Развёртывание оптоволоконных сетей предполагает установку оптических коммутаторов. Нетрудно понять, что коммутатор представляет собой критический элемент инфраструктуры и должен соответствовать скорости передачи данных по оптоволокну. Между тем, существующие сегодня способы реализации оптических коммутаторов далеки от идеала и в будущем грозят стать тормозом в развитии оптической сетевой инфраструктуры.

Younghee Lee graphic

Современные оптические коммутаторы строятся на относительно медленных узлах переключения на линзах и зеркалах, скорость реакции которых находится в пределах долей секунды. К тому же, как в случае коммутатора на базе интерферометра Маха–Цендера, переключение сопровождается значительными потерями, которые необходимо компенсировать усилением сигнала. Преодолеть множество ограничений и использовать новый принцип в переключении оптических каналов взялись разработчики из Калифорнийского университета в Беркли. Для этого они использовали хорошо обкатанное в других областях электроники решение в виде микроэлектромеханических матриц (MEMS).

Kyungmok Kwon

Прототип созданного в Беркли оптического коммутатора показал выдающиеся результаты. Он работает в 10 000 раз быстрее современных коммутаторов. Скорость переключения составляет менее 400 нс. Более того, интегрированный на одном кристалле коммутатор размером 4 × 4 см переключает 240 оптических каналов в конфигурации 240 × 240. Также решение показало незначительные потери на уровне 0,004 дБ на канал или 9,8 дБ на чип, а соотношение включение/выключения канала составило 70 дБ. Это превосходные характеристики, которые могут быть ещё улучшены при переходе на массовое производство. Как же всё это работает?

Tae Joon Seok

Чип коммутатора создавался в обычном КМОП-техпроцессе. Он представляет собой повторяющуюся структуру из базовых элементов в конфигурации 3 × 3. Выше на иллюстрации как раз показан такой массив. Красными линиями обозначены волноводы шириной 10 мкм. Луч (показан синим цветом) попадает на перекрёсток и может либо двигаться по прямой, либо повернуть вправо на 90 градусов. Для поворота вправо (для коммутации) на узел подаётся переключающий импульс, который опускает подвижную электромеханическую рампу с волноводом, уводящим луч вправо вверх. Дальше по маршруту расположена другая рампа, которая возвращает повернувший луч на нижний уровень на магистраль обычных волноводов. Это как авторазвязка, когда поворачивающий транспорт не мешает движению по основной магистрали. Интересная реализация. Ждём коммерческого воплощения.

Достижение исследователей из Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) открывает путь к увеличению пропускной способности оптоволоконных каналов связи, а следовательно, к увеличению скорости интернет-доступа.

Простейшая модель оптоволоконного канала связи обладает двумя параметрами — нелинейностью и дисперсией. Кроме того, на эффективность передачи информации влияют шумы. При заданной мощности входного сигнала и мощности шума указанные параметры определяют тот объём информации, который можно передать по каналу за единицу времени.

Российские специалисты смогли рассчитать максимальную пропускную способность бездисперсионного оптоволоконного канала связи. Учёные предложили оптимальный способ кодирования информации, теоретически позволяющий увеличить скорость передачи данных.

Важно отметить, что результаты расчётов физиков ИЯФ СО РАН уже подтверждены в ходе двух независимых компьютерных экспериментов, основанных на разных методах численного моделирования. Более подробно о проделанной работе можно узнать здесь.

Добавим, что в России ведутся активные исследования в сфере создания новых типов оптоволокна. К примеру, предложено оптическое волокно с сердцевиной квадратной формы, а также оптоволокно для телекоммуникаций, которое может использоваться в широком температурном диапазоне. 

Американский производитель сетевого оборудования Cisco объявил о приобретении разработчика оптических чипов Luxtera. Сделку стоимостью $660 млн планируется закрыть в третьем квартале 2019 финансового года, который завершится в конце июля 2019-го календарного.

Согласно заявлению Cisco, компания, получив в распоряжение микросхемы Luxtera, сможет удовлетворить потребности клиентов в быстрых и высокопроизводительных сетях.

«Наши заказчики стремятся удовлетворить неослабевающий спрос на сети с высокой пропускной способностью, вызванный появлением нового класса распределённых облачных, мобильных и IoT-приложений. Проще говоря, экспоненциально растущие требования к сети нуждаются в новой эре сетевых технологий», — заявил вице-президент по развитию корпоративного бизнеса Роб Сальваньо (Rob Salvagno).

