NICT встановлений новий рекорд швидкості передачі даних на довгій дистанції

Сучасна індустрія комп’ютерних мереж хоч і не має відношення до спорту, але з ним її все ж ріднить одне — рекорди. Ще недавно граничною швидкістю для одного потоку даних було 400 Гбіт/с, але це досягнення вдалося перевершити більш ніж в три рази.

На минулому в минулому місяці конференції Optical Fiber Communications 2020 було оголошено про досягнення двох нових рекордів в області передачі даних, і ці цифри вражають. Команда Японського Національного інституту інформаційних і комунікаційних технологій (NICT) регулярно оновлює рекорди швидкості передачі даних. Вони вже показали експериментальну мережу 1 Пбіт/с, а пізніше їм вдалося досягти показника 10,66 Пбіт/с. Правда, в останньому випадку мова йде про лінії довжиною всього 13 км і особливому кабелі.

Ну а в цей раз вони досягли швидкість 172 Тбіт/с при використанні одного мультиядерність оптоволоконного кабелю. Це вище сукупного показника всіх волокон в найбільш продуктивному підводному кабелі, використовуваному сьогодні. Попередній рекорд становить 159 Тбіт/с; здавалося б, новий показник ненабагато вище, але варто врахувати і зрослу вдвічі дистанцію тестової передачі — 2040 проти тисячі сорок п’ять кілометрів.

Мережі потребують пропускної здатності, особливо зараз, в обстановці епідемії, що змушує багатьох замінювати особиста присутність віддаленим. Але оптоволоконні технології впритул підійшли до межі Шеннона. Стандартне 125-мкм оптоволокно, що використовується в підводних і просто протяжних лініях зв’язку, містить п’ять ядер, оскільки при відстані менше 40 мікрон між ними є неприйнятним зростає рівень перехресних перешкод, а збільшення діаметра волокна робить його негнучким і ускладнює конструкцію кабелю.Відповіддю на цей виклик може стати нова технологія, в якій взаємний вплив оптичних ядер у волокні створюється навмисно (т.зв. close-coupled fiber) і починається воно вже з перших метрів передачі. Це схоже на багатомодову технологію, але вимагає більш простий MIMO-обробки. Перспективи у технології багатообіцяючі: трьохядерний кабель з діаметром волокна 125 мікрон завдовжки 80 кілометрів успішно передавав 24,5-гігабодовий сигнал з модуляцією 16-QAM по 359 каналам.

Для симуляції лінії телекомунікації довжиною 2040 км сигнал кілька разів запускався по колу за допомогою оптичного підсилювача. Сукупна швидкість передачі даних при цьому склала 172 Тбіт/с. Так, існують і більш швидкісні кабелі, але вони використовують волокна більшого діаметра з великою кількістю оптичних «ядер»; поки такі розробки не вийшли зі стін лабораторій. Рекорд для комерційно доступної системи належить Pacific Light Cable Network, але для досягнення швидкості 144 Тбіт/с він вимагає використання шести пар волокон.Інший рекорд поставлений лабораторією Nokia Bell Labs. Раніше в минулому році на аналогічній конференції були продемонстровані приклади мережевих з’єднань для комерційних ЦОД зі швидкістю 400 Гбіт/с і оголошено про прагнення до позначки 800 Гбіт/с, а в цьому році компанія відзвітувала про успішні лабораторних випробуваннях линка зі швидкістю 1,52 Тбіт/с, причому, з використанням стандартного одномодового волокна. Задля досягнення такої швидкості допоміг новий кремниево-германієвого (SiGe) трансивер.

Прототип був виготовлений компанією Micram Microelectronic на основі високошвидкісних біполярних транзисторів і 55-нм техпроцесу CMOS. За допомогою нових ербіевого оптичних підсилювачів на симульованої дистанції 240 кілометрів вдалося досягти швидкості 1,46 Тбіт/с; поставлена ​​мета досягти повновагих 1,6 Тбіт/с. Досягнення таких показників має як підвищити ефективність використання існуючої інфраструктури, так і знизити вартість нової — і обидва пункти дуже важливі, адже значущість комп’ютерних мереж зараз як ніколи висока.