Австралийские ученые с помощью инструментария, изначально предназначавшегося для анализа генома, разработали и запатентовали технологию, которая предоставляет возможность проследить за поведением световых лучей, проходящих по оптическим кабелям большой протяженности.
Их идеи позволяют решить одну из серьезных проблем коммуникационных технологий – определение причины искажения сигналов в оптических кабелях, которые формируют большую часть магистралей Internet.
Опираясь на это открытие, австралийские исследователи создали устройство стоимостью в несколько тысяч долларов, способное выполнять работу, которая до сих пор требовала наличие тестового оборудования, на которое можно было потратить сотни тысяч.
Более того, устройство предоставит возможность телефонным компаниям увеличить скорость передачи данных в волоконно-оптических кабелях, используемых для междугородной связи, до 40 Гбит/с и даже выше без потери информации из-за шумов в кабелях.
По словам Тревора Андерсона, руководителя проекта Managing and Monitoring the Internet Project, его коллегам удалось найти способ представления оптического сигнала в виде двухмерного изображения.
"Мы считали, что позволит распознавать 'отпечатки' различных видов оптических шумов, которые способны искажать сигнал, - вспоминает он. – Но сначала было непонятно, как анализировать такие изображения. К счастью, в соседней лаборатории работала группа генетиков, анализировавших генетический код огромной длины в поисках изображений генных последовательностей, которые могли бы свидетельствовать о наличии злокачественных опухолей. Они узнали о нашей проблеме и сказал, что эта задача решается довольно просто, добавив, что у них в биологии все намного сложнее".
Коллеги-генетики посоветовали Андерсону использовать для анализа его данных алгоритмы, которые применяются для точного диагностирования рака: "В генетике нужно идентифицировать его разновидности, имея весьма ограниченное число образцов с высоким уровнем шумов, а у вас — тысячи шаблонов".
В результате было создано устройство, названное "многоцелевым монитором для поиска повреждений". Этот монитор способен распознавать различные визуальные образы, создаваемые наиболее распространенными шумами и искажениями в оптических кабелях.
Известно шесть основных источников ухудшения качества передачи сигнала: шумы оптических усилителей; слишком высокая дисперсия при прохождения лазерного луча по волокну; недостаточная симметрия самого волокна, приводящая к увеличению дисперсии сигнала; чрезмерно высокий уровень мощности; помехи соседних каналов и нежелательные отражения.
"Современный коммерчески доступный инструментарий может лишь подсчитывать ошибки в данных, уведомляя операторов о проблеме, но не указывая, чем она вызвана, - пояснил Андерсон. – Наше же устройство способно выявлять четыре основные причины искажений, и мы надеемся, что со временем сможет идентифицировать все шесть".
"Мы рассчитываем на то, что со временем монитор будет небольшим и относительно дешевым, что позволит встраивать его непосредственно в сети, содержащие линии связи большой протяженности, - отметил Андерсон. - На технологию, реализованную в новом устройстве, получены патенты, и телекоммуникационные компании сейчас изучают возможность его применения".
Это уже второе крупное достижение группы австралийских исследователей. Лицензия еще на одно устройство – монитор, измеряющий отношение оптического сигнала к шуму, уже передана компании Optium. Этот монитор способен определять и измерять искажения, вызванные шумами оптических усилителей, открывая более широкие возможности для управления сетью.
"Мы надеемся, что информация, полученная с помощью такого монитора, позволит операторам сэкономить время и средства, которые сейчас требуются на отправку бригады техников 'в поле' для устранения неисправности в сети и наладки новых сервисов", - добавил он.
Андерсон убежден: новая технология имеет огромное значение, учитывая стремительно растущую популярность сервисов, связанных с передачей в Web потоков мультимедийных данных и файлов больших размеров.
"Но прокладка дополнительных кабелей – дело весьма дорогостоящее, - заметил он. – Поэтому операторы используют новые технологии, чтобы передавать по волокну все возрастающие объемы информации. Кабели, первоначально рассчитанные на быстродействие 10 Гбит/с, сейчас поддерживают 40 Гбит/с и даже выше. Их также можно автоматически реконфигурировать, чтобы переключать каналы между волокнами. Наш инструментарий предоставит операторам возможность применять новейшие методы диагностики в условиях реальной эксплуатации, а не в лабораториях, как это было раньше".
По словам Андерсона, операторы готовы принять участие в полевых испытаниях, которые будут проводиться в таких наземных линиях большой протяженности, как кабель между Сиднеем и Мельбурном.