Hochgeschwindigkeitsnetze für die Hyperkonnektivität

Gefördert werden Verbundprojekte, die optische Hochgeschwindigkeitsnetze für die Anwendungen der hochvernetzten Gesellschaft und Wirtschaft erforschen und entwickeln. Die angestrebten Kennzahlen sind stark von den jeweiligen Anwendungsanforderungen abhängig. Deshalb sollen die entstehenden Technologien in mindestens einem Anwendungsfall mit gesellschaftlicher Relevanz eingebettet werden. Beispiele für mögliche Anwendungsfelder von Hochgeschwindigkeitsnetzen sind Weitverkehrs- und Zugangsnetze, Cloud- und Datenzentren, Anwendungen in der Industrie 4.0, dem vernetzten autonomen Fahren, der virtuellen oder erweiterten Realität (VR/AR) oder dem Videostreaming beziehungsweise dem Videoconferencing. Die entwickelten Lösungen sollen in den Gesamtkontext moderner Kommunikationssysteme eingebettet sein und Nischenlösungen weitestgehend vermieden werden.
Förderinteressenten müssen sich einem der beiden Schwerpunkte Hochperformante, nachhaltige, resiliente und intelligente optische Netze oder Raummultiplexing zuordnen und die besonderen Herausforderungen sowie eine angepasste Lösungsstrategie im jeweiligen Anwendungsfeld nachvollziehbar herausarbeiten.
Hochperformante, nachhaltige, resiliente und intelligente optische Netze:
In den Vorhaben müssen Bereiche mit Innovationspotenzialen und Forschungsfragen im Systemansatz, bei Netzhardware und -software oder bei nichttechnischen Aspekten, wie in der folgenden Auflistung beispielhaft angeführt, adressiert werden:
- Neue Methoden zum intelligenten Netzmanagement und zur Netzautomatisierung, zum Beispiel
- sowohl einfache Managementfunktionen als auch Konzepte zur Automation für skalierbare Netze mit hoher Kapazität ( Zero Touch Provisioning )
- Netzsteuerung mit Intentbased Networking - Determinismus von übertragenen Daten und Synchronität
- Latenzoptimierung für Spezialanwendungen
- Neue Hardwaretechnologien und Übertragungskonzepte, die zur Steigerung der Datenrate und/oder der spektralen Effizienz genutzt werden, zum Beispiel
- Modularisierung und Technologieentwicklung für photonisch-elektronische Integration
- adaptive Übertragungstechniken und Verfahren zur Steigerung der spektralen Effizienz
- Visible Light Communication (VLC), Terahertzübertragungstechniken und Freistrahloptik
- Neue Ansätze zur Gewährleistung der Sicherheit und Resilienz in optischen Kanälen, zum Beispiel
- Nutzung von Quantenzuständen und informationstheoretischen Verfahren für integrierte Sicherheit in klassischen Netzen (nicht ausschließlich QKD)
- domänenübergreifende Netzsicherheit
- neue optische Übertragungsprotokolle, um manipulierende Komponenten zu identifizieren, Hardwaresicherheit
- integrierte Sicherheitskonzepte für optische und heterogene Netze, Security-by-Design in der optischen Domäne
- Datenverschlüsselung und -schutz über alle Layer hinweg, Post-Quanten-Sicherheit und Kryptoagilität
- Netzarchitekturen und domänenübergreifende Netztechnologien, zum Beispiel
- Technologien für die Optimierung von Zugangsnetzen und Kernnetzen
- Lösungen für Datenzentren und Campusnetze (Non-Public Networks)
- optische Technologien für terrestrische und nichtterrestrische Netze
- Technologien für die Optimierung passiver optischer Netze (PON)
- Gesellschaftlich-politische und wirtschaftliche Anforderungen an optische Netze, zum Beispiel
Energieeffizienz und CO2-Bilanz über die gesamte Lebensdauer
- Vermeidung von Lock-in-Effekten und Verfolgung von Ansätzen zur sicherer Verwendung von nicht vertrauenswürdigen Komponenten
- Netzresilienz mit proaktiver Handlung auf allen Ebenen bis hin zu den Komponenten
- Einschließung von neuen Funktionalitäten des faseroptischen Netzes wie Faser-als-Sensor - technoökonomische und quantitative Analyse zu Energieeffizienz Sicherheit Performanz (auch über die Lebensdauer)
- optische Kommunikation gemäß Anforderungen spezifisch für Dienste und maßgeschneiderte Anwendungen
- Langlebigkeit und kontinuierliche Aktualisierungsmöglichkeit von Netztechnologien
Raummultiplexing:
In den Vorhaben müssen Innovationen mit Forschungsaspekten im Systemansatz, bei Netzhardware und -software oder bei nichttechnischen Aspekten, wie in der folgenden Auflistung beispielhaft angeführt, adressiert werden.
