История на оптичните мрежи: Как светлината може да носи информация

1722
История на оптичните мрежи: Как светлината може да носи информация

© Pixabay

Най-голямата соларна инсталация, която превръща слънчевите фотони в енегрия, се намира в пустинята Мохаве, на около 100 километра от Лос Анджелис.

Тя се състои от 1.7 милиона соларни модула, разположени на площ от 13 квадратни километра. В слънчевите дни паркът Solar Star генерира по 500 мегавата енергия. 

Подобни инсталации променят света. Други, сред които са мрежите от оптични кабели, използвани за свръхскоростен трансфер на информация, вече са го променили, пише The Economist. 


На пет часа и половина път серевозападно от Solar Star, в една от лабораториите на Силициевата долина, наречена SLAC (National Accelerator Laboratory), се намира най-голямата мрежа в света за превръщане на фотони в информация. Тя се състои от 189 специални чипа, подредени върху диск с диаметър от 64 сантиметра.

Той ще покрие фокусната точка на обектива на най-големия дигитален фотоапарат в света. Ще бъде поставен в обсерватория в Чилийските Анди, откъдето в следващите 10 години ще заснеме позициите и поведението на стотици милиарди космически обекти.

След всяка експозиция той ще записва снимка с резолюция от 3.2 гигапиксела. Всеки от тези кадри ще бъде 50 пъти по-детайлен от изображенията на най-добрите камери, използвани в Холивуд.

Площта, която ще заснема, е 40 пъти по-голяма от тази на Луната, а детайлът ще е такъв, че ще може да се види обект с размерите на топка за голф от 25 километра разстояние.

На всеки няколко дни апаратът ще заснема стотици изображения от най-различни части на небосклона в продължение на десетилетие. По този начин ще може да се проследи промяната на космическите обекти.

Цялата информация, която той събира в обсерваторията, ще се изпраща в столицата на Чили - Сантяго, кодирана с помощта на поток от фотони, преминаващ през оптичен кабел. Оттам данните ще поемат към САЩ, отново чрез оптична връзка по дъното на Атлантическия и Тихия океан, в зависимост от натоварването на трафика.

От гледна точка на астрономията, базата данни на обсерваторията Рубин в размер на 60 000 терабайта е едно от най-мащабните постижения. Но от гледна точка на глобалния трафик на данни, тя е просто капка в морето, пише изданието.

Оптичните млежи представляват гръбнака на телекомукационната инфраструктура. Те свързват шест от седемте континента на планетата и осигуряват достъпа на милиарди устройства с "облака", където техните данни се складират и обработват.

Големите масиви от данни, или big data, могат да се използват единствено благодарение на капацитета на тези мрежи да осигуряват необходимата скорост на трансферите.

Светлината, която преминава през тези влакна, се генерира от полупроводници. Тяхната цел е да преобразуват фотоните в електричество и обратното. Първите научни разработки на тази тема са проведени през 60-те години на миналия век, като тогава идеята, че светлината може да се използва за пренос на информация, звучала повече от екзотично.

Проблемът се състоял в това, че дори при използването на най-финото стъкло в проводниците, около 20% от излъчената светлина била поглъщана в разстояние на един метър. А това означава, че за 20 метра всички емитирани фотони ще бъдат загубени.

С колко поскъпнаха водещите технологични компании през 2020 г.?Нито COVID-19, нито увеличаващият се брой разследвания срещу тях забавиха ръст на технологичните гиганти, чиято пазарна капитализация нарасна общо с няколко трилиона долара

В продължение на десетилетия производителите на стъклени проводници не разбирали електрониката, а телекомуникационните производители не се интересували от възможностите на оптиката. За тях бъдещето на високоскоростния трансфер на данни било свързано с радиовълните, пренасяни чрез метални проводници.

Но през 80-те години технологиите вече били достатъчно напреднали, за да дадат възможност на оптичните проводници да се конкурират с конвенционалните. Екип от учени от университета в Саутхямптън разработили т. нар. оптични усилватели. Те били оптични влакна, покрити с ербий - химичен елемент от групата на редките метали.

При изпращането на енергия (лазерни фотони, идващи по проводника) към неговите атоми, те произвеждали нови фотони, които на практика усилвали сигнала. По този начин можели да се произвеждат оптични кабели с дължина от хиляди километри, които да пресичат океаните.

Първата такава връзка е изградена през 1988 г. TAT-8, свързващ САЩ, Великобритания и Франция, осигурявал скорост от 280 мегабита в секунда, или 10 пъти повече от коаксиалния кабил, използван преди него. Пълният му капацитет обаче бил достигнат само за 18 месеца.

Голяма част от него бил използван за свързването на европейската лаборатория CERN с университета Cornell в Ню Йорк. Там се намирал един от хъбовете на NSFnet - мрежата, която била в основата на интернет по онова време.

Връзката посредством TAT-8 дала възможност на изследователя от CERN Тим Бърнърс-Лий да изложи идеите си за интернет браузърите и HTML кода на своите американски колеги. По този начин мрежата станала глобална.

Оттогава насам оптичната мрежа и интернет се разширяват "ръка за ръка". С увеличаването на производителността на компютрите и останалите дигитални устройства, нараства и капацитетът на оптичния пренос на данни.

Иновациите в последните години са насочени по-скоро към "краищата" на тези връзки, а не към самите кабели. Обсерваторията Рубин в Чили, например, използва оборудване на американската компания Infinera. То позволява на няколко лазера да излъчват фотони с различна честота, използвайки един и същ проводник. По този начин могат да се комбинират над 80 честоти едновременно.

Последният оптичен кабел на дъното на Атлантическия океан за връзка между САЩ и Европа се казва Дюнант и е положен през 2020 г. Той се състои от 24 отделни оптични влакна и може да пренася данни със скорост от 300 терабита в секунда - около един милион пъти по-висока от тази на TAT-8.

Инвестицията обаче не е на някоя от водещите телекомуникационни компании, а на Google. Технологичният гигант смята да изгради още едно такова трасе след две години. 

Това е начинът, по който информацията, независимо дали идва от някоя далечна галактика или от TikTok, обикаля земното кълбо.

Българският бизнес

Подобни статии

Най-четени статии

Facebook Коментари

Добави коментар

Екипът на Profit.bg Ви благодари, че използвате кирилица за вашите коментари.
В случай, че коментарът Ви съдържа нецензурни квалификации и лични нападки или обиди на расова, сексуална, етническа или верска основа, той ще бъде изтрит от модератора на сайта.

Абонирайте се за електронния
информационен бюлетин на Profit.bg