Терабитная сеть становится возможной

Original author: arstechnica
  • Translation
Исследователи из Австралии, Дании и Китая совместными усилиями доказали возможность терабитной (1000 гигабит или 1000000 мегабит) сети передачи данных по оптическим кабелям. Решение использует фотонный процессор из экзотического материала, халькогенида, для обработки сигналов.

Результаты работы группы опубликованы 16го февраля 2009 в статье журнала Optics Express. В ней рассмотрена демонстрация 640 Гб сети и расширешние этого подхода для достижения скоростей в 1Тб.



Бен Эгглтон, директор австралийского Центра Ультраскоростных Устройств для Оптических Систем (Centre for Ultrahigh bandwidth Devices for Optical Systems [CUDOS]) сказал, что проблема не в вводе такого большого количество скоростных данных в оптическую жилу, но в получении оттуда данных на таких скоростях.

По словам Эгглтона, лазеры, управляемые привычной электроникой могут вводить десятки 10Гбитных потоков, но для получения мультиплексированых данных на скоростях выше 40 Гбит/с электроника уже недостаточно быстра.

Совместно с исследовательской организацией из Дании, работающей над высокоскоростными оптическими сетями, CUDOS разрабатывает фотонную интегрированую микросхему, которая использует лазеры и свет так же как обычная электроника использует электроны и транзисторы.

Для уплотнения канала используется разделение по времени передачи сигналов. Модуляция раздельных, близко расположеных длин волн позволяет получить довольно большую прибавку по сравнению с нынешними системами, которые могут передавать гигабиты на каждой полосе спектра, далеко отстоящей от другой.

Одно из ключевых открытий, сделаных исследователями, даже не про скорость, а про практичность. Использование традиционных методов получения микросхем из халькогенида, трисульфида мышьяка (As2S3) позволило сократить длину канала демультиплексора с десятков метров до всего пяти сантиметров.

По словам Эгглтона, нелинейность материала является ключом к уменьшению длины волновода и это стало возможным благодаря исследованиям материалов, производимым группой CUDOS. Он сказал: «Мы нашли материал, нелинейность которого на три порядка выше чем у материалов предыдущих попыток. Это позволяет нам достигать таких же результатов на миниатюрном кристалле, вместо катушек оптического кабеля, что использовались в предыдущих способах достижения высоких скоростей передачи.»

Конструирование монолитного кристалла, который сможет обрабатывать 640 Гбит и больше требует раздельного волновода для каждого из 10 Гбитных каналов передачи.

Сообщается, что кремниевые чипы также могут использовать этот принцип для достижениях несколько меньших результатов, но основной целью группы было создание полностью фотонной микросхемы, на тех же заводах, что сейчас производят КМОП.

Могут потребоваться годы для получения практических результатов из данных исследований, но эти демонстрации уже задают серьёзные предложения.
Ads
AdBlock has stolen the banner, but banners are not teeth — they will be back

More

Comments 68

  • UFO just landed and posted this here
      +1
      Я так понял, что «прокидывается» как раз обычная оптика (а она-то как раз уже проложена, где надо), просто комутирующее железо сделано по труъ технологии.
      • UFO just landed and posted this here
          0
          Порой оптика прокладывается такими чудесными способами, что в зависимости от времени суток на ней пропадает разное количество пакетов
            0
            это не оптика, это забитый сервак в пиковое время :)
          –2
          Скорее десятилетия. Ибо данной технологии для этого мало. Ибо чтобы такой канал имело смысл кидать к конечному абоненту нужно сначала разработать технологии передачи данных на многие петабиты в секунды. На магистралях сейчас передают по одному волокну 10гигабит (редко 20-30гигабит). Что даёт возможность дать вам вот эти 256кбит. Достижение терабитного рубежа на магистрали даст вам 20-30мегабит, не больше…
            –5
            Надо с начало чтобы мой компьютер смог обработать такой обьем информации входящей, будем ждать PCI-E какой нить 7й версии.
              +1
              за что минусуете? религия не позволяет написать?
                0
                лично я промахнулся :-(
          –4
          Пардон, а халькогенид чего?
          Халькогены — это класс бинарных соединений. Поэтому сказать «халькогенид» почти так же информативно, как сказать «кислота». Какая кислота, из чего?
          В статье есть какая-нибудь инфа на этот счет? Или пока все секретно?
            +1
            «glassy form of a chalcogenide, arsenic trisulfide (As2S3)»

            Я, правда, не химик и не очень понял как там правильно согласовывается это. Готов поправить (:
              +3
              Если я правильно понял, то это сульфид мышьяка (III) — As2S3 в стеклообразной форме.

