211service.com
Vezel overschrijdt de barrière van 10 biljoen bits
Franse en Japanse ingenieurs hebben meer dan 10 biljoen bits per seconde door enkele optische vezels geperst. Deze recordcapaciteit staat gelijk aan ongeveer 150 miljoen gelijktijdige telefoongesprekken.
Groepen van de Franse telecommunicatiegigant Alcatel en de Japanse fabrikant NEC behaalden de recordresultaten afzonderlijk en maakten deze op 22 maart bekend op de Optical Fiber Communications Conference in Anaheim, CA.
Ontwikkelaars rapporteren traditioneel recordbrekende heldenexperimenten tijdens de jaarlijkse show. Doorgaans blijft de maximale capaciteit van commerciële systemen slechts enkele jaren achter bij het recordtempo. Op 13 maart kondigde de Duitse firma Siemens A.G. aan dat het 3,2 biljoen bits per seconde had verzonden via delen van WorldCom's glasvezelnetwerk in de omgeving van Dallas tijdens een proefperiode van een maand die een record buiten het laboratorium markeerde.
Verdeel en heers
Om snelheidsrecords voor gegevensoverdracht in te stellen, moeten ingenieurs de signalen zo efficiënt mogelijk in een vezel verpakken. Om dit te doen persen ze veel afzonderlijke zendsignalen in het beschikbare optische spectrum, net zoals radio- of televisiestations samengepakt zijn in de uitzendbanden. De totale capaciteit hangt af van zowel het aantal afzonderlijke kanalen als de snelheid waarmee elk kanaal zendt.
Optische systemen zenden elk kanaal op een afzonderlijke golflengte uit, met behulp van een techniek die golflengteverdelingsmultiplexing wordt genoemd. Alle kanalen moeten passen binnen een bereik dat wordt beperkt door signaalverzwakking in de vezel en door de optische versterkers die nodig zijn om lange afstanden te overbruggen. Het verkleinen van de ruimte tussen de kanalen vergroot het aantal dat gegevens kan vervoeren, maar vergroot ook het risico op interferentie tussen aangrenzende kanalen.
De Franse en Japanse groepen bereikten verschillende evenwichten om de barrière van 10 biljoen bits te doorbreken. Beide teams gebruikten afzonderlijke kanalen die met 40 miljard bits per seconde zenden, dezelfde datasnelheid die werd gebruikt in de WorldCom-demonstratie. Alcatel concentreerde zich echter op dicht opeengepakte signalen in het beperkte golflengtebereik van de met erbium gedoteerde vezelversterkers die nodig zijn voor transmissie over lange afstanden. NEC heeft in plaats daarvan een nieuw type versterker toegevoegd om het beschikbare golflengtebereik uit te breiden.
Alcatel pakt 'em in
Sebastien Bigo van Alcatel Research and Innovation in Marcoussis, Frankrijk, en 14 andere Alcatel-ingenieurs werkten binnen de conventionele en lange golflengtebanden van standaard erbium-gedoteerde vezelversterkers. Ze verdeelden kanalen met afwisselende intervallen van 50 en 75 gigahertz, wat overeenkomt met golflengteverschuivingen van ongeveer 0,4 en 0,6 nanometer in het 1550-nanometerbereik van erbiumversterkers. Door de ongelijke tussenruimte konden ze speciale optische filters toevoegen, die een deel van elk kanaal afschaafden, zodat aangrenzende kanalen elkaar niet hinderden. Dat verpakte 32 kanalen in elk van twee erbiumvezelversterkers die in verschillende golflengtebanden werken.
Het Alcatel-team verdubbelde vervolgens de transmissiecapaciteit door één set signalen in één polarisatie en een tweede set in de tegenovergestelde polarisatie te verzenden, waardoor het totale aantal kanalen op 256 en de totale snelheid op 10,2 biljoen bits per seconde kwam. Ze toonden aan dat het signaal door 100 kilometer glasvezel kon reizen.
NEC plugt een versterker in
Kiyoshi Fukuchi van NEC Computer and Communication Media Research in Kawasaki, Japan, en zeven NEC-collega's voegden een derde versterker toe die op iets kortere golflengten werkt, en rekten de twee erbiumvezelbanden uit. Deze nieuwe versterker, gebaseerd op optische vezels gedoteerd met het zeldzame aarde-thulium in plaats van erbium, gaf hen een veel groter bereik aan golflengten dan de Alcatel-groep.
NEC-onderzoekers maakten gebruik van dit bredere bereik om kanalen minder dicht in te pakken. In plaats van signalen van verschillende polariteiten op dezelfde golflengte over elkaar heen te leggen, versprongen ze de golflengten. In deze opstelling was elk kanaal 50 gigahertz van twee kanalen met verschillende polarisatie en 100 gigahertz van identiek gepolariseerde kanalen, waardoor interferentie werd geminimaliseerd. Met behulp van deze aanpak heeft NEC in totaal 273 kanalen van elk 40 gigahertz verzonden, waarmee een record van 10,9 biljoen bits per seconde door 117 kilometer glasvezel werd bereikt.
Beide systemen zijn ver boven de snelste commerciële systemen, die tot 160 kanalen met elk 10 miljard bits verzenden. Telefoonmaatschappijen moeten nog zenders in al die slots installeren en de meeste systemen werken op veel lagere snelheden.
Al meer dan twee decennia hebben glasvezelsnelheidsrecords over lange afstanden zich ongeveer staande gehouden met de wet van Moore (de verdubbeling elke 18 maanden van het aantal transistors verpakt op een chip). Deze gestage groei van de glasvezelcapaciteit heeft de prijzen van interlokale telefoongesprekken omlaag gebracht en de reeks informatiepijplijnen geopend die internetverkeer vervoeren.
Toch zorgt de niet-aflatende groei van internetverkeer ervoor dat nog grotere glasvezelpijpleidingen er erg aantrekkelijk uitzien.