Когда исчерпаны все аппаратные возможности для повышения скорости передачи данных и снижения задержек, в ход идут скрытые резервы. Одним из них стало полое оптоволокно (HCF, Hollow Core Fiber): в его заполненной газом сердцевине свет распространяется со скоростью, близкой к скорости света в вакууме, что примерно на треть быстрее, чем в обычном стекле. Именно на таком волокне китайские исследователи провели первое публично известное испытание линии связи протяжённостью более 1000 км, установив мировой рекорд дальности передачи данных по полой сердцевине.

Первый эксперимент на тысячу километров

Напоминание о том, что технология уже работает, пришло ещё в прошлом году: компания Microsoft начала использовать оптоволокно HCF для соединения своих центров обработки данных на расстояниях в пределах полусотни километров. Китайский эксперимент вывел технологию на принципиально новый масштаб. В испытании участвовали три стороны: исследовательский институт China Telecom, производитель оптоволоконных кабелей YOFC и компания ZTE, выпускающая телекоммуникационное оборудование. Совместная команда развернула опытную линию длиной 1007,48 км.

Важная оговорка: лабораторный массив, а не магистраль

Ключевая деталь, которую стоит учитывать при оценке результата: линия не была проложенной в земле или по воздуху магистралью. Она представляла собой собранный в лаборатории массив из более чем 300 катушек оптоволокна, в каждой из которых находилось от 2 до 5 км волокна. При этом для развёртывания использовалось обычное телекоммуникационное оборудование, доступное в коммерческой продаже, что делает результат воспроизводимым и практически значимым, а не чисто академическим.

128 Тбит/с суммарно и задержка 3,43 мс

По одному волокну данные передавались одновременно в обоих направлениях со скоростью 64 Тбит/с в каждую сторону, то есть суммарная пропускная способность достигла 128 Тбит/с. Односторонняя задержка на расстоянии 1000 км составила 3,43 мс — против примерно 5 мс при передаче по обычному волокну с твёрдой сердцевиной. Это сокращение задержки на сотни процентов в относительном выражении имеет значение для высокоскоростных вычислительных и сетевых приложений.

Как удалось победить поглощение газа

Главной технической задачей было подавить поглощение света в рабочих диапазонах длин волн, вызываемое газами, находящимися в сердцевине, — в частности углекислым газом и монооксидом углерода. Усовершенствованная технология производства оптоволокна позволила решить эту задачу и довести потери до уровня, приемлемого для передачи на тысячу километров.

Стратегический контекст: «данные с запада, вычисления на востоке»

В отличие от опыта Microsoft, ориентированного на сравнительно небольшие расстояния между ЦОД, китайские разработчики реализуют проект именно для магистральных линий передачи данных, где выигрыш от полой сердцевины будет максимальным — в том числе при передаче данных для систем искусственного интеллекта и работы с большими объёмами информации. Это вписывается в национальную стратегию «данные с запада, вычисления на востоке»: мощные вычислительные кластеры создаются вблизи источников генерации энергии, многие из которых расположены на востоке страны, тогда как данные генерируются преимущественно в центрах деловой и научной активности на западе. В таких условиях увеличение пропускной способности магистральных линий «на ровном месте» — без прокладки новых кабелей — приобретает стратегическое значение.