В прошлый раз собрали для вас подборку материалов о протоколах и сетевых технологиях прошлого. Теперь поговорим о технологиях настоящего. Инженеры стремятся увеличить дальность передачи сигнала и пропускную способность оптоволоконной инфраструктуры. Посмотрим на решения, которые помогают им добиваться этих целей.
Кабельная ситуация
Первый оптоволоконные кабели были плохо приспособлены для передачи больших объемов данных, но сегодня оптоволокно — сердце интернета. Оно объединяет целые города и континенты. И масштаб оптоволоконной инфраструктуры — одна из проблем, с которыми сталкиваются телекомы, провайдеры связи и ИТ-компании.
По самым скромным оценкам индустрия производит порядка 500 млн километров оптоволокна в год. Оно аккумулируется в крупных городах, и экспертов начинает беспокоить избыточность прокладываемых соединений. Но пока в мегаполисах кабелей в избытке, в отдалённых регионах их не хватает — тянуть туда линки провайдерам экономически невыгодно. Чтобы сохранить скорость передачи сигнала на больших расстояниях, приходится устанавливать дополнительное дорогостоящее оборудование вроде повторителей.
В попытках разрешить трудности телекомы и инженеры в профильных институтах изобретают новые подходы к прокладке кабелей, меняют их конструкцию.
Что предлагают
Одним из решений проблемы перегруженности сетевой инфраструктуры в городах могут быть микрокабели. Это — более компактная версия оптоволоконного провода с наружным диаметром около 1,6–2,5 мм (против 4–8 мм у классического), поэтому она занимает меньше места в кабельных траншеях. Сами по себе микрокабели довольно хрупкие, поэтому их размещают в компактных пластиковых микротрубках с помощью специальной установки — она формирует воздушную подушку вокруг провода, уменьшая трение. В итоге скорость прокладки оптовика возрастает в шестнадцать раз, а занимаемая им площадь — сокращается в четыре.
Что касается защиты кабеля от наводок и передачи данных на больших расстояниях, то свое решение предложили специалисты из британского Университета Бата в начале 2023 года. Они представили новый вид оптоволокна, состоящий из нескольких световодных жил, скрученных в спираль. Такой подход сокращает потери при сгибании и искривлении световода.
В основу разработки авторы положили принципы топологии. Этот раздел математики исследует явление «непрерывности» и свойства пространства, которые остаются неизменными при деформациях. Сейчас команда ищет отраслевых партнёров для дальнейшего развития своей концепции, утверждая, что их разработку легко масштабировать — но это еще предстоит проверить на практике.
Что интересно в 2018 году группа австралийских ученых из Мельбурнского королевского технологического университета представила похожий подход для ускорения передачи данных. Только они предложили скрутить в спираль не световоды, а сам свет. Информация кодируется с помощью спина фотона. В теории новая технология ускоряет трансляцию данных в сто раз. Но похоже, она так и не покинула пределов лаборатории — вероятно, инженеры столкнулись с непредвиденными сложностями.
Будущее оптоволокна
Несмотря на то что новые технологии для оптоволоконных кабелей постоянно развиваются, есть мнение, что мир может ждать будущее без проводов. 5G-сети уже позволяют передавать данные с большей скоростью, чем при проводном подключении. За счёт высокой пропускной способности и отсутствия кабелей мобильная сеть может завоевать популярность среди массового потребителя — особенно если веру в её перспективы сохранят и сами операторы связи. Не приходится забывать и о развитии спутникового интернета. Если раньше его рассматривали как способ выхода в сеть из удаленных районов, теперь технология пытается занять собственную нишу.
Возможно будущее, в котором сами оптоволоконные технологии станут беспроводными. В начале года инженеры из американского Университета Мэриленда представили новое «воздушное оптоволокно». Световод создали с помощью импульсного лазера, который разогревает воздух в форме трубки, оставляя сердцевину холодной. По ней инженеры передали данные на расстояние в 45 метров.
Однако большинство представителей индустрии связи считает, что говорить про будущее без оптоволокна пока рано. Беспроводные сети вроде 5G не смогут в момент заменить уже имеющуюся инфраструктуру. Как признавали и сами операторы, возможности беспроводной связи до сих пор во многом зависят от кабельного подключения между вышками.
Отдельной проблемой представляется замена крупнейших элементов инфраструктуры: например, оптоволокна, соединяющего между собой континенты. Обеспечить стабильное соединение при передаче гигантских объёмов данных на таком расстоянии пока не способна ни одна беспроводная сеть. Поэтому оптоволокно будет доминировать на рынке ещё очень долго.
О чем еще мы пишем в нашем блоге:
