Moderne Verfahren für optische Kommunikationsnetze

English Version

Moderne Verfahren für optische Kommunikationsnetze

Ansprechpartner

Prof. Dr.-Ing. Herbert Haunstein    

Dipl.-Ing. Markus Mayrock   

Dipl.-Ing. Martin Belzner      

Optische Transportnetze

Für die Entwicklung zukünftiger Kommunikationsnetze wird derzeit davon ausgegangen, dass eine weitergehende Konvergenz von Daten-, Video- und Sprachübertragungsnetzwerken stattfinden wird. Speziell für die Weiterentwicklung bestehender Access- und Metronetze wird angenommen, dass Layer2-VPNs (Virtual Private Networks) basierend auf MPLS Technologie, so genannte „Pseudowires“ und VPLS (Virtual Private LAN Service) eine zentrale Rolle spielen werden. Parallel dazu wird die Dynamik der Transportnetze zunehmen, die Bandbreitenverwaltung wird dabei nicht mehr zentral über ein Managementsystem, sondern dezentral im Netz gesteuert (Automatic Switched Transport Network, ASTN).

Lehre

Wahl-/Wahlpflichtvorlesungen

Optische Kommunikationsnetze (OptK)

Während im Netzanschlussbereich elektrische Übertragungsverfahren wie analoge Modems, ISDN oder DSL, sowie die Mobilfunkstandards DECT, GSM, CDMA und UMTS eingesetzt werden, finden in der Langstreckenübertragung optische Schnittstellen nach dem SDH/OTN-Standard Verwendung. Diese Standards regeln sowohl die Protokolle für die Zusammenführung verschiedener Datenströme, als auch die Schnittstellen für die physikalische Übertragung. Durch die stark wachsende Anzahl paketorientierter Datenverbindungen auch für Telefonie (Voice over IP, VoIP) ist eine schnelle Zunahme der Gigabit-Ethernet (GigE) und 10 Gigabit Ethernet Anschlüsse zu verzeichnen. Entsprechend werden verstärkt paketorientierte Übertragungsnetze entwickelt, die langfristig die bisherige Infrastruktur ersetzen werden. Zur Kostensenkung wird dabei eine möglichst effiziente Verbindung zwischen den verschiedenen Netzwerk-Layern angestrebt. Einen weiteren wichtigen Aspekt stellt die Dynamisierung der Netze, also die Anpassung der Netzeigenschaften an das aktuelle Verkehrsaufkommen dar. Ziel der Vorlesung ist es, die Grundlagen und Trends von modernen Glasfasernetzen zu vermitteln.  (mehr …)

Seminar

Im Rahmen des Seminars „Ausgewählte Kapitel der Nachrichtentechnik (Sem. NT)“ werden auch Themen aus dem Bereich der optischen Übertragung angeboten. Themengebiete aus den vergangenen Seminaren: Physikalische Grenzen bei der optischen Übertragung, Modulationsformate, Synchronisation (Takt, Rahmen), Transmission, Optische/elektronische Regeneration, Aufbautechnik, Messtechnik, usw.

Weitere Informationen über aktuelle Seminare.

Forschungsgebiete

Simulation von optischen Übertragungssystemen und optischen Netzen

• Weiterentwicklung von Simulationsmodellen für die Anwendung in optischen Netzen Erweiterung auf dynamische Vorgänge (Zu- und Abschalten von Kanälen)

Optimale Modulationsformate für optische Übertragungssysteme

• Untersuchung von modernen nachrichtentechnischen Konzepten (Sender- und Empfängerkonzepte) in der Hochbitratenübertragung und deren kosteneffiziente Umsetzung

Entwurf adaptiver optischer Empfänger mit optischer/ elektrischer Entzerrung

• Anwendung von Entzerrverfahren auf die Besonderheiten des optischen Kanals

• Untersuchung von Regelungsverfahren basierend auf schnellen Signalprozessoren und FPGAs für die optische Datenübertragung.

