Het volume van het dataverkeer dat over de glasvezelnetwerken van de wereld gaat, groeit met meer dan 40 procent per jaar, omdat diensten die veel data verbruiken, zoals het streamen van audio en video, steeds populairder worden. Zodat toekomstige netwerken de capaciteit hebben om dit alsmaar groeiende verkeer aan te kunnen, en ook omgaan met opkomende toepassingen die het nog meer zullen stimuleren - van verbonden auto's tot mobiele HD-video en het internet der dingen - de technologieën die lange-afstands optische netwerken aandrijven, zullen halverwege de jaren 2020 een grote upgrade nodig hebben.

Een deel van de belangrijkste basis hiervoor is nu gelegd door ingenieurs die in SAFARI werken, een EU en Japans samenwerkingsproject. De EU-zijde werd geleid door projectcoördinator Toshio Morioka van de Technische Universiteit van Denemarken, terwijl de Japanse kant werd geleid door projectcoördinator Dr. Yutaka Miyamoto van NTT Corporation, Tokio.

Fotonen getorpedeerd

De belangrijkste maatstaf die enorme verbetering behoeft in op laser gebaseerde optische transportnetwerken (OTN's) is de gegevensdoorvoer:het aantal bits aan gegevens per seconde dat ze kunnen vervoeren, gecodeerd in laserstralen. De individuele optische vezels van vandaag werken met enkele tientallen terabits per seconde, maar dat zal niet genoeg zijn. "Om de enorme capaciteitsvraag in de toekomst te ondersteunen, transportnetwerken met een veel hogere capaciteit en glasvezelsnelheden die schaalbaar zijn tot petabits per seconde zullen nodig zijn, ' zegt Morioka.

Om dit te laten gebeuren, de SAFARI-medewerkers hebben op een aantal fronten geïnnoveerd, in termen van zowel algemene netwerkcontrole als lichtdragende componenten, om bouwstenen te produceren voor toekomstige OTN's die hun snelheden kunnen verhogen van de huidige 1013 (tientallen terabits) naar 1015 (petabits) per seconde.

SAFARI's eerste innovatie was de ontwikkeling van superdichte multicore optische vezels met 30, 32 of 37 lichtdragende kernen erin in plaats van de enkele kern die tegenwoordig wordt gebruikt. Wat stelde hen in staat om dit wereldrecord aantal kernen te maken, zegt Morioka, werkte aan een manier om te voorkomen dat licht van de ene kern naar de andere lekte en signaalinterferentie veroorzaakte die de bandbreedte negatief zou beïnvloeden. "De vezels hebben een zeer hoge mate van overspraakonderdrukking, " hij zegt.

In de matrix

Bij het afleggen van grote afstanden van 1000 km of meer, licht dat in deze complexe matrix van kernen reist, verliest kracht en moet met regelmatige tussenpozen worden versterkt. Om dit op een energiezuinige manier te doen, het projectteam ontwikkelde multicore glasvezelversterkers, op basis van erbium en ytterbium, die direct in de nieuwe multicore-vezel kan worden gesplitst, waardoor verliesgecompenseerde transmissie over lange afstanden mogelijk is. "We hebben records voor kerntellingen gebroken, en zorgde voor een vermindering van het stroomverbruik voor optische inline-versterkers, het verbeteren van de energie-efficiëntie van toekomstige OTN's, ' zegt Morioka.

Het gaat echter niet alleen om de golfgeleiders:telecomcarriers moeten ook in staat zijn om extra netwerkbronnen dynamisch toe te wijzen en te optimaliseren, met behoud van kwaliteit, om aan de stijgende vraag te voldoen - zoals een hele natie die de finale van 'Game Of Thrones' in één keer op streamingvideo wil bekijken, bijvoorbeeld. Daarom ontwikkelde NTT programmeerbare optische hardware die zeer flexibele, schaalbare en adaptieve OTN's te bouwen.

Programmeerbaar licht

Er is een SAFARI-testbed ontwikkeld en gebouwd bestaande uit nieuwe optieken die het mogelijk maken om blokkeren, doorlaten of omleiden van lichtstralen in een glasvezelnetwerk onder softwarebesturing. Dit programmeerbare netwerk "kan adaptief worden bestuurd en beheerd in reactie op de werkelijke verkeersvraag door een centrale entiteit, ", legt Morioka uit. De programmeerbaarheid van het OTN is ook getest in experimenten die zijn ontworpen om ervoor te zorgen dat het geschikt is om te voldoen aan de behoeften van multicore-glasvezeltransmissie in de netwerken van de toekomst.

Aangezien SAFARI pas medio 2020 zal worden ingezet, is er geen onmiddellijke commercialisering van de technologie gepland. Maar dankzij dit succesvolle onderzoeksproject, de Europese en Japanse telecomsectoren zullen er klaar voor zijn als de tijd daar is.

"SAFARI leverde toonaangevende technologie, wereldrecord en 's werelds eerste netwerkdemonstrators en systeemexperimenten, gezamenlijk intellectueel eigendom en partnerschappen die tot ver in de toekomst zullen voortduren, " besluit Morioka.