Warning: Undefined array key "bio" in /home/techwatch/domains/test.bits-chips.nl/public_html/wp-content/plugins/wpcodebox2/src/Runner/QueryRunner.php(126) : eval()'d code on line 13
Author:
Reading time: 4 minutes
Transmissie van digitale signalen door glasvezels is alleen mogelijk als voor de signaalverstorende eigenschappen van glas wordt gecompenseerd. De Eindhovense promovendus Sander Jansen onderzocht bij Siemens in München een praktische en robuuste compensatiemethode met minder elementen dan de conventionele aanpak.
Het grote voordeel van glasvezelnetwerken is de grote capaciteit en de hoge datasnelheid. Veel verschillende signalen kunnen gebruikmaken van dezelfde verbinding. Het nadeel is echter dat door de materiaaleigenschappen van glas verstoringen optreden. TUE-promovendus Sander Jansen onderzocht bij Siemens in München een elegant alternatief om deze te compenseren. In plaats van verstoringen te herstellen door in een verbinding op een aantal plaatsen stukken glasvezel op te nemen met afwijkende eigenschappen, neemt hij een apparaat op in het midden van de verbinding. Het kastje is voor elk systeem hetzelfde, in tegenstelling tot de conventionele aanpak.
Een voorbeeld van zo‘n verstoring is chromatische dispersie. Dit is het verschijnsel dat licht met verschillende golflengten zich met andere snelheden voorplant in een glasvezel. Daardoor verbreden pulsen, die immers meerdere golflengten bevatten, gedurende hun reis door de vezel. Bij ontvangst kan dat aanleiding geven tot fout gedetecteerde signalen.
Hoe langer de vezel, hoe breder de puls. In bestaande glasvezelnetwerken wordt dat nu gecompenseerd door stukken glasvezel op te nemen die net de tegengestelde eigenschappen hebben van de oorspronkelijke glasvezel. De golflengten die eerst vertraagd werden, worden daardoor versneld en omgekeerd. Dat zorgt ervoor dat de puls weer netjes in zijn oorspronkelijke vorm aankomt.
’Iedereen was van mening dat de dispersie niet te ver mocht oplopen‘, vertelt Jansen. ’Dat is de reden om op gezette afstanden, om de 80 tot 100 kilometer, die compensatievezels in de verbinding op te nemen. De dispersie zelf is nog wel te corrigeren als die hoog oploopt, maar dan gooien andere verstoringen weer roet in het eten.‘
Dispersie is namelijk niet het enige probleem waar glasvezelverbindingen mee te kampen hebben. De voortplantingsnelheid is ook afhankelijk van de signaalintensiteit. Dat is een lastiger probleem omdat het in tegenstelling tot dispersie een niet-lineair verschijnsel is. Je kunt het niet eenvoudig corrigeren door een stukje vezel met tegengestelde eigenschappen. Toch kan er door te ’spelen‘ met de plaats en de lengte van de compensatievezels een systeem worden bedacht dat zo weinig mogelijk last heeft van dit probleem.
’Het nadeel daarvan is echter dat je voor elke verbinding opnieuw moet bedenken wat de juiste configuratie van de vezels moet zijn‘, legt Jansen uit. ’Het bepalen van dit dispersieschema is een complex proces en het is duur. Het is ook mogelijk om de dispersie op een andere manier te compenseren, namelijk door één apparaatje, een zogenoemde optische faseconjugator, in de vezel op te nemen. Dat is eigenlijk een soort omkeerder die de geaccumuleerde dispersie van teken laat omkeren. Als je nu na dat apparaat een even lange glasvezel hebt als ervoor, bouw je dezelfde dispersie op met een tegengesteld teken en het netto resultaat is dan nul, ofwel volledige dispersiecompensatie.‘ Met zijn experimenten liet Jansen zien dat voor moderne transmissiesystemen compensatie met een faseconjugator in het midden van de vezel voldoende is. Het is niet meer zo erg is dat de dispersie hoog oploopt.
Foutvrij
De TUE-promovendus onderzocht verder wat het effect van de faseconjugator op de andere, niet-lineaire verstoringen is. Als de informatie van het signaal gecodeerd is in de signaalfase, geeft de combinatie van de stochastische ruis van optische versterkers met de materiaaleigenschappen van de vezel aanleiding tot fouten. Het blijkt dat een faseconjugator ook corrigeert voor deze niet-lineaire verstoring. Door de plaats van de faseconjugator in de verbinding een beetje te variëren kon Jansen naar de optimale configuratie zoeken. Als de faseconjugator echter niet precies in het midden staat, moet hij de dispersie op een andere manier compenseren. Dat gebeurt dan op de conventionele manier door een stukje glasvezel met afwijkende eigenschappen op te nemen in de verbinding. Dat kan altijd op dezelfde plaats en dus blijft zijn aanpak minder complex dan de conventionele.
In een experiment liet Jansen zien dat met zijn aanpak transmissie van 22 signalen over een afstand van 10,2 duizend kilometer met een snelheid van 21,4 Gbit/kanaal foutvrij mogelijk is. De geaccumuleerde dispersie is weliswaar bijna dertig keer zo groot als in het conventionele systeem, maar de foutloze transmissieafstand is 44 procent groter. Een significante verbetering.
Jansen deed eerder zijn afstudeeronderzoek ook al bij Siemens. De vierenhalf jaar dat hij in München woonde en werkte karakteriseert hij als ’super‘. Na zijn promotie gaat hij een jaar onderzoek doen bij KDDI R&D Research Laboratories, een Japans telecombedrijf. ’Daarna wil ik het onderzoek verlaten en echt het bedrijfsleven in, me meer met producten gaan bezighouden. Misschien dat ik weer terugga naar Siemens of een tijdje in Silicon Valley ga werken. Voorlopig heb ik het even druk met hier mijn spullen inpakken, mijn promotie voorbereiden en verhuizen.‘
