Группа учёных Высшей технической школы Цюриха (ETH Zurich) сделала большой шаг в направлении беспроводной передачи данных. Они продемонстрировали работу системы на основе лазера, которая смогла обеспечить пропускной способностью более 1 Тбит/с при передаче данных на расстояние 53 км. Исследователи считают, что эта технология в итоге позволит отказаться от паутины кабелей, протянутых по всему миру.
Источник изображений: ETH Zurich
Данная работа является частью европейского проекта Horizon 2020, который финансирует передовые исследования на сумму 80 миллиардов евро. Команда ETH под руководством профессора Юрга Лейтхольда (Jürg Leuthold) предполагает, что оптическая система передачи данных будет работать со спутниками с гораздо более высокой скоростью, что устранит необходимость в физической интернет-магистрали, пересекающей океаны.
В этом исследовании учёные из ETH Zurich не использовали спутник, так как лазерная передача данных и так прекрасно работает в космосе благодаря полному отсутствию воздуха, а вот на Земле он мог бы помешать ей. Например, спутники Starlink компании SpaceX используют лазеры для передачи данных между собой. Учёным было необходимо убедиться, что терабитный лазер сможет работать в пределах атмосферы Земли. Для этого команда выбрала далёкую, высоко поднятую цель: Юнгфрауйох (Jungfraujoch), горный перевал в Швейцарских Альпах, расположенный примерно в 53 км от источника лазера.
Для поддержания более высокой скорости передачи данных, оптическая система, разработанная ETH Zurich, использует модулированную световую волну. Это означает, что приёмник может считывать несколько состояний каждого передаваемого символа. Изменяющиеся фазовые углы и амплитуда создают сигнал в 64 QAM. Турбулентность в атмосфере может исказить эти тщательно построенные формы волны, поэтому исследователи в сотрудничестве с французской аэрокосмической фирмой Onera создали чип микроэлектромеханической системы (MEMS) с 97 микроскопическими зеркалами. Этот чип может корректировать неправильный фазовый сдвиг с частотой 1500 раз в секунду, обеспечивая целостность сигнала.
В данном исследовании использовался лишь лазер с одной длиной волны света, то есть с одним каналом передачи, но команда считает, что технология может быть масштабирована до 40 каналов. При скорости около одного терабита на канал экспериментальная технология начинает выглядеть как нечто, способное заменить физические кабели. Нынешние спутниковые интернет-системы все ещё полагаются на сигналы микроволнового диапазона, и потому они не могут передавать такое же количество данных, сколько может высокочастотный лазер. Вполне возможно, что будущие спутниковые интернет-созвездия будут использовать подобные лазеры для передачи данных на поверхность Земли. Однако исследователи из ETH Zurich оставят это другим учёным и инженерам.
По планам команды следующим этапом является разработка улучшенных формул модуляции для увеличения пропускной способности.