Episode 23 - Fiberkabler og kvadraturamplitudemodulasjon

Teknisk sett diskuterer fiberkabler og deres kapasitet. Odd-Rikard Wallmott forklarer utviklingen fra kobber til fiber, fra 80-tallet til i dag. De diskuterer teknologien bak fiberforsterkning og kvadraturamplitudemodulasjon (QAM). De nevner også Microsoft og Facebooks fiberkabel over Atlanterhavet og diskusjonen om å legge fiberkabler sammen med strømkabler til Europa.

00:00

Episoden utforsker utviklingen av fiberkabelteknologi og dens kritiske betydning for dagens internettkapasitet og -behov.

04:06

Teknologien for optiske forsterkere har utviklet seg dramatisk, og muliggjør nå ekstreme dataoverføringshastigheter via moderne fiberkabler.

Transkript

Velkommen til Nok en teknisk sett. Mitt navn er Jan Moberg. Jeg sitter her med Odd-Rikard Wallmott. Hei, hei. Hei, Odd-Rikard. I dag skal vi inn på nok et av dine veldig... Nei, det er nerdområdene dine. Ja. Og vi skal rett og slett inn på fiberkabelen og hva som har skjedd der og den enorme kapasiteten den har i forhold til kobber. Men fortell meg først, mange tror at nå har vi fiber, det er glass, der kan vi bare kjøre lys inn, og så er det egentlig helt uendelig. Men slik er det jo ikke. Nei, det er jo ikke det. Lys er jo ikke informasjon. Det må pulses eller pakkes som informasjon. Så spørsmålet er da hvor mye er det plass til egentlig? Og det er etter hvert ganske mye altså. Men når begynte det? Ja, det begynte jo først på 80-tallet da. Det var jo forskning og utvikling, men det ble tatt i bruk på 80-tallet her. Og det var jo en tid hvor telenettene hadde overført informasjon med gjennom kobberkabler, gjennom sånne ringapparatledninger, ikke sant? Telefonledning. Og når du hadde 30 sånne par, så fikk du en sånn E1-kabel, og da fikk du 2 megabit per sekund. Det er ikke mye på 30 telefonkabler. Og da kom omtrent samtidig fiberteknologien og ga 150 megabit per sekund på én kabel. Fantasjon! Det var åpningstallet. Det er utrolig lite i dag, men den gangen var det jo formidabelt. Men så har vi jo helt andre behov i dag da. Den gangen var det jo ikke mye informasjon som gikk i internettet, internettet var jo sin spebegynnelse. Så det har endret seg dramatisk. Ja, og internett eksisterte jo før fiberteknologien, men det er ingen tvil om at dette henger sammen, og hvordan det kunne ta så mye som det gjorde. Ja, altså vi hadde ikke hatt internett i dag, hadde vi ikke hatt fiberrevolusjonen, det hadde vært veldig mye påstått. Det hadde sett helt annerledes ut. Det hadde ikke vært snakk om video og bilder og sånt det hadde vært. Ja, og det sier jo litt også at Microsoft og Facebook har gått sammen om å legge en fiberkabel tvers over Atlanterhavet. Det er jo en gigantinvestering. De har altså gått sammen om å gjøre det. Det må jo være fordi at de synes det er en mangel. Ja, de trenger mer kapasitet. Det er fantastisk. Men hva er det vi snakker om i dag da med dagens teknologi? Når du skal krysse en så stor havstrekning som det, flere tusen kilometer, hvordan foregår dette? Det foregår i én sammenhengende fibergabel. Ja, men du må jo forsterkes. Du må forsterke det. Når du sender et signal veldig langt, så skal du ideelt sett regenerere det. Det gjør man på land. Men en sånn regenerering koster fryktelig mye penger. For da må du ta alle fiberne ut, dekode signalet elektronisk, bygge det opp igjen og pumpe det inn med nye lasser, da har du gjort en komplett regenerering. Er det 80 bølgelengder i en kabel, så koster det 10 millioner dollar. Men når du sender det over Atlanten, så kan du ikke senke ned en hel haug med regenereringsstasjoner. De tåler ikke trykket, det blir altfor dyrt, etc. Så du bruker optisk forsterkning. Så da bruker jeg et lys til å forsterke lys. Men det må ha strøm da. På en sånn kavel da, hvor lang avstand er det mellom disse forsterkepunktene? Du har jo nevnt at du kan kjøre 100 kilometer Ja, det er ca. 100 km/t, 10 mil mellom hver sånn optiske forsterker. Så det er en del sånne optiske forsterker på havene langs en tidligere lader? Åja, det er det. Det kommer jeg på hvor lang forsterkingen er da. Og de må jo ha strøm. Ja, det nevnte du. Så du mater inn typisk pluss 5000 volt på ene siden og minus 5000 volt på andre siden for å drive dem. De driver alle disse forsterkeretasjonene under. Men kabelen i dag har en enorm kapasitet. Det er visse ting som skal til for å få en sånn kapasitet. Da kan vi se på hva utviklingen har gitt oss. I 1992 kom man fra 150 megabit per sekund til 2,5 gigabit per sekund. Fire år senere nådde man 10 gigabit per sekund. Det var en formidabel utvikling som skjedde. Men det var kabler som man pulsa laseren gjennom. Du skudde laseren av og på. Da ble det mørkt og lyst. 1 på 0. Det skal litt til å gjøre det ti millioner ganger i sekundet. Etter det må vi ty til mer avanserte måter å forme lysbølgene på. Det som er vanlig i dag, det høres veldig fancy ut over, er