Fiberoptik til hjemmet

Det er 2020, og Gernsbacks har fundet sig til rette i deres nye hjem. Far ser fodbold på fladskærmen i sin hjemmebiograf, men han er ikke tilfreds med standardudsendelser. Den brugerdefinerede SuperView-kanal lader ham vælge fire aktuelle eller øjeblikkelige afspilningsvisninger fra et dusin højopløsningskameraer, der er stationeret rundt på stadion. Mor arbejder ovenpå og bruger teletilstedeværelse til at styre en robot, der rydder op på et giftigt affaldssted i New Jersey. Deres teenagesøn spiller tredimensionel skak med en ven i Paris; en supercomputer i New York beregner de data, der bruges til at vise stykkerne på deres digitale holografiske skærme. Hans søster øver i mellemtiden med et kor bestående af mennesker, der bor i et dusin byer i Nord- og Sydamerika; en computer i Mexico City smelter deres stemmer sammen og sender musikken tilbage til deres computere i realtid, mens de skaber en række af deres ansigter på en enkelt skærm.

Noget af denne teknologi kan findes i veludstyrede laboratorier i dag, men ikke i hjemmene. Dagens informationsmotorvej mangler båndbredden til at levere de nødvendige signaler og forringes til en mudret gangsti, når den når din forhave. De fleste hjem opretter forbindelse til nettet gennem modemer, der leverer højst 56.000 bits i sekundet. Avancerede brugere skifter til kabelmodem og digitale abonnentlinjer (DSL), der kan bære et par megabit pr. sekund. Det er et stort spring fremad, men næppe nok til at tilfredsstille Gernsback-husstanden: Scenariet beskrevet ovenfor ville kræve 100 til 200 megabit per sekund.

Jeg opkaldte vores futuristiske familie efter Hugo Gernsback, en teknofil og forfatter, der udgav USA's første science-fiction-magasin i 1926. Men om blot et par måneder vil nogle indbyggere i Palo Alto, Californien, få en forsmag på disse kræfter, når deres boliger er forbundet direkte til optiske fibre. Palo Alto er ikke alene på fiberfronten. Sidste efterår begyndte BellSouth at trække fiber til op til 400 hjem i Dunwoody, Ga., en velhavende forstad lige nord for Atlanta. I modsætning til andre fiber-til-hjemmet-systemer, der tidligere er blevet rullet ud som feltforsøg, er Dunwoody en permanent installation. Nord for grænsen er Futureway Communications, et nyt canadisk telefonselskab, der søger en niche, der tilbyder avancerede tjenester, fiberkabel til hjem i fem Toronto-forstæder. Optical Solutions, et ungt firma i Minneapolis, forsyner Futureway med fiberforbindelser til 20.000 hjem og har solgt hundredvis af hjemmelinks til andre små telefonselskaber.

Konkurrerer med kobber

Disse førende systemer er stadig sjældne. De fleste telefon- og kabel-tv-selskaber er kun afhængige af fiber som en backbone-teknologi til at røre signaler mellem deres egne faciliteter. Faktisk er fibre standardforbindelserne til og fra de skiftende kontorer, der betjener hvert samfund, og strækker sig ofte derfra til store erhvervskunder eller distributionsknudepunkter i nabolaget. Et enkelt par fibre kan nu bære op til hundredvis af gigabit pr. sekund, hvor hver fiber transmitterer separate signaler ved snesevis af bølgelængder i én retning. Alligevel består resten af ​​distributionsnetværket stort set udelukkende af kobber - det er en investering på langt over 100 milliarder dollars, og telefon- og kabelselskaber er ikke ivrige efter at opgive den. I slutningen af ​​sidste år annoncerede det regionale telefonselskab SBC Communications et treårigt fiberkonstruktionsprogram til en værdi af 6 milliarder dollars i sit serviceområde i det vestlige USA.

Men konventionel visdom siger, at det er for dyrt at køre fiber hele vejen til et hjem, så SBC's fibre stopper ved distributionsknudepunkter, der typisk betjener hundredvis af kunder. Data vil stadig trænge ind i selve hjemmet på gammeldags kobber. Det er, som om et stafethold af sprintere i olympisk klasse var nødt til at stole på en geriatrisk patient til den sidste del af løbet, kendt i telekommunikationssprog som den sidste mile.

