3.11. Перспективные технологии

T erabit Ethernet (TE) – технология Ethernet со скоростью передачи 1 Тбит/с – стала известной в 2008 г. после заявления создателя Ethernet Боба Меткалфа на конференции Optical Fiber Communication Conference and Exposition (OFCC&E), который предположил, что технология будет разработана к 2015 г. По его мнению, ключевой технологией, которая может обслужить дальнейший рост трафика (к 2015 г. достигнет 1 Зетабайта = 10²¹ байт), станет технология DWDM. Чтобы реализовать Ethernet 1 ТБит/с, необходимо преодолеть множество ограничений, включая 1550-нанометровые лазеры и модуляцию с частотой 15 ГГц. Для будущей сети нужны новые схемы модуляции, а также новое оптоволокно, новые лазеры, в общем, все новое. Неясно также, какая сетевая архитектура потребуется для её поддержки. Возможно, оптические сети будущего должны будут использовать волокно с вакуумной сердцевиной или углеродные волокна вместо кварцевых. Операторы должны будут внедрять больше полностью оптических устройств и оптику в свободном пространстве (безволоконную) [02].

Рассмотрим кратко те предпосылки, которые позволили Бобу Меткалфу достаточно уверенно заявить о Terabit Ethernet.

Еще в 2001 г. Siemens/WorldCom и NEC/Nortel продемонстрировали в тестовом режиме передачу данных со скоростями 3,2 Тб/с и 6,4 Тб/с соответственно, но первый набор жизнеспособных решений формируется только сейчас.

В журнале Optics Express от 16 февраля 2009 г. была опубликована статья, подробно рассказывающая об усилиях исследователей из Австралии, Дании и Китая, стремящихся показать реальность работы Terabit Ethernet по стандартным оптоволоконным кабелям. Им удалось создать чип, который успешно читает данные, передающиеся по оптическому каналу со скоростью 640 Гб/с. Прорыв был сделан со стороны не передающих лазеров, где можно увеличить скорость передачи, а приемника, где нужны очень высокая скорость приема (демультиплексирования) и отсутствие ошибок – для того, чтобы отсортировать множество сигналов на разных длинах волн, которые мультиплексируются на передающей стороне.

Новая технология приема основана на оптическом волноводе длиной 5 см, что является поистине революционным, поскольку конкурирующая технология использовала специальное оптоволокно длиной 50 м. Исследователи говорят, что компактный размер волновода позволяет интегрировать его с другими компонентами для изготовления более быстрых оптических чипов.

Современные высокоскоростные оптические сети используют временное мультиплексирование (TDM), что формирует 10 каналов по 10 Гбит/с каждый. Чтобы демультиплексировать такой поток, вводится второй управляющий световой сигнал, с помощью которого считываются отдельные каналы. В демультиплексорах этот процесс выполняется на катушках оптоволокна такой большой длины, что полезный и управляющий сигналы расфазируются. Устройство, предложенное исследователями, имеет малую длину оптоволокна, и дисперсия не является проблемой.

Экспериментальное полностью оптическое демультиплексирование выполняется посредством чипа, сделанного из халькогенида – трисульфида мышьяка As₂S₃. Эта технология позволит достичь скорости 1 Тбит/с в одном канале сети Ethernet.

На прошедшей в 2009 г. в Сан-Диего (США) конференции OFCC&E разработчики из AT&T, NEC и Corning Research объявили об успешной попытке передачи данных со скоростью 32 Тбит/с по одиночному оптическому волокну. Протяженность экспериментальной сети составляла более 580 км, а сама сеть была сформирована из семи сегментов, каждый из которых состоял из одноступенчатого оптического усилителя на базе легированного эрбием оптоволокна и секции оптоволокна со сверхнизкими потерями Corning SMF-28 ULL, соответствующего стандартам ITU G.652. Для передачи использовались технологии 100 Гб/с и 320 отдельных каналов.

С приходом технологии Terabit Ethernet у приложений появятся практически неограниченные возможности. Она откроет двери для видеоконференций в высоком разрешении, поддержит документооборот, насыщенный изображениями, в котором нуждаются многие отрасли, такие как медицина, образование и ряд других, ее будут приветствовать ученые, конструкторы и индустрия развлечений [04].

IEEE, выразил озабоченность существующими ограничениями по пропускной способности сетей Ethernet, справедливо полагая, что возрастающая нагрузка на последние - что бы там говорили о победоносным шествии беспроводного доступа - приведет к масштабному кризису среди Интернет-провайдеров.

Одним из путей решения намечающейся проблемы в IEEE считают резкое увеличение пропускной способности – лучше всего, до 10 Тбит/с уже к 2020 году. Однако подобные меры вряд ли окажутся приемлемыми в силу высокой затратности, и потому специальная группа IEEE Higher-Speed Ethernet Consensus выбрала среди более мягких вариантов: рекомендовать к принятию с 2015 года стандарты, предусматривающие скорость передачи в 400 Гбит/с и 1 Тбит/с [06].