Фотонные транспортные сети – от магистрали до чипа, Виталий Шуб, Сколтех

Виталий Шуб, ведущий научный сотрудник Центра Инженерной Физики, Сколковский институт науки и технологий (Сколтех). XVII Международная конференция ComNews TransNet: магистральные сети связи. Тема: фотонные транспортные сети «от магистрали до чипа» — полные оптические решения сверху вниз. Локализация производства/разработок за последние 11 лет значительно продвинулась; уже есть максимально локализованные решения. Ожидается взрывной рост числа оптических интерфейсов и проникновения фотоники в различные сегменты (магистраль, ЦОД, беспроводные сети). Магистраль/кабельная инфраструктура: развивается многосердечниковая (multi-core) оптика для резкого увеличения пропускной способности без прокладки новых кабелей; запросы операторов — порядка 1,6 Тбит/с на несущую. Увеличивается длина безрегенерационного участка (~500+ км). Внутрицодовая связь: потребуются компактные оптические решения на гигабитных/теробитных скоростях; возможная альтернатива — суб-ТГц беспроводные каналы внутри ЦОД. Радиофотоника: слияние фотоники и радиотехники для радиоголовок 5G/6G — высокая плотность размещения, низкая сложность и стоимость при большой надёжности; анонсированы рекордные параметры (тонкоплёночный LiNbO3 — ~1,5 Тбит в радиоинтерфейсе). Фотоника в чипе: перспективы фотонных межсоединений внутри процессоров/чипов (аналогичная эволюция межсоединений, но фотонная). Интегрированные оптоволоконные сети, совмещающие передачу данных и сенсинг: одном волокне — высокоскоростные данные + измерение давления, температуры, вибраций и т.д.; уже идут практические применения. Космос и спутники: развивается интегрированная система беспроводной коммуникации/сенсинга для спутников (лазерные терминалы, межспутниковые ссылки); примеры — «Рассвет» (16 спутников, 10 Гбит/с), Starlink упомянут на 100 Гбит/с. Радиационная стойкость спутниковой электроники: разработки учитывают радиационные требования; отмечено, что более сложные компонентные системы оказались в ряде случаев более устойчивы к излучению, чем простые; работы по радиационной стойкости ведутся и тестируются. Пространственные сети менее уязвимы для внешних воздействий по сравнению с наземной инфраструктурой; обсуждаются вопросы межспутниковой маршрутизации и «борт — земля» линков. Возможны орбитальные ЦОДы и питание солнечной энергией из космоса. Патентные разработки и свежие разработки в области интегрированной фотоники и радиофотоники (есть наработки и аналоги патентов).