Telefon- og kabelselskaber lover hver især en anden kur mod World Wide Wait, som hjemmebrugere af dialup-modem lider under (se tabel på sidste side Battle of the Last Mile). Kabelsystemer leverer op til 36 megabit pr. sekund gennem det samme koaksiale kabel, som leder CNN og HBO til fjernsynet. Telefonselskaberne har udtænkt DSL som et trick til at narre almindelige kobbertråde til at opføre sig, som om det var et federe inforør, der kan transportere op til flere megabit i sekundet.

Folk, der skifter fra almindelige netforbindelser til kabelmodem, krydser typisk en oplevelsesbue, der begynder med glæde: Forbindelsen er altid tændt, ligesom elektricitet i en stikkontakt, og informationen flyder med hastigheder, der efterlader opkaldsmodemmer i støvet. Så bliver ulemperne tydelige: Kabelbåndbredde deles mellem en gruppe brugere, så de lynhurtige forbindelser, der opleves i første omgang, begynder at trække i takt, efterhånden som flere af dine naboer melder sig på. Sikkerhed er et andet spørgsmål; hvis fildeling er aktiveret - en almindelig standardindstilling - kan alle på en kabelmodemlinje få adgang til dine filer. DSL har et andet problem. De højere signalfrekvenser, der bærer DSLs digitale data, falmer, når de bevæger sig gennem kobbertråd, hvilket begrænser disse forbindelser til hjem inden for omkring fem kilometers kabel fra en telefonomstillingsstation. Trådløse systemer - et nyt alternativ med høj båndbredde - kan lide blokeringer af dårligt vejr, træer og bygninger.

Hvis fortiden er nogen rettesnor, vil efterspørgslen efter båndbredde desuden snart overgå kapaciteten af ​​disse jury-rigtige alternativer. Allerede nu gennemgår dagens billedtunge websteder, når de ses med 56 kilobit/sekund. Video i fuld bevægelse vises for eksempel som et rykket billede i lav opløsning i et hjørne af skærmen. Behovet for højere kapacitet ind i hjemmet vil sandsynligvis blive intensiveret, efterhånden som virksomheder brøler videre med e-handel. Hvorfor kun vise et statisk billede og produktspecifikationer for et køleskab, hvis du kan få en topsælger til at levere et videopitch, mens du demonstrerer det på skærmen? Et rimeligt mål kan være 100 megabit/sekund, hvilket skulle muliggøre fuldskærms-video i fuld bevægelse og sandsynligvis ville tilfredsstille Gernsbacks. Så igen er tilfredshed et bevægeligt mål. Båndbredde er et lægemiddel; når du først er hooked, vil du kun have mere. En enkelt optisk fiber kan nemt bære mere end 600 megabit/sekund til individuelle brugere - langt ud over evnen til enten DSL- eller kabellinjer. Faktisk ville DSL- og kabelmodemmer vække forbrugernes appetit ved at give dem en smag af masser af båndbredde, som kun fiber kan tilfredsstille.

Nu er det tid til at foretage den investering, i det mindste for nye installationer, argumenterer Asim Saber, formand for Optical Solutions. Sabre siger, at installation af fiber vil koste 15-25 procent ekstra, men hævder, at udbyttet vil komme om et par år, efterhånden som efterspørgslen efter båndbredde stiger. Bedre, siger han, at bruge mere nu end at blive tvunget til at rive fortovene op om 8 eller 10 år for at øge kapaciteten.

anderledes denne gang?

Det er ikke som om, at ingen har prøvet at fibrere hjem før. Skeptikere peger på tidligere feltforsøg, der ikke har formået at finde meget af et hjemmemarked for fiberens enorme båndbredde. Japans ministerium for international handel og industri sponsorerede det første, som begyndte at betjene omkring 150 hjem i 1978. Eksperimentet forbrugte svimlende 80 millioner dollars over flere år, men sammen med lignende forsøg i Canada og Frankrig lykkedes det ikke at identificere overbevisende nye tjenester, der ville retfærdiggøre de høje omkostninger ved at installere fiber.

For ti år siden troede BellSouth og flere andre amerikanske telefonselskaber, at de havde fundet en aktivitet med høj båndbredde, som forbrugerne ville betale for: video on demand. Snesevis af boliger blev sat ind i prøvesystemer rundt om i landet, men gnisten fangede aldrig: Niveauet af forbrugernes interesse blev anset for utilstrækkeligt til at retfærdiggøre køb af kostbare videoservere og fiberudstyr. Kabelselskaber modvirkede hurtigt ved at tilføje flere kanaler og pay-per-view-tjenester til deres eksisterende koaksialkabler. Men der er sket en sjov ting siden sidste gang, fiber blev trukket ud til domiciler: Internettet. Den eksplosive vækst på World Wide Web har pludselig fået millioner af mennesker til at kræve båndbredde - en vare, som de knap vidste eksisterede et par år før.

