Fiberoptik till hemmet

Det är 2020 och Gernsbackarna har bosatt sig i sitt nya hem. Pappa tittar på fotboll på plattskärmen i sin hemmabio, men han är inte nöjd med vanliga sändningar. Custom SuperView-kanalen låter honom välja fyra aktuella eller omedelbara uppspelningsvyer från någon av ett dussin högupplösta kameror som är stationerade runt arenan. Mamma arbetar på övervåningen och använder telenärvaro för att styra en robot som städar upp en plats med giftigt avfall i New Jersey. Deras tonårsson spelar tredimensionellt schack med en vän i Paris; en superdator i New York beräknar data som används för att visa bitarna på deras digitala holografiska displayer. Hans syster övar under tiden med en kör som består av människor som bor i ett dussin städer i Nord- och Sydamerika; en dator i Mexico City slår samman deras röster och överför musiken tillbaka till deras datorer i realtid, samtidigt som de skapar en rad ansikten på en enda skärm.

En del av denna teknik finns idag i välutrustade laboratorier, men inte i hemmen. Dagens informationsmotorväg saknar bandbredd för att leverera de signaler som krävs, och försämras till en lerig gångväg när den når din trädgård. De flesta hem ansluter till nätet via modem som levererar som mest 56 000 bitar per sekund. Avancerade användare byter till kabelmodem och digitala abonnentlinjer (DSL) som kan bära några megabit per sekund. Det är ett stort steg framåt, men knappast tillräckligt för att tillfredsställa Gernsback-hushållet: scenariot som beskrivs ovan skulle kräva 100 till 200 megabit per sekund.

Jag döpte vår futuristiska familj efter Hugo Gernsback, en tenofil och författare som gav ut USA:s första science fiction-tidning 1926. Men om bara ett par månader kommer några invånare i Palo Alto, Kalifornien, att få en smak av dessa krafter när deras hem kopplas direkt till optiska fibrer. Palo Alto är inte ensam på fiberfronten. Förra hösten började BellSouth dra fiber till upp till 400 hem i Dunwoody, Ga., en välbärgad förort strax norr om Atlanta. Till skillnad från andra fiber-till-hem-system som har rullats ut tidigare som fältförsök, är Dunwoody en permanent installation. Norr om gränsen drar Futureway Communications, ett nytt kanadensiskt telefonbolag som söker en nisch som erbjuder avancerade tjänster, fiber till hem i fem Torontos förorter. Optical Solutions, ett ungt företag i Minneapolis, förser Futureway med fiberanslutningar för 20 000 hem och har sålt hundratals hemlänkar till andra små telefonbolag.

Konkurrerar med koppar

Dessa ledande system är fortfarande sällsynta. De flesta telefon- och kabel-tv-företag förlitar sig enbart på fiber som en stamteknologi för att koppla signaler mellan sina egna anläggningar. Faktum är att fibrer är standardlänkarna till och från de växlingskontor som betjänar varje gemenskap, och sträcker sig ofta därifrån till stora företagskunder eller distributionsnoder i grannskapet. Ett enda par fibrer kan nu bära upp till hundratals gigabit per sekund, där varje fiber sänder separata signaler på dussintals våglängder i en riktning. Ändå består resten av distributionsnätverket i princip helt av koppar – det är en investering värd över 100 miljarder dollar och telefon- och kabelbolag är inte ivriga att överge den. I slutet av förra året tillkännagav det regionala telefonbolaget SBC Communications ett treårigt fiberbyggeprogram för 6 miljarder dollar i sitt serviceområde i västra USA.

Men konventionell visdom säger att det är för dyrt att köra fiber hela vägen till ett hem, så SBC:s fibrer stannar vid distributionsnoder som vanligtvis betjänar hundratals kunder. Data kommer fortfarande att tränga in i själva hemmet på gammaldags koppar. Det är som om ett stafettlag av olympiska sprinters var tvungna att förlita sig på en geriatrisk patient för den sista etappen av loppet, känt inom telekommunikationsspråket som den sista milen.

Telefon- och kabelbolag lovar vart och ett annat botemedel mot World Wide Wait som hemanvändare av uppringda modem lider av (se tabellen på sista sidan Battle of the Last Mile). Kabelsystem levererar upp till 36 megabit per sekund genom samma koaxialkabel som leder CNN och HBO till TV-apparaten. Telefonbolagen har utarbetat DSL som ett knep för att lura vanlig koppartråd att bete sig som om det vore ett fetare inforör, som bär upp till flera megabit per sekund.