По его словам, инновации в области технологий, архитектуры и производства, которые есть у Luxtera, значительно улучшают производительность и масштабируемость сетевых решений, при этом помогая снизить расходы.

Luxtera развивает технологию кремниевой фотоники, с помощью которой выполняется преобразование данных, закодированных в фотонах и передаваемых по оптоволоконным кабелям непосредственно в полупроводниковые элементы. За счёт этого существенно ускоряется передача данных. В Cisco отмечают, что решения Luxtera применяются для создания интегрированных оптических возможностей для дата-центров корпоративных клиентов и интернет-провайдеров.

Глава компании «Ростелеком» Михаил Осеевский на сессии Восточного экономического форума (ВЭФ) «Информационная инфраструктура — драйвер опережающего экономического развития Дальнего Востока» сообщил о том, что создание волоконно-оптической линии связи на Курильские острова близится к завершению.

Проект, о котором идёт речь, входит в федеральную целевую программу социально-экономического развития Курильских островов на 2016­–2025 годы. Общая протяжённость линии превысит 800 км, а пропускная способность будет достигать 40 Гбит/с.

Строительство линии осуществляется совместно с компанией Huawei. Ввод системы в строй повысит уровень проникновения телекоммуникационных услуг в регионе, что позволит решить задачу устранения цифрового неравенства и даст импульс для экономического и социального развития островов.

Ростелеком

Сообщается, что уже завершена одна из самых сложных частей проекта: проложена подводная часть оптоволоконной линии на Курилы. «Чтобы подключить сложные регионы, требуются государственные инвестиции. Приведу пример Курильских островов. Мы на самом деле подводную часть вместе с нашими партнёрами из Huawei уже завершили, в конце этого года подключим [к высокоскоростному Интернету] и посёлки, и социальную сферу», — приводит «Интерфакс» слова господина Осеевского.

Новая линия позволит обеспечить большую ёмкость каналов связи, отсутствие ограничений трафика, а также возможности для подключения служб экстренного реагирования, обеспечения правопорядка, пожарной безопасности и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций. 

До открытия международной конференции SC17, целиком посвящённой теме высокопроизводительных вычислений и всему, что с ней связано, остается буквально один день. Стартует это мероприятие 12 ноября, а выставочная зона откроется на день позже, 13 ноября. Местом проведения выбран конференц-центр Колорадо, знаменитый CCC (Colorado Convention Center), расположенный в городе Денвер, США. Поскольку конференция посвящена ИТ-тематике, да ещё и высокопроизводительным решениям, ей потребуется пусть временная, но быстрая и надёжная сеть. В прошлом году на SC16 в Солт-Лейк-Сити наличие более 11 тысяч участников потребовало прокладки более чем ста миль оптического волокна. Аналогичная работа ведётся и в эти дни, предшествующие открытию SC17.

Волокно, оставшееся с SC16, проходит проверку на пригодность к повторному использованию

Обычно сети такого класса делаются стационарными и прокладываются в специальных кабель-каналах под полом или потолком, либо в стенах, а кабели имеют соответствующую пылевлагозащиту. Но это непозволительная роскошь для мероприятия, которое проходит в одном здании только один раз. Поэтому сеть на SC17 тоже будет временной. Более 180 добровольцев собрались в Денвере, чтобы проложить SCinet — сеть, которая не просто снабдит конференцию доступом в Интернет, но и позволит демонстрировать в работе уникальное высокоскоростное оборудование, привезённое участниками конференции.

Хотя сеть и временная, её разработка заняла целый год, а готовиться к SC17 участники проекта SCinet начали за месяц до начала мероприятия. Оптоволокнные кабели будут прикрыты лишь ковровыми покрытиями и тонкими древесно-волоконными плитами, а перед началом выставки и вовсе примут на себя удары многочисленных тележек и погрузчиков.

Из этого следует простой факт: вопрос быстрого ремонта стоит очень остро, да и закупка катушек нового волокна каждый год — удовольствие не из дешёвых. Поэтому на SC17 широко используются старые и переработанные отрезки кабелей. Из 84 катушек 24 имеют статус «refurbished», а выжившие в этом году отрезки планируется использовать и на SC18 в Далласе. Перед монтажом волокно проверяется с помощью оптического рефлектометра (TDR), а для сварки и установки разъёмов применяется сварочная станция Swift F1.

