Передача даних: фантастична швидкість і нові методи


Ілюстрація світлових сигналів, що посилаються через оптичне волокно (

Ви знаєте, що інтернет буде потребувати завжди? У більшої пропускної спроможності. Судіть самі: на підході «домашня» революція 4K-фільмами на сотні гігабайт. За хвилею відеоконтенту або паралельно з нею буде розвиватися віртуальна реальність. Зростання швидкості – це не єдиний напрям досліджень. Сьогодні ми розповімо вам про способи передачі даних, які поки виглядають справжньою фантастикою, але тим не менше можуть бути реалізовані в найближчому майбутньому.

Старий добрий кабель
Дослідники з Данського технічного університету в 2014 році передали дані по єдиному волоконно-оптичному кабелю на швидкості 43 Тбіт/с. Вчені використовували оптоволокно з кількома осередками. Тим не менш швидкості 100 Тбіт/с вдалося досягти ще в 2011 році двома способами: через оптоволоконну жилу, яка складається із семи окремих волокон, кожне з яких забезпечувало швидкість 15,6 Тбіт/с; у другому випадку дані «пакували» за рахунок використання лазерних променів різного спектру, з різною амплітудою і фазами випромінювання – все використовувалося 370 окремих променів.



Вичавити все можливе з одного кабелю оптоволокна постаралася наукова група вчених Голландії та США, передавши дані на 1 кілометр зі швидкістю 255 Тбіт/с. Дослідники використовували оптичне 7-сердцевинное волокно (на картинці вище воно зображено зліва). У чому ж різниця з звичайним волокном? Все просто, тут світло проходить кожної серцевині, незалежно від інших. Чорні крапки на зображенні – повітряні прошарки, ізолюючі серцевини один від одного. Використовуючи цю технологію, у вересні 2012 року вдалося досягти реальної швидкості передачі в один петабит в секунду по кабелю з 12 световодными каналами на відстань 52,4 км

Електрична лампочка для передачі даних
Кілька років тому з'явилася оптична технологія бездротової передачі даних Li-Fi (абревіатура від Light Fidelity), при якій приймально-передавальний пристрій, нічим не відрізняються від звичайної лампочки, моделює миготіння з дуже великою частотою, передаючи інформацію разом зі світловим потоком. Прийом і передача інформації в Li-Fi проводиться на швидкостях близько 150 Мбіт/с. А ось технологія Li-Fi, заснована на лазерних світлодіодах, дозволяє підвищити швидкість передачі інформації до 100 Гбіт/с. Мінус у такого пристрою тільки один – за межами кімнати воно не працює.

pCell: міф чи реальність?


Технологія pCell повинна вирішити проблему нестачі частот в спектрі, давши можливість кожному мобільному пристрою працювати зі всією смугою частот, яку надає базова станція, незалежно від ступеня завантаженості. За даними авторів проекту з американського стартапу Artemis Networks, pCell забезпечить швидкість в 50 разів більше поточних мереж 4G LTE, використовуючи той же діапазон частот і існуючі смартфони. Чи це можливо? В кінці минулого року стало відомо, що Nokia Networks почне тестування технології pCell. Нам залишилося тільки дочекатися оприлюднення результатів дослідження.

LLCD, або навіщо потрібен лазер


У 2013 році успішно стартував зонд LADEE, на якому встановлена система двосторонньої лазерного зв'язку Lunar Laser Communication Demonstration (LLCD). В результаті вдалося досягти швидкості передачі даних 622 Мбіт/с з апарату на наземну станцію та 20 Мбіт/с з наземної станції на апарат, який знаходився на відстані 385 000 км від Землі.

Можливо використовувати аналогічну лазерну зв'язок на Землі? Звичайно. Ще в 2011 році були опубліковані результати експерименту з передачі даних на направленому лазерному промені з приголомшливою швидкістю 26 Тбіт/с на відстань 50 км. А далі починаються складнощі з тим, що промінь повинен бути спрямованим. В умовах міської забудови це обмеження практично нівелює плюси від швидкості.

З мозку в мозок
Один з найбільш фантастичних методів передачі інформації будується на простому припущенні: навіщо нам потрібні додаткові канали, якщо в кінцевому рахунку мова йде про обмін інформацією між однією людиною та іншим. А що якщо з'єднати дві мозку?