Människor som byter från vanliga nätanslutningar till kabelmodem passerar vanligtvis en båge av upplevelse som börjar med glädje: Länken är alltid på, precis som elektricitet i ett uttag, och informationen flödar med hastigheter som lämnar uppringda modem i dammet. Då blir nackdelarna uppenbara: kabelbandbredden delas mellan en grupp användare, så de blixtsnabba anslutningarna som upplevs till en början börjar dra när fler av dina grannar loggar på. Säkerhet är en annan fråga; om fildelning är aktiverat - en vanlig standardinställning - kan alla på en kabelmodemlinje komma åt dina filer. DSL har ett annat problem. De högre signalfrekvenserna som bär DSL:s digitala data bleknar när de färdas genom koppartråd, vilket begränsar dessa anslutningar till hem inom cirka fem kilometers kabel från en telefonväxelstation. Trådlösa system - ett framväxande alternativ med hög bandbredd - kan drabbas av blockeringar från dåligt väder, träd och byggnader.

Om det förflutna är någon riktlinje kommer dessutom efterfrågan på bandbredd snart att överträffa kapaciteten hos dessa juryriggade alternativ. Redan nu genomsöker dagens bildintensiva webbplatser när de visas med 56 kilobit/sekund. Full-motion video, till exempel, visas som en ryckig, lågupplöst bild i ett hörn av skärmen. Behovet av högre kapacitet in i hemmet kommer sannolikt att intensifieras när företag ryter vidare med e-handel. Varför bara visa en statisk bild och produktspecifikationer för ett kylskåp om du kan låta en toppsäljare leverera en videopitch samtidigt som du visar den på skärmen? Ett rimligt mål kan vara 100 megabit/sekund, vilket borde möjliggöra fullskärmsvideo i full rörelse och förmodligen skulle tillfredsställa Gernsbackarna. Återigen, tillfredsställelse är ett rörligt mål. Bandbredd är en drog; när du väl har fastnat vill du bara ha mer. En enskild optisk fiber kan enkelt bära mer än 600 megabit/sekund till enskilda användare - långt utöver kapaciteten för antingen DSL- eller kabellinjer. DSL- och kabelmodem skulle faktiskt väcka konsumenternas aptit genom att ge dem en smak av bandbredd som bara fiber kan tillfredsställa.

Nu är det dags att göra den investeringen, åtminstone för nya installationer, hävdar Asim Sabre, VD för Optical Solutions. Sabre säger att installation av fiber kommer att kosta 15 till 25 procent extra, men hävdar att vinsten kommer om några år när efterfrågan på bandbredd skjuter i höjden. Bättre, säger han, att spendera mer nu än att tvingas riva upp trottoarerna om 8 eller 10 år för att öka kapaciteten.

annorlunda den här gången?

Det är inte som om ingen har provat att fibrera hem tidigare. Skeptiker pekar på tidigare fältförsök som inte har lyckats hitta mycket av en hemmamarknad för fiberns enorma bandbredd. Japans ministerium för internationell handel och industri sponsrade den första, som startade service till cirka 150 hem 1978. Experimentet förbrukade häpnadsväckande 80 miljoner dollar under flera år, men, tillsammans med liknande försök i Kanada och Frankrike, kunde man inte identifiera övertygande nya tjänster som skulle motivera den höga kostnaden för att installera fiber.

För ett decennium sedan trodde BellSouth och flera andra amerikanska telefonbolag att de hade hittat en aktivitet med hög bandbredd som konsumenterna skulle betala för: video on demand. Dussintals hem sattes in i testsystem runt om i landet, men gnistan slog aldrig: nivån på konsumentintresset ansågs vara otillräcklig för att motivera köp av kostsamma videoservrar och fiberutrustning. Kabelföretag motverkade snabbt genom att lägga till fler kanaler och pay-per-view-tjänster till sina befintliga koaxialkablar. Men en rolig sak har hänt sedan förra gången fiber rullades ut till hemorter: Internet. Den explosiva tillväxten av World Wide Web har plötsligt fått miljontals människor att längta efter bandbredd - en vara som de knappt visste fanns några år tidigare.