I det kommende årti vil fiber-watchers i USA ønske at fokusere deres opmærksomhed mod sydøst. BellSouth - telefonselskabet, der betjener regionen - er førende i Nordamerika for fiberopbygning af hjemmet, siger Richard Mack, vicepræsident for KMI, et Newport, R.I.-baseret markedsundersøgelsesfirma. Interessen for ny teknologi afspejler den hurtige vækst i dets serviceområde. De fleste nye samfund ønsker nedgravede forsyningsselskaber, og det er langt billigere at lægge ekstra fibre til fremtidig udvidelse nu end at vende tilbage år senere for at grave gader og gårde op for at erstatte forældede kabler.

Dunwoody-beboere vil fortsat modtage taletelefontjeneste over eksisterende kobberlinjer, og kunderne vil blive tilbudt to nye tjenester over fiber. Den ene er DSL-grad datatransmission for $50 til $60 om måneden. Den anden er en videotjeneste, der tilbyder 120 digitale og 70 analoge kanaler. Næste år forventer virksomheden, at sådanne fibersystemer bliver standard for store nye underafdelinger. Inden da kunne kunder med fiberforbindelser i deres hjem selv installere udstyret. Vi skal slet ikke rulle en lastbil, siger Dan Spears, forskningsdirektør hos BellSouth Science & Technology.

BellSouth indrømmer, at Dunwoody fibersystemet koster mere at installere end kobber, men siger, at målet er at få erfaring med teknologien. Efterhånden som prisen på fiber til hjemmet falder, vil BellSouth implementere det i nye byggesituationer, da vi nu installerer fiber til kantstenen, siger Dave Kettler, vicepræsident for BellSouth Science & Technology.

Spredte bølger af interesse for hjemmefiberforbindelser dukker op i velhavende amerikanske byer. I Concord, Massachusetts, har Concord Communications Infrastructure Committee, et rådgivende panel i byen, foreslået, at byen bygger sit eget digitale fibernet til hjemmene. Kabelmodemmer har endnu ikke nået byen, mange hjem er uden for rækkevidde af DSL, og begge har begrænset plads til udvidelse, klager Marc Daigle, en ingeniør og medlem af udvalget.

Palo Altos byråd har allerede godkendt at bruge 380.000 dollars til at bygge et fibernetværk, der betjener næsten 700 boliger i et ældre område nær byens centrum. Beboere vil få forbindelser med 10 eller 100 megabit i sekundet. De betaler omkring 70 procent af omkostningerne, inklusive månedlige gebyrer plus installationsgebyrer på $1.200 eller $2.400, afhængigt af datahastighed. Mere end 70 personer meldte sig til, før byen havde sat en fast pris, siger Manuel Topete, der er leder af fibersystemet for byens forsyningsafdeling.

Systemet vil tilbyde datatransmission med ellers uopnåelig hastighed. Forsøget er alt baseret på internetlevering, siger Michael Eager, en Palo Alto-konsulent aktiv i projektet. Jeg tror ikke, folk ville have været synderligt interesserede, hvis vi bare talte om 500 tv-kanaler.

Optical Solutions har også fundet stor interesse. Virksomheden har solgt fiber-til-hjemmet udstyr til et dusin transportører i syv stater, siger præsident Asim Sabre plus ordren fra Futureway i Concorde, Ontario, på hardware til at betjene 20.000 hjem i fem Toronto-forstæder. Optical Solutions blev grundlagt i 1994 og accelererede sin vækst fra 13 ansatte i slutningen af ​​1998 til 65 et år senere; Sabre forventer et antal ansatte på 120 senere på foråret. Sidste år landede Optical Solutions, som satser sin fremtid på fiber til hjemmet, også en investering på 16 millioner dollars i en privat emission.

Futureway repræsenterer et nyt, men lovende marked for Optical Solutions-nye telefonselskaber, der konkurrerer om forretninger ved at tilbyde avancerede tjenester, der ikke er tilgængelige fra de store etablerede virksomheder. Lignende satsninger begynder at dukke op andre steder. I december annoncerede WideOpenWest i Littleton, Colo., planer om at bygge fiber-til-kantstenssystemer i områderne Denver og Portland, Ore. Optical Solutions' øvrige kunder er uafhængige telefonselskaber, der søger at tilbyde bredbåndstjenester i landdistrikter. Rye Telephone i Colorado City, Colorado, installerer fiber til 500 hjem i et vidtstrakt område på 80 kvadratkilometer kaldet Hatchet Ranch. DSL kan ikke håndtere disse afstande, og kabelselskaber undgår typisk sådanne vidtstrakte områder.

