Im Projekt OPTIMUX werden Trade-Offs zwischen verschiedenen Multiplexstrategien untersucht. Insbesondere Multikern-Glasfasern zur Erhöhung der parallelen Datenströme sowie elektrische Analogmultiplexer zur Erhöhung der Datenrate pro Faserkern stehen dabei im Fokus.
Gefördert durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
Laufzeit: November 2024 – Oktober 2027
Hintergrund
Die fortschreitende Digitalisierung und die zunehmende Verbreitung innovativer datengetriebener Anwendungen führen zu einem kontinuierlichen Anstieg des Datenverkehrs. Die bestehende Netzinfrastruktur stößt dabei immer wieder an ihre Grenzen, so dass ein dringender Handlungsbedarf zur Entwicklung einer skalierbaren Netzinfrastruktur besteht. Faseroptische Systeme nutzen dafür bereits verschiedene parallele Kommunikationskanäle innerhalb einer Glasfaser, unter anderem durch Wellenlängenmultiplexing. Neueste Entwicklungen im Bereich der Glasfasertechnologie erlauben zusätzlich das Raummultiplexing, das eine signifikante Erweiterung der Kapazität der Netzinfrastruktur durch Nutzung mehrerer Faserkerne und Übertragungsmoden verspricht.
Zielsetzung
Im Rahmen des Projekts OPTIMUX werden innovative und effiziente Multiplexlösungen für Glasfasernetze erforscht. Der Fokus liegt auf der gesamten Übertragungsstrecke, beginnend beim Sender bis hin zum Empfänger. Hierbei werden verschiedene Elemente untersucht, darunter ultra-breitbandige elektronische analoge Multiplexer für skalierbare Sender, neuartige Verstärker sowie Mehrkern-Glasfasern. Zudem werden geeignete Übertragungs- und Entzerrungsverfahren analysiert. Die im Projekt entwickelten Hardware-Komponenten und Verfahren sind speziell auf die Raummultiplexübertragung ausgerichtet und sollen in einer Ergebnisdemonstration innerhalb eines optischen Übertragungssystems Anwendung finden. Ein weiteres Ziel ist die Nutzung von Fertigungstechnologien, die in Europa verfügbar sind.
Innovationspotenzial
Durch die Maßnahmen des Projekts wird ein entscheidender Fortschritt im Bereich der Raummultiplexverfahren angestrebt. Die neuartige Hardware hat das Potenzial, die Kapazitäten in Übertragungsnetzen signifikant zu steigern und die technologische Souveränität Deutschlands zu fördern, indem sie auf in Europa verfügbare Fertigungsverfahren zurückgreift. Zudem bieten räumliche Multiplexverfahren (Space-Division Multiplexing, SDM) eine effiziente Technologie zur Verbesserung der optischen Datenübertragung. Um die Effizienz dieser Technologien weiter zu steigern, ist ein höherer Integrationsgrad erforderlich, der auch eine stärkere räumliche Parallelisierung in optischen Fasern umfasst.
Im Rahmen von OPTIMUX werden außerdem zufällig gekoppelte Multikernfasern (RC-MCF) untersucht, die ein optimales Gleichgewicht zwischen der Anzahl der räumlichen Kanäle und der Qualität des Übertragungskanals bieten. Parallel zur Entwicklung von SDM-Technologien wird auch der Trend zu Transceiverhardware mit immer höheren Symbolraten verfolgt. So werden verschiedene elektronische Multiplexverfahren entwickelt, um die Symbolraten weiter zu steigern. Ein zentrales Anliegen von OPTIMUX ist die Entwicklung neuartiger elektronischer analoger Multiplexer, die Symbolraten von bis zu 300 GBd ermöglichen. Dabei wird das Potenzial der AMUX-Hardware auf ihre hohe Parallelisierbarkeit für SDM-Transceiver untersucht. Das Projekt fokussiert zudem die Kompatibilität von SDM-Übertragungssystemen mit RC-MCF und sehr hohen Symbolraten, um mögliche Signalverzerrungen zu identifizieren, die einer Skalierung der Datenraten mit der Anzahl der Kerne entgegenwirken könnten.