About / Advertise
Kan heloptisk teknik ersätta de elektroniska växlarna i dagens fibernät? Expertisen tvivlar, trots att många företag jobbar på att ta fram sådana lösningar.
Visionen om det heloptiska nätet - där ljuspulserna styrs med ljus mellan olika fibrer utan att konverteras till elektriska signaler - har just nu en enorm attraktionskraft hos forskare och företag jorden runt.
Fast vägen dit är lång. Om den ens leder ända fram. Trots förväntningarna på den heloptiska tekniken är det många som är skeptiska.
- Idag är det mycket bättre både prestandamässigt och ekonomiskt att växla elektroniskt istället för elektrooptiskt eller heloptiskt, säger Lars Thylén, professor i fotonik på KTH, som forskat kring optisk växling sedan 1970-talet.
En svårighet i den optiska världen är att uppnå så kallad 3R-funktionalitet, vilket enligt Lars Thylén är en väsentlig egenskap i nätväxlar. De tre R:n uttyds reamplification (1R), reshaping (2R) och retiming (3R), där det första står för signalförstärkning, det andra för att pulsen ska återta sin form efter växlingen och det tredje för att pulserna skall hamna rätt i tiden.
- För att ett nät ska vara allmänt skalbart måste man ha alla tre R med. Det går i princip att klara heloptiskt men då måste man ha heloptiska repeterare före eller efter växlarna, säger Lars Thylén.
Svårigheten att uppnå 3R-funktionalitet i optodomänen är fotonernas brist på växelverkan. Elektroner, som har stor växelverkan, kan signalbehandlas förhållandevis lätt.
- Det finns två skolor idag. Håller man sig till logiskt avgränsade nät kan man mycket väl klara sig med bara 1R. Amerikanska Calient bygger exempelvis elektrooptiska växlar enligt denna princip, säger Lars Thylén.
Calient är inte ensamt i elektrooptiska domänen. Där finns även företag som OMM, Onix Microsystems, Nortel, Alcatel, Corvis, Lucent och C Speed, för att nämna några exempel.
Klarar inte paketväxling
Alternativet till den elektrooptiska tekniken är, enligt Thylén, att titta på växlar med en elektronisk kärna. Svenska Wavium Technologies gör det.
Företaget, som startade förra året, har valt bort en optisk lösning i sina växlar för stadsnätet eftersom man anser att tekniken är för dyr och omogen. En växel med 16 ¥ 16-portar som klar 40 Gbit/s demonstreras just nu i företagets labb, men betydligt vassare produkter står på agendan.
Förvisso finns redan elektrooptiska växlar i näten. De är små optomekaniska och används för att öka eller minska nätens kapacitet genom att lägga till eller ta bort fibrer, eller för att växla trafiken runt skadade noder. En nackdel är dock att de på sin höjd klarar några hundra växlingar per sekund. För att klara paketväxling krävs betydligt snabbare växlingshastigheter, ner mot nanosekundnivå.
- I dag finns det inget som tyder på att man skulle kunna växla snabbare i den optiska domänen än i den elektriska, säger Stefan Larsson på Wavium Technologies.
Ett alternativ skulle kunna vara litiumniobatväxlar, som är elektrooptiska. På universitetslabb finns sådana som klarar växling på nanosekundnivå med 32 ¥ 32-portar. De är dock endimensionella, och morgondagens växlar måste kunna göras större än 128 ¥ 128 portar, vilket inte är rimligt i en endimensionell struktur.
- Jag är osäker på att optisk paketväxling är möjligt. Då måste man endera ta fram en ny systemarkitektur eller ta fram nya teknologier som optiska buffertminnen. Det är väldigt besvärligt, säger Lars Thylén.
MEMS spås få fotfäste
å andra sidan kan växling på millisekundnivå räcka långt i många sammanhang. Flera företag fokuserar därför på olika typer av optomekaniska växlar, ofta kallade Mems (Micro-electro-mechanical systems). Det är i princip mycket små speglar, skulpterade i exempelvis kisel, som kan reflektera ljuset mellan olika fibrer.
Förutom Calient tittar Lucent och ett 90-tal nystartade amerikanska företag på tekniken. Och redan i år ska Mems-växlar på 256 ¥ 256- portar börja installeras. De kan göras kompakta eftersom tekniken använder alla tre dimensionerna.
