Laseri koji mogu osposobiti internetsku okosnicu putem satelita uskoro bi mogli eliminirati potrebu za dubokomorskim kabelima
Laseri za optičku komunikaciju podataka mogu odašiljati nekoliko desetaka terabita u sekundi, unatoč ogromnoj količini razornih zračnih turbulencija. Znanstvenici ETH Zurich i njihovi europski partneri demonstrirali su ovu sposobnost laserima između planinskog vrha Jungfraujoch i grada Berna u Švicarskoj. Ovo će uskoro eliminirati potrebu za skupim dubokomorskim kabelima.
Okosnicu interneta čini gusta mreža optičkih kabela, od kojih svaki prenosi do više od 100 terabita podataka u sekundi (1 terabit = 1012 digitalnih 1/0 signala) između mrežnih čvorova. Veze između kontinenata odvijaju se putem dubokomorskih mreža — što je golem trošak: jedan kabel preko Atlantika zahtijeva ulaganje od stotina milijuna dolara. TeleGeography, specijalizirana konzultantska tvrtka, objavila je da trenutno postoji 530 aktivnih podmorskih kabela—i taj broj je u porastu.
Međutim, uskoro bi taj trošak mogao značajno pasti. Znanstvenici s ETH Zurich, radeći zajedno s partnerima iz svemirske industrije, demonstrirali su terabitni optički prijenos podataka kroz zrak u europskom projektu Horizon 2020. U budućnosti će to omogućiti mnogo isplativije i mnogo brže veze okosnice putem konstelacija satelita blizu Zemlje.
Izazovni uvjeti između Jungfraujocha i Berna
Kako bi postigli ovu prekretnicu, projektni partneri napravili su značajan korak naprijed u uspostavljanju satelitske optičke komunikacijske veze putem uspješnog testa provedenog između alpskog planinskog vrha, Jungfraujocha, i švicarskog grada Berna. Iako laserski sustav nije bio izravno testiran sa satelitom u orbiti, oni su postigli visok prijenos podataka na udaljenosti slobodnog prostora od 53 km (33 milje).
Laserska zraka putuje kroz gustu atmosferu blizu tla. U tom procesu, mnogi čimbenici – različite turbulencije u zraku iznad visokih snijegom prekrivenih planina, vodena površina jezera Thun, gusto izgrađeno gradsko područje Thun i ravnina Aare – utječu na kretanje svjetlosnih valova, a posljedično i na prijenos podataka. Treperenje zraka, potaknuto toplinskim pojavama, remeti ravnomjerno kretanje svjetlosti i može se vidjeti golim okom u vrućim ljetnim danima.
Satelitski internet koristi spor mikrovalni prijenos
Internetske veze putem satelita nisu novost. Najpoznatiji primjer danas je Starlink Elona Muska, mreža od više od 2000 satelita koji kruže blizu Zemlje i koja omogućuje pristup internetu u gotovo svakom kutku svijeta. Međutim, prijenos podataka između satelita i zemaljskih postaja koristi radio tehnologije, koje su znatno manje moćne. Poput bežične lokalne mreže (WLAN) ili mobilne komunikacije, takve tehnologije rade u mikrovalnom rasponu spektra i stoga imaju valne duljine od nekoliko centimetara.
Nasuprot tome, laserski optički sustavi rade u području bliskom infracrvenom s valnim duljinama od nekoliko mikrometara, koje su oko 10 000 puta kraće. Kao rezultat toga, mogu prenijeti više informacija po jedinici vremena.
Kako bi se osigurao dovoljno jak signal do trenutka kada stigne do udaljenog prijemnika, paralelni svjetlosni valovi lasera šalju se kroz teleskop koji može mjeriti nekoliko desetaka centimetara u promjeru. Ovaj široki snop svjetlosti mora biti precizno usmjeren na prijemni teleskop promjera istog reda veličine kao širina propuštenog snopa svjetlosti po dolasku.
Lako proširivo do 40 terabita u sekundi
Rezultati eksperimenta, prvi put predstavljeni na Europskoj konferenciji o optičkim komunikacijama (ECOC) u Baselu, izazvali su senzaciju u cijelom svijetu. Leuthold kaže: “Naš sustav predstavlja proboj. Do sada su bile moguće samo dvije opcije: povezivanje velikih udaljenosti s malim propusnostima od nekoliko gigabita ili kratkih udaljenosti od nekoliko metara s velikim propusnostima pomoću lasera slobodnog prostora.”
Štoviše, učinak od 1 terabita u sekundi postignut je s jednom valnom duljinom. U budućim praktičnim primjenama, sustav se može jednostavno skalirati do 40 kanala i time do 40 terabita u sekundi korištenjem standardnih tehnologija.
Međutim, povećanje nije nešto čime će se Leuthold i njegov tim baviti; praktičnu implementaciju koncepta u tržišni proizvod izvest će industrijski partneri. Unatoč tome, postoji jedan dio posla koji će znanstvenici ETH Zürich nastaviti provoditi: u budućnosti će novi format modulacije koji su razvili vjerojatno povećati propusnost u drugim metodama prijenosa podataka gdje energija snopa može postati ograničavajući faktor.
TechXplore
HR 
EN