Нейрофізіологи з лабораторії Університету Дьюка об'єднали мізки трьох мавп «локальна мережа». Мавпи, з допомогою нейроинтерфейса і семи сотень електродів, вбудованих в рухову кору мозку, контролювали рух віртуальної руки на екрані комп'ютера. Кожна тварина відповідала за управління двома з трьох осей руху руки – X і Y, X і Z, Y і Z. Тварини навчилися спільно обмінюватися інформацією про положенні «руки» на екрані і коригувати її рух.

Тіло-провідник
Телекомунікаційна компанія NTT DoCoMo розробила технологію Human Area Networking, при якій невеликий передавач створює навколо людської шкіри електромагнітне поле. Для зняття сигналу на іншому ділянці шкіри використовується чутливий оптичний датчик, який приймає сигнал на швидкості близько 10 Мбіт/с. Людське тіло, пропускає через себе інформацію, дозволяє реалізовувати цікаві технологічні рішення. Як вам ідея відправити документ на друк, взявши в руки флешку і доторкнувшись до принтера?

Крізь весь всесвіт
Команда фізиків Національної прискорювальної лабораторії ім. Енріко Фермі (США) в 2012 році запропонувала спосіб передати дані крізь будь-який об'єкт: за допомогою нейтрино, фундаментальної частинки, надзвичайно слабо взаємодіє з матерією. Завдяки нейтрино вченим вдалося передати дані через 240 метрів гірської породи – недоступний показник для будь-яких інших бездротових технологій. Втім, швидкість передачі даних склала всього 0,1 біт в секунду, але в майбутньому подібний спосіб можна буде використовувати для зв'язку з далекими космічними об'єктами.

З допомогою горілки
Так, і такий незвичайний спосіб передачі даних, придатний для використання в середовищі, що утрудняє застосування електромагнітних хвиль. В основі методу лежить молекулярна система, що імітує роботу з допомогою летючих хімічних сполук. Фахівці використовували пари горілки для передачі двійкового коду: наявність пари – 1, а відсутність — 0. Повідомлення пересилалися з настільного вентилятора до датчика, аналізує концентрацію алкоголю в повітрі.

М'ясні комунікації
В Університеті Іллінойсу поставили експеримент з передачі ультразвукових сигналів через тканини тваринного зі швидкістю до 30 Мбіт/с – це рекорд у передачі даних через м'ясо!

В основу методу лягла технологія передачі сигналу під водою. Використовуючи 5 МГц-датчик для відправки сигналу через м'ясо в резервуарі з водою, в якому знаходився гидрофон для його прийому, вдалося передати сигнал зі швидкістю 20-30 Мбіт/c. В майбутньому ця технологія допоможе вести пряму трансляцію з тіла пацієнта або оновлювати програмне забезпечення людських імплантатів.

Великий радянський інтернет
Ідею передавати дані за допомогою трубопроводу придумали ще в Радянському союзі. Сучасні технології значно вдосконалили метод. Компанія Nethercomm ще десять років тому запатентувала технологію Broadband-in-Gas (BiG) для передачі сигналу по радиоформату UWB (Ultra Wide Band) на швидкості до 10 Гбіт/с. трубопровідної мережі монтується ланцюг ретрансляторів сигналу, що передається в діапазоні UWB. З-за ретрансляторів, встановлених всередині труби, використовувати цю технологію всередині водопровідних труб не можна. Радіосигнал передається межах наявних труб паралельно з потоком побутового газу.

Описані вище способи передачі даних змінять світ найближчим часом. Можливо, що широкі канали між континентами дозволять перенести все data-центри в одне сприятливе місце – в Антарктиду, наприклад, для природного охолодження. Зв'язок з далекими космічними об'єктами може стати доступною на високих швидкостях. Звичайний провідний інтернет (втім, як і мобільний) досягне неймовірній швидкості.

Ми не знаємо напевно, яким саме шляхом буде розвиватися галузь. Не виключено і те, що всі описані методи померкнуть на тлі нових досліджень в найближче десятиліття. У будь-якому випадку часи змінюються, а значить, будуть і інші неймовірні швидкості передачі даних.

Джерело: Хабрахабр

0 коментарів

Тільки зареєстровані та авторизовані користувачі можуть залишати коментарі.