Bezprzewodowy Internet w gigabitach na sekundę. Włączanie nadświetlnej
- Każdy wie, że przy dużym obciążeniu pojemność Wi-Fi się kurczy - wyjaśniał w rozmowie z czasopismem "NOS" prof. Ton Koonen. - Dzieje się tak dlatego, że Wi-Fi wykorzystuje fale radiowe. Jeśli w sieci znajduje się wiele urządzeń, musimy dzielić przepustowość anteny Wi-Fi z innymi użytkownikami. Mamy więc duże ciasto i każdy dostaje po kawałku.
Zespół z holenderskiej uczelni wykorzystał jednak zamiast fal radiowych promieniowanie w zakresie podczerwieni. Wiązki będące nośnikami bitów danych są wysyłane bezpośrednio do różnych urządzeń, przy czym każde urządzenie otrzymuje swoją odrębną wiązkę. Zdaniem Koonena tego rodzaju rozwiązanie mogłoby np. znacznie poprawić jakość Internetu w pociągu.
- Każdy wówczas dostaje całe ciasto - mówi. Sieć Wi-Fi działa w paśmie częstotliwości 2400-2485 MHz (2,4 GHz) lub 4915-5825 MHz (5 GHz). System stworzony w TU Eindhoven wykorzystuje światło podczerwone o długości fali 1500 nanometrów i większej. Oznacza to częstotliwości ok. 200 THz, co sprawia, że pojemność danych promieni świetlnych jest znacznie większa. System z Eindhoven do tej pory wykorzystywał jednak promienie świetlne tylko do pobierania danych. Ich przesyłanie odbywa się nadal przy użyciu sygnałów radiowych, bo w większości aplikacji na przesyłanie potrzeba o wiele mniej miejsca.
Czy to nie przypomina jednak pewnej głośnej przed kilku laty, a następnie nieco przygasłej, "technologii przyszłości" pod nazwą Li-Fi, czyli koncepcji dostarczania Internetu za pomocą światła? W końcu podczerwień to też światło, tylko niewidzialne.
Testy przeprowadzone kilka lat temu wykazywały, że Li-Fi może osiągnąć prędkość nawet do 224 Gb/s. W eksperymentach przeprowadzonych w 2015 r. w warunkach pozalaboratoryjnych udało się osiągnąć 1 Gb/s, czyli jak na przesył bezprzewodowy wciąż nieźle. Niektórzy powzięli nadzieję, że w domach i biurach będzie można korzystać z Internetu branego niemalże z żarówki LED. Jednak testowane techniki Li-Fi miały te samy ograniczenia, co Wi-Fi - pasmo musiało być dzielone pomiędzy wszystkie urządzenia w zasięgu nadajnika.
Li-Fi w zakresie podczerwieni nie jest nowym pomysłem, ale większość wcześniejszych eksperymentalnych systemów wykorzystywało energochłonne ruchome lusterka do kierowania wiązek światła podczerwieni. Układ opracowany na uczelni z Eindhoven używa do wysyłania danych pasywnych anten, bez żadnych ruchomych części. Anteny wysyłają wiązki podczerwieni dostarczane przez łącze światłowodowe przy użyciu specjalnych kratownic, które wypromieniowują je w różnych kierunkach, uzależnionych od długości fal i kątów padania. Oznacza to, że mechanizm nie wymaga do tej operacji zasilania, ani też ewentualnej konserwacji technicznej - nie chodzi bowiem o mechanicznie poruszający się element. Do każdego urządzenia dociera wiązka o nieco innej długości fali, więc połączenie co do zasady nie powinno być spowalniane, bez względu na to ile smartfonów i komputerów używa sieci jednocześnie.
Minusem systemu podczerwieni jest fakt, że ściany są dla wiązek nieprzepuszczalne. Oznacza to, że w każdym pomieszczeniu trzeba instalować oddzielną antenę. System nie zwiększy również szybkości rzeczywistego Internetu. Przy okazji powstaje też pytanie, czy nasze urządzenia poradzą sobie z tak szybkim przesyłem i w pełni go wykorzystają. Ten problem można jednak zostawić na moment, gdy tego rodzaju nadajniki będą już dostępne na rynku.