• Synchronisationsaufgaben in der optischen Nachrichtentechnik

Anwendung der Konzepte zur Dimensionierung flexibler optischer Netze 

• Überwachung von optisch transparenten Netzen, Fehlererkennung und –lokalisierung.

• Datenaustausch zur Netzsteuerung (Verbindungsauf-/abbau, Ersatzschaltung)

Auslegung und Steuerung optischer Access- / Metro- und Kernnetze

• Zusammenwirken verschiedener Ebenen optischer Netze im Access-, Metro- und Kernbereich für effizienten Datentransport.

• Steuerungsmechanismen für flexible optische Netze (ASON/GMPLS).

Aktuelle Projekte

OFDM-Systeme mit Codierung für den nichtlinearen faseroptischen Kanal - Analyse und Optimierung

Das sowohl bei drahtloser als auch bei leitungsgebundener Übertragung erfolgreich eingesetzte Verfahren Coded Orthogonal Frequency-Division Multiplexing (COFDM) hat vorteilhafte Eigenschaften auch bei der Anwendung auf Glasfaserstrecken, deren Übertragungsverhalten von chromatischer Dispersion, Polarisationsdispersion sowie der faseroptischen Nichtlinearität bestimmt werden. Hierzu müssen die COFDM-Parameter an die spezifischen Eigenschaften dieses Kanals angepasst werden. Speziell sind dabei die Erfordernisse sehr hoher Datenraten zu berücksichtigen. Ziel des beantragten Projekts ist die Entwicklung von Verfahren zur Optimierung von COFDM über optische Kanäle und die Bewertung deren Leistungsfähigkeit. Dazu wird eine geeignete Kanalmodellierung zur Bestimmung der erzielbaren Kapazität erarbeitet. Bezüglich der gefundenen Störmodelle werden die Parameter für die Sender-/Empfänger-Konzepte (Modulationsformat, Polarisationsmultiplex) sowie die Kanalcodes für den nichtlinearen faseroptischen Kanal optimiert und die Metriken der iterativen Decodierung angepasst. Anhand der Kapazitätsbetrachtung und der realen Systemeigenschaften wird eine Optimierung der OFDM-Parameter und der Kanalcodierung unter Berücksichtigung des Gesamtsystems vorgenommen.

Untersuchung dynamischer Bandbreitenauslegung in einem kombinierten SDH-MPLS Transportnetz

Für die Entwicklung zukünftiger Kommunikationsnetze wird derzeit davon ausgegangen, dass eine weitergehende Konvergenz von Daten-, Video- und Sprachübertragungsnetzwerken stattfinden wird. Speziell für die Migration bestehender Access- und Metronetze wird angenommen, dass L2-VPNs (VPLS), basierend auf MPLS Technologie, eine zentrale Rolle spielen werden. Unklar ist in diesem Zusammenhang jedoch, wie die Forderung nach dynamischeren Transportverbindungen, die zur effizienten Auslastung der vorhandenen Transportnetzressourcen ja ebenfalls besteht, mit VPLS zusammenspielt.

In der Zusammenarbeit sollen Verfahren untersucht werden, wie MPLS Routing und Signaling Protokolle mit einer ASTN basierten dynamischen Transportebene kooperieren können.

• Untersuchung dynamischer Transportverbindungen in SONET/SDH ASTN Netzen

• Interaktion/Kooperation von IP/MPLS Protokollen mit einem ASTN Transportnetz

• Umsetzung von Layer 2 VPNs / VPLS über SDH/SONET Transportnetze

• Zusammenarbeit von Zugangs-, Metro- und Kern-Transportnetzen

Diese Projekt wird in Kooperation mit Alcatel-Lucent AG Deutschland, Nürnberg bearbeitet. Weitere Informationen über dieses Projekt und andere Forschungsgebiete im Bereich der optischen Transportsnetze erhältlich bei Dipl.-Ing. Martin Belzner

Bitte wenden Sie sich bei Interesse für Studien- und Diplomarbeiten im Bereich der optischen Übertragung an einen Mitarbeiter am Lehrstuhl. Es existieren immer Arbeiten, die noch nicht ausgeschrieben wurden.   