Under det kommande decenniet kommer fiberskådare i USA att vilja fokusera sin uppmärksamhet på sydost. BellSouth - telefonbolaget som betjänar regionen - är ledande i Nordamerika för fibrering av hemmet, säger Richard Mack, vice vd för KMI, ett Newport, R.I.-baserat marknadsundersökningsföretag. Intresset för ny teknik speglar den snabba tillväxten inom dess tjänsteområde. De flesta nya samhällen vill ha nedgrävda verktyg, och det är mycket billigare att lägga extra fibrer för framtida expansion nu än att återvända år senare för att gräva upp gator och gårdar för att ersätta föråldrade kablar.

Invånare i Dunwoody kommer att fortsätta att få rösttelefontjänster över befintliga kopparlinjer, och kunder kommer att erbjudas två nya tjänster över fiber. Den ena är dataöverföring av DSL-kvalitet för $50 till $60 per månad. Den andra är en videotjänst som erbjuder 120 digitala och 70 analoga kanaler. Nästa år räknar företaget med att sådana fibersystem blir standard för stora nya underavdelningar. Då kunde kunder med fiberuppkoppling i sina hem själva installera utrustningen. Vi behöver inte rulla en lastbil alls, säger Dan Spears, forskningschef på BellSouth Science & Technology.

BellSouth medger att fibersystemet Dunwoody kostar mer att installera än koppar, men säger att målet är att skaffa erfarenhet av tekniken. När kostnaden för fiber till hemmet minskar kommer BellSouth att använda den i nybyggda situationer eftersom vi nu distribuerar fiber till trottoarkanten, säger Dave Kettler, vice vd för BellSouth Science & Technology.

Spridda marksvallar av intresse för hemfiberanslutningar dyker upp i välbärgade städer i USA. I Concord, Massachusetts, har Concord Communications Infrastructure Committee, en rådgivande panel i staden, föreslagit att staden bygger sitt eget digitala fibernät till hemmen. Kabelmodem har ännu inte nått staden, många hem är utanför räckhåll för DSL, och båda har begränsat utrymme för expansion, klagar Marc Daigle, ingenjör och medlem i kommittén.

Palo Altos kommunfullmäktige har redan godkänt att spendera 380 000 USD för att bygga ett fibernät som betjänar nästan 700 hem i ett äldre område nära stadens centrum. Invånarna kommer att få anslutningar med 10 eller 100 megabit per sekund. De kommer att betala cirka 70 procent av kostnaden, inklusive månadsavgifter plus installationsavgifter på $1 200 eller $2 400, beroende på datahastighet. Mer än 70 personer anmälde sig innan staden hade satt ett fast pris, säger Manuel Topete, som sköter fibersystemet för stadens allmännyttiga avdelning.

Systemet kommer att erbjuda dataöverföring i annars ouppnåelig hastighet. Försöket är helt baserat på internetleverans, säger Michael Eager, en Palo Alto-konsult aktiv i projektet. Jag tror inte att folk skulle ha varit särskilt intresserade om vi bara pratade om 500 tv-kanaler.

Optical Solutions har också funnit ett stort intresse. Företaget har sålt fiber-till-hem-utrustning till ett dussin transportföretag i sju delstater, säger president Asim Sabre plus beställningen från Futureway i Concorde, Ontario, på hårdvara för att betjäna 20 000 hem i fem Toronto-förorter. Optical Solutions grundades 1994 och accelererade sin tillväxt från 13 anställda i slutet av 1998 till 65 ett år senare; Sabre räknar med ett antal anställda på 120 senare i vår. Förra året fick Optical Solutions, som satsar sin framtid på fiber till hemmet, också en investering på 16 miljoner dollar i en riktad emission.

Futureway representerar en ny men lovande marknad för Optical Solutions-nya telefonbolag som konkurrerar om affärer genom att erbjuda avancerade tjänster som inte är tillgängliga från de stora etablerade företagen. Liknande satsningar börjar dyka upp på andra håll. I december tillkännagav WideOpenWest i Littleton, Colo., planer på att bygga fiber-till-kantstenssystem i områdena Denver och Portland, Oregon. Optical Solutions övriga kunder är oberoende telefonbolag som vill erbjuda bredbandstjänster på landsbygden. Rye Telephone i Colorado City, Colorado, installerar fiber till 500 hem i ett vidsträckt 80 kvadratkilometer stort samhälle som heter Hatchet Ranch. DSL kan inte hantera dessa avstånd, och kabelbolag undviker vanligtvis sådana vidsträckta områden.

