Glasvezel voor thuis

Het is 2020 en de Gernsbacks hebben hun intrek genomen in hun nieuwe huis. Papa kijkt voetbal op het flatscreen in zijn thuisbioscoop, maar hij is niet tevreden met standaarduitzendingen. Met het Custom SuperView-kanaal kan hij vier actuele of instant-replay-weergaven selecteren van een van de twaalf high-definition camera's die rond het stadion zijn gestationeerd. Mam is boven aan het werk en gebruikt telepresence om een ​​robot te besturen die een giftige afvalplaats in New Jersey opruimt. Hun tienerzoon speelt driedimensionaal schaken met een vriend in Parijs; een supercomputer in New York berekent de gegevens die worden gebruikt om de stukken op hun digitale holografische displays te tonen. Zijn zus oefent ondertussen met een koor dat bestaat uit mensen die in een tiental steden in Noord- en Zuid-Amerika wonen; een computer in Mexico-Stad voegt hun stemmen samen en stuurt de muziek in realtime terug naar hun computers, terwijl ze een reeks van hun gezichten op een enkel scherm creëren.

Een deel van deze technologie is tegenwoordig te vinden in goed uitgeruste laboratoria, maar niet in huizen. De huidige informatiesnelweg mist de bandbreedte om de vereiste signalen te leveren, en verslechtert in een modderig voetpad als het uw voortuin bereikt. De meeste huizen maken verbinding met internet via modems die maximaal 56.000 bits per seconde leveren. High-end gebruikers stappen over op kabelmodems en digitale abonneelijnen (DSL) die enkele megabits per seconde kunnen vervoeren. Dat is een grote sprong voorwaarts, maar nauwelijks genoeg om het huishouden van Gernsback tevreden te stellen: het hierboven beschreven scenario zou 100 tot 200 megabit per seconde vereisen.

Ik heb onze futuristische familie vernoemd naar Hugo Gernsback, een technofiel en schrijver die in 1926 Amerika's eerste sciencefictionmagazine publiceerde. Maar binnen een paar maanden zullen sommige inwoners van Palo Alto, Californië, een voorproefje krijgen van deze krachten wanneer hun woningen zijn rechtstreeks aangesloten op optische vezels. Palo Alto is niet de enige in de voorhoede van vezels. Afgelopen herfst begon BellSouth met het rijgen van glasvezel tot 400 huizen in Dunwoody, Georgia, een welvarende buitenwijk net ten noorden van Atlanta. In tegenstelling tot andere fiber-to-the-home-systemen die in het verleden als veldproeven zijn uitgerold, is Dunwoody een permanente installatie. Ten noorden van de grens verbindt Futureway Communications, een nieuw Canadees telefoonbedrijf dat op zoek is naar een niche met hoogwaardige diensten, glasvezel naar woningen in vijf buitenwijken van Toronto. Optical Solutions, een jong bedrijf uit Minneapolis, levert aan Futureway glasvezelverbindingen voor 20.000 woningen en heeft honderden huisaansluitingen verkocht aan andere kleine telefoonbedrijven.

Concurreren met koper

Deze geavanceerde systemen zijn nog steeds zeldzaam. De meeste telefoon- en kabeltelevisiebedrijven vertrouwen alleen op glasvezel als backbone-technologie voor het doorleiden van signalen tussen hun eigen faciliteiten. In feite zijn glasvezels de standaardverbindingen van en naar de overstapkantoren die elke gemeenschap bedienen, en strekken ze zich vaak uit van daaruit naar grote zakelijke klanten of buurtdistributieknooppunten. Een enkel paar vezels kan nu tot honderden gigabits per seconde vervoeren, waarbij elke vezel afzonderlijke signalen op tientallen golflengten in één richting uitzendt. Toch bestaat de rest van het distributienetwerk vrijwel geheel uit koper - dat is een investering van meer dan $ 100 miljard en telefoon- en kabelmaatschappijen staan ​​niet te popelen om het op te geven. Eind vorig jaar kondigde het regionale telefoonbedrijf SBC Communications een driejarig glasvezelbouwprogramma aan ter waarde van $ 6 miljard in zijn servicegebied in het westen van de Verenigde Staten.

