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Die Prototypen der Bell Labs Mehr Effizienz für Glasfaser, NFV und 5G

| Autor / Redakteur: Dirk Srocke / Dipl.-Ing. (FH) Andreas Donner

Ganz gleich ob bei NFV-Servern, Glasfaser oder Mobilfunk – die Bell Labs wollen Netzwerkressourcen in Zukunft effizienter nutzen. Für die Leser des IP-Insider hat Alcatel-Lucents Forschungszweig jetzt die Labore in Stuttgart geöffnet.

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Die Bell Labs Stuttgart gehören zum Firmensitz von Alcatel-Lucent Deutschland.
Die Bell Labs Stuttgart gehören zum Firmensitz von Alcatel-Lucent Deutschland.
(Bild: Srocke)

In Zuffenhausen entstehen nicht nur schnittige Sportwagen, sondern auch Technologien für die Netzwerke der Zukunft. Unweit der Porschewerke befindet sich in der Lorenzstraße 10 der Firmensitz von Alcatel-Lucent Deutschland. Von der Schranke zum Gelände und dem Besucherempfang genügen wenige Gehminuten, um zu den – für Besucher eigentlich geschlossenen – Laboren der Bell Labs zu gelangen. Die zählt der TK-Ausrüster selbst zu einem seiner weltweit wichtigsten Forschungsstandorte.

Für einige Pressevertreter hat Alcatel-Lucent kürzlich die Pforten zu den im Keller gelegenen Forschungsräumen geöffnet. Auf der Labtour präsentierte der Hersteller, wie er sich die Netze im Jahr 2020 vorstellt. So unterschiedlich die dabei gezeigten Techniken und Prototypen auch waren, eines war allen gemein: Vorhandene Ressourcen sollen effizienter als bisher genutzt werden.

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Insight-Driven Cloud Orchestration

Mit der „Insight-Driven Cloud Orchestration“ liefern die Bell Labs einen Ansatz, um Netzwerkfunktionen agiler und in stets ausreichendem Maße bereitzustellen. Die Entwickler betrachten dabei nicht mehr nur einzelne Services isoliert, sondern in ihrem Zusammenspiel. Eine steigende Signallast am Gateway Controller deutet beispielsweise darauf hin, dass auch die Media Gateways in Kürze mehr Audio-, Video- oder Nutzdaten verarbeiten müssen. Statt also lediglich neue virtuelle Machinen für den Gateway Controller aufzusetzen, stellt die Insight-Driven Cloud Orchestration auch dem Media Gateway weitere Ressourcen zur Verfügung.

Diesen Ansatz ergänzt Alcatel-Lucent um Systemmodelle und Predictive Analytics, die das Telefonieverhalten über einen ganzen Tag hinweg abbilden und Services entsprechend starten oder beenden. Über externe Quellen ließen sich zudem Daten nutzen, um außergewöhnliche Vorkommnisse zu erkennen. So könnte etwa eine Unwetterwarnung auf ein steigendes Telefonieaufkommen mit zahlreichen Notrufen hindeuten.

5G UF-OFDM Air-Interface

Mit „Universal Filtered OFDM“ (UF-OFDM) entwickeln die Bell Labs eine Wellenform für 5G-Netze. Ziel der Entwickler ist eine konfigurierbare Luftschnittstelle, die verschiedensten Anwendungen gleichermaßen gerecht wird – brandbreitenhungrige Videostreams also ebenso unterstützt wie Kommunikation mit einer massiven Zahl von Sensoren eines Internets der Dinge.

Da sich UF-OFDM durch steilere Signalflanken auszeichne, könnten Frequenzspektren künftig effizienter als bisher ausgenutzt werden. Gleichzeitig reduziere der Ansatz auch Interferenzen zwischen synchronem und asychnronem Traffic im Netz – für letzteren zeichnen beispielsweise kostengünstige Sensoren verantwortlich, in denen vergleichsweise ungenaue Oszillatoren verbaut sind.

Für ihre Demo haben die Bell Labs die unterschiedlichen Anwendungen gleichzeitig Daten per Mobilfunk übertragen lassen. Zu den simultanen Upstreams zählten umfangreiche Videodaten und die typischerweise bei Sensoren anfallenden Datenhäppchen. Im Vergleich zum aktuell bei LTE eingesetzten OFDM konnte UF-OFDM dabei mit einer verbesserten Performance und geringeren Fehlerraten überzeugen – trotz der funkenden Sensoren geriet das Video nicht ins Stocken.

Terra Transport

Die Bandbreite optischer Netze will Alcatel-Lucent mit einer programmierbaren 1T-Transport-Lösung steigern. Hierfür setzen die Entwickler unter anderem auf verbesserte Techniken zur Signalverarbeitung und ausgefeiltere Modulationsschemen.

Zusätzlich haben die Entwickler in den Bell Labs flexible WDM-Grids vorgestellt, mit denen sich optische Spektren effizienter als mit einem statischen Raster ausfüllen lassen. In einem festen 50-GHz-Grid müssten sich alle WDM-Kanäle – unabhängig von ihrer Datenraten – in das vorgegebene Raster einpassen. Kanäle mit geringeren Datenraten würden diese Fenster dem entsprechend nicht voll ausfüllen und so eigentlich freie Ressourcen verschwenden. Bei einem flexiblen WDM-Grid hingegen rücken die optischen Kanäle enger aneinander. Dual-Carrier-Signale ließen sich außerdem zu einem Superchannel zusammenfassen.

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