Standardisera flexibilitet

För att fiberoptik ska infiltrera ett betydande antal hem måste telefonbolagen nöja sig med tekniska standarder. Just en sådan ansträngning pågår. Representanter för 20 företag, inklusive British Telecom, BellSouth, France Telecom, Nippon Telegraph and Telephone, GTE och SBC, har gått samman för att utveckla ett Full Service Access Network (FSAN) som löper från telefonföretagens faciliteter till hem och företag. FSAN har redan godkänts av International Telecommunications Union och kan påskynda distributionen av fiber till hemmet genom att tillhandahålla en uppsättning standarder för massproducerad överföringsutrustning. FSAN-arkitekturen täcker en rad olika fiberanvändningar, från att bära signaler till närområdesnoder och företagskunder till att betjäna enskilda hem. FSAN skulle därför kunna låta fiber infiltrera nätverket bit för bit.

Det är viktigt, eftersom fiber smyger sig in i hemmet. SBC Communications 6 miljarder USD Project Pronto kommer att tillföra mer än 20 000 kilometer ny fiberkabel, vilket utökar det optiska nätverket till inom 2,7 kilometer från de flesta av de hem som företaget betjänar. SBC är inte ensam; US West lägger fiber inom 1,2 kilometer och Bell Canada till inom 900 meter, säger Claude Roman, analytiker på marknadsundersökningsföretaget RHK i South San Francisco.

Och redan innan Dunwoody körde BellSouth rutinmässigt fiber längs varje gata i nya utvecklingar. I slutet av förra året hade företaget installerat en hybrid fiber/koppartjänst för en halv miljon bostäder. Nedgrävda fiberkablar går till serviceboxar som sitter som fett, fyrkantiga brandposter längs med trottoarkanten och koppartrådar fläktar ut från varje box till flera hem. I Dunwoody överlägger företaget fibertrådar parallellt med befintliga koppartrådar till bostäder.

FSAN gör denna expansion enklare med en design som kallas ett passivt optiskt nätverk. Tanken är att hålla dyra och känsliga aktiva komponenter, såsom sändare och mottagare, i ändarna av systemet. Istället för att styra signaler genom mellanliggande switchar delar systemet helt enkelt upp ljuset mellan så många som 32 utgående fibrer. Inga komponenter mellan den centrala omkopplaren och änden av fibern kräver elektrisk kraft, vilket hjälper till att minska bygg- och underhållskostnaderna.

Uppgraderingar till ett FSAN-system bör vara lätta och innebär i allmänhet endast förändringar av utrustningen i fiberändarna. Datahastigheterna kan ökas genom att dela upp fiberkapaciteten på färre kunder. På längre sikt kan varje fiber bära en våglängdskanal per kund - en teknik som kallas våglängdsmultiplexering (se Wavelength Division Multiplexing, TR mars/april 1999).

Företagen som utvecklade FSAN-standarden, bland dem Lucent Technologies, NEC och Hewlett-Packard, betonar dess anpassningsförmåga. Vissa designar redan produkter. Vi utvecklar ett system som kommer att ge lågkostnadsfiberåtkomst för små och medelstora företag eftersom vi tror att det är där den mest uppenbara bevisningen är för fiber hela vägen till kunderna, säger Ed Harstead, som hanterar fiber-to-the -hemforskning på Lucent. Faktum är att försäljning av fiber-till-företaget kommer att hjälpa till att pressa ner priserna på hårdvara för mer kostnadskänsliga applikationer - en nyckel till lansering av fibersystem för hemmet. British Telecom och France Telecom, två av företagen bakom standarden, är ivriga att tillämpa FSAN på företagsabonnenter; BT planerar att köra fibrer till kommersiella distrikt, med fibrer förgrenade bland företag som de skulle göra bland hem. Nippon Telegraph and Telephone, som har testat fiber till hemmet och samarbetar med BellSouth, koncentrerar sig nu även på företagskunder. Ur teknisk synvinkel är det svårt att skilja fiber till verksamheten från fiber till hemmet, säger Kenji Okada, arbetsledare för NTT Access Network Service Systems Labs.

