Die rasante Entwicklung in der Technologie stellt ständig neue Herausforderungen an die Infrastruktur, besonders im Hinblick auf Datenübertragung und Netzkapazitäten. Glasfasernetzen kommt hierbei eine zentrale Rolle zu, da sie Daten nahezu mit Lichtgeschwindigkeit übertragen. Doch selbst diese modernen Systeme stoßen an ihre Grenzen, wenn es darum geht, die wachsende Nachfrage nach Bandbreite und Geschwindigkeit zu bewältigen. Deshalb hat das Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF in Jena seine Bemühungen intensiviert, um die Leistungsfähigkeit von Glasfasernetzen zu verbessern und diese fit für Technologien wie 6G und Quantenkommunikation zu machen.
Fortschritte durch Optimierung der optischen Schalter
Flüssigkristallspiegeltechnologie als Schlüssel
Ein zentraler Aspekt der Forschungsarbeit des Fraunhofer IOF ist die Verbesserung der optischen Schalter mittels Flüssigkristallspiegeltechnologie. Diese innovative Technologie erlaubt es, Datenpakete so zu verkleinern, dass mehr Daten gleichzeitig durch das Netz übertragen werden können. Ein wichtiger Schritt ist dabei die Kreuzverschaltung der Signale durch die Weiterentwicklung des Wellenlängenmultiplexverfahrens hin zu einem Raummultiplexverfahren. Hierbei wird das Spektrum in verschiedene Frequenzen gesplittet, die dann vom Flüssigkristallspiegel an unterschiedliche Glasfasern weitergeleitet werden. Dadurch wird eine höhere Anzahl paralleler Datenströme ermöglicht, was die Gesamtkapazität des Netzes erheblich steigert.
Besonders eindrucksvoll sind die Fortschritte, die im Projekt WESORAM erzielt wurden. Hier ist es den Forschern gelungen, die Signale von acht Eingangskanälen auf 16 Ausgangskanäle zu verteilen. Dies führt nicht nur zu einer wesentlich höheren Netzkapazität, sondern steigert auch die Flexibilität des Netzes. Gleichzeitig kann die Anzahl der benötigten optischen Schalter reduziert werden, was die Effizienz weiter erhöht. Ein zusätzlicher Vorteil dieser Technologie liegt in der Energieeinsparung, da weniger Schaltvorgänge nötig sind. Dies ist besonders wichtig im Hinblick auf nachhaltige und kosteneffiziente Netzwerklösungen.
Erhöhung der spektralen Auflösung
Ein weiterer wichtiger Baustein in der Optimierung der Glasfasernetze ist die Verkleinerung der Datenpakete durch Erhöhung der spektralen Auflösung des Optikmoduls. Dies wurde durch die Entwicklung eines neuen Gitters erreicht, welches die Auflösung von 100 GHz auf bis zu 25 GHz erhöht. Dadurch wird die Frequenz der Lichtsignale schmaler und es können kleinere Datenpakete generiert werden. Dies führt zu einer erheblichen Verbesserung des Durchsatzes, was vor allem in datenintensiven Anwendungen von großer Bedeutung ist.
Durch diese Maßnahmen konnte nicht nur die Kapazität der Netze gesteigert werden, sondern auch die Zuverlässigkeit und Qualität der Datenübertragung. Dies ist besonders relevant für Anwendungen wie das autonome Fahren und die Quantenkommunikation, die auf eine stabile und schnelle Datenübertragung angewiesen sind. Die Erfolge in diesem Bereich zeigen das Potential der Glasfasertechnologie und eröffnen neue Möglichkeiten für zukünftige Anwendungen.
Mehrkanalige Datenübertragung und Energiebereitstellung
Multi-Cap Projekt für erhöhte Kanalanzahl
Das Projekt Multi-Cap ergänzt die Fortschritte aus WESORAM, indem es die Zahl der Kanäle für die parallele Datenübertragung erhöht. Hierbei kommen sogenannte Mehrkernfasern zum Einsatz, die in der Lage sind, mehrere Datenkanäle gleichzeitig zu übertragen, ohne dabei wesentlich dicker als herkömmliche Fasern zu sein. Dies führt zu einer signifikanten Erhöhung der Datenübertragungskapazität, ohne dass dabei die physische Infrastruktur massiv verändert werden muss.
Ein wichtiger Aspekt dieser Technologie ist die Entwicklung spezieller Signalverstärker durch das Fraunhofer IOF. Diese Signalverstärker sind in der Lage, bis zu zwölf Kanäle gleichzeitig zu bedienen und liefern eine Verstärkung von mehr als 20 dB pro Kanal. Dadurch wird nicht nur die Datenübertragung effizienter gestaltet, sondern es werden auch Ressourcen geschont, da ein einziges Verstärkermodul mehrere Kanäle bedienen kann. Dies führt in der Konsequenz zu einer erheblichen Energieeinsparung, was einen wichtigen Beitrag zur Nachhaltigkeit von Telekommunikationsnetzwerken darstellt.
Unterstützung durch Partner und Förderung
Die rasante technologische Entwicklung bringt kontinuierlich neue Herausforderungen für die Infrastruktur, insbesondere im Bereich der Datenübertragung und Netzkapazität. Hierbei spielen Glasfasernetze eine zentrale Rolle, da sie Daten nahezu mit Lichtgeschwindigkeit übertragen können. Jedoch stoßen selbst diese modernen Systeme an ihre Grenzen, wenn es darum geht, die gestiegene Nachfrage nach erhöhter Bandbreite und Geschwindigkeit zu decken. Aufgrund dessen hat das Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF in Jena seine Anstrengungen intensiviert, um die Leistungsfähigkeit von Glasfasernetzen weiter zu optimieren. Ziel ist es, diese Netzwerke fit für zukünftige Technologien wie 6G und Quantenkommunikation zu machen, die eine noch größere Effizienz und Geschwindigkeit erfordern. Indem das Institut bahnbrechende Lösungen entwickelt, soll sichergestellt werden, dass Glasfasernetze den wachsenden Anforderungen gerecht werden und einen reibungslosen Übergang zu den kommenden Kommunikationsstandards ermöglichen.
