Japonia - olimpijski rekord prędkości Internetu

Rozwój Internetu w XXI wieku zrewolucjonizował nasze codzienne życie i póki co nie widać żadnych oznak spowolnienia w tej dziedzinie. Można by nawet pokusić się o stwierdzenie, że co raz to bardziej zbliżamy się do "cyfrowego społeczeństwa". A co się z tym wiąże wraz z postępem nowoczesnych technologii internetowych, potrzeba nam coraz to szybszego dostępu do Internetu. W dobie ciągłego pościgu do uzyskania szybszych prędkości przesyłu danych, japońscy naukowcy z Krajowego Instytutu Technologii Informacyjnych i Komunikacyjnych (NICT) pobili kolejny rekord w zakresie szybkości Internetu. Inżynierowie osiągnęli transfer danych z prędkością 319 terabitów na sekundę (Tbps)! I jest to nowy rekord świata!

Aby uzyskać taki wynik (319 Tbps) naukowcy z NICT opracowali nowy, 4-rdzeniowy światłowód o średnicy 125 µm (zamiast jednego), a dodatkowo wykorzystano 552-kanałowy laser grzebieniowy. „NICT zbudował system transmisji na duże odległości wokół 4-rdzeniowego światłowodu o standardowej średnicy osłony, aby wykorzystać szersze pasmo transmisji” Warto również pamiętać, że poprzedni rekord został ustanowiony niecały rok temu, w Sierpniu 2020r. i wynosił 179 Tb/s. Są to na prawdę niezwykłe osiągnięcia, biorąc pod uwagę fakt, że w 2012 roku, firma "Holy Optochip" IBM, wykonała pierwszą optyczną transmisję, która wynosiła ok. 1Tbps. Jak widać, prędkość Internetu znacznie wzrosła podczas ostatniej dekady.

Na powyższym rysunku przedstawiono ideowy schemat systemu przesyłowego, opracowanego przez japońskich inżynierów NICT. Poniżej krótkie objaśnienie poszczególnych etapów przesyłu danych:

1. 552 nośniki optyczne o różnych długościach fal, są wspólnie generowane w grzebieniu częstotliwości.

2. zmultipleksowana polaryzacyjna modulacja 16QAM jest wykonywana na wyjściowym źródle światła (z grzebieniem częstotliwości optycznych), natomiast opóźnienie jest dodane w celu utworzenia różnych sekwencji sygnału.

3. Każda sekwencja sygnałowa jest wprowadzona do jednego rdzenia 4-rdzeniowego światłowodu.

4. Po propagacji w 4-rdzeniowym światłowodzie o długości 69,8km straty transmisji są kompensowane przez wzmacniacze optyczne w pasmach S, C i L. Sygnał jest wprowadzany do 4-rdzeniowego światłowodu za pomocą przełącznika pętli. Powtarzając tę transmisję w pętli, końcowa odległość transmisji wyniosła aż 3001km

5. Sygnał został odebrany z każdego rdzenia, a następnie zmierzono błąd transmisji .

Na powyższym schemacie układu przesyłowego szybkość transmisji danych została określona przez zastosowanie kodowania z korekcją błędów w przesyłanym strumieniu bitów.

Z kolei ten wykres obrazuje wykres wyników eksperymentalnych i pokazuje szybkość transmisji danych (przepustowość) po dekodowaniu. Pomimo wystąpienia pewnych różnic, średnia szybkość transmisji danych na kanał wynosi około 145 gigabitów na sekundę, dla każdego rdzenia. Natomiast średnia szybkość transmisji dla połączonych superkanałów (4-rdzeniowych) wyniósł ponad 580 gigabitów na sekundę!. Szybkość transmisji danych na poziomie 319 terabitów na sekundę osiągnięto w 552 kanałach o długości fali.
Naukowcy stwierdzili również, że przesyłane informacje i dane nie pogarszały ani nie spowalniały prędkości Internetu, nawet, gdy były przesyłane na duże odległości, sięgające nawet 3001km. Ale tutaj warto wspomnieć o tym, że "system dalekiego zasięgu" został zasymulowany w laboratorium za pomocą okablowania spiralnego.

Uzyskana prędkość Internetu jest około 16 000 razy większa, niż prędkość technologii 5G która zresztą i tak jest dostępna tylko w niektórych częściach Świata. Jednakże wdrożenie eksperymentu na skalę krajową, czy nawet regionalną, będzie niezwykle kosztowne. Zresztą jednym z kluczowych aspektów rozwoju internetu na dużą skalę jest koszt, a użytkownicy nie chcą płacić wysokich kwot za dostęp do szybkiego Internetu. Naukowcy z NICT uznali, iż eksperymentalna technologia znacznie wykracza poza ramy technologii 5G i jest o wiele bardziej praktyczna niż 5G!

Co można zrobić z prędkością Internetu 319Tb/s ?

Zapewne wielu z nas zadaje sobie teraz pytanie, w jaki sposób można wykorzystać tak dużą prędkość przesyłu danych? Otóż pozwolę sobie przedstawić kilka pomysłów. Przy tak dużej prędkości Internetu można pobrać ponad 7000 filmów w wysokiej rozdzielczości, w ciągu zaledwie jednej sekundy. Przy prędkości Internetu 319Tb/s można również pobrać wszystkie filmy z biblioteki Netflix, która zawiera około 3781 filmów (według RealGood), w mniej niż sekundę.

Trzeba jednak pamiętać, że 4-rdzeniowy światłowód nie został opracowany w celu pobierania całych bibliotek filmów i programów telewizyjnych. Szybka sieć internetowa została opracowana z myślą o przesyłaniu ogromnych ilości istotnych danych na duże odległości. Naukowcy nadmieniają również, że 4-rdzeniowy system światłowodowy wymaga dalszych udoskonaleń, zanim zostanie wdrożony w rzeczywistym Świecie. Dodatkowo rozwój takiej sieci na dużą skalę może być bardzo kosztowne. Niezwykle istotną wiadomością jest fakt, że nowe 4-rdzeniowe linie, mogą zmieścić się w "standardowej okładzinie". Oznacza to, że mogą być obsługiwane przez istniejącą infrastrukturę.

Postępy poczynione przez naukowców NICT zapewne wpłyną w przyszłości na stworzenie jeszcze szybszej sieci szkieletowej. Technologia 5G ma docelowo zapewnić prędkość około 10Gb/s. Jednak nie zmienia to faktu, że 5G nadal będzie musiało się łączyć z mikrokomórkami, a nawet z rozległymi sieciami światłowodowymi istniejącego Internetu. Dlatego też takie ulepszenia w technologii światłowodowej, jakie wprowadziło NICT, mają ogromne znaczenie. Rozwój technologii światłowodowej sprawia, że marzenie o sieci 6G jest bardzo realną, jak i niezwykle ekscytującą perspektywą.

Autor:
Leszek Błaszczyk