Golflengte-multiplexing: hoe één glasvezeldraad honderden datastromen tegelijk vervoert

Bijgewerkt: 18 augustus 2026 · 6 min leestijd

Golflengte-multiplexing is een techniek waarmee meerdere datastromen tegelijk over dezelfde glasvezelkabel worden verstuurd, door voor elke stroom een ander 'kleurtje' licht te gebruiken. In het Engels heet het Wavelength Division Multiplexing, afgekort WDM. Het principe lijkt op een prisma dat wit licht opsplitst in een regenboog: verschillende golflengtes (kleuren) van licht kunnen naast elkaar door dezelfde vezel reizen zonder elkaar te storen, zolang ze aan het einde weer netjes uit elkaar worden gehaald.

Stel je een enkele waterleiding voor waar je tegelijk rode, groene en blauwe inkt doorheen pompt. Zolang de kleuren niet mengen, kun je aan het uiteinde met een filter precies de rode, groene en blauwe inkt weer van elkaar scheiden. Zo werkt WDM ook: elke 'kleur' licht (in werkelijkheid onzichtbaar infrarood licht) draagt zijn eigen stroom aan nullen en enen, en aan het eind van de kabel wordt elke kleur naar zijn eigen ontvanger geleid. Deze techniek is de reden dat een enkele glasvezelkabel tegenwoordig tientallen terabits per seconde kan vervoeren, genoeg voor miljoenen videostreams tegelijk.

Wat is het precies?

Een glasvezelkabel bestaat uit een haardun draadje glas waardoor licht van een laser wordt gestuurd. Digitale informatie wordt gecodeerd door het licht heel snel aan en uit te knipperen, of door subtielere eigenschappen zoals fase en polarisatie te variëren. Eén laser met één golflengte kan zo al een enorme hoeveelheid data vervoeren, maar de fysieke vezel zelf heeft veel meer capaciteit dan één lichtstraal benut.

Bij WDM worden meerdere lasers gebruikt, elk afgesteld op een net iets andere golflengte, dus een net iets andere kleur infrarood licht. Een apparaat dat multiplexer heet, bundelt al deze lichtstralen in dezelfde vezel. Aan de ontvangende kant doet een demultiplexer het omgekeerde: met behulp van optische filters of tralies (kleine gegroefde oppervlakken die licht afhankelijk van de golflengte afbuigen) worden de kleuren weer gescheiden en naar aparte ontvangers geleid. Elk 'kanaal' gedraagt zich in feite als een eigen, onafhankelijke glasvezelverbinding, terwijl ze allemaal door hetzelfde stukje glas reizen.

Er bestaan twee hoofdvarianten. Coarse WDM (CWDM) gebruikt relatief weinig kanalen, meestal tot een kleine twintig, met vrij grote afstand tussen de golflengtes. Dat maakt de apparatuur goedkoper, maar minder krachtig. Dense WDM (DWDM) propt veel meer kanalen dicht op elkaar, in sommige commerciële systemen wel honderd of meer, met een golflengteafstand van slechts fracties van een nanometer. DWDM is preciezer en duurder, maar wordt gebruikt in de grote, langeafstands backbone-netwerken en onderzeese kabels waar capaciteit het belangrijkst is. De internationale telecomwaakhond ITU-T legt in standaarden vast op welke exacte golflengtes deze kanalen mogen zitten, zodat apparatuur van verschillende fabrikanten met elkaar kan samenwerken.

WDM verschilt van een andere bekende multiplextechniek, tijdmultiplexing (TDM), waarbij één golflengte wordt gedeeld door datapakketjes van verschillende gebruikers razendsnel na elkaar te versturen. WDM en TDM sluiten elkaar niet uit: in de praktijk wordt vaak allebei tegelijk toegepast, elk kanaal van een WDM-systeem kan zelf ook weer met tijdmultiplexing worden opgedeeld.

Wat wil men ermee bereiken?

Het belangrijkste doel is simpel: meer data door dezelfde kabel krijgen. Een nieuwe glasvezelkabel aanleggen, zeker over de bodem van een oceaan, kost al snel honderden miljoenen euro's en jaren aan voorbereiding. Als de vraag naar databandbreedte groeit, zoals de afgelopen decennia gebeurde door video-streaming, cloudopslag en recent ook AI-toepassingen die enorme hoeveelheden data tussen datacenters uitwisselen, is het veel goedkoper om de capaciteit van bestaande vezels te vergroten dan overal nieuwe kabels te graven of te leggen.

Daarnaast speelt energie-efficiëntie mee: het is zuiniger om meer data door één stuk glas te sturen dan om voor elke extra gigabit een nieuwe fysieke verbinding met bijbehorende apparatuur aan te leggen. Ten slotte biedt WDM flexibiliteit. Netwerkbeheerders kunnen relatief eenvoudig extra golflengtekanalen 'aanzetten' op bestaande kabels naarmate de vraag groeit, in plaats van vooraf te moeten gokken hoeveel losse vezels ze nodig zullen hebben.

