Cкорость передачи данных по оптоволокну удалось увеличить в 24 раза

При сохранении качества передаваемого сигнала скорость его передачи превысила действующие рекордные показатели лучших из существующих коммерческих систем и составила 240 Гбит/сек 12 Апрель 2016, 11:35
В Политехническом Университете Гонконга (Hong Kong Polytechnic University, PolyU) разработан программный метод коррекции искажений, возникающих в оптических системах передачи данных. Результаты тестирования прототипа системы зафиксировали уникальные показатели производительности канала: при сохранении качества передаваемого сигнала скорость его передачи превысила действующие рекордные показатели лучших из существующих коммерческих систем в 24 раза и составила 240 Гбит/сек. Сегодня мы расскажем, каким образом удалось достичь подобных результатов и какие преимущества раскрывает новая технология.
Рост объема интернет-трафика, связанный с внедрением новых технологий и лавинообразным интегрированием в глобальную сеть всевозможных устройств ставит перед разработчиками центров обработки данных задачи нового уровня, решение которых требует учета некоторого запаса по пропускной способности и производительности.
Одним из узких мест при разработке таких систем традиционно выступают каналы передачи данных, связывающие в единое целое оборудование передачи и приема и инфраструктуры центра. При этом существующие до сегодняшнего момента способы не позволяют обеспечить существенный прирост производительности и пропускной способности без интеграции дополнительного оборудования и увеличения числа каналов связи, включая популярное сегодня оптоволокно.
Другая проблема, с которой приходится считаться разработчикам – искажения оптических сигналов, возникающие за счет многократного отражения и преломления луча в канале в процессе передачи. Для нейтрализации проблемы искажений пока что задействуется арсенал дорогостоящего оборудования, возможности дорогих сопутствующих технологий и недешевые материалы.
Разработка специалистов из Гонконга доказала, что кардинально решить проблему уже сегодня можно и без значительного расширения возможностей аппаратной инфраструктуры и увеличения числа существующих каналов. 
Как мы выяснили, интенсивность искажений в оптоволоконном канале находится в прямой зависимости от скорости передачи данных, что связано с особенностями взаимодействия фотонов с молекулами стекла. 
Этот краеугольный камень накладывает ограничение на пропускную способность оптической магистрали, поскольку жестко увязывает повышения скорости трансляции сигналов со стоимостью аппаратного комплекса приемо-передатчика. Говоря проще, чем выше скорость передачи данных по оптоволоконным каналам, тем выше оказывается стоимость аппаратного решения за счет дополнительного оборудования для борьбы с искажениями.
Эффекты, возникающие в оптическом волокне вследствие распространения света известны и достаточно хорошо изучены. Вместе с тем, оптоволокно – это совокупность миллиардов произвольно расположенных и определенным образом ориентированных молекул.
Поэтому выявить и математически описать закономерности в структуре искажений сигнала крайне сложно. Тем не менее, используя методы статистического анализа и сравнения больших объемов данных в точках приема и передачи сигналов определить некоторые постоянные зависимости в этом хаосе оказывается возможно, что и проиллюстрировала программная модель команды специалистов PolyU.
Предложенный алгоритм математического анализа позволил количественно описать суммарные искажения оптического сигнала, а далее и компенсировать эти искажения в режиме реального времени в точке прима, расположенной на расстоянии 2 км. Принципиально важно, что реализовать рекордную скорость передачи данных и решить сложную техническую проблему, связанную с физическими особенностями распространения оптических сигналов в оптоволокне возможно, используя вычислительную мощность стандартных современных процессоров без необходимости кардинального усложнения и удорожания аппаратного комплекса.
Реализованный и подтвердивший свою эффективность в серии экспериментов программный алгоритм дает возможность уже сегодня реализовывать системы приема-передачи и обработки данных, позволяющие, к примеру, одновременно просматривать качественное потоковое 4К-видео 10 тысячам абонентов вместо 400. При этом стоимость готового решения, обеспечивающего подобные показатели производительности оказывается вчетверо ниже чем у существующих альтернатив, что позволит раскрыть принципиально новые возможности для развития IoT, обработки массивов Big Data и реализации многих других инновационных приложений. 

Источник