Остались считанные сферы жизнедеятельности человека, куда ещё не успел вторгнуться Интернет. От бизнес-коммуникаций до разнообразного досуга – везде Сеть трансформировала методы взаимодействия с информационной средой. Но с распространением требовательных к пропускной способности сервисов и приложений волоконно-оптические магистральные каналы однажды перестанут удовлетворять потребности, если в технологии передачи данных не будут внесены изменения.
Как они могут выглядеть – уже есть возможность оценить на примере линии связи длиной 900 км между Парижем (Франция) и Франкфуртом (Германия), установленной телекоммуникационным провайдером Verizon. Достигнутой скорости передачи данных должно хватит для потребностей ближайшего будущего.
Сегодня в большинстве глобальных телекоммуникационных сетей максимальная пропускная способность равна 10 Гбит/с, что позволяет передать равный эквивалентный DVD объём информации за 4 секунды. Такой уровень закладывался в сети ещё в середине 1990-х годов, когда на информационную "автостраду" пользователи выходили с телефонными модемами и браузером Netscape Navigator. Множество новых кабелей было проложено во время так называемого бума доткомов в конце последнего десятилетия прошлого века, и это обеспечило "запас прочности" на будущее. Теперь социальные медиа, сервисы загрузки аудио и видео, потоковая передача, облачные вычисления активно его сокращают, выдвигая новые требования к пропускной способности, сталкивающиеся с некоторыми препятствиями.
В волоконно-оптических каналах биты информации – 0 и 1 – представлены в виде переключения лазера между состояниями излучения и отсутствия луча. Оптические квантовые генераторы передают сигналы по каждому оптическому волокну с немного различающимися длинами волн, общая скорость достигает 10 Гбит/с. Ограничение состоит в том, что при увеличении скорости передачи сигналы создают друг другу помехи, и по словам представителя производителя сетевого оборудования Ciena Димпла Амина (Dimple Amin) проблема при 100 Гбит/с "в 100 раз хуже". Стартовой точкой новой технологии стал отказ от метода включения/выключения лазера и использование вместо него модулирования фазы световых волн. Самый простой способ – изменение фазы на одну четверть длины волны – 90° – для различения единицы и ноля. Для достижения большей скорости процесс должен быть более сложным, поэтому применяется QPSK (quadrature phase shift keying – квадратурная фазовая манипуляция) с четырьмя переключениями фазы: +135°, +45°, -45° и -135°, каждое состояние при этом отражает комбинации 00, 01, 10, 11. Но этого недостаточно, чтобы добиться 100 Гбит/с. Используются два направления поляризации излучения, каждое обеспечивает скорость 50 Гбит/с.
Но даже при всех усовершенствованиях формирования сигнала после преодоления сотен километров кабеля он должен быть преобразован при помощи лазерного излучателя, чтобы минимизировать добавленный по пути шум. Современные приёмники оборудованы выполняющей эту функцию мощной "интеллектуальной" электроникой, без которой, по словам директора сетевых магистральных архитектур Verizon Гленна Уэллброка (Glenn Wellbrock), никогда не был бы взят порог в 1000 км. Создавшая оборудование для Verizon канадская компания Nortel показала возможность передачи сигналов на 2000 км на примере принадлежащей Telstra австралийской сети. Однако преимущество в скорости технологии сопровождается несколькими недостатками. Шум достигает неприемлемого уровня, если 10-Гбит и 100-Гбит каналы находятся в одном волокне и используют близкие длины волн. А первое поколение 100-Гбит не способно достичь такого же расстояния передачи перед потерей сигнала, как в сегодняшних магистральных линиях.
Зато новая технология уменьшает такой параметр, как время отклика в системах связи. И хотя скорость света сама по себе огромна, обмен сообщениями между клиентской частью сети и серверной при передаче дискретных порций информации занимает время. Чтобы минимизировать эффект "размытия" сигнала при взаимодействии света с длинными волокнами стекла, к каждым 100 км волоконно-оптического кабеля добавляются ещё 15-20 км с немного отличающимися оптическими свойствами. 100-Гбит технология избавлена от такой необходимости. Выигрыш небольшой, но в прошлом году нью-йоркская фондовая биржа установила новую телекоммуникационную систему, рассчитывая снизить латентность на 60-70 мс. Какого ж уровня пропускной способности вообще можно достичь по оптоволокну, в сентябре прошлого года продемонстрировал в эксперимент Alcatel-Lucent. Тогда для линии длиной 7000 км скорость передачи составила 15,5 Тбит/с благодаря 155 каналам с отдельными лазерами и другим технологиям.
