Открытые лучи инфракрасных лазеров смогут заменить оптоволоконные каналы в датацентрах будущего - «Наука и технологии»

Если вам доведется попасть внутрь помещения одного из современных информационных центров, то вы попадете в фантастические "джунгли" из серверных стоек, густо опутанных "лианами" оптоволоконных кабелей. Однако в будущем толстые жгуты волоконной оптики могут исчезнуть, а вся информация будет передаваться при помощи лучей инфракрасных лазеров, установленных наверху каждой стойки. Принимать сигналы, передаваемые лучами лазеров, будут датчики, также установленные наверху стоек, а система крошечных подвижных зеркал позволит изменять конфигурацию коммуникационной сети буквально на лету.

Все вышесказанное является идеей Мохсена Кавехрада (Mohsen Kavehrad), профессора из Пенсильванского университета. И в настоящее время он уже создал первый опытный образец лазерной коммуникационной системы, получившей название Firefly, в своей лаборатории. Использованные им инфракрасные лазеры с длиной волны 1550 нанометров, подобные стандартным коммуникационным лазерам, могут обеспечить скорость передачи информации до 10 гигабит в секунду.

Луч лазера проходит через стандартный мультиплексор, позволяющий организовать в нем несколько раздельных коммуникационных каналов, работающих на свете с различной длиной волны. А наружу лазерный свет выводится через обычную линзу из недорогого материала. Опытная система стабильно работала при расстоянии, разделяющем передатчик и приемник, равном 15 метров. Направлением распространения луча управляла система крошечных, размером в 2 мм, зеркал, приводимых в движение микроэлектромеханическими приводами. Система является двунаправленной, что означает, что абоненты на обоих концах линии могут принимать и передавать информацию одновременно.

В качестве испытательного сигнала ученые "загнали" в лазерный коммуникационный канал цифровые телевизионные сигналы абсолютно всех каналов из системы цифрового кабельного телевидения. При этом, в пределах полосы коммуникационного канала осталось еще достаточно места для передачи и других потоков информации.

В зависимости от того, сколько таких лазерных "связей" будет установлено в пределах информационного центра, такая система сможет обеспечить более широкую полосу пропускания и большую гибкость, нежели оптоволоконные кабеля, свичи и маршрутизаторы, используемые в настоящее время. А в будущем, используя самые последние достижения в области инфракрасных лазеров и фотодатчиков, можно будет без труда добиться и терабайтных скоростей передачи информации.

В настоящее время одной из важных нерешенных еще проблем является проблема компенсации вибраций. Все дело заключается в том, что серверные стойки во время работы сильно вибрируют, а источниками вибрации являются многочисленные вентиляторы охлаждения, жесткие диски и другие устройства. "Сильная вибрация основания заставит вибрировать и луч лазера, что чревато значительными потерями передаваемой информации" - рассказывает профессор Кавехрад, - "Сейчас мы разрабатываем ряд методов, которые позволят если не избавиться от вибрации, то хотя бы компенсировать ее влияние. И одной из прорабатываемых нами идей является использование для этого подвижных зеркал, которые уже и так присутствуют в составе системы".

"Пока еще не ясно, сможет ли идея профессора Кавехрада найти воплощения в датацентрах таких гигантов, как Google или Netflix" - рассказывает Джонатан Куми (Jonathan Koomey), один из исследований, - "Вполне вероятно, что данный подход сможет найти применение в более узкой нише - в области построения суперкомпьютерных вычислительных систем, или в еще более узкой - в области специализированных систем, где коммуникации являются критически важной составляющей".