Theoretische Untersuchungen zur Implementierung eines optisch transparenten 100Gbit/s Ring-LAN-Netzes unter Verwendung der Optical Time-Division Multiplexing (OTDM) - Technik

Mit der steigenden Bedeutung von Multimedia-Anwendungen rücken Netze mit sehr hohen Datenraten im oberen Gigabit/s-Bereich immer mehr in den Mittelpunkt der internationalen universitären und industriellen Forschung. Eine sehr zukunftsträchtige Technologie stellt in diesem Zusammenhang die sogenannte "Optical Time-Division Multiplex" (OTDM, optische Zeitmultiplex-) Technik dar, welche gegenwärtig in renommierten Laboratorien eingesetzt und untersucht wird. Um auch in der österreichischen Forschung die Entwicklung auf diesem Gebiet voranzutreiben, beabsichtigen wir im Rahmen eines FWF-Projektes ein OTDM-Netz mit Ring-Struktur für eine Faserlänge von etwa 1 km bis 50 km und eine Betriebsdatenrate von 100/Gbit/s zu konstruieren und langfristig auch im Institutslabor zu implementieren. Das Hauptaugenmerk wird dabei auf die optische Transparenz des Netzes in bezug auf Datenraten und Datenformate der einzelnen Stationen gerichtet. Unseres Wissens wäre dies weltweit das erste Projekt, das sich mit dem Aufbau eines solchen Ring-LANs in dieser Form beschäftigt.

Die schnelle Entwicklung von aggregierten Internet-Verkehr und neue Bandbreiten intensive Anwendungen unterliegen enormen Anforderungen an die Bandbreite. Bei-spiele für solche Anwendungen sind schnelle Verbindungen von Supercomputern, in-teraktives Fernsehen, Multimedia und medizinische Fernversorgung. Dieser Bedarf an Bandbreite kann nur durch die Verwendung von sehr schnellen photonischen Netzen gedeckt werden. Ziel unseres Projektes war die Untersuchung eines höchstbitratigen optischen Netzes, das auf der optischen Zeitmultiplextechnik (OTDM) mit der Paketvermittlung basiert. Unseres Wissens nach ist dies das erste derartige in Österreich untersuchte Netz. Die im Projekt durchgeführten Untersuchungen haben sich in erster Linie auf den optima-len Netzknotenaufbau und eine dadurch erzielte Verbesserung der Netz-Performance konzentriert. Neue in OTDM Systemen anwendbare Technologien wurden detailliert untersucht und miteinander verglichen. Insbesondere wurden Subsysteme für einen sehr schnellen Zugriff auf das optische Medium erforscht. Weiteres haben wir die für das OTDM-Ring-Netz geeigneten Hochgeschwindigkeitsprotokolle entwickelt und analysiert. Im Rahmen unserer Forschungsarbeit haben wir neue Verfahren, wie z. B. eine optische Paket-Kompressions- /Dekompressionseinheit und ein volloptisches Ad-ressenerkennungsverfahren vorgeschlagen. Das neue Paket- Komprimierungsverfahren wurde auf Kaskadierbarkeit, zulässige Paketlängen und Synchronisationsanforderungen geprüft. Das Verfahren ermöglicht eine Komprimie-rung von optischen Paketen bis zu sehr hohen Bitraten (> 100 Gbit/s) mit wenigen Einschränkungen bezüglich der Paketgröße und Kompressionsrate. Die dadurch er-zielte Verbesserung von Netz-Performance haben wir analytisch bewiesen. Das neu-artige volloptische Adressenerkennungsverfahren, das eine schnelle Paketvermittlung ermöglicht, wurde simulativ untersucht. Dabei sind Unterschiede zwischen den an-kommenden und lokalen Adresssignalen, wie z.B. Variierung des Signal- Leistungspegels am Eingang, unterschiedliche Pulsbreite und eine fehlende Synchro-nisation in Betracht gezogen worden. Außerdem wurden ultraschnelle vollkommen optische Schalter untersucht. Einer der experimentell untersuchten Schalter, nämlich ein OTDM-Demultiplexer basierend auf der UNI-Struktur (Ultrafast Nonlinear Inter-ferometer), funktionierte bis 160 Gbit/s. Die im Projekt erzielten Ergebnisse stellen einen wichtigen Ausgangspunkt für weitere theoretische und experimentelle For-schungsarbeit in Richtung der Erreichung des ultraschnellen Zugriffs auf das optische Medium (Glasfaser) dar.