К сожалению, оптоволокно, превосходя во всём медь, существенно уступает последней в простоте ремонта кабельных соединений и требует довольно высокой квалификации. Как отмечают лидеры «кабельной команды», редко когда удаётся обойтись без срочного ремонта, а иногда приходится работать и прямо на выставке. Кроме того, 17 ноября, по завершении SC17, сеть будет демонтирована менее, чем за 24 часа, и в этом процессе часть кабелей неизбежно пострадает. Остаётся пожелать создателям SCinet удачи и надеяться, что сеть не подведёт и в этом году.

В середине сентября премьер-министр РФ Дмитрий Медведев заявил, что в ближайшие годы Россия должна сократить закупки оптического волокна за рубежом. Однако, как сообщает ТАСС, эксперты полагают, что осуществить импортозамещение в соответствующей сфере удастся далеко не сразу.

Дело в том, что сейчас на импортное оптоволокно приходится около 90 % российского рынка. И только 10 % составляет отечественная продукция.

Первый в России завод по производству телекоммуникационного оптического волокна АО «Оптиковолоконные системы» начал работу в Мордовии в 2015 году. Однако отечественная продукция пока не слишком охотно закупается телекоммуникационными компаниями. Отчасти такая ситуация объясняется довольно высокими ценами на российское оптоволокно.

Таким образом, полагают эксперты и участники рынка, на импортозамещение в сегменте оптического волокна потребуется не менее семи лет. Более реалистичным и вовсе назван срок в девять лет.

Нужно отметить, что в России ведутся активные исследования в сфере оптоволоконных технологий. Так, недавно холдинг «Швабе» объявил о создании оптического волокна с сердцевиной квадратной формы. Разработка предназначена для диодных систем накачки твердотельных лазеров различной мощности, использующихся в области высокоточной обработки материалов и медицине, в частности, в лазерной хирургии, офтальмологии и стоматологии.

Кроме того, российские специалисты создали уникальное оптоволокно с экстремально большим размером сердцевины, сохраняющее когерентные свойства света. Разработка найдёт применение при конструировании мощных импульсных оптоволоконных лазеров и усилителей, а также поляризационных сенсоров. 

«Ростелеком» отрапортовал о развитии инфраструктуры интернет-доступа в Южном федеральном округе (ЮФО) и Северо-Кавказском федеральном округе (СКФО) в уходящем году.

Напомним, что компания «Ростелеком» назначена единым федеральным оператором универсального обслуживания. Компания реализует проект устранения цифрового неравенства. Для этого в нашей стране должно быть построено 215 тыс. километров волоконно-оптических линий связи. Проект предусматривает создание точек доступа в населённых пунктах численностью от 250 до 500 человек и предоставление населению доступа в Интернет на скорости не менее 10 Мбит/с. Точки доступа должны быть организованы в почти 14 тыс. населённых пунктов страны, где проживает около 4 млн человек.

Сообщается, что в уходящем году «Ростелеком» проложил в ЮФО и СКФО примерно 2750 км оптоволокна для обеспечения интернет-доступа в 188 населённых пунктах. При строительстве точек доступа применяется оборудование отечественного производства. Сама точка доступа представляет собой железобетонную опору высотой несколько метров, на которой крепятся климатический шкаф и необходимое оборудование: Ethernet-коммутатор, роутер Wi-Fi и антенны, обеспечивающие круговое покрытие. Оборудование рассчитано на работу в сложных климатических условиях.

Пользователям доступны три вида сети: RTOpen, RTFree, RTWi-Fi. В сети RTOpen клиент может зарегистрироваться в едином личном кабинете и подключить услугу с помощью выданного логина и пароля. В сети RTFree абонент пользуется бесплатным доступом к списку сайтов органов государственной власти, Единому порталу государственных и муниципальных услуг и ряду СМИ. В сети RTWi-Fi доступ к интернет-ресурсам неограничен: необходимое условие — наличие положительного баланса на лицевом счёте. 

Корпорация Intel рассказала о прогрессе в разработке новейшей системы оптической связи для серверов MXC, которая обеспечит очень высокие скорости передачи данных.

MXC базируется на принципах кремниевой фотоники (Silicon Photonics). Это перспективная развивающаяся технология, в которой обычный кремний используется для передачи и приёма оптической информации между компьютерами и другими электронными устройствами. Технология поможет удовлетворить потребности в пропускной способности будущих вычислительных приложений с высокой интенсивностью обработки данных (таких как системы удалённого медицинского обслуживания и реалистичные трёхмерные виртуальные миры).

