Исследователи достигли новой скорости 301 терабит в секунду, что эквивалентно передаче 1800 фильмов 4K через Интернет за одну секунду, используя существующие оптоволоконные кабели. Это в 1,2 миллиона раз быстрее, чем домашнее широкополосное соединение
Они достигли такой головокружительной скорости, посылая инфракрасный свет через трубчатые стеклянные нити — именно так обычно работает волоконно-оптическая широкополосная связь. Но они подключились к спектральному диапазону, который никогда не использовался в коммерческих системах, под названием «E-диапазон», используя новые, специально созданные устройства.
Новый рубеж для оптоволоконных соединений
Результаты испытаний, которые проводились с использованием оптоволоконных кабелей, уже проложенных в земле, были опубликованы в марте Институтом инженерии и технологий (IET), говорится в статье ученых. Профессор Владек Форисиак из Астонского института фотонных технологий и доктор Ян Филлипс были частью команды, которая успешно передала данные. Команда также представила исследование на Европейской конференции по оптической связи (ECOC) в Глазго в октябре 2023 года, но документ не был обнародован.
Все коммерческие оптоволоконные соединения передают данные по кабелям в инфракрасных областях C-диапазона и L-диапазона электромагнитного спектра, причем конкретная инфракрасная область, используемая для подключений к Интернету, занимает диапазон от 1260 до 1675 нанометров (нм). Для справки: видимый свет занимает в спектре длины волн примерно от 400 до 700 нм.
C-диапазон и L-диапазон, диапазон которых составляет от 1530 до 1625 нм, обычно используются в коммерческих соединениях, поскольку они наиболее стабильны, а это означает, что во время передачи теряется наименьшее количество данных. Но ученые предположили, что однажды огромный объем трафика приведет к перегрузке этих двух полос, а это означает, что для увеличения пропускной способности потребуются дополнительные полосы передачи.
S-диапазон, соседний с C-диапазоном и занимающий диапазон от 1460 до 1530 нм, коммерчески использовался в сочетании с двумя другими в системе, известной как «мультиплексирование с разделением по длине волны» (WDM), в которой все три полосы используются для достижения гораздо более высоких скоростей.
Однако ученым никогда раньше не удавалось имитировать соединения в E-диапазоне, поскольку потери данных в этом регионе достигают чрезвычайно высоких уровней — примерно в пять раз превышают скорость потери передачи в регионах C-диапазона и L-диапазона.
В частности, оптоволоконные кабели чувствительны к воздействию молекул гидроксила (ОН), которые могут проникнуть в трубки и нарушить соединения либо в процессе производства, либо естественным путем в окружающей среде. E-диапазон называется полосой «водного пика», поскольку чрезвычайно высокие потери передачи вызваны поглощением молекул OH инфракрасным светом в этой области.
Стабилизация связей в диапазоне «водяного пика»
В новом исследовании ученые создали систему, которая сделала возможной стабильную передачу в E-диапазоне. Они продемонстрировали успешную и стабильную передачу данных на высоких скоростях, используя как E-диапазон, так и соседний S-диапазон.
Чтобы поддерживать стабильную связь в этой области электромагнитного спектра, исследователи создали два новых устройства, названных «оптические усилители» и «оптические эквалайзеры усиления». Первый помогает усиливать сигнал на расстоянии, а второй контролирует каждый канал длины волны и при необходимости регулирует амплитуду. Они разместили их в оптоволоконных кабелях, чтобы обеспечить передачу данных в инфракрасном свете без нестабильности и потерь, которые обычно возникают при соединениях в этих диапазонах.
Оптические усилители
«В течение последних нескольких лет Астонский университет разрабатывал оптические усилители, работающие в E-диапазоне, который находится рядом с C-диапазоном в электромагнитном спектре, но примерно в три раза шире», — сказал Ян Филлипс, профессор электроники и компьютеров. инженерное дело в Астонском университете в Великобритании. и один из ученых, работающих над проектом. «До разработки нашего устройства никто не мог должным образом и контролируемо эмулировать каналы E-диапазона».
Хотя скорость 301 Тбит/с — это чрезвычайно быстро, в последние годы другие ученые использовали оптоволоконные соединения, чтобы продемонстрировать еще более высокие скорости. Например, его команда в NICT к ноябрю 2023 года побьет мировой рекорд — 22,9 петабит в секунду — что в 75 раз быстрее, чем скорость, достигнутая командой Астонского университета. Они использовали технологию WDM, но не имели доступа к длинам волн E-диапазона. Они продемонстрировали это высокоскоростное соединение на расстоянии 8 миль (13 километров).
Инфракрасные лазеры
В 2023 году проект Kuiper от Amazon, который использует технологию оптической межспутниковой связи (OISL) для соединения более 3000 спутников в ячеистую сеть, покрывающую Землю, преодолел последнее препятствие, которое необходимо запустить в этом году.
Подобно Starlink от SpaceX, Project Kuiper — это план Amazon по обеспечению высокоскоростного Интернета путем запуска и соединения 3236 спутников на низкой околоземной орбите (LEO). В октябре 2023 фирма запустила два прототипа спутников и начала тестирование систем, необходимых для работы сети. Одним из ключевых испытаний была проверка технологии оптической межспутниковой связи (OISL), которая использует инфракрасные лазеры для передачи данных между космическими кораблями.
Теперь Amazon заявляет, что прототипы преодолели это важное препятствие. В ходе испытаний два прототипа спутников поддерживали стабильную скорость соединения 100 гигабит в секунду.