kvadratur, amplitud og modulasjon, kvam. Det er det B som går igjen i all bølgeteori. Men da slår man ikke av og på? Da slår du ikke av og på. Da har du en bølge som du modulerer både i amplitude og fase. Så er det forskjellen mellom de to formene som gjør at du får masse informasjonspunkter i et kvadrat som dekkes av de to bølgene. Det er kanskje litt komplisert, men i praksis pakker du data tettere. Pakker data mye tettere, ja. Selve fiberen er jo billig å produsere her, og det har etter hvert også blitt superklart glass. Men hvor langt har vi kommet til den teknologien? Er vi nå på denne her med en avtagende grensenytte? Det ser ikke ut til vi har nådd slutten her. Når vi skal under atlanteren bruker vi ekstremt kostbart glass. Det er superhjelm. For da skal det lyse veldig langt. Problemet med de undersjøriske forsterkerne er at de drar med seg støy også. Når du forsterker, så forsterker du også støyen. Så det signalet må jeg... Det må være veldig bra, og det må lyse gjennom veldig rent glass. Det er ikke så viktig på landssiden, da er ofte prisen viktigere. Og det er ikke så lange strekninger heller. Men her snakker vi om mange hundre kilometer, ikke sant? Ja, og vi snakker jo egentlig nå om en teknologi som er flere tusen ganger kraftigere enn det gamle kobbernetta. Ja, og en ting er at det her med modulasjon, ikke sant, er noe som er like viktig at man har begynt å bruke flere farger for... - Altså lysbølger? - Lysbølgeområdet, ja. Når vi snakker om fargereier, så snakker vi om innføring i områder. Det er ikke noe vi kan se. Men typisk bruker du området fra 1300-1600 nanometer bølgelengde på veldig stær. Det åpner enorme frekvensområder. En kabeldag har typisk 80 bølgelengdeområder. Og hver av de bølgeområdene kan ta for seg 100 gigabit per sekund, og neste trinn er 200 og 400 gigabit per sekund. Det sier jo litt om at du kan gange 400 med 80, da begynner det å bli kapasitet, altså. Da snakker vi om ett fiber. Og så, hvorfor bruke ett fiber når du kan ha mange? I en kabel i dag ligger det ofte 20 fiber, ikke sant? Og da kan du gange det og ta det med 21. Da blir det plass til alle HD-filmene fra Hollywood. Da blir det plass. Og så er vi jo ikke veien til å rolle da. Altså man snakker om, vi var inne på det med kvam, ikke sant? Man snakker om å komme over på 256 kvam, og da kan vi nærme oss 1 terabit per sekund per bølgelengde. Som det er 80 av, og så kan du gange det med 20, eller mer. For å ta dette litt hjem til folk, vi har så vidt vært inne på det før, og det er jo mange som nå har fiber hjem. Men det er kanskje viktig å få folk til å huske på at noen ganger går fiberet til nærmeste hub, og så er det koaks hjem. Og det er vel kanskje den mest brukte løsningen? Det er jo nok litt mer brukt enn å ha fiber. Men da snakker man om et hybrid nett. For det mesteparten av nettet er fiber, og så er det en siste sløvfasen som er kovaks. Men uansett så er du da litt ute i distribusjonsnettet, så det at vi får disse nye kraftige kablene transatlantisk, som nå da som sagt både Microsoft og Facebook har gått sammen om, det er jo viktig for å Vi merker også det andre enden naturligvis etter hvert. Ja, men når du har fiber hjem, vi snakker jo om sånne kapasetter da. Det er ganske enkle greier i forhold til det vi var inne på da. Ja, absolutt. Vi snakker om, dette er litt stikkveien opp til huset, vi snakker om motorveien. Tvers over Atlanter. Har du noen siste fremtidspådommer om dette, Rikard? Det vi har vært veldig flinke til nå, og det gjelder jo alle sånne bølgeteorier, det er å nærme oss det her teoretet som man kjølte kjernen satt opp om informasjonsoverføring, informasjonsteoretet, eller kjernesteoretet som det ble kalt. Forskere ved Bell Labs antar at vi er rundt en faktor 2 unna, så de begynner å nærme seg slutten. Når det er en faktor 2 unna, kan du kunne fikse og ordne enda, men vi har tatt ut veldig mye av gevinsten. Så vi nærmer oss en grense som vi kan definere fysisk. Ja, og hva det mulig ... Det åpner seg ikke opp flere bølgelengder i glasset, for at de andre bølgelengdene, det lyset går ikke så godt gjennom. Vi kan modulere litt bedre, vi kan tune og fikse, men vi ser end-of-road. La oss da bare avslutte med et lite tema som har vært oppe i forbindelse med at Norge skal bygge nye strømkabler ut av landet. En til England og en til Tyskland. Dette er jo for å utveksle strøm og produksjon med Europa. Der har diskusjonen gått på at man burde legge fiberkabler samtidig. sammen med disse store strømkablene. Og mange tror jo at det burde man gjøre, det er en operasjon, dette må jo være effektivt. Men sannheten er jo at det ikke nødvendigvis er så smart. Det er vel veldig lite smart. For hvis det skjer noe med fiberen, så må du heise opp hele strømkabelen. Og det er en klavass, altså. Nettopp. Og det er ganske interessant at det som kan synes å være veldig effektivt, det er kanskje ikke særlig likevel.

