Сучасна цифрова інфраструктура стрімко наближається до фізичної межі пропускної здатності традиційного оптоволокна. На тлі вибухового зростання трафіку, що стало наслідком стрімкого розвитку нейромереж та хмарних обчислень, пошук альтернативних середовищ передачі даних перетворюється на критично важливе завдання. Виходом із цієї ситуації може стати перехід від суцільного кварцового сердечника до порожнистого каналу, в якому світло рухається майже з максимально можливою швидкістю. Останні випробування в Китаї доводять: така технологія здатна забезпечити колосальну пропускну здатність на відстанях, які раніше вважалися недосяжними без регенерації сигналу.
В основі технологічного прориву, реалізованого компанією Yangtze Optical Fiber and Cable Joint Stock Limited Company (YOFC) спільно з China Telecom та Dekoli, лежить використання полого оптоволокна (Hollow Core Fiber, HCF). На відміну від класичних кабелів, де світловий імпульс проходить крізь тверде скло, у HCF світло поширюється в повітряному або вакуумному середовищі. Це фундаментально змінює фізику процесу: знижується затримка сигналу і, що ще важливіше, мінімізуються нелінійні оптичні ефекти, які зазвичай обмежують потужність і дальність передачі у стандартних волокнах.
У ході експериментів вдалося досягти сукупної пропускної здатності у 51,3 Тбіт/с на дистанції 206,5 км. Ключовим досягненням стала відсутність потреби в регенерації сигналу — процесі, під час якого оптичний сигнал перетворюється на електричний, відновлюється і знову переводиться у світло. Замість цього було застосовано технологію мультиплексування за довжиною хвилі (WDM), що дозволяє передавати безліч незалежних потоків даних одним волокном на різних частотах.
Для підтримки цілісності сигналу на такій значній відстані дослідники використали стандартні волоконно-оптичні підсилювачі, леговані ербієм (EDFA). Однак стандартного підходу виявилося недостатньо, і інженери розробили спеціалізовану каскадну схему підсилення. Система складається з двох послідовних підсилювачів із багатоелементною схемою легування, що дозволило вивести потужність на рівень 33,5 дБм (приблизно 2,24 Вт). Така потужність у поєднанні з рівномірним підсиленням по всьому робочому діапазону стала тим самим важелем, який дозволив «проштовхнути» колосальний обсяг даних крізь 200 кілометрів кабелю без втрати якості.
Інтелектуальна складова системи була реалізована через адаптивну схему керування швидкістю передачі даних. Система в режимі реального часу оптимізує швидкість для кожної окремої довжини хвилі та гнучко розподіляє потужність між каналами. Це дозволяє максимально ефективно використовувати доступний спектр, компенсуючи можливі затухання та перешкоди на конкретних ділянках діапазону.
Особливу увагу в проєкті приділили відмовостійкості. Робота з високими потужностями в оптичних трактах завжди пов'язана з ризиками: будь-який збій або різкий стрибок потужності може призвести до фізичного пошкодження дороговартісного обладнання. Щоб запобігти подібним інцидентам, у систему інтегрували механізми моніторингу аномалій, функції автоматичного блокування та миттєвого відключення каналів, а також систему сповіщення про критичні збої.
Цей успіх переводить голе оптоволокно з розряду лабораторних досліджень у площину прикладних рішень для магістральних мереж. Можливість передавати десятки терабіт на секунду на сотні кілометрів без дорогих ретрансляторів може радикально змінити топологію глобальних дата-центрів і знизити загальну вартість володіння інфраструктурою зв'язку.
Патентний конфлікт Apple та групи Optis