              Про него пишут интересные вещи:
              нанотрубки сульфидов мышьяка обладали фоточувствительностью и свойствами полупроводника.
              Этот способ синтеза полупроводников оказался легче промышленного и, как считают авторы, это открывает путь к созданию нового поколения эффективных нанометровых оптоэлектронных устройств.

              Вероятно оно, но это предположение.
                0
                желательно убрать слово «экзотический» из первого абзаца — тех, кто понимает смысл слова «халькогенид», оно отталкивает от серьезного восприятия дальнейшего текста.
              0
              Исправьте: фотонный интегрированую микросхему (5 абзац)
                0
                Я чего-то непонимаю «Результаты работы группы опубликованы 16го февраля 2009», пост опубликован «15 февраля 2009». Очепятка? Или часовые пояса?
                  +1
                  Результаты опубликованы в журнале, который выйдет 16го. Впрочем это уже не важно ((=
                    0
                    Даешь Хабр в качестве первоисточника! =)
                  +1
                  Ага, скоро будут сервера в датацентрах подключать к терабиту :)
                    +1
                    Сервера — не скоро ещё. А вот магистральное оборудование уже соскучилось по апгрейду, про net neutrality заговорили и всё такое.
                      0
                      Сервера только-только освоили 10гигабит и то далеко не везде. До терабита ещё далеко…
                      –1
                      ага, кристаллы! я знал что мемо-кристаллы не за горами :)
                        –2
                        > эти демонстрации уже задают серьёзные предложения
                        в оригинале же: these demonstrations are starting to establish this is a serious proposition

                        > Использование традиционных методов получение микросхемы из халькогенида и трисульфида мышьяка
                        «использование методов получение микросхемы» wtf?

                          0
                          Информация интересная, но простынку хорошо бы под кат убрать.
                            –11
                            терабитной (1000 гигабит или 1000000 мегабит)
                            Садись, два!
                              +1
                                +2
                                вообще-то всё верн. в одном килобите — 1000 бит, и так далее.
                                  +12
                                  сажусь, два.
                                    –1
                                    В связи когда говорят о битах ОБЫЧНО используют степени десятки для кило-, мега- и т.п.
                                      0
                                      Не обычно, а «почти всегда». Ибо они там берутся из частоты, которая с позапрошлого века задаётся степенями десятки, а не двойки…
                                        0
                                        Можно даже сказать от какой именно частоты это пошло — от пресловутых 8KHz и G.711, которые в сумме дают 64000 битов в секунду (bearer channel), которыми, в свою очередь, перемерены практически все магистральные каналы.
                                +2
                                20**-атый год. Звонок в службу поддержки:
                                — Да сколько это можно терпеть! Скорость опять упала до 50000 мбит. Я еле-еле качаю в 100 потоков, потоковая галограмма тормозит, из jabber'a, ёптыть, выкидывает… эээ, ну разбиритесь!
                                  +1
                                  Лет через 10 прочтёте свой комментарий, ухмыльнётесь :-)
                                    +4
                                    Через 10 лет мало что изменится. За 10 лет происходит увеличение скоростей от 10 до 100 раз (сейчас время удвоения составляет порядка двух лет, так что на 10кратное ускорение требуется 7-8 лет). Исключением являются только ситуации когда конкретная отрасль надолго «застывает» — тогда могут быть кратковременные скачки. Это произошло, скажем, с сетью Ethernet: 10Mbit Ethernet — это 1980й, 100Mbit Ethernet — это 1995й, 1Gbit Ethernet — 1999й, а вот 10Gbit Ethernet — это всё ещё неясно какой: первый стандарт появился в 2002м, но всё ещё выходят новые стандарты и неясно — какой из них победит.

                                    Аналогично случилось и Internet-подключением: на долгие годы и очень много где скорость «зависла» на урове 56Kbit. Когда где-то происходит прорыв за этот рубеж и появляется broadband скорость резко возрастает до 1-2Mbit, («альтернативные» 100Mbit с лимитом 100Gbytes в месяц — это примерно та же загрузка канала) а затем начинает расти уже в общем темпе или чуть-чуть быстрее. Думаю через 10 лет нормальнам подключением будет 100Mbit безлимитка, а прохождение через этот рубеж, опять-таки, займёт лет 5-6… Интересно как оно будет проходить: будут вводить 1Gbit сразу безлимитный или вспомнят про ограничения траффика?
                                      0
                                      Думаю через 10 лет нормальнам подключением будет 100Mbit безлимитка
                                      Думаю, намного раньше. Уже сейчас местами доступен VDSL c 50Mbit/s.

