Nagy hálózatok üvegesedése

Beszélni nem szokás róla, de az üvegszálas adatátvitelnek egészen a legutóbbi időkig volt egy komoly hátulütője. Minden központban, ahol fogadják, és szétosztják, átrendezik a rajta érkező adatfolyamot, a jelet az őt hordozó fényről át kell tenni elektronra — a fényjelből elektromosat kell csinálni — elintézni vele, amit kell, kicsomagolni, osztályozni, összecsomagolni, majd visszaalakítani fénnyé, és továbbküldeni valamelyik kimenő üvegszálon. E kettős átalakítás meglehetősen lelassítja az adatfolyamot. A megoldás a fényes útválasztó, ami magán a fényes adatfolyamon tudja végrehajtani a szétbontást, a válogatást és az átrendezett összecsomagolást. Évekkel ezelőtt, 1993-ban már megalakult egy teljesen optikai adatátviteli konzorcium a Digital Equipment (amit a Compaq kebelezett be), a Bell Laboratories és a Massachusetts Institute of Technology részvételével. Az amerikai védelmi kutatások hivatala, az internet fejlesztését is finanszírozó Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) szponzorálta társaság különféle szélessávú optikai átviteltechnikai megoldásokkal kísérletezett. Kutatásaik középpontjában két megoldás állt. Az egyik a hullámhossz-szétosztó multiplexelés (WDM) — minden külön jelsorozatot más hullámhosszú fényre ültetnek rá, és az egész egy üvegszálon jut el a következő csomópontba. A másik az elektronikus hálózatokban bevált időosztás, a TDM.A WDM-hálózatban különböző hullámhosszú — színű — fénysugár viszi az egyes csatornák jeleit, de ezek össze vannak keverve, úgy haladnak az üvegszálban egyik optikai váltótól a másikig. Egy csatorna adatait sosem egy egészen pontosan beállított hullámhosszú, színű fénysugár viszi, hanem egy nyaláb. A mai, hangolható lézerekkel nagyon élesre tudják venni ezt a nyalábot, ezért sokat lehet egy üvegszálba beleengedni együtt, nem fogják zavarni egymást. A csomópontok hullámhosszanként választják szét és egyesítik újra útirány szerint a fénysugarat. A jel útját a hálózatban meghatározza a hullámhossz, az, hogy honnan indították, és az, hogy a kapcsológépek, hullámhosszváltók hogyan vannak beállítva. Ezt az irányítást más megoldásoktól az különbözteti meg, hogy a két végpont között mindig kirajzolódik egy fényút — vagyis az optikai váltókon átívelő ösvény —, amin a fényjel végighalad a kiindulópontjától a célig. Miután jól elválnak egymástól a különböző kapcsolatok, az erőforrások jól megoszthatók a különböző feladatok, felhaszná-lók között. Az egyik fényúton analóg jel — beszélgetés — haladhat, míg egy másikon digitális. A néhány évvel ezelőtti kísérletek során a WDM-mel néhányszor tíz gigabit/másodperces átviteli sebességet értek el, míg a TDM időosztásos technikával száz gigabit/másodpercet is. Elvben azonban már a WDM huszonötezer gigahertzes sávszélessége is elegendő üvegszálanként tízezer tömörítetlen, egy gigabit/másodperc sebességű HDTV digitális tévécsatorna egymással párhuzamos kiszolgálására. Vannak körülmények, amelyek akadályozzák ennek a kapacitásnak a kihasználását, de ugyanakkor a hullámhosszkeverésnek van olyan előnye is, amivel növelhető a továbbítható információ sűrűsége. Gátló tényező például az üvegszál csillapítása, amit erősítő szakaszok beiktatásával lehet ellensúlyozni. Mégis, hosszabb távon a teljes sávszélesség akár ötezer gigahertzre is lecsökkenhet. A lehetőségek kihasználhatósága, mint már említettük, függ a lézersugár sávszélességétől. Minél szűkebb frekvenciasávra tudegy vivőfrekvenciát összehúzni, annál több csatorna fér el egymás mellett az üvegszálban. Segíti viszont a hálózat gazdaságos üzemeltetését a különböző hullámhosszú csatornák kiosztása a kapcsolatok között. Olyan ez, mint a térkép színezése. Öt színnel minden térképet biztonsággal be lehet színezni, sőt — mondja egy matematikai tétel — négy színnel is.Ugyanazt a hullámhosszat ki lehet osztani a hálózatban több, egymással kommunikáló csomópontpárnak is, ha az útjuk nem keresztezi egymást. Például egy ezer csomópontot tartalmazó WDM-hálózatban, amelyben száz hullámhosszat elkülöníteni képes lézerek dolgoznak, és minden csomópont négy másikkal van összeköttetésben, csomópontonként ötven kapcsolat tartható fenn egyidejűleg.