Japanse wetenschappers hebben met een zelfontwikkelde optische switchopstelling een nieuw glasvezelrecord gehaald. 53 Tbps is op de korte afstand haalbaar voor datacenters, maar niet voor alle datacenters.
De eerder deze maand onthulde glasvezelsnelheid lijkt op het eerste oog niet bepaald een record. Een datadoorvoersnelheid van 53,3 Terabit per seconde (Tbps) komt bescheiden over in vergelijking met bijvoorbeeld de 160 Tbps glasvezelverbinding die Microsoft en Facebook trans-Atlantisch laten aanleggen. Dit is echter een scheve vergelijking.
Kabels, lijnen en cores
De vorig jaar aangekondigde grote internetkabel, genaamd Marea, is net afgelopen maand gecompleteerd. De verbinding over 6600 kilometer bestaat uit acht glasvezelparen die bij elkaar opgeteld de initiële 160 Tbps moeten realiseren. De prestatie van het Japanse ict-onderzoekscentrum NICT (National Institute of Information and Communications Technology) is behaald over een enkele glaslijn.
De gebruikte glaslijn bevat wel meerdere cores waarover de lichtsignalen worden verzonden. Dat doorsturen van het laserlicht door de multi-core optical fibers (MCF’s) gebeurt middels spatial multiplexing. Daarbij wordt dus de datadoorvoer opgedeeld in aparte streams, die bij elkaar genomen het daadwerkelijke signaal zijn.
MCF wordt gepositioneerd als uitweg voor de fysieke grenzen waar standaard single mode fiber (SMF) tegenaan loopt. Spatial division multiplexing (SDM), waar ook gebruik van MCF’s omvat, belooft veel meer capaciteit te halen.
Speciale switch
Hiervoor geldt nog wel een aparte vereiste. Aan beide kanten van de nu onthulde 53,3 Tbps-verbinding moeten namelijk speciale optische switches staan. Deze moeten de gescheiden maar bij elkaar horende signalen die zijn ge-multiplexed over de verschillende glasvezel-cores simultaan kunnen behappen. De Japanse wetenschappers hebben zelf de benodigde switch-hardware ontwikkeld. Deze opereert op een switching-snelheid van 80 nanosecondes, meldt het NICT.
De onderzoekers hebben in hun testopstelling drie verschillende kabelconfiguraties gebruikt. Een van 28 kilometer met 19 cores in zich. Een van tien kilometer met eveneens 19 cores. En een van twee kilometer met daarin zeven cores. Bij elke configuratie zijn zeven cores gebruikt en daarmee is het snelheidsrecord van 53,3 Tbps gehaald.
Vooruitgang
Hiermee zijn voorgaande glasvezelrecords met een factor vier voorbijgestreefd, zij het op relatief korte afstand. Bijna een jaar geleden hebben onderzoekers van Nokia Bell Labs, Deutsche Telekom (DT) en de TU München een glasvezelsnelheid van 1Tbps gehaald over 128 en 157 kilometer. Dit is niet gedaan in een labopstelling, maar over DT’s bestaande glasvezelnetwerk in Duitsland.
De hierbij gebruikte lichtmodulatietechnologie PCS (Probabilistic Constellation Shaping) is ook al ingezet voor een experimentele opstelling met een onderzeese kabel van 6600 kilometer. In mei heeft het Japanse bedrijf NEC nog 50,9 Tbps gehaald over een enkele glasvezellijn. Ook deze ontwikkeling is voor onderzeese telecomverbindingen van vele duizenden kilometers.
De nieuwe Japanse glasvezeldoorbraak daarentegen is vooral bedoeld voor datacenterverbindingen. Dit zou zowel tussen nabijgelegen datacenters kunnen zijn als ook binnen datacenters. Bijkomend voordeel – naast de hoge snelheid over korte afstand – is dat de zelfontwikkelde optische opstelling dankzij de hoge capaciteit relatief energiezuinig is. De benodigde energie voor de doorgifte van data valt per bit mee vergeleken met bestaande opstellingen. Het is echter de vraag of deze besparing opweegt tegen de kosten van de custom switch-hardware.
Doorontwikkelen
Het NICT kondigt nog aan dat die topsnelheid het begin is. De wetenschappers willen de netwerkcapaciteit vergroten door nieuwe optische switches te ontwikkelen die dan nog sneller kunnen switchen, maar die ook minder signaalverlies (insertion loss) hebben, en vlakkere frequentierespons. Daarnaast kijken de onderzoekers naar andere manieren om data met hogere spectrumefficiëntie te kunnen versturen.
De resultaten van de glasvezeltest en de gebruikte opstelling zijn gepubliceerd als post-deadline paper op de 43e editie van de European Conference on Optical Communication (ECO). Deze topconferentie vond eind september plaats in Göteborg (Zweden). De volledige titel van de wetenschappelijke paper is ‘Experimental demonstration of a 53 Tb/s coherent SDM-TDM add/drop/through optical network with time-division spatial super-channels and high-speed joint switching system’.
