Відкриті промені інфрачервоних лазерів зможуть замінити оптоволоконні канали

Якщо вам доведеться потрапити всередину приміщення одного з сучасних інформаційних центрів, то ви потрапите в фантастичні “джунглі” з серверних стійок, густо обплутаних “ліанами” оптоволоконних кабелів.

Однак в майбутньому товсті джгути волоконної оптики можуть зникнути, а вся інформація буде передаватися за допомогою променів інфрачервоних лазерів, встановлених зверху кожної стійки. Приймати сигнали, що передаються променями лазерів, будуть датчики, також встановлені нагорі стійок, а система крихітних рухомих дзеркал дозволить змінювати конфігурацію комунікаційної мережі буквально на льоту.

Все вищесказане є ідеєю Мохсена Кавехрада (Mohsen Kavehrad), професора з Пенсільванського університету. І в даний час він вже створив перший дослідний зразок лазерної комунікаційної системи, що отримала назву Firefly, в своїй лабораторії. Використані ним інфрачервоні лазери з довжиною хвилі 1550 нанометрів, подібні стандартним комунікаційним лазерів, можуть забезпечити швидкість передачі інформації до 10 гігабіт на секунду.

Промінь лазера проходить через стандартний мультиплексор, що дозволяє організувати в ньому кілька роздільних комунікаційних каналів, що працюють на світлі з різною довжиною хвилі. А назовні лазерне світло виводиться через звичайну лінзу з недорогого матеріалу. Досвідчена система стабільно працювала при відстані, що розділяє передавач і приймач, що дорівнює 15 метрів. Напрямком поширення променя керувала система крихітних, розміром в 2 мм, дзеркал, що приводяться в рух Мікроелектромеханічні приводами. Система двох напрямках, що означає, що абоненти на обох кінцях лінії можуть приймати і передавати інформацію одночасно.

Як випробувального сигналу вчені “загнали” в лазерний комунікаційний канал цифрові телевізійні сигнали всіх каналів з системи цифрового кабельного телебачення. При цьому, в межах смуги комунікаційного каналу залишилося ще достатньо місця для передачі і інших потоків інформації.

Залежно від того, скільки таких лазерних “зв’язків” буде встановлено в межах інформаційного центру, така система зможе забезпечити більш широку смугу пропускання і велику гнучкість, ніж оптоволоконні кабелі, свічі і маршрутизатори, використовувані в даний час. А в майбутньому, використовуючи найостанніші досягнення в області інфрачервоних лазерів і фотодатчиків, можна буде без зусиль домогтися і терабайтних швидкостей передачі інформації.

В даний час однією з важливих невирішених ще проблем є проблема компенсації вібрацій. Вся справа полягає в тому, що серверні стійки під час роботи сильно вібрують, а джерелами вібрації є численні вентилятори охолодження, жорсткі диски та інші пристрої. “Сильна вібрація підстави змусить вібрувати і промінь лазера, що загрожує значними втратами інформації, що передається” – розповідає професор Кавехрад, – “Зараз ми розробляємо ряд методів, які дозволять якщо не позбутися від вібрації, то хоча б компенсувати її вплив. І однією з опрацьовують нами ідей є використання для цього рухомих дзеркал, які вже і так присутні в складі системи “.

“Поки ще не ясно, чи зможе ідея професора Кавехрада знайти втілення в датацентрах таких гігантів, як Google або Netflix” – розповідає Джонатан Куми (Jonathan Koomey), один з досліджень, – “Цілком ймовірно, що даний підхід зможе знайти застосування в більш вузькій ніші – в області побудови суперкомп’ютерних обчислювальних систем, або в ще більш вузькою – в області спеціалізованих систем, де комунікації є критично важливою складовою “.