Digital integrated services broadband network with HDTV-capability

The progress in optical transmission techniques towards higher bit rates stimulate the design of new system concepts for future digital service-integrated broadband networks. The paper reports a system concept for up to 10000 subscribers which is characterized by the employment of single-mode fibers and of Gbit/s bit rates on the subscriber lines. By this, the possibility arises to offer a very flexible supply with broadband services up to several High Definition Television programs to the subscriber. Presently, an experimental system following this concept is under development in order to get experiences on the design of appropriate high speed system components. First results of the development of a Gbit/s-multiplexer, of broadband channel selector modules and of broadband switching networks are given

Breitbandige Zugangs- und Inhaus-Netzarchitekturen (BaiNet): Förderschwerpunkt MultiTeraNet. Schlussbericht zum Vorhaben. Laufzeit: 01.10.2002 - 31.03.2006

In dem Vorhaben wurden Konzepte für breitbandige, möglichst kostengünstige faseroptische Zugangs- und Inhausnetze sowie für breitbandige, drahtlose Anschlussmöglichkeiten portabler Endgeräte erarbeitet, untersucht und demonstriert. Die Arbeiten wurden mit kooperierenden Vorhaben eines Netzbetreibers (T-Systems) und eines Systemherstellers (Alcatel-SEL) abgestimmt. Für optische Zugangsfestnetze wurde insbes. das Potenzial der WDM-Technik hinsichtlich der Realisierung breitbandiger Teilnehmeranschlüsse mit einfachsten Komponenten untersucht. Es wurde gezeigt, dass WDM mit weitem Kanalraster (CWDM) im Zugangsnetz in allen gängigen Architekturen eingesetzt werden kann, mit unterschiedlichen Zielsetzungen und Vorteilen. Die technischen Voraussetzungen zur Anwendung im Zugangs- und Gebäudenetz sind vorhanden, allerdings sind die Komponenten wegen des derzeit geringen Marktvolumens noch zu teuer. Vorteilhaft kann sich künftig die Anwendung einheitlicher (farbloser) Komponenten auswirken. Neueste Konzepte gehen in diese Richtung, bedürfen aber noch einer weiteren Untersuchung. Untersuchungen zur Verwendung von Plastikfasern (POF) im Gebäudefestnetz zeigten, dass die Signalübertragung bis in den Gbit/s-Bereich über typische Distanzen solcher Netze möglich ist. Einfache Installations- und Terminierungstechniken für Großkernfasern sind vorhanden, die Eignung für sehr hohe Datenraten ist aber noch ungewiss. Die potentiell hervorragenden Eigenschaften mikrostrukturierter Glasfasern könnten künftig neue Möglichkeiten für den einfachen Aufbau von Inhausnetzen mit mehreren Gbit/s eröffnen. Für den drahtlosen Anschluss sehr breitbandiger Endgeräte wurden Konzepte auf der Basis von Funk und Infrarotlicht untersucht. Entwickelt wurde ein Funk-System für den 60-GHz-Bereich, das in Innenräumen über etliche Meter Gbit/s-Datenraten erreicht. Im Rahmen dieser Arbeiten wurde auch ein Messverfahren zur Charakterisierung von 60-GHz-Funkkanälen entwickelt. Die erzielte Genauigkeit geht deutlich über bekannte Messungen hinaus und erlaubt eine äußerst präzise Modellbildung, was auch für das Design zukünftiger Systeme mit ungerichteter Mehrträger- Übertragung von großer Bedeutung ist. Alle Lösungsansätze wurden in Experimentalsystemen untersucht und verifiziert. Das Zusammenspiel der drahtlosen Verbindung mit dem optischen Festnetz und die Kompatibilität mit dem Gigabit-Ethernet-Standard wurden in einem Laboraufbau demonstriert. Erstmals konnte in einem realitätsnahen Szenario gezeigt werden, dass Gbit/s-Verbindungen zwischen einem portablen Breitband- Endgerät und einem weit entfernten Dienste-Server möglich sind und auch auf Anwendungsebene in beiden Richtungen gleichzeitig voll ausgenutzt werden können. The overall objective of this project is to develop, explore and demonstrate novel networking concepts for broadband, preferably cost- effective fibre-optical access and in-house networks, including wireless interfaces to interconnect portable terminals. The project orientation was in line with objectives of cooperating projects, conducted by a network provider (T-Systems) and a System vendor (Alcatel-SEL). In terms of optical access networks, the work focussed on exploiting WDM techniques and designing broadband access systems based on simple components. It was shown that WDM with coarse channel spacing (CWDM) can be comprehensively applied in access- and in-house network architectures. However, though technically feasible, there is still a cost penalty for key components due to the infancy of the market. Uniform, so-called colourless components may have a favourable effect in future. Latest concepts point in this direction but more studies are needed. Plastic optical fibre (POF) emerges as an indoor networking medium that provides data transmission up to the Gbit/s range over distances associated with building networks. There are techniques for simple installation and termination for fibres with very large core diameters. But it is ambiguous whether they meet requirements of high- speed data transmission. In future, micro-structured glass fibres could enable new ways for simply creating in-house networks with capacities of some Gbit/s. In order to interconnect portable terminals to the backbone network, innovative broadband wireless interfaces have been investigated including both radio and infrared communication links. An indoor 60 GHz based radio system has been developed enabling indoor data transmission at Gbit/s speeds over a distance of several meters. Additionally, a corresponding measuring system was developed to characterise 60 GHz radio channels. The accuracy of this scheme exceeds by far that of legacy systems and supports improved channel modelling to design high- performance future radio links e.g. based on non-directed multi carrier transmission. The considered approaches have been verified and evaluated by means of experimental set-ups. The performance of the radio link as an extension of the signal path through the optical backbone has been demonstrated by means of a laboratory system working at Gigabit-Ethernet speeds. For the first time, Gbit/s transmission has been shown in a realistic test scenario exhibiting a broadband path between a portable terminal and a service centre in far distance. Even at application level the link simultaneously offered its full capacity in upstream and downstream directions

2 mu m CMOS broadband switching matrix and its use in a larger exchange

Starting with a concept of a broadband switching system for local area, a broadband switch has been developed and experimentally built in the Heinrich Hertz Institute. It has 4096 input and output lines and a TV distributor switch for 70 Mbit/s. The basic unit is a broadband 16*16 matrix which has been implemented as a 2.4 k gate array in 2 mu m CMOS technology. The low power consumption of the matrix (500 mW) made it possible to achieve a compact design of the exchange

Free space interconnection system with holographic optical elements

We have built a demonstration model of a switching system which combines electronic switching stages with free space optical interstage interconnects using holographic optical elements. The characteristics and the performance of the optical interconnection system are presented