Spiegel nur zwei Positionen kennen müssen und deshalb einfach digital anzusteuern sind. Diese Bauart hat einen systemimmanenten Nachteil. Die Zahl der erforderlichen Spiegel steigt im Quadrat zur Port-Dichte. Da nach heutigem Stand der Technik die Zahl der Mikrospiegel auf einem optischen 2D-Chip auf 1024 begrenzt ist, kann ein Baustein lediglich 32 Ports unterstützen.

Dieses Manko versuchen Unternehmen wie Lucent zu umgehen, indem sie dreidimensionale Spiegelkonstruktionen für das Switching konstruieren. Um dabei aber die Spiegel für das Routing der Daten auszurichten, sind pro Spiegel zwei hochpräzise Servosysteme aus dem Bereich der Mikromechanik erforderlich. Beide Verfahren haben den Nachteil, dass sie für jede Wellenlänge einen Port benötigen. Dies vergrößert die Gehäuseabmessungen eines Switches drastisch.

Abb: Eindimensionaler Komponentenaufbau

Eindimensionale Spiegel übernehmen bei Crosswave das optische Switching für alle Lichtwellen. Network Photonics verspricht mit diesem Ansatz kostengünstigere Optikkomponenten. Quelle: Network Photonics