- I framtida korskopplare finns det naturligtvis en plats för opto. Frågan är bara vad kopplingen elektronik-optik blir. Optiken medger mycket snabbare processning än
1 Tbit/s, säger Lars Thylén.
Fast vägen dit är lång. Om den ens leder ända fram. Trots förväntningarna på den heloptiska tekniken är det många som är skeptiska.
- Idag är det mycket bättre både prestandamässigt och ekonomiskt att växla elektroniskt istället för elektrooptiskt eller heloptiskt, säger Lars Thylén, professor i fotonik på KTH, som forskat kring optisk växling sedan 1970-talet.
En svårighet i den optiska världen är att uppnå så kallad 3R-funktionalitet, vilket enligt Lars Thylén är en väsentlig egenskap i nätväxlar. De tre R:n uttyds reamplification (1R), reshaping (2R) och retiming (3R), där det första står för signalförstärkning, det andra för att pulsen ska återta sin form efter växlingen och det tredje för att pulserna skall hamna rätt i tiden.
- För att ett nät ska vara allmänt skalbart måste man ha alla tre R med. Det går i princip att klara heloptiskt men då måste man ha heloptiska repeterare före eller efter växlarna, säger Lars Thylén.
Svårigheten att uppnå 3R-funktionalitet i optodomänen är fotonernas brist på växelverkan. Elektroner, som har stor växelverkan, kan signalbehandlas förhållandevis lätt.
- Det finns två skolor idag. Håller man sig till logiskt avgränsade nät kan man mycket väl klara sig med bara 1R. Amerikanska Calient bygger exempelvis elektrooptiska växlar enligt denna princip, säger Lars Thylén.
Calient är inte ensamt i elektrooptiska domänen. Där finns även företag som OMM, Onix Microsystems, Nortel, Alcatel, Corvis, Lucent och C Speed, för att nämna några exempel.
Klarar inte paketväxling
Alternativet till den elektrooptiska tekniken är, enligt Thylén, att titta på växlar med en elektronisk kärna. Svenska Wavium Technologies gör det.
Företaget, som startade förra året, har valt bort en optisk lösning i sina växlar för stadsnätet eftersom man anser att tekniken är för dyr och omogen. En växel med 16 ¥ 16-portar som klar 40 Gbit/s demonstreras just nu i företagets labb, men betydligt vassare produkter står på agendan.
Förvisso finns redan elektrooptiska växlar i näten. De är små optomekaniska och används för att öka eller minska nätens kapacitet genom att lägga till eller ta bort fibrer, eller för att växla trafiken runt skadade noder. En nackdel är dock att de på sin höjd klarar några hundra växlingar per sekund. För att klara paketväxling krävs betydligt snabbare växlingshastigheter, ner mot nanosekundnivå.
- I dag finns det inget som tyder på att man skulle kunna växla snabbare i den optiska domänen än i den elektriska, säger Stefan Larsson på Wavium Technologies.
Ett alternativ skulle kunna vara litiumniobatväxlar, som är elektrooptiska. På universitetslabb finns sådana som klarar växling på nanosekundnivå med 32 ¥ 32-portar. De är dock endimensionella, och morgondagens växlar måste kunna göras större än 128 ¥ 128 portar, vilket inte är rimligt i en endimensionell struktur.
- Jag är osäker på att optisk paketväxling är möjligt. Då måste man endera ta fram en ny systemarkitektur eller ta fram nya teknologier som optiska buffertminnen. Det är väldigt besvärligt, säger Lars Thylén.
MEMS spås få fotfäste
å andra sidan kan växling på millisekundnivå räcka långt i många sammanhang. Flera företag fokuserar därför på olika typer av optomekaniska växlar, ofta kallade Mems (Micro-electro-mechanical systems). Det är i princip mycket små speglar, skulpterade i exempelvis kisel, som kan reflektera ljuset mellan olika fibrer.
Förutom Calient tittar Lucent och ett 90-tal nystartade amerikanska företag på tekniken. Och redan i år ska Mems-växlar på 256 ¥ 256- portar börja installeras. De kan göras kompakta eftersom tekniken använder alla tre dimensionerna.
- I framtida korskopplare finns det naturligtvis en plats för opto. Frågan är bara vad kopplingen elektronik-optik blir. Optiken medger mycket snabbare processning än
1 Tbit/s, säger Lars Thylén.
Anna Wennberg