Maar de conventionele wijsheid is dat het te duur is om glasvezel helemaal naar huis te laten lopen, dus de vezels van SBC stoppen bij distributieknooppunten die doorgaans honderden klanten bedienen. Gegevens ploeteren nog steeds het huis zelf in op ouderwets koper. Het is alsof een estafetteploeg van sprinters van de Olympische klasse moest vertrouwen op een geriatrische patiënt voor de laatste etappe van de race die in het telecommunicatiejargon bekend staat als de laatste mijl.

Telefoon- en kabelmaatschappijen beloven elk een andere remedie voor het wereldwijde wachten waar thuisgebruikers van inbelmodems last van hebben (zie tabel op laatste pagina Battle of the Last Mile). Kabelsystemen leveren tot 36 megabit per seconde via dezelfde coaxkabel die CNN en HBO naar het televisietoestel leidt. De telefoonbedrijven hebben DSL bedacht als een truc om gewone koperdraad te laten werken alsof het een dikkere info-pipe is, die tot enkele megabits per seconde kan vervoeren.

Mensen die overschakelen van gewone internetverbindingen naar kabelmodems doorlopen doorgaans een ervaringsboog die begint met plezier: de verbinding is altijd ingeschakeld, net als elektriciteit in een stopcontact, en informatie stroomt met snelheden die inbelmodems in het stof achterlaten. Dan worden de nadelen duidelijk: de kabelbandbreedte wordt gedeeld door een groep gebruikers, dus de bliksemsnelle verbindingen die in het begin worden ervaren, beginnen te slepen naarmate meer van je buren zich aanmelden. Beveiliging is een ander probleem; als bestandsdeling is ingeschakeld - een veelvoorkomende standaardinstelling - heeft iedereen op een kabelmodemlijn toegang tot uw bestanden. DSL heeft een ander probleem. De hogere signaalfrequenties die de digitale gegevens van DSL dragen, vervagen als ze door koperdraad reizen, waardoor deze verbindingen worden beperkt tot huizen binnen ongeveer vijf kilometer kabel vanaf een telefoonschakelstation. Draadloze systemen - een opkomend alternatief met hoge bandbreedte - kunnen last hebben van blokkades door slecht weer, bomen en gebouwen.

Als het verleden een richtlijn is, zal de vraag naar bandbreedte binnenkort de capaciteit van deze door de jury opgetuigde alternatieven overtreffen. De beeldintensieve websites van tegenwoordig crawlen al wanneer ze worden bekeken met 56 kilobits/seconde. Full-motion video verschijnt bijvoorbeeld als een schokkerig beeld met een lage resolutie in een hoek van het scherm. De behoefte aan meer capaciteit in huis zal waarschijnlijk toenemen naarmate bedrijven vooruitgaan met e-commerce. Waarom alleen een statisch beeld en productspecificaties voor een koelkast laten zien als je een topverkoper een videopitch kunt laten leveren terwijl hij deze op het scherm demonstreert? Een redelijk doel zou 100 megabits/seconde kunnen zijn, wat full-screen, full-motion video mogelijk zou moeten maken en waarschijnlijk de Gernsbacks tevreden zou stellen. Aan de andere kant is tevredenheid een bewegend doel. Bandbreedte is een medicijn; als je eenmaal verslaafd bent, wil je alleen maar meer. Een enkele optische vezel kan gemakkelijk meer dan 600 megabits/seconde naar individuele gebruikers vervoeren - veel verder dan de capaciteit van DSL- of kabellijnen. Inderdaad, DSL- en kabelmodems zouden de eetlust van consumenten prikkelen door hen een voorproefje te geven van de bandbreedte die alleen glasvezel kan bevredigen.

Dit is het moment om die investering te doen, in ieder geval voor nieuwe installaties, stelt Asim Sabre, president van Optical Solutions. Sabre zegt dat het installeren van glasvezel 15 tot 25 procent extra zal kosten, maar beweert dat de beloning binnen een paar jaar zal komen naarmate de vraag naar bandbreedte stijgt. Het is beter, zegt hij, om nu meer uit te geven dan om over 8 of 10 jaar gedwongen te worden de trottoirs open te scheuren om capaciteit toe te voegen.

Anders deze keer?

