Пользователь
57,4
рейтинг
23 мая 2011 в 14:13

Администрирование → 26 терабит/с по оптоволокну одним лазером

В журнале Nature Photonics опубликовано описание новой технология передачи данных по оптоволокну на скорости до 26 Тбит/с вместо нынешних максимальных 1,6 Тбит/с.

Группа немецких инженеров под руководством профессора Вольфганга Фройде (Wolfgang Freude) из университета Карлсруэ применила в оптоволокне технику OFDM (ортогональное частотное разделение каналов с мультиплексированием), которая широко используется в беспроводной связи (802.11 и LTE), цифровом телевидении (DVB-T) и ADSL.

В оптоволокне использовать OFDM сложнее, ведь тут нужно разделить на поднесущие световой поток. Раньше единственным способом сделать это было использование отдельного лазера для каждой поднесущей.


Сравнение разных видов мультиплексирования

Для вещания на каждой частоте используется отдельный лазер и отдельный приёмник, так что в одном оптоволоконном канале одновременно могут передавать сигнал сотни лазеров. По словам профессора Фройде, общая пропускная способность канала ограничена только количеством лазеров. «Уже был проведён эксперимент и продемонстрирована скорость 100 терабит/с», — сказал он в интервью BBC. Но для этого пришлось использовать около 500 лазеров, что само по себе очень дорого.

Фройде с коллегами разработали технологию передачи по оптоволокну более 300 поднесущих разного цвета одним-единственным лазером, который работает короткими импульсами. Здесь проявляется интересный феномен под названием оптический частотный гребень. Каждый маленький импульс «размазывается» по частотам и времени, так что приёмник сигнала с помощью хорошего тайминга теоретически может обработать каждую частоту по отдельности.



После нескольких лет работы немецким исследователям всё-таки удалось найти правильный тайминг, подобрать подходящие материалы и осуществить на практике обработку каждой поднесущей с помощью быстрого преобразования Фурье (БПФ). Преобразование Фурье — операция, сопоставляющая функции вещественной переменной другую функцию вещественной переменной. Эта новая функция описывает коэффициенты при разложении исходной функции на элементарные составляющие — гармонические колебания с разными частотами.



БПФ идеально подходит для разложения света по поднесущим. Оказалось, что из обычного импульса можно извлечь в совокупности около 350 цветов (частот), и каждый из них используется в качестве отдельной поднесущей, как и в традиционной технике OFDM. В прошлом году Фройде с коллегами провели эксперимент и на практике показали скорость 10,8 терабит/с, а сейчас ещё больше усовершенствовали точность распознавания частот.

По словам Фройде, разработанная им технология тайминга и БПФ вполне может быть реализована в микросхеме и найти коммерческое применение.
Анатолий Ализар @alizar
карма
751,5
рейтинг 57,4
Пользователь
Реклама помогает поддерживать и развивать наши сервисы

Подробнее
Спецпроект

Самое читаемое Администрирование

Комментарии (50)

  • +1
    Все гениальное — просто!
    • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
      • +1
        Действительно просто, о том что у одиночного импульса — сплошной спектр уже сколько лет известно? И только теперь догадались как это можно использовать.
        • +1
          Это уже много лет использовали в радиолокации. Просто передача данных по оптике была придумана почти вчера)
          В ближайшие годы открытий в этой сфере будет как звёзд на небе.
          • +1
            Просто передача данных по оптике была придумана почти вчера)

            Я конечно не знаю, что для Вас «почти вчера», но:

            Принцип передачи света, используемый в волоконной оптике, был впервые продемонстрирован во времена королевы Виктории (1837—1901 гг.).
            • –1
              а ебонатовые палочки использовались еще в античности, да
              • +7
                ебонатовые палочки
                У меня и сейчас есть знакомые из такого материала.
            • 0
              Там же написано, что развитие самой технологии оптоволокна началось с пятидесятых годов. Шестьдесят лет — это еще малый возраст для науки.
              • 0
                Вы путаете технологию и науку. Для технологии 60 лет это ужасная древность.
                • +1
                  Без науки не было бы технологии. Официально оптоэлектроника сформировалась в 60-х.
                  • 0
                    Сначала Вы говорили просто про то, когда придумали передачу данных по оптике.
                    Потом — про развитие технологии.
                    Теперь про раздел физики — оптоэлектронику.

                    От меня ускользает Ваша логика.

                    И мне кажется, что Вы сами с собой спорите, говоря что без науки нет технологии, но утверждая тут же что:
                    развитие самой технологии оптоволокна началось с пятидесятых годов.
                    Официально оптоэлектроника сформировалась в 60-х.
                    • 0
                      Вы правы. Я, возможно, недостаточно четко сформулировал свою мысль.
                      Попробую собрать всё воедино и показать, что никакого противоречия нет.

                      В начале века благодаря Эйнштейну начала развиваться квантовая физика. Её приложения нашли применение и в электронике и в оптике. Так начала развиваться квантовая оптика.

                      В 1952 году физик Нерайндер Сайнг Капани провёл эксперимент, который показал возможность создания оптоволокна. После этого начались опыты по созданию пучков таких волокон и использовании их для передачи. Интерес к этой науке всё рос и рос. Впоследствии физики придумали название — оптоэлектроника. Т.е. название появилось уже постфактум.

    • 0
      90*60*90
  • 0
    Выходит, что приёмник спел колыбельную для лазера. Вот только вопрос о стоимости и трудностях изготовления такого приёмника остаётся открытым.
    • +1
      Приемник хрен с ним, обработчик 10 терабит покажите :)
      • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
        • 0
          Да, вы правильно поняли OFDM в общих чертах.