                                      Другое дело, конечно, что качать с такими скоростями пока нечего :)
                                        0
                                        Даже сейчас можно и 1Gbit подключение организовать — было бы желание и деньги. Речь идёт о типичном подключении. А скорости такие востребованы если у вас VPN (в изначальном смысле слова, а не в том извращённом виде в каком она используется многими ISP в России).
                                          0
                                          Да нет, это как раз «типичное подключение», в тариф входит тв и возможность смотреть фильмы из фильмотеки провайдера. Но это «для домашнего использования», так что VPN тут ни при чём.
                                          тыц, потом на [VDSL 50]

                                          Ну понятно, что в российских деревнях такого ещё долго не будет. На больших малозаселённых территориях проще и дешевле использовать сотовую связь или какой-нибудь WiMax.
                                            0
                                            *тв, телефон, интернет.
                                              0
                                              Но это «для домашнего использования», так что VPN тут ни при чём.
                                              тыц, потом на [VDSL 50]
                                              Кто-нибудь пробовал реально скачать на этом тарифе 12-15TB в месяц? Сдаётся мне что это очередной «как-бы-безлимитный» тариф на котором просто начинают зарезать скорость если ты начинаешь его использовать «на полную». Сталкивался с этим во многих странах и у многих провайдеров: тариф безлимитный… пока порождаемый тобою траффик не начинает изменяться терабайтами в месяц… Как раз в России это редкость — больше этим грешит «цивилизованный запад».
                                                0
                                                Google о случаях зарезания скорости конкретно этим провайдером (а другие пока такие скорости не предлагают) ничего не знает :) (или мне не говорит)

                                                Это подключение расчитано на HD-телевидение, которое генерирует очень много трафика.

                                                Да и кому требуется скачивать 12-15 ТБ за месяц? Я обхожусь парой ГБ в месяц, если не качать DVD-образы линукса.

                                                  0
                                                  Это подключение расчитано на HD-телевидение, которое генерирует очень много трафика.
                                                  А разве HD-телевидение от провайдера не идёт вне полосы, выделенной под интернет???

                                                  Да и кому требуется скачивать 12-15 ТБ за месяц? Я обхожусь парой ГБ в месяц, если не качать DVD-образы линукса.
                                                  На это и рассчёт. Но если услуга заявлена — её ведь надо обеспечивать, так ведь? В конце-концов я могу просто тупо использовать компьютер в другой стране через терминал. Ну и буду высылать себе картинку 2560x1600 2-3 раза в секунду (VNC без сжатия с максимальными настройками качества) — это как раз весь канал займёт. Или я могу использовать сетевое хранилище в качестве локального диска.

                                                  Проблема этого подхода в том, что вы продаёте то, чего у вас нет надеясь что использовать это покупатели не смогут, а когда кто-то придумывает способы — на них начинают «катить баллоны». А нужно всего-навсего чётко прописать ограничения в договоре — и не будет проблем.
                                                    0
                                                    Я думал, что полоса общая, но теперь не уверен. Почитайте там по ссылке :)

                                                    Ну поиск случаев зарезания канала ничего не дал, на этом их, видать, пока не ловили, в отличие от провайдеров-перепродавцов.
                                            0
                                            Ох, помнится, был один знакомый. Весь траффик он умудрялся выкачать за 2-3 дня! И это при том, что наша домашняя сеть, хромала обеими ногами. Хочется перефразировать одну классную фразу: дайте мне 100Mbit-тную анлимитку и я поставлю на колени все hard'ы.

                                            P.S. Из известных мне файловых-гигантов — программа для диджеев весящая 35+ гигов. Еще слух ходил о 350 гигабайтной паблик версии базы данных FBI.
                                              0
                                              когда у меня появился первый анлим, я тоже качал-качал-качал.
                                              но потом понял, что это мне не нужно :)
                                              я не успевал использовать все скачанные программы, смотреть скачанные фильмы и слушать скачанную музыку
                                              0
                                              дешёвым и быстрым линкам всегда рады корпоративные потребители/генераторы трафика, они за гигабайтом в карман не лезут :)
                                                0
                                                для них совсем другие тарифы
                                        0
                                        За последний месяц выкачал все филмы которые я хотел посмотреть. С МОБИЛНОГО ТЕЛЕФОНА! Что же делать с такими скоростями? Я конечно вменямый человек и понимаю что все это хорошо, но от таких скоростей депрессия возрастает. Видели бы вы мою радостную физиономию на последнеих процетах закачки… Ток пингами теперь давить без всяческих ботнетов =)
                                        Эко меня зацепило, обычно хабр только читаю :)
                                          +4
                                          А как раз такие скорости и нужны чтобы вы могли спокойно выкачивать все фильмы с мобильного телефона. И даже большие. Пусть все качаеют фильмы из центрального хранилища через GPRS. 80 килобит в секунду. 1 миллиард абонентов. Итого: 80 терабит на входе в наше хранилище. А если они захотят не «мобильное видео», а HDTV? Тут и о петабитах может зайти речь. Конечно никто не будет класть все файлы в одно хранилище — но в любом случае такие скорости весьма и весьма оправданы.