Voorbeelden uit de praktijk

De Marea-kabel, in 2018 in gebruik genomen door Microsoft en Facebook (nu Meta) tussen Virginia Beach in de Verenigde Staten en Bilbao in Spanje, is een van de bekendste onderzeese kabels die zwaar leunt op DWDM-technologie. Dankzij geavanceerde golflengte- en modulatietechnieken werd de kabel ontworpen voor een capaciteit in de orde van honderden terabits per seconde, ruim boven wat oudere onderzeese kabels konden.

Google's Dunant-kabel, operationeel sinds begin 2021, verbindt Virginia Beach met de Franse Atlantische kust en gebruikt eveneens DWDM om tientallen golflengtekanalen door dezelfde vezelparen te sturen. Het is een van de eerste grote kabels die volledig door één techbedrijf zelf werd gefinancierd en aangelegd, wat illustreert hoe belangrijk directe controle over dataroutes voor grote clouddiensten is geworden.

De 2Africa-kabel, aangekondigd in 2020 door Meta samen met een consortium van telecombedrijven waaronder Orange, Vodafone en China Mobile International, loopt rond het Afrikaanse continent en wordt gefaseerd in gebruik genomen. Ook deze kabel maakt gebruik van dichte golflengte-multiplexing om de vele landingspunten langs de Afrikaanse en Midden-Oosten kust van voldoende capaciteit te voorzien.

Op onderzoeksniveau combineren wetenschappers, onder meer aan de Technische Universiteit Eindhoven bij het Eindhoven Hendrik Casimir Instituut, WDM met zogeheten multi-core glasvezel: kabels met meerdere lichtgeleidende kernen in één vezelmantel. In laboratoriumexperimenten, samen met internationale partners, zijn zo al datasnelheden in de orde van een petabit per seconde gehaald, duizend keer een terabit. Onderzoeksinstituten zoals NICT in Japan hebben vergelijkbare laboratoriumrecords gepubliceerd. Het is belangrijk deze cijfers als proof-of-concept te zien: ze tonen wat fysiek haalbaar is, niet wat morgen commercieel wordt uitgerold.

Hoe ver is de techniek?

Basale en zelfs dichte WDM is allang geen labcuriositeit meer. Sinds eind jaren negentig en begin jaren tweeduizend is DWDM de standaardtechniek in vrijwel elk landelijk en internationaal glasvezel-backbonenetwerk, inclusief in Nederland, waar telecomaanbieders hun kernnetwerken met DWDM-apparatuur uitrusten om steden en datacenters te verbinden.

Waar de techniek tegen grenzen aanloopt, is de hoeveelheid licht en het aantal kanalen dat je door één enkele glasvezelkern kunt persen voordat ruis en niet-lineaire optische effecten, storingen die ontstaan doordat lichtgolven elkaar bij hoge intensiteit gaan beïnvloeden, de datakwaliteit om zeep helpen. Onderzoekers noemen dit wel de 'niet-lineaire Shannon-limiet' van een standaard glasvezel: een praktisch, natuurkundig plafond aan de capaciteit van één vezelkern.

Om verder te groeien, wordt onderzoek gedaan naar zogeheten space division multiplexing: in plaats van meer kleuren door één kern te sturen, gebruik je vezels met meerdere kernen naast elkaar, elk met hun eigen set golflengtekanalen. Dat levert in het laboratorium indrukwekkende recordsnelheden op, maar de overstap naar betaalbare, betrouwbare commerciële apparatuur, inclusief nieuwe typen versterkers en ontvangers, is nog een werk in uitvoering dat waarschijnlijk nog jaren gaat duren. Een andere blijvende uitdaging is de kostprijs en het energieverbruik van de optische versterkers (apparaten die het lichtsignaal onderweg weer sterker maken, meestal met erbium-gedoteerde glasvezel) die nodig zijn om signalen over duizenden kilometers overeind te houden.

Wie werken eraan?

Aan de commerciële kant leveren bedrijven als Nokia, Ciena, Infinera, Cisco, Huawei, Fujitsu en ADVA (nu onderdeel van Adtran) DWDM-apparatuur voor telecomnetwerken, terwijl gespecialiseerde bedrijven als NEC en SubCom onderzeese kabels aanleggen waarin deze techniek wordt toegepast. Glasvezelfabrikanten zoals Corning ontwikkelen intussen nieuwe vezeltypes, waaronder multi-core varianten, die toekomstige capaciteitsgroei mogelijk moeten maken.

Op onderzoeksgebied lopen Nokia Bell Labs in de Verenigde Staten, NICT in Japan, het Fraunhofer Heinrich Hertz Instituut in Duitsland en de Technische Universiteit Eindhoven in Nederland voorop bij het vestigen van transmissierecords en het verkennen van nieuwe multiplextechnieken. Ook universiteiten als die van Southampton in het Verenigd Koninkrijk, met haar Optoelectronics Research Centre, dragen bij aan fundamenteel onderzoek naar nieuwe vezel- en lasertechnologie. De internationale standaarden waarop al deze apparatuur wereldwijd moet samenwerken, worden vastgelegd door ITU-T, een orgaan van de Verenigde Naties voor telecommunicatie.