500 Gbps फाइबर ऑप्टिक नेटवर्क स्पीड रिकॉर्ड

जर्मनी के इंजीनियरों ने एक चैनल में वास्तविक, गैर-प्रयोगशाला, स्थितियों में 500 से अधिक Gbit / s में डेटा ट्रांसमिशन की रिकॉर्ड गति प्राप्त करने में कामयाबी हासिल की।


/ फ़्लिकर / टोनी वेबस्टर / सीसी बाय

जिसने कीर्तिमान स्थापित किया

ओईसीडी के अनुसार, तीन साल में इंटरनेट ऑफ थिंग्स डिवाइसों की संख्या 50 बिलियन तक पहुंच सकती है । गैजेट्स की संख्या बढ़ने के साथ, मोबाइल नेटवर्क में ट्रैफिक की मात्रा भी बढ़ेगी - कुछ अनुमानों के अनुसार , लगभग चार गुना। डेलॉयट का कहना है कि मौजूदा फाइबर-ऑप्टिक बुनियादी ढांचा, जो 5 जी नेटवर्क के लिए आधार होगा, इस भार का सामना नहीं करेगा।

इस कारण से, अधिक से अधिक कंपनियां और अनुसंधान संगठन उन तकनीकों पर काम कर रहे हैं जो "प्रकाशिकी" के थ्रूपुट को बढ़ाते हैं। ऐसा ही एक संगठन है म्यूनिख यूनिवर्सिटी ऑफ़ टेक्नोलॉजी (TUM)। पांच साल पहले, इसके कर्मचारियों ने सिग्नल नक्षत्र के संभाव्य गठन के लिए एक एल्गोरिथ्म विकसित किया - प्रोबेबिलिस्टिक नक्षत्र शापिंग, या पीसीएस (हम बाद में इसके बारे में अधिक बात करेंगे)। 2016 में, इसकी मदद से, प्रयोगशाला में टेराबाइट डेटा ट्रांसफर दर को प्राप्त करना पहली बार संभव था।

इस साल फरवरी में, वैज्ञानिकों के एक ही समूह ने एक और रिकॉर्ड स्थापित किया - उन्होंने 500 Gbit / s की गति से डेटा स्थानांतरण किया, लेकिन इसे "फ़ील्ड" स्थितियों में किया। परीक्षणों के लिए, हमने Nokia PSE-3 सिग्नल प्रोसेसर का उपयोग किया, जिसे जर्मन ऑपरेटर एम-नेट के नेटवर्क में पेश किया गया था।

एल्गोरिथ्म कैसे काम करता है

पीसीएस एक ऐसी तकनीक है जो फाइबर नेटवर्क में क्वाडचर आयाम मॉड्यूलेशन (QAM) का पूरक है। शास्त्रीय QAM मामले में, सभी बिंदुओं (संकेत आयाम मान) में समान भार होता है और एक ही आवृत्ति के साथ उपयोग किया जाता है।

पीसीएस एल्गोरिदम, टीयूएम से इंजीनियरों द्वारा विकसित किया गया है, हर बार चैनल के वर्तमान राज्य के लिए सबसे उपयुक्त बिंदुओं के इष्टतम समूह का चयन करता है। प्रत्येक नक्षत्र बिंदु के लिए, डेटा विरूपण की संभावना और संकेत भेजने के लिए आवश्यक ऊर्जा के मूल्य की गणना की जाती है। कम संदेश विरूपण और बिजली की खपत, अधिक बार एक विशेष आयाम का उपयोग किया जाता है । तारामंडल बिंदु का उपयोग करने के लिए कितनी बार संभावना वितरण कार्यों द्वारा निर्धारित किया जाता है। वे ऑप्टिकल चैनल में औसत शोर स्तर पर डेटा के आधार पर प्रत्येक विशिष्ट नेटवर्क के लिए अनुभवजन्य रूप से प्राप्त होते हैं।

16-QAM के लिए विकिमीडिया / स्पलैश / CC BY-SA / सिग्नल तारामंडल

आमतौर पर, पीएससी उच्च आयाम सिग्नल बिंदुओं का उपयोग करने की कम संभावना है। डेवलपर्स के अनुसार, यह सिग्नल की प्रतिरोधक क्षमता को बढ़ाने और ट्रांसमिशन गति को बढ़ाने की अनुमति देता है। उदाहरण के लिए, 16-QAM के लिए, "लाभ" 15 से 43% तक है।

प्रौद्योगिकी अनुप्रयोग और क्षमता

भविष्य में, नोकिया बेल लैब के अध्यक्ष, मार्कस वेल्डन के अनुसार, पीसीएस फाइबर-ऑप्टिक नेटवर्क को बड़ी मात्रा में डेटा स्थानांतरित करने और वर्तमान ट्रैफ़िक आवश्यकताओं (उदाहरण के लिए, 5G नेटवर्क में) के अनुकूल होने की अनुमति देगा।