                                          Почему-то когда заявляется об очередных достижениях в построении суперскоростных каналов все «примеряют» их себе домой. Не нужны они там — да и купить вы их не сможете ибо на первых порах стоимость оборудования будет исчисляться суммами с немалым числом нулей! Но вот на магистралях — они нужны уже давно… Терабитные каналы (не по обному оптоволокну и с WDM, конечно) — давно уже не просто реальность, но необходимость… На самых «нагруженных» магистралях, конечно, не в домашней сети…
                                            –3
                                            «Почему-то когда заявляется об очередных достижениях в построении суперскоростных каналов все «примеряют» их себе домой.»
                                            Полет мысли не велик, примерел только к тому с чем имел дело=) Если бы мог дал +
                                          +5
                                          Интересные новые результаты! Если я правильно понимаю — они добились передачи данных на терабитной скорости без WDM (потому, что системы со спектральным уплотнением уже давно достигли этой скорости).
                                          Кстати, в этой области есть много интересных направлений для дальнейшей работы.
                                          Одна важная и еще полностью не решенная проблема — роутинг данных идущих на таких скоростях. Эта проблема сдерживает широкое внедрение высокоскоростных оптических каналов. В основном они используются для агрегации кучи намного более медленных каналов и последующей переброски их всех вместе из одной фиксированной точки в другую фиксированную точку, где медленные каналы снова расщепляются на низкоскоростные и раздаются обычным потребителям. Было бы хорошо, если бы появилась практическая возможность маршрутизации пакетов в оптической сети на полной ее скорости.
                                          Вторая известная проблема — это дороговизна и экзотичность решений, позволяющих процессорному блоку обмениваться данными с оптической сетью на полной скорости. Intel, AMD, IBM и другие вкладывают очень большие средства в разработку дешевых решений для того, чтобы вывести по оптике данные из CPU — но пока что эти технологии еще плохо отработаны и дороги для массового внедрения. Однако за ними будущее, интерконнект через медные провода достиг своего предела.
                                            0
                                            В основном они используются для агрегации кучи намного более медленных каналов и последующей переброски их всех вместе из одной фиксированной точки в другую фиксированную точку, где медленные каналы снова расщепляются на низкоскоростные и раздаются обычным потребителям. Было бы хорошо, если бы появилась практическая возможность маршрутизации пакетов в оптической сети на полной ее скорости.
                                            Хорошо, но не приницпиально. PCI-Express 2.0 даёт максимум 50гигабит (а в реальности всё обычно ограничивается 10гбит картами), так что хочешь-не-хочешь, а вся система на терабит должна состоять из 20 каналов как минимум (в реальности — 100). Конечно чем меньше каналов — тем удобнее со всем этим хозяйством управляться, но в конечном итоге потребители-то всё равно «узкие»…
                                              0
                                              Ну дык это же технологии для магистралей, а на магистралях роутинг как правило делается с помощью коммутаторов L3. Конечно, у них тоже могут быть сложности с обработкой на такой скорости, но уж много меньшие, чем у роутеров (свичи с внутренней шиной на 320 гбит уже давно есть, да и у тех же свичей из серии Catalyst 6500 пропускная способность выходит за терабит)
                                                0
                                                Да, для раздачи IP обычным потребителям необходимость разделения на много потоков не принципиальна. Но возможность коммутации высокоскоростных потоков прямо на уровне оптики помогла бы для организации шин в суперкомпьютерах и в тех же router/switch.
                                                  0
                                                  На таких скоростях понятие роутинга несколько упрощалось, задержка на имплементацию логики на таких скоростях не особо приемлима, единственное что имхо делалось в этой области это ADM (Add-Drop-Multiplexer) который по сути является малопортовым роутером. На магистралях пока нет необходимости в роутинге оптики напрямую, потому этим никто особо и не занимается. Основные направления там усиление оптического сигнала и борьба с проблематикой самого оптоволокна, с разностью скоростей света для спектров и их рассинхронизацией етс
                                                0
                                                О дешевой элементной базе речь зайдет нескоро, это попросту пока не нужно. Уже сейчас есть транзисторы на 600 ГГц.

