Устройства, которые мы используем для доступа в интернет, в наши дни в большинстве являются беспроводными, но для доставки всех этих данных по всему миру требуются сотни подводных и наземных кабелей. Самые мощные из этих линий могут передавать данные со скоростью более 100 терабит в секунду, что в настоящее время невозможно для беспроводных сетей. Однако группа ученых, работающих в ETH Zurich, сделала большой шаг в этом направлении. Они продемонстрировали лазерную систему с пропускной способностью терабитного класса. Вполне возможно, что эта технология может в конечном итоге покончить с "паутиной" кабелей, протянутых по всему миру.
Эта технология стала результатом проекта European Horizon 2020, который профинансировал передовые исследования на сумму 80 миллиардов евро. Команда ETH, возглавляемая профессором Юргом Лойтхольдом, предполагает, что оптическая система передачи данных будет работать со спутниками для передачи данных со скоростью до нескольких терабит в секунду, что устранит необходимость в физической интернет-магистрали, пересекающей океаны.
В этом испытании исследователи из ETH Zurich не использовали спутник. Мы уже знаем, что лазерная связь прекрасно работает в космосе благодаря полному отсутствию воздуха, который мог бы помешать ей. Например, интернет-созвездие SpaceX Starlink использует лазеры для передачи данных между спутниками. Чтобы убедиться, что терабитный лазер может работать внутри нашей атмосферы, команда выбрала удаленную, высоко поднятую цель: Юнгфрауйох, горный перевал в швейцарских Альпах, примерно в 53 км от источника лазера.
Лазер, направленный на гору Юнгфрауйох.
Чтобы поддерживать более высокую скорость передачи данных, оптическая система, разработанная ETH Zurich, использует модулированную световую волну. Это означает, что приемное устройство может считывать несколько состояний каждого передаваемого символа. Изменяющиеся фазовые углы и амплитуда создают сигнал 64 QAM. Турбулентность в атмосфере может исказить эти тщательно световые волны, поэтому исследователи в сотрудничестве с французской аэрокосмической фирмой Onera создали микроэлектромеханическую систему (MEMS) с 97 микроскопическими зеркалами. Этот чип может корректировать неправильный фазовый сдвиг 1 500 раз в секунду, обеспечивая целостность сигнала.
В данном исследовании использовалась одна длина волны лазерного излучения, но команда считает, что технологию можно масштабировать до 40 каналов. При скорости около одного терабита на канал это начинает выглядеть как нечто, способное заменить физические кабели. Современные спутниковые интернет-системы по-прежнему полагаются на сигналы микроволнового диапазона, которые не могут передавать столько данных, сколько высокочастотный лазер. Вполне возможно, что будущие системы спутникового интернета будут использовать подобные лазеры для отправки данных на поверхность Земли. Однако исследователи ETH Zurich оставят эту работу другим. Следующей частью головоломки для Лойтольда и его команды является разработка улучшенных формул модуляции для увеличения пропускной способности данных.
