Optisches Netz

Optische Netze, auch als Photonik-Netze bekannt, sind breitbandige Hochgeschwindigkeitsnetze, die auf optischer Übertragungstechnologie mit den entsprechenden optischen Übertragungskomponenten basieren. Bei diesen rein optischen Netzen spricht man von All Optical Networks (AON). Neben den rein optischen Übertragungskomponenten können optische Netze auch mit elektro-optischen und optisch-elektrischen Wandlern arbeiten.


Der Aufbau von optischen Netzen

Optische Netze nutzen Lichtwellenleiter für die Übertragung der modulierten Lichtsignale. Für die Generierung des optischen Signals werden elektro-optische Wandler, E/O-Wandler, bei hochwertigen Systemen vorwiegend Laserdioden eingesetzt, aber auch Leuchtdioden.

Komponenten einer optischen Übertragungsstrecke

Komponenten einer optischen Übertragungsstrecke

Die Lichtmodulation erfolgt in NRZ-Codierung, und zwar entweder direkt, d.h. der Laserstrahl wird im Laser moduliert, oder extern, wobei der Laser einen konstanten Lichtstrahl sendet, der in einer nachgeschalteten Modulationseinrichtung, einem elektro-optischen Modulator wie dem Mach-Zehnder-Modulator oder einem Elektro-Absorptions-Modulator (EA) moduliert wird. Für die Signalrückwandlung, die Wandlung der optischen Signale in elektrische Signale, nimmt man bei leistungsfähigen Systemen APD-Dioden, PIN-Diode oder Fototransistoren.

Optische Netze nutzen als Transportstruktur die Synchronous Digital Hierarchy (SDH) oder die Optical Transport Hierarchy (OTH) und verwenden optische Netzkomponenten, Optical Network Elements (ONE). Dabei handelt es sich um optische Verstärker (OA), Regeneratoren (REG), optische Multiplexer (OMUX), optische Crossconnects (OXC) sowie weitere Komponenten für die Dispersionskompensation, die Filterung und das Wellenlängenmultiplex (WDM). Darüber hinaus werden je nach Konzept des optischen Netzes die Lichtsignale über O/E-Wandler in elektrische Signale umgeformt, die anschließend über Netzknoten wie ATM-Switches, IP-Router, SDH-Multiplexer und Ethernet-Switches vermittelt und über elektro-optische Wandler wieder in Lichtsignale umgesetzt werden.

Rein optische Netzwerke

Neben den optischen Netzen, die auf den Übertragungsstrecken mit elektro-optischer und opto-elektrischer Umwandlung arbeiten, gibt es noch die reinen All Optical Networks (AON), bei denen die Verstärkung und Vermittlung ausschließlich auf optischer Basis erfolgt.

Optische Netze findet man im Weitverkehrsbereich, bei den Stadtnetzen und auch in Unternehmensnetzen. Im Weitverkehrsbereich sind solche Netze durch die Längen der Übertragungsstrecken charakterisiert. Diese Übertragungsstrecken werden wegen der großen überbrückbaren Entfernungen mit Monomodefasern aufgebaut, und sind von der internationalen Fernmeldeunion (ITU) spezifiziert. Die Spezifikationen berücksichtigen die Dämpfung, die damit überbrückbaren Entfernungen und die Anzahl der einsetzbaren Verstärker.

Optische Schnittstellen für kurze und weite Entfernungen

Von der ITU definierte Wellenlängenbereiche für die 
   optische Übertragung

Von der ITU definierte Wellenlängenbereiche für die optische Übertragung

Längere Übertragungsstrecken von bis zu mehreren tausend Kilometern können durch eine Übertragungstechnik realisiert werden, die auf Solitonen basiert. Bei dieser Technik wird die Impulsverbreiterung, hervorgerufen durch die chromatische Dispersion, durch die Impulskompression der nichtlinearen Effekte ganz oder teilweise kompensiert. Diese Impulskompression wird durch Materialeigenschaften der Glasfaser im C-Band und L-Band verursacht.

Die drei Hauptkategorien für Übertragungsstrecken

Die drei Hauptkategorien für Übertragungsstrecken

Solche Solitonen-Systeme können ohne Zwischenverstärkung Übertragungsstrecken von bis zu 20.000 km mit Datenraten von bis zu 10 Gbit/s oder 1.000 mit 40 Gbit/s überbrücken.

Informationen zum Artikel
Deutsch: Optisches Netz
Englisch: optical network - ON
Veröffentlicht: 10.11.2013
Wörter: 459
Tags: #Strukturen von optischen Netzen
Links: AON (all optical network), C-Band, Chromatische Dispersion, Dämpfung, Datenrate