Объединенная команда инженеров Nokia Bell Labs, Deutsche Telekom T-Labs и Мюнхенского технического университета провели тестирование технологии PCS (Probabilistic Constellation Shaping). Она позволила передать данные по оптоволокну с рекордной скоростью в 1 терабит в секунду. Это в 1000 раз быстрее, чем передача данных в сети Google Fiber.
По мнению разработчиков, новая технология позволит операторам связи уже в скором будущем значительно увеличить объемы передаваемых данных. Текущий предел скорости для магистральной сети составляет 40-100 Гбит/с. По словам участников испытаний, тестирование проводилось в полевых условиях.
Nokia Bell Labs — подразделение финской компании Nokia. Это, фактически, компания Bell Labs, которая была основана Александром Грейамом Беллом в 1925 году. До слияния компаний Nokia и Alcatel Lucent Bell Labs входила в структуру последней в качестве научно-исследовательского отдела. В 2016 году, в результате упразднения Alcatel-Lucent компания Bell Labs перешла под контроль финской компании Nokia.
Исследования, проведенные партнерами, являются частью проекта SASER (Safe and Secure European Routing).
Передача данных со скоростью в 1 Тбит/с была осуществлена в оптоволоконной сети Deutsche Telekom. Специалисты утверждают, что при тестировании системы они почти достигли «границы Шеннона», установленной в 1945 году. Под границей Шеннона (англ. Shannon limit) понимается максимальная скорость передачи, для которой имеется возможность (выбрать сигнально-кодовую конструкцию) исправить ошибки в канале с заданным отношением сигнал/шум.
«Испытание технологии Probabilistic Constellation Shaping (PCS) с применением квадратурной амплитудной модуляции показало возможность максимально эффективного использования спектра оптических каналов связи», — заявили ученые. «PCS изменяет частот использования сигнальных точек, алфавита передачи данных. В общем случае все сигнальные точки используют одинаковую частоту. В случае PSC сигнальные точки с высокой амплитудой задействуются реже, чем с точки с меньшей амплитудой. В результате передаваемый сигнал становится более устойчивым к шуму и другим помехам. Все это открывает возможность адаптации скорости передачи данных к каналу. А это повышает скорость примерно на 30%».
Передать данные с указанной выше скоростью ученым удалось из Штутгарта в Дармштадт и обратно.
Разработчики утверждают, что должно пройти какое-то время до того момента, пока обычные оптоволоконные сети смогут передавать данные со скоростью в 1 Тбит/с. Авторы проекта отмечают, что прошло уже более 50 лет со времени изобретения оптоволоконных каналов связи. В 1966 году Као и Хокам из STC Laboratory (STL) представили оптические нити из обычного стекла, которые имели затухание в 1000 дБ/км (в то время как затухание в коаксиальном кабеле составляло всего 5—10 дБ/км) из-за примесей, которые в них содержались и которые, в принципе, можно было удалить.
После интенсивных исследований в период с 1975 по 1980 год была проложена первая коммерческая волоконно-оптическая система, оперировавшая светом с длиной волны 0,8 мкм и использовавшая полупроводниковый лазер на основе арсенида галлия (GaAs). Битрейт систем первого поколения составлял 45 Мбит/с, расстояние между повторителями — 10 км. Прокладка первой в мире трансокеанской волоконно-оптической линии связи между Японией и США была завершена в 1988 году, её длина составила около 10 тысяч километров. Первый трансатлантический телефонный оптический кабель (TAT-8) был введён в эксплуатацию также в 1988 году.
Сейчас пользователи сети генерируют все больше данных, и требуется все более высокая пропускная способность каналов и технологии, позволяющие передавать данные с более высокой скоростью. Каждый год генерируется на 100% больше данных. На горизонте — повсеместное разворачивание 5G сетей, так что оптическим каналам связи необходимо развиваться, чтобы соответствовать требованиям времени.
По словам президента Nokia Bell Labs Маркуса Велдона [Marcus Weldon]: «оптоволоконные сети будущего должны не только обеспечивать быструю передачу крупных массивов данных, но и динамически адаптироваться под любой из используемых каналов, а также под текущие потребности в трафике».
В Nokia также считают, что необходимо как можно быстрее разворачивать сети стандарта 5G. Это позволит быстрее развивать инфраструктуру для умных автомобилей, которые смогут передавать крупные массивы данных в режиме реального времени. Врачам высокая скорость передачи данных позволит выполнять операции удаленно, используя управляемых роботов. Пользователи смогут работать с новыми форматами медиаданных и получать контент быстрее, чем раньше. Одной из первых стран, где планируется «включить 5G», является Австралия. Здесь за развитие новой сетевой инфраструктуры в этой стране отвечает Vodafone.
Успех Nokia последовал за успехом специалистов Университетского колледжа Лондона. Команде ученых из этого университета удалось достичь рекордной скорости передачи данных в 1,125 Тбит/с раньше, чем финской компании — еще в начале года. Англичане добились рекорда, используя усовершенствованную DSP-технологию (digital signal processing). Это обеспечило возможность оптимизировать соотношение сигнал/шум и увеличить скорость передачи данных.
Над оптимизацией пропускной способности каналов связи и увеличением скорости передачи данных работают и другие специалисты из научных и коммерческих организаций ряда стран. Так что можно не сомневаться — терабитные каналы вскоре будут введены в строй.
