Bandbreedte glasvezels groeit exponentieel

Terwijl telefoonlijnen naar particulieren voorlopig het grootste knelpunt van het informatietijdperk blijven, krijgen telecombedrijven op hoofdverbindingen ongekende mogelijkheden. Bandbreedtes nemen exponentieel toe. De markt voor optische fibers groeit snel door toepassing van Sonet- systemen en door zogenaamde cross-connects in glasvezelnetwerken geheel met optische schakeltechnieken uit te voeren. Momenteel is de glasvezelmarkt 10 miljard dollar groot. Dit bedrag zal de komende vijf jaar verdubbelen, schatten marktonderzoekers.

Terabitsnelheid

Snelle glasfibers hebben momenteel een capaciteit van 2,5 miljard bits per seconde. Enkele transatlantische kabels en hoofdaderen halen al 10 gigabit/s. De bandbreedtes in enkele vezels zullen de komende tijd explosief toenemen. Vorig jaar werd voor het eerst een terabit per seconde (duizend GBit/s) over een glasvezel onder laboratorium-condities gedemonstreerd. 'We verwachten dat deze systemen rond de eeuwwisseling te koop zijn', zei openings-spreker Alastair Glass, directeur photonics research bij Lucents Bell Labs, vorige week op de 20e Newport Conference on Fiber Optics Markets. 'De bandbreedte neemt zo snel toe dat we ons nauwelijks kunnen voorstellen wat we er straks mee aanmoeten', zei John Kessler, directeur van KMI, Newport (Rhode Island).

Verschillende kleuren

De exponentieel toenemende bitsnelheden zijn niet alleen het gevolg van de kortere lichtpulsen die met de huidige lasers, lichtgevoelige diodes en signaalverwerkende elektronica (aan de begin en eindpunten van de glasvezel). De laatste jaren worden ook technieken rijp waarmee het licht in verschillende kleuren - bij elkaar over dezelfde vezel - kan worden verstuurd. Deze techniek heet Wavelength Division Multiplexing (WDM). De eerste WDM-systemen worden al geïnstalleerd. De techniek is aantrekkelijk, omdat de snelheid van bestaande glasvezelnetwerken er behoorlijk mee is op te peppen. Telecombedrijven omarmen WDM, omdat vier 2,5 Gbit/s-optische zend-ontvangers (voor elk van de vier kleuren) momenteel nog goedkoper zijn dan de schakel-elektronica voor 10 Gbit/s in één kleur. In de VS verhoogde AT&T begin dit jaar de 2,5 gigabit/s-capaciteit op de bestaande glasvezels van zijn hoofdaderen door WDM in vier kleuren toe te passen en zodoende tot 10 Gbit/s te komen. Concurrent Sprint installeert zelfs al acht kleuren en bereikt daarmee 20 Gbit/s.
Op den duur zullen ook bitsnelheden van 10 Gbit/s voor één golflengte gemeengoed worden. Meint Smits, groepsleider van Photonic Integrated Circuits op de TU Delft, verwacht dat veel telecombedrijven acht golflengtes bij deze snelheiden zullen gaan toepassen om tot 80 Gbit/s te komen.
Intussen zijn er al WDM-systemen met 16 verschillende golflengtes geïnstalleerd. Zelfs apparatuur voor 32 kleurbanden komt nu op de markt. In laboratoria zoals Lucents Bell Labs is al aangetoond dat 100 verschillende 'zendfrequenties' door een glasvezel zijn te sturen.

Snelle overgang

Het werken met signalen in meerdere golflengtes versnelt de overgang naar geheel optische schakeltechnieken. Want signalen zijn op knooppunten in netwerken uit elkaar te houden en te verdelen aan de hand van de kleur. Zo kunnen punt-tot-punt-verbindingen op een netwerk worden opengezet om in één golflengte een ongehinderde breedbandcommunicatie tussen twee partijen mogelijk te maken, zonder dat vertragende routering door elektronische schakelaars nodig is. 'De invoering van geheel optische technieken zal een voorwaarde zijn voor het bereiken van terabit-snelheden', aldus Glass van Lucent. Het is intussen mogelijk om lichtpulsen van één kleur geheel optisch van een hoofd-glasvezel te plukken, door te sturen en een andere informatiestroom toe te voegen. De TU Delft is een van de voorlopers in deze 'add-drop'-technologie. Volgens Rod Alferness, manager van de afdeling photonics research bij Lucent zullen add-drop-functies flexibel worden. Met een add- drop schakelaar zijn straks naar keuze een of meerdere kleuren van de hoofdader te nemen. Alferness: 'Hierdoor zullen telecombedrijven lijnen kunnen verhuren op basis van golflengte.' Optische schakelaars zijn momenteel nog zeer duur. Het Muxmaster-systeem van IBM, dat het optische verkeer over een vezel onderverdeelt in 10 golflengtes, kostte bij introductie een half miljoen dollar (voor communicatie over een lijn zijn er twee nodig). Hamid Ahmadi, groep-manager bij IBM's Watson Research Center verwacht echter dat de techniek op den duur ook betaalbaar wordt in bedrijfsnetwerken. 'We hebben een toekomst voor ogen waarbij meerdere gebouwen of afdelingen elk een kleur op een ring-netwerk krijgen toegewezen', aldus Ahmadi. Ook is het mogelijk om meerdere bedrijven gebruik te laten maken van dezelfde glasvezels, waarbij ze elk in een andere kleur licht communiceren. 'Het wachten is op een doorbraak in de huidige kostenstructuur', zegt Kessler van KMI. 'Dat verwacht ik over een tot twee jaar.'