Programowalne, wielordzeniowe światłowody umożliwią transmisję strumieniową filmów i muzyki do późnych lat 20. XXI wieku
Objętość danych podróżujących przez sieci światłowodowe na całym świecie rośnie o ponad 40% rocznie w miarę rozpowszechniania się zużywających duże ilości danych usług, takich jak „streaming” muzyki i filmów. By sieci przyszłości mogły poradzić sobie ze stale zwiększającym się ruchem, uwzględniającym także dopiero pojawiające się rozwiązania − od samochodów z dostępem do Internetu, poprzez transmisję filmów w jakości HD na urządzeniach przenośnych, aż po Internet rzeczy − technologie obsługujące sieci optyczne dalekiego zasięgu będą wymagać znaczącej modernizacji w połowie lat 20. Fundamenty pod konieczne zmiany położyli już inżynierowie z SAFARI, projektu obejmującego członków z Unii Europejskiej oraz Japonii. Frakcję europejską prowadził współkoordynator projektu Toshio Morioka z Duńskiego Uniwersytetu Technicznego, a japońską − współkoordynator dr Yutaka Miytamoto z NTT Corporation w Tokio. Fotonowa torpeda Parametrem, który szczególnie wymagał poprawy w wykorzystujących lasery optycznych sieciach transportowych (Optical Transport Networks, OTN), jest przepływność − ilość danych na sekundę, która może być przetransportowana w postaci zakodowanej w wiązce laserowej. Obecnie pojedyncze światłowody przesyłają dziesiątki terabitów na sekundę − wkrótce nie będzie to jednak wystarczające. „Aby móc sprostać ogromnym wymaganiom, jakie niesie przyszłość, będziemy potrzebować sieci transportowych o znacznie większej pojemności, dających możliwość skalowania prędkości do petabitów na sekundę” − mówi Morioka. Koncentrując się na tym celu, uczestnicy projektu SAFARI opracowali innowacje na wielu frontach, zarówno w dziedzinie ogólnego sterowania siecią, jak i elementów światłonośnych, aby przygotować struktury dla przyszłych sieci OTN, które zwiększą ich prędkość z obecnych 10^13 (dziesiątek terabitów) do 10^15 (petabitów) na sekundę. Pierwszym innowacyjnym osiągnięciem SAFARI było zaprojektowanie wyjątkowo gęstych światłowodów zawierających 30, 32 lub 37 rdzeni światłonośnych, które mają zastąpić używane aktualnie wersje jednordzeniowe. Jak stwierdza Morioka, stworzenie światłowodu z rekordową liczbą rdzeni było możliwe dzięki wykryciu sposobu na powstrzymanie przedostawania się światła z jednego rdzenia do innego, ponieważ powodowało to zakłócenie sygnału negatywnie wpływające na przepustowość. „Włókna charakteryzują się bardzo wysokim stopniem tłumienia przeniku” − mówi. Złożone sieci Pokonując ogromne odległości wynoszące 1000 km lub więcej, światło podróżujące w tej złożonej strukturze rdzeni traci moc, dlatego musi być regularnie wzmacniane. Aby zapewnić wydajną metodę wzmacniania, zespół projektu opracował wzmacniacze wielordzeniowych światłowodów, wykonane z wykorzystaniem erbu i iterbu. Mogą one być podłączane bezpośrednio do nowych światłowodów, co pozwoli na przeprowadzanie bezstratnej transmisji na duże odległości. „Nie tylko pobiliśmy rekord liczby rdzeni, ale także znaleźliśmy sposób na zmniejszenie poboru energii przez wzmacniacze optyczne, dzięki czemu wydajność energetyczna przyszłych sieci OTN będzie większa” − mówi Morioka. Falowody to jednak nie wszystko: dostawcy usług telekomunikacyjnych muszą być w stanie dynamicznie przypisywać i optymalizować zapasowe zasoby sieciowe, jednocześnie utrzymując odpowiednią jakość, aby sprostać nagłym wzrostom zapotrzebowania − na przykład w sytuacji, gdy cały kraj chce jednocześnie obejrzeć w Internecie ostatni odcinek „Gry o tron”. Z myślą o tym firma NTT opracowała programowalny osprzęt optyczny, który umożliwia budowanie wysoce elastycznych, skalowalnych i możliwych do dostosowania sieci OTN. Programowanie światła Platformę testową dla projektu SAFARI przygotowano i zbudowano przy użyciu nowatorskich rozwiązań optycznych, umożliwiających dodawanie, blokowanie, przepuszczanie lub przekierowywanie wiązek światła w sieci światłowodowej za pomocą oprogramowania. Taką programowalną siecią można „na bieżąco sterować i zarządzać centralnie w odpowiedzi na rzeczywiste zapotrzebowanie” − wyjaśnia Morioka. Możliwości w zakresie programowania sieci OTN przetestowano także podczas eksperymentów mających na celu sprawdzenie, czy są one w stanie sprostać wymaganiom wielordzeniowej transmisji w sieciach przyszłości. Ponieważ wdrożenie SAFARI zaplanowane jest dopiero na połowę lat 20., technologia na razie nie będzie wykorzystywana w celach komercyjnych. Jednak dzięki powodzeniu projektu europejskie i japońskie sektory telekomunikacji będą gotowe, gdy nadejdzie właściwy czas. „Projekt SAFARI dostarczył technologii wiodącej na skalę światową, pobił rekord świata oraz jako pierwszy na świecie dokonał prezentacji i eksperymentów z tego typu sieciami i systemami. Ponadto zaowocował wspólnymi prawami do własności intelektualnej oraz partnerstwem, które będzie trwać przez wiele lat” − podsumowuje Morioka.
Słowa kluczowe
SAFARI, transport optyczny, sieci skalowalne, zastosowania wymagające dużej przepustowości, programowalny osprzęt optyczny, światłowód wielordzeniowy o dużej gęstości, Amazon, Spotify, Netflix, transmisja strumieniowa