Het is niet alsof niemand eerder heeft geprobeerd om huizen te glasvezelen. Sceptici wijzen op eerdere veldproeven waarbij geen groot deel van een thuismarkt is gevonden voor de enorme bandbreedte van glasvezel. Het Japanse Ministerie voor Internationale Handel en Industrie sponsorde de eerste, die in 1978 begon met de dienstverlening aan ongeveer 150 huizen. Het experiment kostte in de loop van meerdere jaren maar liefst $ 80 miljoen, maar slaagde er - samen met soortgelijke proeven in Canada en Frankrijk - niet in om overtuigende nieuwe diensten te identificeren die zou de hoge kosten van het installeren van glasvezel rechtvaardigen.

Tien jaar geleden dachten BellSouth en verschillende andere Amerikaanse telefoonbedrijven dat ze een activiteit met hoge bandbreedte hadden gevonden waar consumenten voor zouden betalen: video on demand. Tientallen huizen waren voorzien van glasvezel in proefsystemen in het hele land, maar de vonk sloeg nooit over: de belangstelling van de consument werd onvoldoende geacht om de aanschaf van dure videoservers en glasvezelapparatuur te rechtvaardigen. Kabelmaatschappijen reageerden snel door meer kanalen en pay-per-view-diensten toe te voegen aan hun bestaande coaxkabels. Maar er is iets grappigs gebeurd sinds de laatste keer dat glasvezel werd uitgerold naar de woonplaats: internet. De explosieve groei van het World Wide Web heeft plotseling miljoenen mensen doen hunkeren naar bandbreedte - een handelswaar waarvan ze een paar jaar eerder nauwelijks wisten dat het bestond.

Voor het komende decennium zullen fiber-watchers in de Verenigde Staten hun aandacht willen richten op het zuidoosten. BellSouth, het telefoonbedrijf dat de regio bedient, leidt in Noord-Amerika de leiding over glasvezel in huis, zegt Richard Mack, vice-president van KMI, een marktonderzoeksbureau uit Newport, R.I.. De interesse in nieuwe technologie weerspiegelt de snelle groei van het servicegebied. De meeste nieuwe gemeenschappen willen ondergrondse nutsvoorzieningen, en het is veel goedkoper om nu extra vezels aan te leggen voor toekomstige uitbreiding dan om jaren later terug te keren om straten en erven op te graven om verouderde kabels te vervangen.

Inwoners van Dunwoody zullen spraaktelefonie blijven ontvangen via bestaande koperlijnen en klanten zullen twee nieuwe diensten via glasvezel aangeboden krijgen. Een daarvan is datatransmissie van DSL-kwaliteit voor $ 50 tot $ 60 per maand. De tweede is een videodienst met 120 digitale en 70 analoge kanalen. Volgend jaar verwacht het bedrijf dat dergelijke glasvezelsystemen standaard worden voor grote nieuwe onderverdelingen. Tegen die tijd konden klanten met een glasvezelaansluiting in huis de apparatuur zelf installeren. We hoeven helemaal geen vrachtwagen te rollen, zegt Dan Spears, onderzoeksdirecteur bij BellSouth Science & Technology.

BellSouth geeft toe dat het Dunwoody-vezelsysteem meer kost om te installeren dan koper, maar zegt dat het doel is om ervaring op te doen met de technologie. Naarmate de kosten van glasvezel naar huis dalen, zal BellSouth het inzetten in nieuwbouwsituaties, aangezien we nu glasvezel tot aan de stoeprand aan het implementeren zijn, zegt Dave Kettler, vice-president van BellSouth Science & Technology.

Verspreide vloedgolven van interesse in glasvezelverbindingen voor thuis verschijnen in welvarende Amerikaanse steden. In Concord, Massachusetts, heeft het Concord Communications Infrastructure Committee, een adviespanel van de stad, de stad voorgesteld om zijn eigen digitale glasvezelnetwerk naar woningen te bouwen. Kabelmodems moeten de stad nog bereiken, veel huizen liggen buiten het bereik van DSL en beide hebben beperkte ruimte voor uitbreiding, klaagt Marc Daigle, een ingenieur en lid van de commissie.