                                                На таких скоростях, по-моему, нецелесообразно использовать традиционную логику. Ограничение фон Неймана должно играть ощутимую роль, соответственно маршрутизаторы будет работать на RSFQ.
                                                  0
                                                  Согласен, что при таких скоростях куча проблем. Например, при попытках создать схемы работающие на реально огромных частотах уже приходится учитывать эффекты, связанные с волновой природой электромагнитного излучения. Раньше можно было это игнорировать.
                                                +4
                                                Какие пета-гига-мегабиты? Я как коренной житель дальних регионов могу сказать — интернет нам приносят голуби и оленья упряжка. :)))
                                                  0
                                                  Оленья упряжка везёт 50 кг dvd дисков со скоростью 20 км/ч, какая скорость передачи данных…
                                                    +1
                                                    про пинг не забывай
                                                  +4
                                                  Мне кажется был упущены какие-то технические моменты или я не вполне уловил суть инновации. Уже лет восемь назад в европейском «центре лидерства» по оптическим сетям, как это любят называть американцы, а на практике в лаборатории Bell Labs / Lucent Technologies в г. Нюрнберге, Германия, где мне посчастливилось работать, по одному волноводу с помощью WDM удавалось передавать около 2.52 терабита в секунду. Это в лабораторных условиях, а с 2001го года был закончен и выброшен на рынок соответствующий продукт (который в виду его футуричности до сих пор продан лишь в 1-2 экземплярах) способный мультиплексировать до 192 каналов по 40 гигабит. Это на WMD, но и продукты на базе TSM давали уже тогда достаточно приличные скорости.

                                                  В 2006м мои коллеги поставили рекорд в 14 терабит/с а не так давно, после слияния с Alcatel и по совпадению моего оттуда ухода, также удалось побить считавшийся непоколебимым стандарт спектральной эффективности около 3.2 [бит/секунду/герц] и добиться пропускной способности в 25+ терабит/с на 80км магистрали. Уже сейчас корпоративным клиентам предлагается готовый набор оборудования для превращения существующего куска оптоволокна в 100 gbit/s ethernet :)

                                                  Если речь идёт о том что теперь добились терабита без WDM, как предположил товарищ sysprg то описанная в статье проблематика мне не вполне понятна — намного интересней вопрос как они используя всего один «цвет» попали в спектральные окна оптоволокна. Ведь система должна работать на стандартном оптоволокне, а там если память не изменяет без разброса по окнам не обойтись.
                                                    +1
                                                    Разговор в аське во времена гигабитной сети:
                                                    — Вчера «256 друзей» Оушена вышли
                                                    — Да, я уже скачал Blu-Ray образ, отлично сняли
                                                    — Blu-Ray, а получше качества не было? Эх, ладно, сколько весит?
                                                    — 50 ГБ
                                                    прошло пару секунд…
                                                    — Бросил на почту
                                                    — Спасибо, смотрю.

                                                    :)
                                                      0
                                                      по аське и кинул, зачем на почту? =)
                                                        +1
                                                        Хотя да, на mail.ru ограничение в 30 Мбайт так и осталось :) Поэтому разговор будет строиться следущим образом:

                                                        — Вчера «256 друзей» Оушена вышли
                                                        — Да, я уже скачал Blu-Ray образ, отлично сняли
                                                        — Blu-Ray, а получше качества не было? Эх, ладно, сколько весит?
                                                        — 50 ГБ
                                                        прошло пару секунд…
                                                        — Бросил на почту
                                                        — Брось лучше в аську
                                                        — Держи!

                                                        —Эй, ты где…
                                                        —=============================
                                                        Системное сообщение
                                                        =============================
                                                        ICQ версии 5.1 больше не поддерживается. Скачайте бесплатную авторизованную версию ICQ
                                                        :)
                                                    • UFO just landed and posted this here
                                                        +1
                                                        осталось придумать, как с такой скоростью писать на пластину(считывать с пластины)…
                                                          +2
                                                          с такими скоростями необходимость в харде скорее всего отпадет)
                                                          0
                                                          Ждем жесткие диски со скоростью записи терибит! Хотя наверное к тому времени жесткие на домашних компьютерах будут практически не нужны
                                                          • UFO just landed and posted this here
                                                              0
                                                              Шок будущего. Весьма распространённое нынче явление…

                                                            Only users with full accounts can post comments. Log in, please.