Laserowa prędkość przesyłania danych

Nowy sposób transmisji przyspieszy sieci telekomunikacyjne

Aktualizacja: 25.05.2011 14:04 Publikacja: 25.05.2011 02:22

Dzięki manipulacji światłem lasera udało się podnieść przepustowość światłowodów do wartości nieosią

Dzięki manipulacji światłem lasera udało się podnieść przepustowość światłowodów do wartości nieosiągalnych obecnie w sieciach

Foto: AFP

Dzięki wykorzystaniu światłowodów i lasera naukowcy z politechniki w Karlsruhe pobili rekord prędkości przesyłania danych. Udało im się osiągnąć 26 terabitów na sekundę – chwalą się w „Nature Photonics".

Na pierwszy rzut oka ten „rekord" może ekscytować tylko samych naukowców, no i ewentualnie studentów matematyki. Może przedstawić go inaczej? Gdyby taką prędkość miało łącze internetowe, można byłoby przesłać zawartość 700 płyt DVD z filmami... w ciągu sekundy.

Zespół, któremu przewodził prof. Jürg Leuthold z Instytutu Fotoniki, Elektroniki Kwantowej i Mikrostruktur, przesłał tyle informacji na odległość 50 kilometrów. Potwierdziliśmy, że cały system działa bezbłędnie – podkreślają badacze z Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

– Jeszcze kilka lat temu prędkości rzędu 26 terabitów na sekundę uznawano za czystą utopię – mówi prof. Leuthold. – Nie było zresztą potrzeby posiadania systemów o takiej przepustowości. Przy 26 terabitach na sekundę można na przykład jednocześnie zestawić 400 milionów połączeń telefonicznych. Kiedyś nikt tyle nie potrzebował. Teraz sytuacja się zmieniła.

Jak twierdzą niemieccy fizycy na łamach „Nature Photonics", najważniejszym czynnikiem przemawiającym za systemami o takiej prędkości jest rosnąca popularność wideorozmów. W sieciach telekomunikacyjnych – piszą – ruszyły instalacje o prędkości transmisji 100 gigabitów na sekundę (czyli 0,1 terabita). Trwają prace nad systemami o przepustowości 400 gigabitów i jednoterabitowymi. Zapotrzebowanie na takie technologie sprawiło, że w pracach brały udział firmy telekomunikacyjne z Niemiec, Izraela i Szwajcarii.

Poprzedni rekord (10 terabitów z 2010 roku) również należy do zespołu prof. Leutholda. Tym razem jednak naukowcy musieli sięgnąć po kilka trików, umożliwiających skokowe zwiększenie szybkości. W pierwszych systemach transmisji danych światłowodami wykorzystywano jeden kolor światła. Później naukowcy wpadli na pomysł wykorzystania kilku laserów i kilku kolorów do kodowania informacji kierowanej później światłowodem. Do tego potrzebne są jednak całe zestawy laserów. Technika ta (OMFD – Orthogonal Frequency Division Multiplexing) umożliwia „podział" światłowodu na oddzielne „strumienie". Jest od lat z powodzeniem wykorzystywana w systemach telewizji cyfrowej czy sieciach Wi-Fi.

– Eksperymentalnie osiągnięto już 100 terabitów na sekundę – przyznaje jeden z autorów pracy prof. Wolfgang Freude w rozmowie z siecią BBC. – Problem polega na tym, że potrzebnych było do tego 370 laserów zużywających kilka kilowatów energii.

Na tym jednak nie koniec problemów. Jak odkodować taką ilość danych? W tym eksperymencie badacze wykorzystali aż 325 kolorów, z których każdy niósł informacje. Po stronie odbiornika konieczne było zastosowanie wydajnej metody analizy sygnałów. Zwykła elektronika była po prostu za wolna.

– Wyzwaniem było poprawienie prędkości przetwarzania danych nie, powiedzmy, tysiąc razy, ale prawie milion razy – tłumaczy prof. Leuthold. – Najbardziej innowacyjnym pomysłem było sięgnięcie po optyczne zastosowanie funkcji matematycznej.

Chodzi o tzw. szybką transformację Fouriera pozwalającą na ponowne rozdzielenie kolorów w wiązce lasera i analizę sygnałów.

Według prof. Freude nowy system będzie można stosunkowo łatwo wdrożyć do praktycznego użytku – w postaci krzemowego układu. – Spójrzmy na postęp w tej dziedzinie – mówi prof. Freude. – Jeszcze dziesięć lat temu nikt sobie tego nie wyobrażał, a dziś możemy umieszczać skomplikowane układy optyczne na krzemowym czipie.

Dzięki wykorzystaniu światłowodów i lasera naukowcy z politechniki w Karlsruhe pobili rekord prędkości przesyłania danych. Udało im się osiągnąć 26 terabitów na sekundę – chwalą się w „Nature Photonics".

Na pierwszy rzut oka ten „rekord" może ekscytować tylko samych naukowców, no i ewentualnie studentów matematyki. Może przedstawić go inaczej? Gdyby taką prędkość miało łącze internetowe, można byłoby przesłać zawartość 700 płyt DVD z filmami... w ciągu sekundy.

Pozostało jeszcze 86% artykułu
Nowe technologie
Podcast „Rzecz w tym”: Czy jesteśmy skazani na bipolarny świat technologiczny?
Nowe technologie
Chińska rewolucja w sztucznej inteligencji. Czy Ameryka traci przewagę?
Materiał Promocyjny
Kod Innowacji - ruszył konkurs dla firm stawiających na nowe technologie w komunikacji z konsumentami
Materiał Promocyjny
Polska na czele rewolucji technologii kwantowych
Materiał Promocyjny
Zrównoważony rozwój: biznes między regulacjami i realiami
Nowe technologie
Niewykrywalny bombowiec strategiczny Sił Powietrznych USA odbył pierwszy lot
Materiał Promocyjny
Zrozumieć elektromobilność, czyli nie „czy” tylko „jak”