De gemeenteraad van Palo Alto heeft al ingestemd met het besteden van $ 380.000 om een ​​glasvezelnetwerk te bouwen voor bijna 700 woningen in een ouder gebied nabij het stadscentrum. Bewoners krijgen verbindingen met 10 of 100 megabit per seconde. Ze betalen ongeveer 70 procent van de kosten, inclusief maandelijkse kosten plus installatiekosten van $ 1.200 of $ 2.400, afhankelijk van de datasnelheid. Meer dan 70 mensen meldden zich aan voordat de stad een vaste prijs had vastgesteld, zegt Manuel Topete, die het glasvezelsysteem beheert voor de nutsafdeling van de stad.

Het systeem biedt gegevensoverdracht met een snelheid die anders onbereikbaar zou zijn. De proef is allemaal gebaseerd op internetlevering, zegt Michael Eager, een Palo Alto-consultant die bij het project betrokken is. Ik denk niet dat mensen significant geïnteresseerd zouden zijn geweest als we het alleen maar over 500 televisiekanalen hadden gehad.

Optical Solutions heeft ook sterke interesse gevonden. Het bedrijf heeft fiber-to-the-home-apparatuur verkocht aan een tiental vervoerders in zeven staten, zegt president Asim Sabre plus de bestelling van Futureway in Concorde, Ontario, voor hardware voor 20.000 huizen in vijf buitenwijken van Toronto. Optical Solutions, opgericht in 1994, versnelde zijn groei van 13 medewerkers eind 1998 tot 65 een jaar later; Sabre verwacht later dit voorjaar een personeelsbestand van 120. Vorig jaar behaalde Optical Solutions, dat zijn toekomst inzet op glasvezel tot aan huis, ook een investering van $ 16 miljoen in een onderhandse plaatsing.

Futureway vertegenwoordigt een nieuwe maar veelbelovende markt voor optische oplossingen: nieuwe telefoonbedrijven die concurreren om zaken door hoogwaardige diensten aan te bieden die niet beschikbaar zijn bij de grote gevestigde bedrijven. Soortgelijke ondernemingen beginnen elders op te duiken. In december kondigde WideOpenWest in Littleton, Colorado, plannen aan om fiber-to-the-curb-systemen te bouwen in de gebieden Denver en Portland, Oregon. Andere klanten van Optical Solutions zijn onafhankelijke telefoonbedrijven die breedbanddiensten willen aanbieden in landelijke gebieden. Rye Telephone uit Colorado City, Colorado, installeert glasvezel in 500 huizen in een uitgestrekte gemeenschap van 80 vierkante kilometer genaamd Hatchet Ranch. DSL kan die afstanden niet aan en kabelbedrijven vermijden dergelijke uitgestrekte gebieden doorgaans.

Standaardiseren van flexibiliteit

Om glasvezel in een aanzienlijk aantal huizen te laten infiltreren, moeten telefoonmaatschappijen genoegen nemen met technische normen. Zo'n poging is aan de gang. Vertegenwoordigers van 20 bedrijven, waaronder British Telecom, BellSouth, France Telecom, Nippon Telegraph and Telephone, GTE en SBC, hebben de handen ineengeslagen om een ​​Full Service Access Network (FSAN) op te zetten dat loopt van telefoonbedrijffaciliteiten tot woningen en bedrijven. FSAN is al geaccepteerd door de International Telecommunications Union en zou de uitrol van glasvezel naar huis kunnen versnellen door een reeks normen te bieden voor in massa geproduceerde transmissieapparatuur. De FSAN-architectuur dekt een scala aan glasvezeltoepassingen, van het transporteren van signalen naar buurtknooppunten en zakelijke klanten tot het bedienen van individuele woningen. FSAN kan daarom glasvezel stuk voor stuk het netwerk laten infiltreren.

Dat is belangrijk, want vezels sluipen hun weg naar huis. Het 6 miljard dollar kostende Project Pronto van SBC Communications zal meer dan 20.000 kilometer nieuwe glasvezelkabel opleveren, waarmee het optische netwerk wordt uitgebreid tot binnen 2,7 kilometer van de meeste huizen die het bedrijf bedient. SBC is niet de enige; US West legt glasvezel tot binnen 1,2 kilometer en Bell Canada tot binnen 900 meter, zegt Claude Roman, een analist bij marktonderzoeksbureau RHK in South San Francisco.

En zelfs vóór Dunwoody liet BellSouth routinematig glasvezel door elke straat lopen bij nieuwe ontwikkelingen. Eind vorig jaar had het bedrijf een hybride glasvezel/koperdienst geïnstalleerd voor een half miljoen huishoudens. Begraven glasvezelkabels lopen naar servicekasten die als vet zitten, vierkante brandkranen langs de stoeprand en koperdraden waaieren uit elke doos naar verschillende huizen. In Dunwoody legt het bedrijf glasvezelkabels parallel aan bestaande koperdraden naar huizen.

FSAN maakt deze uitbreiding gemakkelijker met een ontwerp dat een passief optisch netwerk wordt genoemd. Het idee is om dure en gevoelige actieve componenten, zoals zenders en ontvangers, aan de uiteinden van het systeem te houden. In plaats van signalen via tussenschakelaars te sturen, verdeelt het systeem het licht eenvoudig over maar liefst 32 uitgangsvezels. Er zijn geen componenten tussen de centrale schakelaar en het uiteinde van de vezel die elektrische stroom nodig hebben, waardoor de constructie- en onderhoudskosten worden verlaagd.

Upgrades naar een FSAN-systeem zouden eenvoudig moeten zijn, waarbij doorgaans alleen de apparatuur aan de uiteinden van de vezel moet worden gewijzigd. De datasnelheden kunnen worden verhoogd door de glasvezelcapaciteit te verdelen over minder klanten. Op de langere termijn zou elke vezel één golflengtekanaal per klant kunnen dragen - een techniek die bekend staat als golflengtemultiplexing (zie Wavelength Division Multiplexing, TR maart/april 1999).

De bedrijven die de FSAN-standaard hebben ontwikkeld, waaronder Lucent Technologies, NEC en Hewlett-Packard, benadrukken het aanpassingsvermogen ervan. Sommigen zijn al bezig met het ontwerpen van producten. We ontwikkelen een systeem dat goedkope glasvezeltoegang biedt aan kleine tot middelgrote bedrijven, omdat we denken dat dat de meest voor de hand liggende bewijs is voor glasvezel tot aan klanten, zegt Ed Harstead, die fiber-to-the beheert. -thuisonderzoek bij Lucent. De verkoop van fiber-to-the-business zal inderdaad helpen de prijzen van hardware voor meer kostengevoelige toepassingen te verlagen - een sleutel tot de lancering van glasvezelsystemen voor thuis. British Telecom en France Telecom, twee van de bedrijven achter de standaard, staan ​​te trappelen om FSAN toe te passen op zakelijke abonnees; BT is van plan om vezels naar commerciële districten te laten lopen, waarbij vezels zich vertakken tussen bedrijven zoals ze zouden doen bij huizen. Nippon Telegraph and Telephone, dat fiber to the home heeft getest en samenwerkt met BellSouth, richt zich nu ook op zakelijke klanten. Vanuit technisch oogpunt is het moeilijk om glasvezel naar het bedrijf te onderscheiden van glasvezel naar huis, zegt Kenji Okada, supervisor van NTT Access Network Service Systems Labs.

Technische standaarden zoals FSAN kunnen niet alle hindernissen overwinnen die de vervezeling van woningen kunnen belemmeren. BellSouth heeft het voordeel dat het een regio bedient die een snelle economische en bevolkingsgroei doormaakt. Dat betekent veel nieuwe woningbouwprojecten, elk een relatief gemakkelijke kans voor vervezeling omdat de grond al is gegraven voor het aanleggen van allerlei soorten stroom- en telecommunicatie-infrastructuur. Dat is niet het geval in het grootste deel van de Verenigde Staten, waar het installeren van glasvezel nieuwbouw betekent. Om nog maar te zwijgen van de hoofdpijn in Europa. BellSouth's Spears zegt dat een Telecom Italia-collega verbaasd was over een foto van een landschap dat door een ontwikkelaar is ontbloot. Spears herinnert zich dat de Italiaan tegen hem zei: als we Rome binnengaan en in de straat beginnen te graven, kunnen we een artefact tegenkomen, en ze zetten er een hek omheen en stoppen de bouw totdat archeologen hun werk hebben gedaan.