Standardisering af fleksibilitet

For at fiberoptik kan infiltrere et betydeligt antal hjem, skal telefonselskaberne nøjes med tekniske standarder. Netop sådan en indsats er på vej. Repræsentanter for 20 virksomheder - inklusive British Telecom, BellSouth, France Telecom, Nippon Telegraph and Telephone, GTE og SBC - er gået sammen om at udtænke et Full Service Access Network (FSAN), der løber fra telefonvirksomheders faciliteter til hjem og virksomheder. FSAN er allerede blevet accepteret af International Telecommunications Union og kan fremskynde udbredelsen af ​​fiber til hjemmet ved at levere et sæt standarder for masseproduceret transmissionsudstyr. FSAN-arkitekturen dækker en række fiberanvendelser, fra at bære signaler til nabolagsknuder og erhvervskunder til at betjene individuelle hjem. FSAN kunne derfor tillade fiber at infiltrere netværket stykke for stykke.

Det er vigtigt, for fiber trænger sig ind i hjemmet. SBC Communications' $6 milliarder Project Pronto vil bringe mere end 20.000 kilometer nyt fiberkabel, hvilket udvider det optiske netværk til inden for 2,7 kilometer fra de fleste af de hjem, virksomheden betjener. SBC er ikke alene; US West lægger fiber til inden for 1,2 kilometer og Bell Canada inden for 900 meter, siger Claude Roman, analytiker hos markedsundersøgelsesfirmaet RHK i South San Francisco.

Og selv før Dunwoody kørte BellSouth rutinemæssigt fiber ned ad hver gade i nye udviklinger. Ved udgangen af ​​sidste år havde virksomheden installeret en hybrid fiber/kobber-service til en halv million hjem. Nedgravede fiberkabler løber til servicebokse, der sidder som fedt, firkantede brandhaner langs kantstenen, og kobbertråde vifter ud fra hver boks til flere hjem. I Dunwoody overlægger virksomheden fiberstrenge det parallelt med eksisterende kobbertråde til boliger.

FSAN gør denne udvidelse lettere med et design kaldet et passivt optisk netværk. Ideen er at holde dyre og følsomme aktive komponenter, såsom sendere og modtagere, i enderne af systemet. I stedet for at lede signaler gennem mellemkontakter deler systemet simpelthen lyset mellem hele 32 udgangsfibre. Ingen komponenter mellem den centrale kontakt og enden af ​​fiberen kræver elektrisk strøm, hvilket hjælper med at reducere konstruktions- og vedligeholdelsesomkostninger.

Opgraderinger til et FSAN-system bør være lette, hvilket generelt kun indebærer ændringer af udstyret i enderne af fiberen. Datahastigheder kan øges ved at dele fiberkapaciteten på færre kunder. På længere sigt kan hver fiber bære en bølgelængdekanal pr. kunde - en teknik kendt som bølgelængdemultipleksing (se Wavelength Division Multiplexing, TR marts/april 1999).

De virksomheder, der udviklede FSAN-standarden, heriblandt Lucent Technologies, NEC og Hewlett-Packard, understreger dens tilpasningsevne. Nogle er allerede ved at designe produkter. Vi er ved at udvikle et system, der vil give lavpris fiberadgang for små og mellemstore virksomheder, fordi vi mener, at det er her, den mest oplagte bevis-in er for fiber hele vejen til kunderne, siger Ed Harstead, der administrerer fiber-to-the -hjemmeforskning hos Lucent. Faktisk vil fiber-to-the-business-salg hjælpe med at presse priserne på hardware til mere omkostningsfølsomme applikationer ned - en nøgle til lancering af hjemmefibersystemer. British Telecom og France Telecom, to af virksomhederne bag standarden, er ivrige efter at anvende FSAN til erhvervsabonnenter; BT planlægger at køre fibre til kommercielle distrikter, hvor fibre forgrener sig blandt virksomheder, som de ville gøre blandt hjem. Nippon Telegraph and Telephone, der har testet fiber til hjemmet og samarbejder med BellSouth, koncentrerer sig nu også om erhvervskunder. Fra et teknisk synspunkt er det svært at skelne fiber til virksomheden fra fiber til hjemmet, siger Kenji Okada, supervisor for NTT Access Network Service Systems Labs.