В линиях связи MXC вместо электрических сигналов и медных кабелей используется свет и тонкие оптоволоконные соединения. Это позволяет повысить пропускную способность и увеличить максимальную длину соединений: в случае с MXC она достигает 300 метров.

Технология MXC позволяет объединять до 64 оптоволоконных соединений с пропускной способностью 25 Гбит/с. Таким образом, система обеспечит скорость передачи данных до 800 Гбит/с в прямом и обратном направлении, а суммарная пропускная способность достигнет 1,6 Тбит/с.

Коннекторы MXC будут компактнее и надёжнее современных благодаря меньшему количеству компонентов. По утверждениям Intel, они будут в 10 раз лучше защищены от пыли.

Детали для систем передачи данных MXC уже начала производить компания U.S. Conec. Поставками соответствующих кабелей займутся Corning, Tyco Electronics и Molex. Продажи MXC должны начаться в третьем квартале; данных о цене пока нет. 

Опубликованное на днях исследование является частью широкого академического интереса к изучению пропускной способности волоконно-оптических систем. На больших расстояниях они сталкиваются с ограничениями, вызванные шумом, а пропускная способность канала падает с увеличением расстояния. Точный прогноз максимальной теоретической пропускной способности систем представляет практический интерес для владельцев систем и инженеров, так как он служит основанием для принятия инвестиционных решений.

Группа в составе Ронена Дара (Ronen Dar), Марка Штайфа (Mark Shtaif) и Меир Федер (Meir Feder) из Университета Тель-Авива (Израиль), предполагает, что шум сам по себе может быть использован для расширения возможностей системы. Они считают, что при использовании временных корреляций для анализа шума канала, пиковая пропускная способность каждого канала в системе WDM может быть увеличена на 1 бит/с на герц, что, в свою очередь, «эквивалентно удвоению SNR (отношения сигнал/шум) в линейной системе». Практическая реализация математических построений группы может привести к созданию более производительных оптических систем, которые используют преимущества этого эффекта.

Материалы по теме:

• Intel и McAfee сфокусируются на вопросах повышения безопасности облачных технологий;
• В Германии запущен новый корневой DNS-сервер для обслуживания российских доменов;
• Cisco Systems увеличивает количество своих академий в России.

Источник:

• datacenterknowledge.com

Компания Sidera Networks сообщила, что планирует обновить одну из своих оптоволоконных сетей, связывающую ряд важнейших дата-центров Нью-Йорка и штата Нью-Джерси и обслуживающую целый ряд ключевых финансовых и торговых организаций, в число которых входят биржи NYSE и NASDAQ.

Известно, что задержки при прохождении данных даже на долю секунды могут повлиять на оперативность выполнения финансовых сделок и проведения биржевых операций. С этим связана постоянная конкуренция провайдеров сетевых инфраструктур, которые сейчас внедряют маршрутизаторы, способные обрабатывать данные по сделкам за несколько наносекунд. Задача провайдеров оптоволоконных сетей сводится к тому, чтобы найти для каждой оптоволоконной трассы кратчайший путь и поставить на каждом из концов такой трассы самое современное оборудование. Как сказал Джо Кьюмелло (Joe Cumello), вице-президент Sidera Networks по маркетингу, специалисты компании должны "устранить слабину" в сети, трассы которой изначально были проложены не самым лучшим образом. Кроме того, Sidera поставит новое коммутирующее оборудование и проведет дополнительные оптоволоконные трассы. По словам представителей компании, ее трассы будут в итоге на 1-10 километров (зависит от длины конкретной магистрали) короче, чем трассы в конкурирующих сетях, что и позволит Sidera Networks сделать задержки при прохождении данных самыми низкими в регионе.

Высокоскоростная оптоволоконная сеть Xtreme Ultra-Low Latency Network компании Sidera связывает дата-центр NYSE в г. Мава, один из узлов NASDAQ в г. Картерет, узел компании Savvis в г. Вихаукен, один из дата-центров компании Equinix в г. Секокус, крупнейший телекоммуникационный центр в г. Ньюарк и ЦОД компании Google в Манхэттене.

Материалы по теме:

• Intel и McAfee сфокусируются на вопросах повышения безопасности облачных технологий;
• В Германии запущен новый корневой DNS-сервер для обслуживания российских доменов;
• Cisco Systems увеличивает количество своих академий в России.

Источник:

• datacenterknowledge.com