Mentioned in the episode

Fiberkabel 

En kabel som bruker lys for å overføre data

Kobberkabel 

En kabel som bruker elektriske signaler for å overføre data

E1-kabel 

En type kabel som brukes for å overføre telefonsignaler

Kvadraturamplitudemodulasjon 

En teknikk for å overføre mer data gjennom en fiberkabel

Microsoft 

Et selskap som har investert i en fiberkabel over Atlanterhavet

Facebook 

Et selskap som har investert i en fiberkabel over Atlanterhavet

Atlanterhavet 

Et hav som Microsoft og Facebook har lagt en fiberkabel over

Optisk forsterkning 

En teknikk for å forsterke lyssignaler i en fiberkabel

Bell Labs 

Et forskningslaboratorium som har jobbet med informasjonsteori

Informasjonsteori 

En gren av informatikk som studerer informasjonsoverføring

Norge 

Et land som planlegger å bygge nye strømkabler til Europa

England 

Et land som Norge planlegger å bygge en strømkabel til

Tyskland 

Et land som Norge planlegger å bygge en strømkabel til

Europa 

Et kontinent som Norge planlegger å bygge strømkabler til

Strømkabel 

En kabel som brukes for å overføre elektrisk strøm

Hybridnett 

Et nettverk som bruker både fiber og koaks for å overføre data

Koaks 

En type kabel som brukes for å overføre data

Hub 

En enhet som kobler sammen flere enheter i et nettverk

HD-film 

En film med høy oppløsning

Hollywood 

En by i USA som er kjent for filmindustrien

Terabit 

En enhet for å måle datakapasitet

Nanometer 

En enhet for å måle bølgelengde

Bølgelengde 

En avstand mellom to bølgetopper

Frekvensområde 

Et område av frekvenser som kan brukes for å overføre data

Gigabit per sekund 

En enhet for å måle datakapasitet

Faktor 2 

Et mål på hvor nærme vi er den teoretiske grensen for informasjonsoverføring

End-of-road 

En begrensning i teknologien

Superklart glass 

En type glass som brukes i fiberkabler for å overføre lys mer effektivt

Participants

Host

Jan Moberg

Guest

Odd-Rikard Wallmott

Lignende

Lastar