Rekord za rekordem
W świecie internetowych rekordów prędkości można się trochę zagubić. Czym innym są bowiem wyniki z testów w warunkach laboratoryjnych, a czym innym - osiągi "w terenie", czyli w rzeczywiście używanych sieciach telekomunikacyjnych. Należy też odróżnić wyniki testów nowych technologii opartych na znanych rozwiązaniach, np. światłowodach, od eksperymentów z zupełnie nowymi nośnikami. Potrzebne jest również rozróżnienie pomiędzy Internetem przewodowym a tym niepotrzebującym kabli.
Oto historia rekordów internetowych ostatnich kilku lat:
• Maj 2011 - Badacze z niemieckiego Instytutu Technologicznego w Karlsruhe za pomocą jednego lasera światłowodowego osiągnęli prędkość łącza szerokopasmowego wynoszącą ok. 26 Tb/sek. (terabitów na sekundę).
• 2013 - Rekord szybkości bezprzewodowego transferu danych na większą odległość wynosi 40 Gb/s. Należy do niemieckiego zespołu naukowców ze wspomnianego Instytutu Technologii w Karlsruhe (3). W maju 2013 r. Niemcom udała się rekordowa transmisja na odległość ok. 1 km - pomiędzy dwoma budynkami, przy częstotliwości sygnału 240 GHz. Natomiast jesienią 2013 r. za pomocą eksperymentalnych fal subterahercowych specjalistom z Karlsruhe udało się osiągnąć prędkość rzędu 100 Gb/s, na odległość 20 m.
• Styczeń 2014 - Naukowcy w Wielkiej Brytanii stworzyli najszybsze łącze internetowe, jakie kiedykolwiek powstało z użyciem komercyjnie wykorzystywanych kabli światłowodowych. Osiągnęli prędkość transferu 1,4 Tb/ sek., czyli 0,175 TB/sek. (terabajtów na sekundę). Dzięki tym prędkościom w ciągu jednej sekundy można np. ściągnąć 44 nieskompresowane fi lmy HD (po 4 GB każdy).Test przeprowadzono na łączu BT Tower w centrum Londynu, z Ipswich na wschodnim wybrzeżu Anglii. Osiągnięcie to było efektem współpracy przedsiębiorstw telekomunikacyjnych Alcatel-Lucent i fi rmy BT. Użyły one siedmiu różnych łączy o przepustowości 200 Gb/s każde.
• Sierpień 2014 - Naukowcy z Uniwersytetu Technicznego w Danii (DTU) osiągnęli prędkość transferu 43 Tb/sek. (5,375 TB/sek.) przy użyciu wielordzeniowego nadajnika światłowodowego. Uniwersytet był jednym z pierwszych, który wypróbował układ siedmiowłóknowy, wykonany przez japońskie firmy telekomunikacyjne Nippon Telegraph i Telephone Corporation.
• Październik 2014 - Wspólna praca naukowców z holenderskiego Uniwersytetu Technologicznego w Eindhoven i Uniwersytetu Środkowej Florydy pozwoliła ustanowić nowy rekord przesyłu danych pojedynczym przewodem optycznym o długości 1 km. Udało się im osiągnąć transfer na poziomie 255 Tb/sek. (32 TB/sek.). Równa się to w przybliżeniu całkowitej sumie całego ruchu internetowego w ciągu godziny.
• Sierpień 2017 - Verizon, jeden z operatorów komórkowych działających na terenie Stanów Zjednoczonych, ustanowił nowy rekord transmisji danych z wykorzystaniem LTE. Amerykańscy specjaliści osiągnęli prędkość 1,07 Gb/s. Użyli do tego 200 MHz spektrum Frequency Division Duplex, z częstotliwościami podzielonymi na odbierające oraz wysyłające dane. Oprócz Verizon w próbach brały udział Qualcomm oraz Ericsson. Było to możliwe dzięki symultanicznemu wykorzystaniu dwunastu strumieni LTE. Ericsson określił osiągnięcie takiego wyniku mianem następnego kamienia milowego w drodze do technologii przesyłu danych 5G.