          Под обработчиков, очевидно, автор имел в виду устройство, способное обрабатывать информацию с такой скоростью.
          • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
            • 0
              Видимо некорректно объяснил.
              Какие процессорные мощности нужны, чтобы обработать терабиты и сколько такой маршрутизатор будет стоить :).
              И я говорю не бекплейн терабиты, бекплейн там наверное измеряться будет петабитами…
              • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                • 0
                  Аппаратное декодирование не спасет процессор маршрутизации :).
                  ~900 млн пакетов на канале в среднем или ~20 млрд если мелкие пакеты.
                  Хммм :) Интересно какой монстр обработает все это, протеггирует и раскидает по бекплейну с квосом…
                  • +1
                    Cisco CRS-1 способен маршрутизировать трафик со скоростью до 92 Тбит/с
                    Cisco CRS-3 способен маршрутизировать трафик со скоростью до 322 Тбит/с
                    • 0
                      Это же на бекплейне? :)
                      • 0
                        Ну да. Это внутренняя маршрутизация. Подавать это все на роутер можно через много интерфейсов, если вы про это :-)
              • 0
                Маршрутизаторов будет много :-) Как в случае с WDM.
                • 0
                  Возможно так, но сколько тогда надо их? :)
                  • 0
                    Ну, 100 Гбит/с hi-end роутеры типа Cisco CRS-1, CRS-3 и, ЕМНИП, 12000 GSR маршрутизируют легко. Следовательно, в один канал в 10 Тбит/с можно запихнуть 100 каналов по 100 Гбит/с.

                    На самом деле, технология очень классная (если она способна обеспечивать надежную передачу на большие расстояния — по статье не совсем понятны ограничения по полосам частот и прочие детали).

                    Однажды я работал с одним оператором в стране, которую с трех сторон окружали моря, а с четвертой — пустыня. У них был единственный выход на внешний мир — оптические кабели по дну моря. Ради того, чтобы выжать из них максимум, они строили связки IP over SDH over DWDM — очень дорогая связка.

                    На одном конце кабеля информация со многих роутеров дважды мультиплексируется в один поток (сначала в STM, затем — в лямбду), передается по одному оптическому волокну через море, на втором конце — демультиплексируется и передается на множество роутеров-получателей. Для каждого роутера-отправителя на логическом уровне это выглядит как прямое соединение с одним роутером-приемником.

                    Потому пропускные способности — они нужны.
                    • 0
                      интересно у вас там :)
            • 0
              Совершенно не знаком с технологиями телевиденья :-) Общий смысл OFDM: если передавать информацию с высокой частотой и по всей полосе, тогда на передачу каждого бита выделяется очень мало времени. К примеру, 8 бит мы передаем во всей полосе частот 8 единиц времени, по 1 единице на бит.

              А при OFDM мы передаем каждый из этих бит все 8 единиц времени, но в 1/8 полосе частот. Из-за этого возрастает помехоустойчивость.

              Но это то, как оно работает в Wi-Fi и какие бонусы дает.
      • 0
        Можно мультиплексировать множество каналов.
  • 0
    Зато строить меньше придется :-)
    • 0
      И терять чаще)
      • 0
        Что терять? Поподробней пожалуйста.
        • +1
          Когда детали становятся меньше, их легче терять в буквальном смысле этого слова)
  • 0
    Здесь проявляется интересный феномен под названием оптический частотный гребень. Каждый маленький импульс «размазывается» по частотам и времени, так что приёмник сигнала с помощью хорошего тайминга теоретически может обработать каждую частоту по отдельности.


    можно этот момент объяснить подробней? к стыду своему, статью на вики прочитать не осиливаю.
    • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
  • –1
    а сколько гига(/тера)бит можно пропустить через то же самое оптоволокно с помощью оборудования, используемого в настоящее время?
    • 0
      40 Гбит, если я что-то не упустил. Хотя измерительное оборудование уже готово для линий в 100G.
      • 0
        Больше, DWDM позволяет пропускать по одному оптоволокну суммарно по всем лямбдам до 1.6 Тбит/с.
        • 0
          точно, пропускная способность)
          а меня чего-то в ethernet понесло)
          • 0
            Кстати, а вот если перед тем, как мультиплексировать в DWDM, прогнать информацию через SDH, можно получить по 40 Гбит/c на лямбду, умножить на 160 лямбд, получим 6.4 Тбит/с.

            Кстати, не помните, 100 Гбит Ethernet использует частотное разделение или его тоже можно через WDM пускать?
            • 0
              насколько помню, касаемо 40Гбит, то тут испоьзуют DWDM с одной из модуляцией (DPSK или DQPSK, NRZ не рассматриваю)
              • 0
                40 Гбит/с по Ethernet на физическом уровне — да. Но если трафик не пускать по оптике в Ethernet, а сначала мултиплексировать при помощи SDH, тогда получим 40 Гбит/с по одной частоте. Это максимальная пропускная способность SDH, уровень STM-256.
  • 0
    Группа немецких инженеров под руководством профессора Вольфганга Фройде (Wolfgang Freude) из университета Карлсруэ

    Университет Карлсруэ у меня прочно ассоциируется с микроядром L4 Pistachio. Приятно слышать, что не только микроядрами славится университет города, чьё населением около 300 тыс. человек.

    image
    image
    • 0
      Карлсруэ, как ни странно, славится так же игроками в городки.
  • 0
    интересно, а как будут обстоят дела с хроматической и поляризационно модовой дисперсией?
  • 0
    Даёшь терабитный интернет в каждую квартиру!
    • 0
      И еще безлимитный винт ©
      • 0
        Зачем винт в эпоху бизлимитного терабитного p2p? Начинаешь сразу смотреть в онлайне с тысячи терабитных пиров.
        • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.