Новый стандарт беспроводной связи Wi-Fi 802.11ad, совсем недавно одобренный IEEE, уже начали осваивать в Германии. Немецкий провайдер Creonic заключил контракт с английской компанией Blu Wireless Technology. Уже весной 2013 года он планирует начать предоставлять услуги беспроводной связи на скорости до 7 Гбит/с.

Современные интерфейсы передачи данных друг за другом достигли скоростей в несколько гигабит, став в разы быстрее своих предшественников. Теоретический максимум для USB 3.0 составляет 5 Гбит/с, а для SATA-III и Wi-Fi 802.11ac – 6 Гбит/с. Утверждены протоколы Ethernet стандартов 40 и 100 Гбит/с, но большинство фактически продолжает пользоваться гигабитным каналами. Появился даже гигабитный IrDA (Giga-IR) – как раз в то время, когда ИК-интерфейс в быту вытеснили Bluetooth и Wi-Fi. Есть ли успехи в дальнейшем увеличении пропускной способности? Каких результатов удалось добиться хотя бы в условиях лаборатории?

Лазеры

Ещё 22 мая 2011 года учёные из Технологического института в Карлсруэ (Германия) опубликовали в Nature Photonics результаты выдающегося эксперимента в области телекоммуникаций. Им удалось достичь скорости 26 терабит в секунду, передавая данные по одному лазерному лучу на расстояние 50 км. Столь феноменальный результат был получен благодаря мультиплексированию с ортогональным частотным разделением каналов. Без такой схемы модуляции скорости получаются гораздо скромнее.

Профессор Юрг Леопольд и его экспериментальная установка (фото: Gabi Zachmann)
Профессор Юрг Леопольд и его экспериментальная установка (фото: Gabi Zachmann)

К примеру, год спустя, 25 июня 2012 г., группа исследователей из Университета Южной Калифорнии ценой немалых усилий достигла скорости направленной передачи данных по воздуху 2,56 Тбит/с – это в десять раз меньше результата немецких учёных. При относительно скромных значениях интересна сама методика. В эксперименте использовались 16 лазеров, формирующих объединённый луч. Уплотнение данных возникало благодаря тому, что каждый исходный луч обладал своим орбитальным угловым моментом и не влиял на другие при совместном распространении.

Пример моделирования подобного эффекта при работе массива из трёх идентичных эмиттеров (иллюстрация: Yue Zhang)
Пример моделирования подобного эффекта при работе массива из трёх идентичных эмиттеров (иллюстрация: Yue Zhang)

Терагерцовый диапазон

Направленная передача данных позволяет достичь феноменальных скоростей, однако она мало пригодна для домашнего применения. Беспроводную связь многочисленных мобильных устройств обычно осуществляют по радиочастотным каналам. Здесь тоже есть свои положительные результаты.

16 мая 2012 г. исследователи из Технологического института в Токио использовали терагерцовый диапазон для беспроводной передачи данных. Интерфейс получил рабочее название T-Ray и предложен как дальнейшее развитие Wi-Fi для скоростной связи в пределах десятка метров. Максимальная скорость передачи данных в эксперименте составила 3 Гбит/с на частоте 542 ГГц. Это меньше, чем позволяет Wi-Fi 802.11ac уже сейчас, но авторы прочат своей разработке большой потенциал для развития.

Приёмопередатчик, работающий на частосте 542GHz (фото: Tokyo Institute of Technology)
Приёмопередатчик, работающий на частоте 542GHz (фото: Tokyo Institute of Technology)

Волоконная оптика

Наиболее впечатляющих значений по-прежнему удаётся достичь с использованием волоконной оптики. 28 сентября 2012 года учёные из Университета Хоккайдо и Технического университета Дании при участии ряда частных компаний достигли скорости передачи данных один петабит в секунду. Такое пиковое значение было зарегистрировано при отправке пакетов данных через один кабель с двенадцатью волноводами на расстояние 52,4 км. Практически это сравнимо с мгновенной отправкой пяти тысяч двухчасовых фильмов в формате HDTV через весь город, вот только с такой нагрузкой ещё долго не справятся остальные комплектующие.