Veröffentlicht 6.25.15 in der New York Times: Ein Fortschritt kann die Fähigkeiten der Glasfaser -Optik von John Markoff verdoppeln
Die Forscher haben einen Fortschritt angekündigt, der die Kapazität von faseroptischen Schaltkreisen verdoppeln und möglicherweise den Weg für Netzwerke öffnet, um mehr Daten über große Entfernungen zu führen und gleichzeitig ihre Kosten erheblich zu senken.
San Diego schrieb am Donnerstag in der Zeitschrift Science am Donnerstag die Elektroingenieure an der University of California und schlug eine Möglichkeit vor, die Reichweite zu erweitern, die Laserlicht in faseroptischen Glasdrähten strahlt und theoretisch diese dramatische Verbesserung erzielen kann.
Eine Möglichkeit, die Herausforderung zu verstehen, Daten über faseroptische Schaltkreise zu senden, besteht darin, sich vorzustellen, dass sich eine Person, die jemand anderem einen langen Korridor ruft, voranschreitt. Wenn sich der Zuhörer weiter weg bewegt, werden die Worte schwächer und schwieriger zu erkennen, wenn sie von den Wänden hallten.
Ein Frequenzkamm, der Signale mit präzisen, gleichmäßig verteilten Frequenzen überträgt, hilft, Daten zu entschlüsseln, die über Laserstrahlen über große Entfernungen übertragen werden. Credit University of California, San Diego, Photonics Systems Group.
Eine ähnliche Herausforderung steht der Designer von Netzwerken, die Daten tragen. Die Strahlen aus dichtem Laserlicht in faseroptischen Glasdrähten müssen in regelmäßigen Abständen sowohl verstärkt als auch nachgebaut werden, um ihnen Tausende von Meilen zu schicken. Der Prozess der Umwandlung der optischen von Licht in den Strom und dann wieder zurück ist ein wesentlicher Teil der Kosten dieser Netzwerke. Der Prozess beschränkt auch, wie viele Daten sie tragen können.
In ihrem Bericht beschrieb die Gruppe einen Weg, um die Daten, die über Laserstrahlen übertragen werden, so, dass sie über große Entfernungen leicht entschlüsselt werden können.
Dies geschieht durch Erstellen von Leitplanken für die Lichtstrahlen mit einem Gerät, das als Frequenzkamm bezeichnet wird - mit sehr präzisen und gleichmäßig verteilten Signalen -, um die Informationen zu codieren, bevor sie übertragen werden.
Dies wirkt sich darauf aus, ein digitales Wasserzeichen in die ursprünglichen Daten einzubetten, sodass Daten über viel längere Entfernungen genau übertragen und auf relativ kurze Intervalle optische bis elektronische Konvertierungen ausgegeben werden müssen.
Die Forscher sagten, sie hätten einen Übertragungsdatensatz für eine faseroptische Botschaft aufgestellt und sie in einem Laborexperiment mehr als 7.400 Meilen gesendet, ohne das Signal regenerieren zu müssen. Dieses Experiment wird in der gerechten Veröffentlichung nicht diskutiert.
Die Forschung, die teilweise von Google und Sumitomo Electric Industries, einem Hersteller von Glasfaser-optischen Kabeln, unterstützt wurde Das Papier und ein Forschungswissenschaftler im Photonics Laboratory des California Institute for Telecommunications and Information Technologies an der University of California in San Diego.
Ein solches Netzwerk wäre deutlich günstiger und könnte mehr Daten tragen. Bisher konnten die Forscher die Macht der Laser zwanzig Fach erhöhen, um Übertragungen über weitaus größere Entfernungen zu erreichen, sagte er. Bisher war die Erhöhung der Leistung des Laserssignals in aktuellen faseroptischen Netzwerken analog zum Umzug in Quicksand-je mehr Sie die Leistung erhöhen, desto größer ist die Herausforderung von Interferenz und Verzerrung.
"Je mehr Sie kämpfen, desto schlechter geht es Ihnen", sagte Mr. Alic.
Bart Stuck, ein Risikokapitalgeber bei Signal Lake Management und ein ehemaliger Wissenschaftler von Bell Laboratories, der Forschungen in der Signalverarbeitung durchführte, sagte über das neue Papier: „Dies ist großartige Ingenieurwesen.“
Ähnliche Ideen wurden in einer früheren Ära der Kommunikation verwendet, bemerkte er. Obwohl das Konzept in der Welt der analogen Sprachkommunikation verwendet wurde, haben die UC San Diego -Forscher die Ideen in die Welt der optischen Kommunikation gebracht.
"Ihr Beitrag leistet dies bei Gigabits pro Sekunde", sagte Mr. Stuck.
Andere optische Wissenschaftler waren skeptischer gegenüber den Aussichten für den neuen Ansatz.
"Dies ist eine sehr interessante Forschung, aber es wird Herausforderungen geben, diesen Ansatz in der realen Welt anzuwenden", sagte Alan Huang, ein ehemaliger Forscher bei Bell Labs, der ausgiebig mit dem "Kerr -Effekt" zusammengearbeitet hat, einem physikalischen Phänomen, das optische Signale verzerrt was die Forscher von San Diego versuchen zu überwinden. "Ihre Ergebnisse werden je nach Art der übertragenen Daten mehr oder weniger effektiv sein."
In den 1980er Jahren wurden optische Netzwerke als eine schnellere und höhere Alternative zu Kupferdrahtbasis aufgetaucht. Ihre Fähigkeit, große Datenmengen zu tragen, wurde weiter erhöht, indem mehrere Datenströme in verschiedenen Frequenzen oder „Farben“ im selben Lichtstrahl codiert wurden.
Da das Signal in regelmäßigen Abständen über große Entfernungen sowohl verstärkt als auch regeneriert werden muss, ist eine Leistung für die Computer erforderlich, die die Umwandlung zwischen Licht- und elektrischen Daten durchführen. Jeder Konvertierungsschritt führt auch eine kurze Verzögerung oder „Latenz“ ein. Die neue Forschung schlägt einen Weg vor, der die Regeneration über große Entfernungen effektiv beseitigt.
Das Wachstum des Internets, das hauptsächlich durch den explodierenden Verbrauch digitaler Videos angetrieben wird, erweitert sich weiterhin mit erheblicher Geschwindigkeit. Im vergangenen Monat berichtete Cisco, dass die jährlichen übertragenen globalen Internetdaten bis Ende 2016 eine Schwelle von einem Zettabyte oder dem Äquivalent von 250 Milliarden DVDs übergeben würden.
Zum Vergleich: Alle Informationen, die 2013 im World Wide Web gespeichert wurden, wurden auf vier Zettabyte geschätzt. Die jährliche Menge, die jährlich übertragen wird - bis 2019, wird voraussichtlich zwei Zettabyte pro Jahr pro Jahr pro Jahr pro Jahr.
Korrektur: 27. Juni 2015: Eine frühere Version dieses Artikels hat falsch angegeben, wie oft die Daten über Laserstrahlen verstärkt und regeneriert werden müssen. Moderne Langstreckenfasernetzwerke regenerieren Signale in bedeutenden Entfernungen, nicht ungefähr alle 60 Meilen.
Eine Version dieses Artikels erscheint am 26. Juni 2015 auf Seite B1 der New York Edition mit der Überschrift: Ein Vorabfaser -Optik -Funktionen.