De markt voor glasvezel voor thuis is jong en analisten schrikken ervoor terug om de groei ervan te voorspellen. Het is moeilijk om prognoses te maken op basis van diensten die nog niet bestaan, zegt Jeff Kagan, een sectoranalist in Marietta, Georgia. Op de korte termijn is het grootste vraagteken hoe Amerikaanse consumenten en kabelexploitanten zullen reageren op digitale high-definition televisie, die bandbreedte zal opslokken als niets dat we tot nu toe hebben gezien. Op de lange termijn zal de aanhoudende groei van internet de digitale vraag opdrijven. De statische afbeeldingen die op veel webpagina's voorkomen, worden langzaam geladen met 56.000 bits/seconde, waardoor de vraag naar DSL- en kabelmodems in het bereik van megabits/seconde toeneemt. Naarmate steeds meer ontwerpers van websites toegeven aan de verleiding om bewegende beelden weer te geven, kunnen zelfs deze bliksemachtige verbindingen traag beginnen te voelen.

Het extrapoleren van de 20-voudige groei in bandbreedte van de modems uit de jaren negentig sprong van 2.400 naar 56.000 bits/seconde en leidde tot een prognose dat tegen 2020 100 megabits/seconde routine zal zijn. En dat is misschien conservatief. Adel Saleh, hoofdnetwerkarchitect bij Corvus in Columbia, Maryland, zegt dat 100 megabits/seconde al in 2005 in huis zou kunnen komen. Saleh voorspelt dat tegen 2010 gemultiplexte golflengtesystemen bandbreedte zullen leveren in de orde van grootte van 1.000 megabits/seconde. Met dat soort capaciteit zal het grootste probleem zijn om uit te zoeken hoe we onze innerlijke Gernsback kunnen aanboren.

Slag om de laatste mijl

Technologie Hoe het werkt Capaciteit (Mbit/s) Voordeel Beperkingen Glasvezel naar huis Glasvezel vervoert gegevens naar huis. Kan ook uitgezonden video dragen, hetzij in hetzelfde signaal of op andere golflengten. Enkele honderden tot 1.000 Hoogste snelheid Constructiekosten Digitale abonneelijn (DSL) Verzendt digitale gegevens op telefoonlijnen met frequenties die hoger zijn dan die voor spraak. Frequenties worden thuis gescheiden. Individuele woningen krijgen speciale lijnen. Stroomafwaarts: 6-8
Stroomopwaarts: tot 1,5 Kan bestaande telefoonlijnen gebruiken Geen service voor huizen meer dan 5,5 km van telefoonschakelknooppunt Topsnelheden alleen mogelijk op korte lijnen Niet beschikbaar voor alle telefoonklanten Kabelmodem Gegevens gaan naar huis op tv (coax)kabel in een frequentie band die voor één videokanaal wordt gebruikt. Stroomopwaartse transmissie is op een lagere frequentie of via telefoondraden. Stroomafwaarts: typisch ~1
Stroomopwaarts: typisch 0,1-0,5 Gebruikt bestaande coaxkabel Individuele datasnelheid daalt met het aantal gebruikers Slechte beveiliging Niet beschikbaar op alle kabelsystemen Draadloos (terrestrisch) Lokale antenne zendt microgolven uit, opgepikt door thuisantenne. Zendt videosignalen uit en kan gegevens verzenden. Vergelijkbaar met DSL Geen kabelinstallatie Multipath interferentie van gebouwen Bomen, terrein en regen kunnen signalen blokkeren Interferentie mogelijk van andere cellen Signalen over beperkte afstand (zoals mobiele telefoon) Draadloos (satelliet) Satelliet zendt datasignalen uit; individuele ontvangers pikken hun signaal op. Kan worden toegevoegd aan rechtstreekse satellietuitzendingen of aan mobiele diensten in een lage baan om de aarde, zoals Teledesic. Nader te bepalen Geen kabel, geen antennes voor lokale uitzendingen Beter geschikt voor uitzendingen vanwege het grote dekkingsgebied van de satelliet Beperkte datasnelheden waarschijnlijk

zich verstoppen