У липні 2022 американські дослідники представили новий оптичний канал зв’язку, здатний передавати дані зі швидкістю 400 Гб/с. Технологію створили науковці кількох університетів США у рамках проєкту військового агентства DARPA.Швидкісна оптична лінія, виготовлена з використанням кремнію та окису танталу, використовує дві технології мультиплексування та здатна одночасно передавати дані 100 000 потокових відео. Наразі дослідники працюють над подальшим удосконаленням розробки. Очікується, що вона дозволить покращити роботу застосунків, що вимагають великих обсягів даних – від дата-центрів до високопродуктивних транзакцій на фондовому ринку. А також буде використана при створенні надшвидших оптичних комп’ютерів, що забезпечать високий рівень обчислювальної потужності, необхідний для штучного інтелекту та машинного навчання.
Оптичний зв’язок вже сьогодні досяг рівня розвитку, що межує з науковою фантастикою. Терабайти даних, перетворюючись у світловий потік, зі швидкістю світла долають тисячі кілометрів в оптичному волокні, яке фактично є скляною трубочкою завтовшки з людську волосину. Завдяки технології спектрального ущільнення DWDM по одному такому “волокну-волосині” можна одночасно передавати дані в десятках каналів зв’язку, кожен з яких використовує власну довжину хвилі та є незалежним від інших. Ця технологія дозволила більш раціонально використовувати існуючу кабельну інфраструктуру та створювати гнучкі високошвидкісні інтелектуальні мережі.
Одним з недоліків використання оптичних ліній зв’язку є затухання сигналу на довгих дистанціях внаслідок природніх фізичних процесів. Для відновлення рівня сигналу, мінімізації дисперсії, в DWDM-системах зв’язку вздовж траси каналу встановлюються підсилювачі/регенератори. Але, попри це, при передачі даних на великі відстані, неминуче виникають помилки. Тоді для розв'язання проблеми вагому роль відіграють надсучасні та складні механізми кореляції помилок, які на 100% дозволяють відновити дані в точці прийому до їхнього первинного вигляду. Революційним рішенням стали когерентні модулі зв’язку – високотехнологічні пристрої, що складаються з вузькосмугового лазера, когерентного модулятора з подвійною поляризацією, цифро-аналогового перетворювача та процесора цифрових сигналів (DSP). Останній, зокрема, і відповідає за корекцію помилок, що накопичилися у процесі передачі сигналу, та відіграє важливу роль у відновленні даних до їхнього первинного формату. Алгоритми кореляції працюють на надвисоких символьних швидкостях, а тому практично не мають впливу на затримки в каналі зв’язку. Так, на відрізку Київ-Варшава передача даних відбувається за 12-14 мілісекунд. І більшою мірою ці затримки обумовлені обмеженням швидкості поширення світла. При цьому кінцевий користувач отримує/передає інформацію без помилок і втрат пакетів – так, ніби передачі даних відбувається на близькій відстані.
Когерентні модулі зв’язку були створені ще у 2015 році, але певний час вважалися нішовим рішенням через високу ціну. На сьогодні вартість одного 100 Гб когерентного модуля варіюється в межах $10-12 тис. До того ж для організації з’єднання потрібно щонайменше два таких модулі, по одному з кожної сторони, а також каналоутворююче обладнання (транспондери/мультиплексори). У випадку ж резервування каналів зв’язку — кількість модулів/мультиплексорів подвоюється. Але попри суттєву вартість, технологія вже стала мастхевом на ринку високошвидкісної передачі даних. В Україні когерентні модулі поки що використовують переважно глобальні оператори національного масштабу, які мають власні оптичні мережі DWDM.
Часто провайдери зв’язку за потреби орендують транспортні канали передачі даних 2-го рівня у Європу в магістральних операторів зв’язку. Ми у ВОЛЗ надаємо критичні послуги зв’язку для бізнес-сегменту переважно в Києві. Але чимало наших корпоративних клієнтів зберігають свої дані у хмарних дата-центрах Франкфурту, Варшави та ін. Світ розвивається, потрібні безперебійні підключення, як от Cloud Connect, більш ефективний захист від DDoS з використанням Arbor Sightline, підвищення безпеки передачі даних, покращення мережевої зв’язності. Так ми дійшли до організації власних 100 ГБ\с каналів передачі даних у Варшаву та Франкфурт якраз з використанням транспондерів та когерентних модулів. Тепер орендуємо в магістральних операторів DWDM-довжини хвиль.
Щодо обладнання. Є кілька його постачальників. Оператори в Україні в даній ніші здебільшого використовують обладнання вендора Ekinops. Вони мають вбудовані модулі, що наш погляд певною мірою є недоліком, оскільки це додає незручностей під час необхідності заміни модуля. Ще одним постачальником є Raisecom. Їхні мультиплексори/транспондери iTN8600-I-XTD мають окремі роз’єми для встановлення когерентних 100/200G CFP2 модулів. Це практичніше, адже дозволяє в разі потреби здійснити заміну модуля без заміни транспондера і навпаки. В Raisecom є і когерентні модулі UC2-100G/DCO, які містять вбудований сигнальний процесор DSP з реалізованими сучасними апаратними та програмними механізмами кореляції помилок FEC (forward error correction).
Восени 2021 року ми в тестовому режимі встановили транспондери та когерентні модулі на ділянці "Київ-Львів". Після успішного випробування перенесли обладнання зі Львова до Варшави. А повноцінно 100 Гб канал зв’язку запрацював перед війною, у січні-лютому 2022 року. Це стало перевагою, адже після початку повномасштабного вторгнення міжнародний трафік корпоративних клієнтів різко зріс через масову міграцію даних в європейські сховища даних. Вони змогли швидко та безпечно перенести власну цифрову інфраструктуру за тисячі кілометрів від бойових дій.
Сьогодні розробники працюють над дедалі складнішими технологіями передачі даних. Так, у нещодавно презентованому 400-гігабітному каналі використовується фотонно-кристалічний мікрокільцевий резонатор, що перетворює вхідний сигнал лазера на десять різних довжин хвиль. Після чого мультиплексор додатково розділяє кожну з цих довжин хвиль на чотири нових промені, які мають різну форму. Фактично, в систему додається новий просторовий вимір, що дозволяє вчетверо збільшити місткість оптичного каналу зв’язку. Після того, як інформація закодовується в кожній з форм світловий потік знову об’єднується в один промінь і надсилається в пункт призначення.
Обсяг інформації, яка передається по каналах зв’язку, зростає з кожним днем. А обладнання для оптичних ліній стає дедалі складнішим і технологічнішим. Через війну потреба бізнесу в швидкій, надійній та безпечній передачі даних на великі відстані як ніколи актуальна. Використання транспондерів та когерентних модулів зв’язку стали одним із революційних рішень, яке щодня допомагає українським компаніям обмінюватися великими масивами інформації з дата-центрами, розташованими за тисячі кілометрів. І робить технології майбутнього частиною нашого життя.
Автор: Василь Хом'як, CSE "ВОЛЗ"
