Cпираль - Журнал "Компьютерра"

Cобытия недавних дней заставили меня вспомнить начавшее было забываться старое и заодно перечитать одну из опубликованных пару лет назад тем, "Луч света" (#232), вернее, интервью с Евгением Диановым - в части, где говорилось о первых попытках передачи данных с помощью лазера.

Поначалу линии прокладывали в свободной атмосфере. Однако уже первые опыты, проведенные в начале 60-х годов, показали, что эта среда не подходит для надежной связи - мешают атмосферные осадки, птицы и т. д. Для того чтобы изолировать лазерный луч от окружающей среды, пытались использовать конструкции из металлических труб и зеркал, построенные по принципу перископа, но они были довольно сложны и непрактичны. Тогда взгляд ученых обратился к диэлектрическим волноводам, иначе называемым волоконными световодами.

С тех пор два направления лазерной связи разделились. Об успехах на ниве оптоволокна сейчас, наверное, известно всем. А вот беспроводное (точнее, безволоконное) направление до недавнего времени развивалось в собственном, довольно замкнутом секторе. Впрочем, об этом подробно написано в статье "Цифровые маяки коммуникаций" (www.computerra.ru/1998/4/4.html).

Ситуация начала меняться, причем, я бы сказал, с пугающей быстротой, весной этого года. Сначала компания Terabeam (www.terabeam.com) объявила о разработке беспроводной оптической системы "точка-многоточка" Fiberless Optical, позволяющей передавать данные с гигабитными скоростями, и о начале ее пилотных испытаний. В экспериментах тут же захотела поучаствовать Lucent, тоже не новичок на рынке оптической беспроводной связи: разработанная ею в содружестве с компанией AstroTerra система Terralink (почувствуйте созвучие) позволяла передавать потоки в 2,5 Гбит/с на расстояние до двух с половиной километров. Вследствие дороговизны Terralink'и нашли применение в основном в военно-морском флоте США (не правда ли, удобно: подогнал авианосец и без всяких проводов и проволочек, прямо на рейде быстро и скрытно закачал все необходимые данные и боевое задание), а вот Fiberless Optical позиционируется уже на массовый городской бизнес-рынок.

Поступали новости и из компании MRV Communications, сперва о разработке и производстве отдельных блоков для оптических беспроводных линий, а уже в июле пришли одно за другим два сообщения: сначала о приобретении уже знакомой нам AstroTerra, затем - о выделении оптических решений последней мили, как проводных, так и беспроводных, в отдельный бизнес - корпорацию Optical Access.

В заделе AstroTerra помимо Terralink и проектов для Интернет-провайдеров - еще и космическая оптическая система передачи данных, разработанная в рамках проекта Space Technology Research Vehicle-2 (STRV-2). Испытания - в разгаре: 7 июня спутник TSX-5 (на фото) массой 250 кг с научной платформой STRV-2 на борту выведен на эллиптическую орбиту высотой 406-1706 км. По расчетам система должна обеспечить передачу потоков до 1 Гбит/с с борта спутника на приемный центр, расположенный в Калифорнии, на расстояниях до 2000 километров, по трассам, наклонно проходящим сквозь земную атмосферу...

Для передачи данных используются лазерные светодиоды, на приеме - лавинные фотодиоды и загадочный фильтр на атомных линиях поглощения (atomic line filter), не удивлюсь, если окажется, что это банальный оптический усилитель.

Причина описанного буйства красок скорее всего одна: при разработке и производстве оптоволоконных линий накоплена критическая масса технологий, и сейчас они прокладывают дорогу в беспроводные оптические коммуникации.

Последней каплей (собственно, и побудившей меня написать эти заметки) стала статья в "Science" от 21 июля, описывающая оптоволокно нового типа - коаксиальное: свет в нем передается в области между идеально отражающей диэлектрической сердцевиной и такой же оболочкой, и последовавшие за ней статьи в "MSNBC" и "MIT News".

Основой конструкции стало разработанное в Массачусетском технологическом институте (MIT) идеальное диэлектрическое зеркало: по аналогии с хорошо известным металлическим зеркалом, оно отражает свет, падающий на него под любым углом (все современное оптоволокно основано на эффекте полного отражения: свет, падающий на границу двух сред под углом больше критического, полностью отражается), но имеет гораздо меньшие потери в оптическом диапазоне. В основе зеркала - чередующиеся слои диэлектрика (полистирола) и полупроводника (теллура) и тонкие математические модели.

Для внедрения разработки создана компания OmniGuide Communications (www.omni-guide.com). И "MIT News", и "MSNBC" наперебой сообщают, что новое коаксиальное волокно будет обладать неоспоримыми преимуществами по широкополосности, простоте укладки (его можно сгибать под любыми углами) и цене, говорят о грядущем перевороте в телекоммуникациях, но не приводят никаких реальных выкладок, расчетов и объяснений.

А вопросов пока больше, чем ответов. Ведь подобная среда хороша для многолучевого (или, если хотите, многомодового) распространения сигнала (в оптоволокне благодаря существованию критического угла происходит так называемая отсечка мод). По сути, это обыкновенный волновод с отражающими стенками, и в приближении геометрической оптики для одномодового распространения его толщина должна быть меньше длины волны. А это почти на порядок меньше 7-8 микрометров - толщины сердечника одномодового волокна. Остается ждать появления номера "Science"...

По сути, применение волноводов с идеально отражающими стенками будет означать возврат к перископическим конструкциям тридцатилетней давности, упоминавшимся в начале статьи.

История повторяется? Трагедия - или фарс? И куда ведет следующий виток спирали?