Tekniske standarder som f.eks. FSAN kan ikke overvinde alle de forhindringer, der kan hæmme fibrering af boliger. BellSouth har fordelen af ​​at betjene en region, der er under hurtig økonomisk vækst og befolkningstilvækst. Det betyder masser af nye boligbyggerier, hver især en forholdsvis nem mulighed for fiberisering, fordi jorden allerede er gravet op til at lægge alverdens el- og teleinfrastruktur. Det er ikke situationen i det meste af USA, hvor installation af fiber betyder nybyggeri. For ikke at tale om hovedpinen i Europa. BellSouths Spears siger, at en Telecom Italia-kollega blev forbløffet over et billede af et landskab blottet af en udvikler. Spears husker, at italieneren fortalte ham: Når vi går ind i Rom og begynder at grave på gaden, kan vi støde ind i en artefakt, og de sætter et hegn rundt om det og stopper byggeriet, indtil arkæologerne gør deres arbejde.

Markedet for fiber til hjemmet er ungt, og analytikere viger tilbage fra at forudsige væksten. Det er svært at lave fremskrivninger baseret på tjenester, der ikke eksisterer endnu, siger Jeff Kagan, en brancheanalytiker i Marietta, Ga. På kort sigt er det største spørgsmålstegn, hvordan amerikanske forbrugere og kabeloperatører vil reagere på digital high-definition fjernsyn, som vil sluge båndbredde som noget, vi har set hidtil. På lang sigt vil fortsat vækst af internettet presse den digitale efterspørgsel opad. De statiske billeder, der er almindelige på mange websider, indlæses langsomt med 56.000 bit/sekund, hvilket driver efterspørgslen efter DSL- og kabelmodem i megabit/sekund. Efterhånden som et stigende antal webstedsdesignere giver efter for fristelsen til at vise levende billeder, kan selv disse lynlignende forbindelser begynde at føles træge.

Ekstrapolering af den 20-dobbelte vækst i båndbredden af ​​1990'erne sprang fra 2.400 til 56.000 bits/sekund-leads til en fremskrivning af, at i 2020 vil 100 megabit/sekund være rutine. Og det kan være konservativt. Adel Saleh, chefnetværksarkitekt hos Corvus i Columbia, Md., siger, at 100 megabit/sekund kunne komme til hjemmene så snart som 2005. Saleh forudser, at i 2010 vil bølgelængdemultipleksede systemer give båndbredde i størrelsesordenen 1.000 megabit/sekund. Med den slags kapacitet vil det største problem være at finde ud af, hvordan man kan udnytte vores indre Gernsback.

Battle of the Last Mile

Teknologi Sådan virker det Kapacitet (Mbit/s) Fordel Begrænsninger Fiber til hjemmet Fiber transporterer data til hjemmet. Kunne også bære broadcast video, enten i samme signal eller ved andre bølgelængder. Flere hundrede, op til 1.000 Højeste hastighed Byggeomkostninger Digital abonnentlinje (DSL) Transmitterer digitale data på telefonlinjer med højere frekvenser end dem, der bruges til tale. Frekvenser er adskilt i hjemmet. Individuelle hjem får dedikerede linjer. Nedstrøms: 6-8
Opstrøms: op til 1,5 Kan bruge eksisterende telefonlinjer Ingen service til hjem mere end 5,5 km fra telefonskifte-knudepunkt Tophastigheder kun mulige på korte linjer Ikke tilgængelig for alle telefonkunder Kabelmodem Data transporteres hjem på tv (koaksial) kabel i en frekvens bånd brugt til én videokanal. Opstrøms transmission er ved en lavere frekvens eller på telefonledninger. Nedstrøms: typisk ~1
Upstream: typisk 0,1-0,5 Bruger eksisterende koaksialkabel Individuel datahastighed falder med antal brugere Dårlig sikkerhed Ikke tilgængelig på alle kabelsystemer Trådløs (jordbaseret) Lokal antenne udsender mikrobølger, opfanget af hjemmeantenne. Udsender videosignaler og kan overføre data. Sammenlignet med DSL Ingen kabelinstallation Multipath interferens fra bygninger Træer, terræn og regn kan blokere signaler Interferens mulig fra andre celler Signaler rejser begrænset afstand (som mobiltelefon) Trådløs (satellit) Satellitudsendelser datasignaler; individuelle modtagere afhenter deres signal. Kan føjes til direkte udsendelse af satellittjenester eller til mobil lav-jord-kredsløbstjeneste som Teledesic. Skal defineres Intet kabel, ingen lokale udsendelsesantenner Bedre egnet til udsendelse på grund af stort satellitdækningsområde Begrænsede datahastigheder sandsynligt

skjule