Auf optischen Datenübertragungsstrecken akkumulieren entlang der Glasfaserstrecke lineare und nichtlineare Verzerrungen im Empfangssignal. Daher werden in modernen optischen Empfängern Kompensationsverfahren eingesetzt, die entweder unmittelbar das optische Signal entzerren, oder nach der optisch-elektrischen Wandlung wirksam werden. Ziel ist es, ein Testsystem zu erstellen, welches die Verifikation von Entzerrer-Konzepten unter realistischen Anwendungsfällen erlaubt (mehr...).

Bei der steten Steigerung der Datenraten von optischen Übertragungssystemen stellt die Polarisationsmodendispersion (PMD) einen begrenzenden Effekt dar. Um die Leistungsfähigkeit verschiedener Entzerralgorithmen beurteilen zu können, ist es notwendig, in einem Simulationsmodell repräsentative Übertragungsszenarien nachbilden zu können. Bisherige Ansatze beruhen auf einer rechenintensiven physikalischen Modellierung der Glasfaser (mehr...).

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) ist ein Vielträger-Übertragungsverfahren, das heutzutage in zahlreichen leitungsgebundenen und drahtlosen Systemen zur digitalen Datenübermittlung benutzt wird. In aktuellen Veröffentlichungen wird vorgeschlagen, OFDM zur hochbitratigen optischen Übertragung über lange Strecken einzusetzen. Ziel dieser Arbeit ist es, mit Hilfe von Matlab eine Simulationskette für ein optisches OFDM-System zu implementieren (mehr...).

Kohärente optische Empfänger verloren mit der Entwicklung optischer Verstärker in den 90er Jahren an Bedeutung, da ab diesem Zeitpunkt der wichtigste Vorteil gegenüber dem Direktempfänger eine bessere Empfindlichkeit  eine untergeordnete Rolle spielte. In jüngster Zeit sind allerdings wieder vermehrt Forschungsergebnisse veröffentlicht worden, die Fortschritte bei der Implementierung präsentieren (z.B. bei optischen PLLs). Ziel dieser Arbeit ist, ein Matlab-Simulationsmodell eines kohärenten optischen Empfängers zu erstellen, welches es erlaubt, die Leistungsfähigkeit eines damit ausgestatteten Übertragungssystems bezüglich störender Effekte wie Rauschen, linearen und nichtlinearen Verzerrungen zu untersuchen (mehr...).

In modernen Transportnetzen besteht die Möglichkeit die maximal verfügbare Datenrate auf einer Transportverbindung dynamisch im Betrieb anzupassen. Hierzu kann mittels verschiedener Protokolle wie z.B. SDH LCAS/VCAT oder auch MPLS RSVP auf verschiedenen Transportschichten die verfügbare Übertragungsdatenrate verändert werden. Untersucht werden soll in wie weit verschiedene Protokolle auf verschiedenen Netzlayern Vor- und Nachteile bei der dynamischen Datenratenanpassung bieten bzw. sich ergänzen können (mehr...).

Thema:       

Student:      

Betreuer:    

Bearbeitungszeitraum:

Prof. Dr.-Ing. Herbert Haunstein

20. 12. 2004 - 02. 05. 2005

Thema:        

Student:      

Betreuer:    

Bearbeitungszeitraum:

Prof. Dr.-Ing. Herbert Haunstein

17. 06. 2005 - 17. 12. 2006

Thema:       

Student:      

Betreuer:    

Bearbeitungszeitraum:

Prof. Dr.-Ing. Herbert Haunstein

27. 07. 2005 - 27. 01. 2006