Tekniska standarder som FSAN kan inte övervinna alla hinder som kan hindra fibrering av hem. BellSouth har fördelen av att betjäna en region som genomgår snabb ekonomisk och befolkningstillväxt. Det innebär massor av nya bostadsbyggen, var och en en relativt enkel möjlighet till fiberisering eftersom marken redan är grävd för att lägga all slags kraft- och teleinfrastruktur. Det är inte situationen i större delen av USA, där installation av fiber innebär nybyggnation. För att inte tala om huvudvärken i Europa. BellSouths Spears säger att en Telecom Italia-kollega blev förvånad över ett foto av ett landskap blottat av en utvecklare. Spears minns att italienaren sa till honom: När vi går in i Rom och börjar gräva på gatan kan vi stöta på någon artefakt, och de sätter ett staket runt det och stoppar byggandet tills arkeologerna har gjort sitt arbete.

Marknaden för fiber till hemmet är ung, och analytiker drar sig för att förutsäga dess tillväxt. Det är svårt att göra prognoser baserade på tjänster som inte finns ännu, säger Jeff Kagan, en branschanalytiker i Marietta, Ga. På kort sikt är det största frågetecknet hur amerikanska konsumenter och kabeloperatörer kommer att reagera på digital högupplösning TV, som kommer att sluka upp bandbredd som inget vi har sett hittills. På lång sikt kommer internets fortsatta tillväxt att driva den digitala efterfrågan uppåt. De statiska bilderna som är vanliga på många webbsidor laddas långsamt med 56 000 bitar/sekund, vilket driver efterfrågan på DSL och kabelmodem i megabit/sekund. Eftersom allt fler webbdesigners ger efter för frestelsen att visa rörliga bilder, kan även dessa blixtliknande anslutningar börja kännas tröga.

Att extrapolera den 20-faldiga ökningen av bandbredden för 1990-talets modem hoppade från 2 400 till 56 000 bitar/sekund-led till en prognos att 2020 kommer 100 megabit/sekund att vara rutin. Och det kan vara konservativt. Adel Saleh, chefsnätverksarkitekt på Corvus i Columbia, Md., säger att 100 megabit/sekund kan komma till hem så snart som 2005. Saleh förutspår att 2010 kommer våglängdsmultiplexerade system att ge bandbredd i storleksordningen 1 000 megabit/sekund. Med den typen av kapacitet kommer det största problemet att vara att ta reda på hur man kan utnyttja vår inre Gernsback.

Battle of the Last Mile

Teknik Så fungerar det Kapacitet (Mbit/s) Fördel Begränsningar Fiber till hemmet Fiber transporterar data till hem. Kan också överföra sändningsvideo, antingen i samma signal eller vid andra våglängder. Flera hundra, upp till 1 000 Högsta hastighet Byggkostnad Digital subscriber line (DSL) Överför digital data på telefonlinjer med högre frekvenser än de som används för röst. Frekvenser separeras i hemmet. Enskilda hem får dedikerade linjer. Nedströms: 6-8
Uppströms: upp till 1,5 Kan använda befintliga telefonlinjer Ingen tjänst för hem mer än 5,5 km från telefonväxlingsnod Topphastigheter endast möjliga på korta linjer Ej tillgängligt för alla telefonkunder Kabelmodem Data går hem på TV (koaxial) kabel i en frekvens band som används för en videokanal. Uppströmsöverföring sker med lägre frekvens eller via telefonledningar. Nedströms: vanligtvis ~1
Uppströms: vanligtvis 0,1-0,5 Använder befintlig koaxialkabel Individuell datahastighet sjunker med antal användare Dålig säkerhet Ej tillgängligt på alla kabelsystem Trådlös (markbunden) Lokal antenn sänder mikrovågor som tas upp av hemmaantenn. Sänder videosignaler och kan överföra data. Jämförbar med DSL Ingen kabelinstallation Flervägsstörningar från byggnader Träd, terräng och regn kan blockera signaler Störningar möjliga från andra celler Signaler färdas begränsat avstånd (som mobiltelefon) Trådlöst (satellit) Satellitsändningar datasignaler; individuella mottagare tar av sin signal. Kan läggas till direktsändningssatellittjänst eller till mobila tjänster i låg omloppsbana som Teledesic. Skall definieras Ingen kabel, inga lokala sändningsantenner Bättre lämpade för sändningar på grund av stort satellittäckningsområde Begränsade datahastigheter sannolikt

Dölj