Фотонная платформа передала 81,92 Тбит/с на 1 км и обеспечила связь на 4400 км
Учёные из Пекинского университета и их коллеги разработали единую фотонную платформу, способную работать на расстояниях от соединений внутри дата-центров до магистральных линий протяжённостью в тысячи километров. В эксперименте система обеспечила суммарную скорость передачи 81,92 Тбит/с по оптоволокну длиной 1 км без оптических усилителей, а в отдельном испытании с усилителями исследователи передали данные на расстояние 4400 км. Об этом сообщает IXBT News.
«До сих пор оборудование для коротких и длинных оптических линий строилось по разным принципам. В дата-центрах широко применяется передача с модуляцией интенсивности света и прямым детектированием: она проще и дешевле, но ограничена по спектральной эффективности. Для магистральных сетей используют когерентную передачу, при которой приёмник анализирует не только интенсивность, но и фазу оптического сигнала», — пишет IXBT News.
Различия в оборудовании затрудняют создание единой сети: при переходе между сегментами могут потребоваться преобразование сигнала из оптического в электрический и обратно, дополнительные вычисления и регенерация.
В основе новой системы лежит гибридный лазер с внешним резонатором. Его усиливающая часть изготовлена на основе фосфида индия, а внешний оптический резонатор — из нитрида кремния, материала с очень низкими потерями. Такая конструкция позволила совместить высокую мощность излучения с узкой спектральной линией. Лазер выдаёт до 70 мВт оптической мощности, имеет ширину линии менее 1 кГц и максимальную эффективность преобразования электрической энергии в оптическую 13,7%. Диапазон перестройки длины волны достигает 102 нм. В паре с ним работают кремниевые фотонные передатчик и приёмник, содержащие модуляторы и фотодетекторы.
В тестах на короткой линии длиной 1 км задействовали 256 отдельных каналов с разными длинами волн. Каждый передавал данные со скоростью 320 Гбит/с, а общая пропускная способность достигла 81,92 Тбит/с. Для этого использовалась двухполяризационная модуляция DP-16QAM со скоростью 40 Гбод. Высокой мощности лазера оказалось достаточно, чтобы обойтись без оптического усилителя на всём протяжении этой линии.
Второй эксперимент показал возможности платформы на больших расстояниях. При передаче со скоростью 184 Гбит/с на канал с использованием модуляции QPSK сигнал прошёл 4400 км по испытательной линии с оптическими усилителями. При более сложной модуляции 16QAM система обеспечила 368 Гбит/с на расстоянии 1375 км. Одна архитектура поддерживает разные режимы передачи в зависимости от требуемого сочетания скорости и дальности.
Ещё одна особенность разработки — быстрое переключение между каналами. В эксперименте лазер менял рабочую длину волны менее чем за 5 мкс, а передача данных восстанавливалась за 14 мкс. При этом оптическая мощность стабилизировалась значительно медленнее — примерно за 58 мкс, но для возобновления связи ждать полной стабилизации не требовалось. Такая скорость переключения может быть полезна в сетях с переменной нагрузкой: оборудование сможет быстрее переносить трафик с перегруженных каналов на свободные.
Сейчас это экспериментальная демонстрация, а не готовая замена существующей инфраструктуре. Авторы отмечают, что для дальнейшего увеличения скорости потребуются более быстрые модуляторы, снижение потерь в передающей части и совершенствование интеграции компонентов. Работа показывает, что когерентную кремниевую фотонику можно использовать не только в магистральных сетях, но и для высокоскоростных соединений на коротких расстояниях — включая обмен данными внутри крупных вычислительных и ИИ-кластеров.
Подписывайтесь на наш Telegram-канал, чтобы быть в курсе всех новостей и событий Рунета.
