Een vraag die mij afgelopen jaren regelmatig werd gesteld: Wat komt er na glasvezel? En vragen in dezelfde trant, zoals: Is er al iets snellers dan glasvezel? Kan mijn onderneming glasvezel ‘overslaan’ en direct naar de nieuwste oplossing springen? In deze blog gaan ik in op deze vragen. En we kijken naar de toekomst met de vraag: wat komt er na glasvezel?
Disclaimer: de toekomst voorspellen is onmogelijk zelfs niet met glasvezel. De voorspellingen in deze blog zijn dus mijn persoonlijke mening. Veel leesplezier!
Een eventuele opvolger zal sneller, stabieler en/of veiliger moeten zijn. Experts zijn het eens dat de stabiliteit en veiligheid van fiber al extreem hoog is. De doorvoersnelheid (en daarmee capaciteit) van glasvezel is vandaag de dag zo’n 400 Tb per seconde. Deze wordt met nieuwe data-technologieën verder opgehoogd. De capaciteit lijkt bijna onbeperkt en dat maakt glasvezel zeer toekomstvast. De economische en technische levensduur van glasvezel is komende decennia geborgd. Hoewel glasvezel dus nog lang niet is ‘uitgegroeid’, probeer ik in deze blog toch een tipje van de sluier op te lichten over de nabije toekomst-rekkende glasvezel technologieën en wat er op lange termijn mogelijk na komt. De optische vezel wordt inmiddels zo’n 40 jaar in de telecommunicatie toegepast.
Lichtsnelheid is een constante – Einstein heeft begin 20ste eeuw al aangetoond, er is niets sneller dan licht. De lichtsnelheid is een constante met altijd dezelfde waarde. Kortom licht gaat altijd met dezelfde snelheid. Deze is in een vacuüm omgeving zoals in de ruimte ruwweg 300 duizend km per seconde.
De snelheid van het licht door een ‘glazen’ vezel is ook een constante. Een laserpuls door een vaste substantie, zoals een glasvezel gemaakt van kwarts, gaat iets ‘trager’ namelijk 200.000 km per seconde. Kortom ongeveer een derde langzamer dan door het luchtledige, maar toch nog meer dan 5 x de wereld rond binnen een tel.
Een ‘langzame glasvezel’ bestaat niet, want de snelheid van het licht is een constante. Een minder goed werkende vezel duidt niet op trager ligt, maar op een verminderde doorvoercapaciteit als gevolg van signaalverlies. Dit kan veroorzaakt worden door bijvoorbeeld: te lange afstand overbruggen of een fout in de zend- en ontvangstapparatuur.
Een lichtstraal over glasvezel kan 80 tot 100 km afleggen zonder dat het versterkt behoeft te worden. Bij een fout in de netwerkapparatuur moet de verzending/ontvangst van dat deel nogmaals plaatsvinden. Dat maakt de glasvezel-beleving traag.
Het Internet – Het internet is eigenlijk een containerbegrip voor een netwerk van netwerken met de uniforme taal ‘Internet Protocol’, ofwel IP. Je kunt het zien als een wirwar van aan elkaar geknoopte telecomnetwerken zoals koper, UTP, 4G, satelliet, COAX, bluetooth, WiFi, glasvezel, et cetera. Deze IP-netwerken verbinden de gebruiker met zijn laptop of GSM-telefoon met de specifieke server waar de informatie of toepassing, lees applicatie, te vinden is. De meeste servers staan netjes centraal in een datacenter. Het geheel van netwerken + datacenter wordt de Cloud genoemd.
Capaciteit nog lang niet uitgegroeid (glasvezel nog lang niet overbodig) – Nieuwe data technologieën maken het mogelijk om nog veel meer data per seconde door de vezel te sturen. Deze technologie is sterk in ontwikkeling wat maakt de toekomstbestendig-heid zeer hoog. De beschreven technologische oplossingen worden vandaag de dag steeds meer en verfijnder toegepast. Hiermee wordt de doorvoercapaciteit verhoogd en tegelijkertijd de technische levensduur van de vezel verlengt. Onderzoekers verwachten dat glasvezel voorlopig de exponentiele groeiende datastromen makkelijk aankan.
Welke technologieën worden toegepast om glasvezel nog meer capaciteit en een betere gebruikerservaring te geven?
Sneller transport? Slimme dataverwerking is een optische illusie – De dataoverdracht capaciteit kan door middel van technologieën zoals (data)compressie, algoritmen, buffering, forwarding of rendering omhoog worden gebracht. Op zich gaat hierbij het transport niet sneller, maar wordt er minder, slimmer of soms andere data verzonden waarbij de gebruikerservaring is dat het sneller gaat. Streamingdienst Netflix maakt hier veel gebruik van. De film begint te spelen nadat hij een eerste buffer (1ste stukje video- en audiomateriaal) heeft binnengekregen. Tijdens het afspelen van dat beginstuk gaat hij aan de achterkant verder met downloaden van de rest van de video. Dit is nodig omdat men in de huismaker vaak over een dunne telecomlijn beschikt met geringe bandbreedte. Zo kan men toch hoogwaardige videobeelden streamen zonder vertragingen of geluids- of beeldflikkeringen. Voor de gebruiker lijkt het transport van een film van meerdere Gigabites sneller te gaan, maar daadwerkelijk is dit dus niet het geval.