प्रौद्योगिकी पहले से ही Infinera नेटवर्क उपकरण प्रदाता द्वारा समर्थित है। कंपनी ICE श्रृंखला के डिजिटल सिग्नल प्रोसेसर में संभाव्य मॉड्यूलेशन का उपयोग करती है। Infinera का दावा है कि डिवाइस नेटवर्क बैंडविड्थ को 800 Gb / s तक बढ़ा सकते हैं , लेकिन अभी तक उनकी क्षमताओं का परीक्षण नहीं किया गया है। कंपनी के प्रतिनिधियों का कहना है कि प्रौद्योगिकी मोबाइल ऑपरेटरों और इंटरनेट प्रदाताओं को बुनियादी ढांचे के विकास और नई लाइनों के निर्माण के लिए लागत कम करने में मदद करेगी।

लेकिन संभाव्य मॉड्यूलेशन की लोकप्रियता एक दोष से प्रभावित हो सकती है: यह डेटा ट्रांसमिशन के दौरान प्रत्यक्ष त्रुटि सुधार (एफईसी) के मौजूदा तरीकों के साथ काम करने के लिए खराब रूप से अनुकूलित है। FEC विधियों को यह सुनिश्चित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है कि किसी चैनल में सभी संयोजनों का समान रूप से उपयोग किया जाता है। पीसीएस के मामले में, कुछ नक्षत्र बिंदु दूसरों की तुलना में अधिक बार चुने जाते हैं, जो नेटवर्क प्रदर्शन को प्रभावित कर सकते हैं। इस समस्या को हल करने के लिए , अधिक उन्नत एफईसी विधियों को विकसित किया जा रहा है , उदाहरण के लिए, सुधार योजनाओं को "समानांतर" करना और एक साथ कई जांच करना।

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/ फ़्लिकर / Groman123 / CC बाय-एसए

संभाव्य मॉड्यूलेशन एनालॉग

सिग्नल तारामंडल का एक और प्रकार का विनियमन है - ज्यामितीय। यह संभाव्य एक से भिन्न है कि यह किसी विशेष बिंदु के उपयोग की आवृत्ति को नहीं बदलता है, लेकिन नक्षत्र का रूप है। इसके लिए, चरण मॉड्यूलेशन को सिग्नल के आयाम मॉड्यूलेशन में जोड़ा जाता है, जो आपको एक दूसरे के सापेक्ष बिंदुओं को "शिफ्ट" करने की अनुमति देता है। संभाव्य मॉड्यूलेशन की तरह, ज्यामितीय ऑप्टिकल चैनल के अधिक कुशल उपयोग को प्राप्त करने में मदद करता है: नक्षत्र में बिंदुओं का स्थान चुना जाता है ताकि उनमें से प्रत्येक में सिग्नल-टू-शोर अनुपात (एसएनआर) अधिकतम हो।

संभाव्य एक पर ज्यामितीय रूप का लाभ संभव आयाम मानों की छोटी संख्या है। यह सुविधा सिग्नल विरूपण की संभावना को कम करती है। हालांकि, ज्यामितीय मॉड्यूलेशन में एक खामी है: व्यवहार में, यह संभाव्यता की तुलना में सिग्नल विरूपण को कम करने में कम प्रभावी है।

विशेषज्ञ मशीन सीखने के तरीकों का उपयोग करके ज्यामितीय मॉड्यूलेशन में सुधार करने की उम्मीद करते हैं, सिग्नल नक्षत्र के इष्टतम आकार को निर्धारित करने के लिए उनका उपयोग करते हैं। अब तक परिणाम बहुत प्रभावशाली नहीं हैं: 2018 के एक अध्ययन में, एक एकल सिंगल-लेयर न्यूरल नेटवर्क ने एसएनआर को एक प्रतिशत बढ़ाने में मदद की । हालांकि, इंजीनियरों ने आवर्तक तंत्रिका नेटवर्क के साथ काम करना और प्रयोग करना जारी रखने की योजना बनाई है।

अब तक, वास्तविक नेटवर्क में काम करते समय सिग्नल तारामंडल का ज्यामितीय मॉड्यूलेशन कम संभाव्य होता है, और इसलिए बाद में इंटरनेट चैनलों की बैंडविड्थ बढ़ाने का सबसे आशाजनक तरीका माना जाता है। यह उम्मीद की जाती है कि निकट भविष्य में, संभाव्य मॉड्यूलेशन इंटरनेट प्रदाताओं को घरेलू लाइनों को हाई-स्पीड फाइबर बनाने में लाभान्वित करेगा, साथ ही साथ क्लाउड प्रदाता, उदाहरण के लिए, जब विभिन्न डेटा केंद्रों के बीच डेटा स्थानांतरित करेगा।

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