Bei der Entwicklung neuartiger Subsysteme sollte dabei stets die Auswirkung auf das Gesamtübertragungsnetz untersucht werden.
- Neuartige Fasern und Komponenten (zum Beispiel Add/Drop-Multiplexer) für die Steigerung der Anzahl räumlicher Kanäle und Spezialfasern für Raummultiplexinganwendungen
- Innovative monolithische Konzepte für Raummultiplexinganwendungen
- Neue Konzepte für Signalverstärker und innovative Architekturen für Raummultiplexverstärker und deren Anwendbarkeit in optischen Netzen, optimierte Konzepte für die Hochgeschwindigkeitsdatenübertragung
- Neue Technologien für eine effiziente Ein- und Auskopplung von Übertragungssignalen in optischen Fasern für Raummultiplex und/oder Optimierung bestehender Lösungen mittels innovativen Raummultiplex-Ansätzen
- Raummultiplexspezifische Terminaldesigns
- Signalverarbeitung für Raummultiplexinganwendungen
- Explorative Nutzung von Raummultiplexing-Technologie für neue Anwendungen (beispielsweise hochparallele kohärente Sensorik basierend auf Raummultiplexing-Kommunikationstechnik, Laser-Scanning-Mikroskopie)
- Systemische Untersuchungen zur Wirkung neuartiger Raummultiplexing-Subsysteme auf das Übertragungsnetz
- Raummultiplexing in Access/Fronthaul/Data Center
Die genannten Forschungsthemen sind als Beispiele zu sehen. Weitere nicht genannte Forschungsthemen mit hoher Relevanz zur Realisierung von den beiden Schwerpunkten können ebenfalls adressiert werden.
Die skizzierten Lösungen müssen als innovatives Gesamtsystem inklusive aller kritischen Übertragungsstrecken, Schnittstellen und Verarbeitungseinheiten in den gewählten Anwendungsfeldern betrachtet werden, um eine schnelle Umsetzung zu ermöglichen.
Das Umsetzungsinteresse für die Lösungskonzepte muss sich durch die entsprechende Beteiligung von Unternehmen in der Verbundstruktur widerspiegeln. Die Lösungen sollen mit Anwendern zusammen erarbeitet und demonstriert werden. Die skizzierten Lösungen müssen innovativ sein und deutlich über den aktuellen Stand der Wissenschaft und Technik hinausgehen. Als grundlegende Querschnittsthemen sollen innerhalb einer technoökonomischen Analyse und potenziellen Umsetzung die Themen Energieeffzienz, CO2-Bilanz und Resilienz untersucht werden. Darüber hinaus zählen Normung, Frequenzregulierung und Vorbereitung der Standardisierung zu weiteren wichtigen Querschnittsthemen, die im Kontext der Projektarbeiten themenbezogen adressiert werden müssen.
Antragsberechtigt sind Unternehmen der gewerblichen Wirtschaft, Hochschulen und außeruniversitäre Forschungseinrichtungen sowie sonstige Einrichtungen und Institutionen mit Forschungsinteresse. Zum Zeitpunkt der Auszahlung einer gewährten Zuwendung wird das Vorhandensein einer Betriebsstätte oder Niederlassung (Unternehmen) beziehungsweise einer sonstigen Einrichtung, die der nichtwirtschaftlichen Tätigkeit des Zuwendungsempfängers dient (Hochschulen, außeruniversitäre Forschungseinrichtungen, andere Einrichtungen und Institutionen, die Forschungsbeiträge liefern), in Deutschland verlangt.
Das Antragsverfahren ist zweistufig angelegt.
Weitere Informationen:
https://www.bmbf.de/bmbf/shareddocs/bekanntmachungen/de/2023/03/2023-03-03-Bekanntmachung-Hyperkonnektivit%C3%A4t.html