Интернет-трафик растет, а вместе с ним увеличивается потребность в электроэнергии. Уже сегодня на передачу данных тратится до 8% всего производимого людьми электричества. Чтобы и дальше наращивать объемы трафика без давления на энергосистемы и окружающую среду, необходимы кардинально новые решения.
Одним из них может стать оптическая связь на основе лазеров. Если разделить данные на несколько цветов — этот процесс называется мультиплексированием с разделением по длине волны — через одно оптовлоконо можно будет передавать намного больше информации. К сожалению, для каждого цвета потребуется собственный лазер, так что с увеличением пропускной способности возрастет и потребление энергии.
Однако из этого замкнутого круга есть выход. Он заключается в использовании многоцветных лазеров. Такие устройства уже существуют: среди них лазер с поддержкой 11 цветов, созданный в Сандийских национальных лабораториях (США).
Поскольку сами лазеры не могут генерировать многие из необходимых цветов, исследователи прибегают к ряду технических уловок. Например, если пустить луч по тонкому волокну диаметром 300 нм, он сконцентрируется и станет очень ярким. Свет такой интенсивности заставит материал волокна реагировать, что на выходе окрасит луч в новые цвета. В теории эта методика позволяет генерировать до 80 цветов с помощью одного лазера, однако практических исследований еще не было.
Скорость передачи с помощью одноцветного лазера может достигать 320 Гбит/c. Однако если этих цветов 80, то цифра возрастает до 25 Тбит/c. Далее, под одной оболочкой может быть до 30 оптических волокон.
Это значит, что единственное волокно может обеспечить скорость до 768 Тбит/с. Учитывая, что данные передаются с некоторой избыточностью, которая позволяет избежать ошибок, чистую скорость можно оценить в 661 Тбит/c.
Это невероятная цифра. По некоторым данным, сегодня такова пропускная способность всей оптической сети Земли.
Многоцветный лазер будет потреблять всего 5% энергии, требующейся для работы 80 одноцветных аналогов. Таким образом, за фантастическую скорость не придется расплачиваться увеличившимися расходами на электроэнергию. А при использовании в дата-центрах технология позволит значительно сократить энергопотребление.
В скором будущем ускорение ждет не только оптоволоконный, но и беспроводной интернет. Это связано с введением стандарта связи 5G. В Москве она появится в рамках пилотного проекта к началу 2019 года, а в полном объеме заработает в 2022 году.