Sneller transport door minder schakels – Het internet kent dus zeer vele knooppunten die om het verkeer goed en efficiënt te transporteren voorzien zijn van digitale ‘verkeersagenten’. Netwerkapparatuur, zoals routers en switches, wikkelen het verkeer slim en efficiënt af over de verschillende netwerken en versterken het signaal indien nodig. Elk netwerkknooppunt levert een korte vertraging op van enkele (maar soms ook tientallen) milliseconden. Afhankelijk van hoeveel stations het signaal passeert wordt het dus telkens een klein beetje vertraagd. Daarnaast gaan IP-pakketjes heel soms verloren, zodat ze opnieuw verzonden moeten worden. Dit levert vertraging op. De totale vertraging, latency genoemd, is meestal ruim minder dan een seconde. Voor het meeste verkeer geen probleem, maar soms storend bij een VoIP gesprek. Hoe minder tussenstops, hoe minder kans op data verlies, hoe minder vertraging. Minder knooppunten betekent dus sneller transport.
Sneller transport door meer kleuren – Digitaal transport gaat op basis van aan/uit principe, waarbij de laser een lichtpuls verstuurd die aan de andere kant door een lezer wordt opgevangen. Glasvezel is in staat om tegelijkertijd meerdere pulsen te transporteren, mits elke puls apart herkenbaar is. Dit kan men bereiken door de veel verschillende ‘kleuren’ te gebruiken. Deze DWDM-technologie levert zo een veel hogere doorvoercapaciteit. Door de kleurdefinitie, het kleurspectrum, heel smal te maken kan men zeer veel verschillende signalen tegelijkertijd versturen.
Meer gelijktijdige pulsen betekent meer doorvoercapaciteit. Een en ander is natuurlijk afhankelijk van de zend- en ontvangstapparatuur die de verschillende kleurspectra moet kunnen herkennen.
Verre Toekomst: glasvezel overbodig? – De doorvoercapaciteit van glasvezel en daarmee de toekomstvastheid zal de komende decennia nog factoren kunnen toenemen. Ondanks het feit dat de capaciteit van glasvezel nog lang niet aan zijn tax zit, is men in onderzoekcentra over de hele wereld bezig met de mogelijke opvolger van glasvezel.
Al eens gehoord van Quantum Internet? – Urgentie voor een opvolger van de huidige glasvezel en bijbehorende technologieën is nog niet hoog. Glasvezel zal komende decennia een grote rol blijven spelen bij afhandeling van het internet dataverkeer. Toch is er een mogelijke opvolger aan de horizon: Quantum Internet. Hoewel het natuurkundige fenomeen nog niet goed begrepen wordt is het basisprincipe erachter is simpel: wat als men geheel zonder transport een signaal van A naar B kan overbrengen? Zonder transport betekent daarbij niet alleen zonder data-overdracht, ergo geen verplaatsing van data-pakketten, maar ook zonder enig tijdsverlies, ofwel ogenblikkelijk. En dat dan ook nog eens over zeer grote afstanden. Dit fenomeen noemt men singulariteit. Het klinkt bizar en SciFi, ik geef het toe. Maar Einstein heeft in de vorige eeuw bewezen dat dit bestaat en benoemde het als ‘spooky business’.
De voordelen zijn overduidelijk: omdat er geen daadwerkelijk transport plaatsvindt is het verkeer niet opvangbaar en dus niet ‘afluisterbaar’. Versleuteling zoals we dat nu als bescherming inzetten tegen pottenkijkers wordt daarmee overbodig. Klinkt als een sprookje, toch? Wereldwijd zijn vele laboratoria bezig met fundamenteel onderzoek naar Quantum.
Singulariteit – Hoe het exact werkt weet men niet, maar inmiddels zijn er vele experimenten uitgevoerd waarbij op zeer kleine schaal, op het niveau van een atoom, aangetoond is dat het een herhaalbaar voorspelbaar resultaat oplevert. Het lijkt misschien op telepathie en abracadabra, maar weet dat er wereldwijd vele grote partijen zoals Meta (Facebook), Google en grootmachten zoals China, VS en Europa jaarlijks vele tientallen miljarden euro’s investeren voor onderzoek. Het zal wellicht nog decennia duren voordat de technologie praktisch toepasbaar is en doorbreekt, maar er lijkt dus een opvolger in de maak. Zodra deze technologie werkelijkheid wordt zal de economische levensduur van glasvezel onder druk komen te staan en wellicht vele jaren daarna zal fiber overbodig blijken.
Nawoord – En wist u dat Nederland een van de wereldwijde koplopers in Quantum arena is? Onderzoekers van de TU Delft zijn in hun laboratorium continu bezig zijn met de mogelijkheden van Quantum technologieën, zoals Quantum computing, Quantum Internet. Dus als tegenwoordig iemand mij vraagt of er al een opvolger van glasvezel aan de horizon is waar te nemen, vertel ik graag mijn ‘spooky’ verhaal. Maar niemand kan de toekomst voorspellen, ik zeker niet!
Wilt u de toekomst vroegtijdig zien aankomen? Houdt dan de verbijsterende ontwikkelingen rondom Quantum in de gaten.
—//—