Zwykły światłowód to już za mało

Nieustający rozwój internetu i innych usług wymaga kolejnego przełomu w kablowej technologii przesyłu danych.

Publikacja: 23.03.2016 20:06

Rekordowe przepustowości światłowodów jednomodowych sięgają już 100 Tb/s

Rekordowe przepustowości światłowodów jednomodowych sięgają już 100 Tb/s

Foto: 123RF

Nowoczesna technologia „Made in Poland" to hasło, które od początku naszej działalności dumnie głosimy podczas wielu spotkań, sympozjów i konferencji. Jako Polska firma działająca w branży nowych technologii uważamy że nie mamy się czego wstydzić i możemy z dumą opowiadać o najnowocześniejszych na skalę światową rozwiązaniach z dziedziny ICT. Jednym z takich rozwiązań, które zaczynamy wprowadzać, nie tylko na Polski, ale i na światowe rynki, jest światłowód wielordzeniowy.

W obecnej chwili nowoczesne sieci telekomunikacyjne (w tym sieci dostępowe nowej generacji, NGA – Next Generation Access) opierają na wykorzystaniu włókien światłowodowych. Światłowód jako medium transmisyjne wyparł inne tradycyjne media (oparte przede wszystkich na żyłach miedzianych) ze względu na nieporównywalnie większe pasmo transmisyjne, dużo mniejszą tłumienność, a także małą wagę i rozmiary. W przypadku kabli miedzianych dostępne pasmo transmisyjne nie przekracza kilka GHz i bardzo szybko maleje ze wzrostem długości łącza, podczas gdy obecnie wykorzystywane włókna światłowodowe oferują pasmo rzędu 45 THz, niezależnie od długości łącza. Dzięki zastosowaniu włókien światłowodowych możliwe jest oferowanie klientom końcowym rzeczywistych przepustowości rzędu 100 Mb/s lub więcej, co jest nieosiągalne przy wykorzystaniu mediów innego rodzaju.

Nieustający rozwój internetu i innych usług wymagających szerokiego pasma (np. wideo na żądanie, gry online, telewizja IP TV) sprawia, że nawet ogromne pasmo standardowych włókien światłowodowych powoli przestaje wystarczać i wymusza ciągły rozwój technologii światłowodowej. W przeszłości wzrost przepływności sieci światłowodowych był osiągany dzięki wprowadzeniu do systemów transmisyjnych takich technologii jak zwielokrotnienie sygnału w dziedzinach czasu (ang. Time Division Multiplexing – TDM) czy długości fali (ang. Wavelength Division Multiplexing – WDM), ale dalszy wzrost wymagań na przepływność wymusił w ciągu ostatnich kilku lat wprowadzenie kosztownych optycznych modulacji o konstelacjach wielosymbolowych, w tym wykorzystujących kluczowanie polaryzacji. Obecnie osiągane rekordowe przepustowości światłowodów jednomodowych sięgają 100 Tb/s i są bliskie teoretycznemu limitowi pojemności informacyjnej włókna, co świadczy o tym, że inkrementalne możliwości poprawy przepustowości się wyczerpują.

Tym samym utrzymanie dotychczasowego trendu wzrostu przepływności sieci wymaga opracowania nowych metod zwielokrotnienia sygnału, które zrewolucjonizują podejście do budowy sieci światłowodowych – potrzebny jest przełom technologiczny porównywalny do komercjalizacji technologii DWDM na początku XXI wieku. Spośród możliwych kandydatów na tego typu „disruptive technology" najbardziej obiecujące wydają się techniki przestrzennego zwielokrotnienia sygnału (ang. Space Division Multiplexing – SDM).

SDM jest możliwe do osiągnięcia poprzez zwiększanie ilości włókien w kablu, zwiększanie ilości rdzeni w pojedynczym włóknie lub poprzez zwiększanie ilości niezależnych modów w rdzeniu. Najprostsze oczywiście jest zwiększanie ilości włókien w kablu, ale podnosi to znacząco koszt i jest często niemożliwe w praktyce do zastosowania w miastach, gdzie koszt położenia nowej infrastruktury jest tak wysoki, że operatorzy muszą się ograniczać do istniejącej infrastruktury teletechnicznej (rur i kanalizacji kablowej). Pojemność infrastruktury teletechnicznej zwiększa się, stosując tzw. mikrokanalizację, ale ze względu na średnicę mikrorurek można wówczas stosować jedynie mikrokable, o ograniczonej średnicy i ilości włókien. Tak samo w przypadku kabli napowietrznych stosowanie grubszych (a więc cięższych) kabli podnosi koszt osprzętu, a maksymalna ilość włókien wynosi zwykle 144, ze względu na ograniczenia nośności słupów. Podobnie w środowiskach data center niemożliwe jest często układanie nowych kabli lub patchcordów ze względu na fizyczny brak miejsca w korytach kablowych lub pod podłogą techniczną.

Tym samym technologią, która pozwoli utrzymać dotychczasowy wzrost ilości ruchu w sieciach telekomunikacyjnych, będzie zwielokrotnienie rdzeni (MCF – Multicore Fibers). Włókna wielordzeniowe w płaszczu o średnicy 125 ?m zawierają kilka niezależnych rdzeni, umożliwiając tym samym zwielokrotnienie pojemności włókna. Powyżej przedstawiamy zdjęcie wykonane przy użyciu skaningowego mikroskopu elektronowego włókna wielordzeniowego naszej produkcji – poniższe włókno jest siedmiordzeniowe, a więc pozwala na siedmiokrotny wzrost przepustowości łącza.

Jedynym komercyjnie dostępnym na świecie (obecnie przyjmowane są zamówienia na włókno dostarczane w IV kw. 2016) włóknem wielordzeniowym do zastosowań telekomunikacyjnych jest włókno siedmiordzeniowe produkcji firmy Fibrain. Jest to włókno opracowane i produkowane całkowicie w Polsce, powstałe we współpracy z Uniwersytetem Marii Skłodowskiej-Curie w Lublinie oraz Partnerem Technologicznym firmą InPhotech. Jak widać z powyższego przeglądu stanu techniki, włókno to jest absolutnie przełomowe i unikalne na skalę globalną i pozwoli na skokowy wzrost przepustowości łącz światłowodowych. Produkowane jest w fabryce włókna światłowodowego Fibrain wybudowanej w Specjalnej Strefie Ekonomicznej Zaczernie pod Rzeszowem.

Zastosowanie tak nowoczesnego włókna pozwoli na skokowe zwiększenie możliwości technologicznych sieci NGA, co niewątpliwie przyczyni się do rozwoju Rzeczpospolitej Cyfrowej.

Dr Michał Dłubek jest kierownikiem Laboratorium Technologii Pasywnych w Fibrain

Opinie Ekonomiczne
Witold M. Orłowski: Gospodarka wciąż w strefie cienia
https://track.adform.net/adfserve/?bn=77855207;1x1inv=1;srctype=3;gdpr=${gdpr};gdpr_consent=${gdpr_consent_50};ord=[timestamp]
Opinie Ekonomiczne
Piotr Skwirowski: Nie czarne, ale już ciemne chmury nad kredytobiorcami
Ekonomia
Marek Ratajczak: Czy trzeba umoralnić człowieka ekonomicznego
Opinie Ekonomiczne
Krzysztof Adam Kowalczyk: Klęska władz monetarnych
Materiał Promocyjny
Bank Pekao wchodzi w świat gamingu ze swoją planszą w Fortnite
Opinie Ekonomiczne
Andrzej Sławiński: Przepis na stagnację