Команда UCL увеличивает частоту

Исследователи UCL совместно с коллегами из Китая разработали новый метод частотно-привязанного мультиплексирования, который может обеспечить гарантированную пропускную способность и низкую задержку для критичных ко времени приложений в облаке. Он может обеспечить связь, необходимую для таких приложений будущего, как беспилотные автомобили и парки дронов. Статья об этом методе в открытом доступе опубликована в журнале Nature Electronics.

Новые облачные приложения, такие как виртуальная реальность и подключенные автопарки, требуют гарантированных соединений, а также низкой и стабильной задержки для периферийных центров обработки данных. В настоящее время связь между пользователем и облаком основана на планированных по времени кадрах данных через оптоволоконные сети с древовидной топологией, которые не способны обеспечить гарантированные соединения с низкой или стабильной задержкой и не могут быть масштабированы для большего числа пользователей.

… Мы используем тактовую и оптическую синхронизацию частот, обеспечиваемую методами гребенки частот и обработки сигналов, чтобы предоставить каждому пользователю выделенную оптическую полосу пропускания, создавая масштабируемую восходящую связь между пользователем и облаком. В качестве доказательства концепции мы демонстрируем систему частотного мультиплексирования, обслуживающую до 64 пользователей с совокупной полосой пропускания 160 ГГц и обеспечивающую скорость передачи данных до 4,3 Гбит/с на пользователя (совокупная пропускная способность 240,0 Гбит/с с учетом диапазона длин волн 200 ГГц). с высокой чувствительностью приемника –35 дБм.

Концепция восходящего потока FDM с синхронизацией по тактовой и оптической частоте для приложений, критичных ко времени. a. Широкополосная и близко расположенная гребенка частот, генерируемая в граничном облаке и привязанная к тактовому сигналу источника в периферийном центре обработки данных. b. Отфильтрованная гребенка частот, отправляемая пользователям из периферийного облака или оптического линейного терминала. c — восходящие сигналы FDM; каждая длина волны пользователя синхронизируется с выбранным тоном в гребенке распределенных частот, формируя широкополосный оптический сигнал, который обнаруживается одним когерентным приемником. d. Различные диапазоны WDM (например, полоса пропускания 100–200 ГГц) охватывают разные пассивные волоконно-оптические сети. Синий, зеленый и красный цвета обозначают различные диапазоны WDM. e. Примеры критичных ко времени приложений, включая систему совместного дорожного движения и виртуальную реальность. Чжоу и др.

Метод мультиплексирования с привязкой к частоте может обеспечить более чем в 20 раз большую пропускную способность лучших полноволоконных широкополосных сетей и в 65 раз большую скорость типичной домашней широкополосной связи в Великобритании, а также почти гарантированное соединение и низкую задержку.

Телекоммуникационные сети имеют решающее значение для функционирования Интернета: они являются цифровым эквивалентом дорог, по которым передаются данные, которые соединяют нас с облаком. Лучшие сети используют оптоволоконные кабели для передачи и получения информации. Для новой полностью оптоволоконной широкополосной связи, которая разворачивается по всей Великобритании, мультиплексирование с временным разделением (TDM) является наиболее распространенной технологией, используемой для управления трафиком, которая объединяет данные нескольких пользователей в один сигнал. Каждому пользователю назначаются короткие временные интервалы, в течение которых его данные могут передаваться небольшими порциями, прежде чем данные будут повторно собраны в пункте назначения.

Ключевая проблема TDM заключается в том, что данные каждого пользователя должны ждать определенного временного интервала, прежде чем их можно будет передать по оптоволокну, как автомобили ждут, пока они не смогут проехать дальше на светофоре. При нынешних технологиях такой подход необходим для координации передачи по оптоволокну, но это также ограничивает доступную емкость данных и увеличивает время, необходимое для отправки данных по сети.

Самые быстрые услуги широкополосной оптоволоконной связи, доступные в Великобритании, обеспечивают скорость загрузки выше одного гигабита в секунду (Гбит/с), обычно с гораздо более низкой скоростью загрузки. В последние годы резко возросло распространение полноволоконной широкополосной связи с появлением оптоволоконных соединений в домах и на предприятиях по всей стране, но для большинства пользователей широкополосной связи в Великобритании последняя часть линии, идущая в их дома, остается старой и медленной медной. проводка.

Следовательно, средняя скорость широкополосного доступа в Интернет в Великобритании в сентябре 2022 года составляла всего 65,3 мегабита в секунду (Мбит/с).