Знание-сила, 2001 № 02
Шрифт:
Однако в октябре 2000 года история опять появилась на свет, когда не менее известная финская телекоммуникационная компания Sonera в сотрудничестве с молодой немецкой фирмой Oneline AG (www.onelineag.de) объявила о начале испытаний технологии Powerline. Испытания будут проводиться в Финляндии. Основная цель – установить технический и коммерческий потенциал использования для доступа в Интернет имеющихся линий электросвязи и домашних коммуникаций. Технология DPL (Digital PowerLine) позволяет передавать телефонные разговоры и пакеты данных через линии электросвязи. Такой способ передачи данных отличает низкая стоимость, к тому же последствия внедрения новой технологии будут очень серьезными, поскольку линии электросвязи распространены
Если испытания пройдут успешно, то поставщики электроэнергии, владеющие инфраструктурой электрических сетей, сделают все возможное, чтобы завладеть пользователями Интернета. Потенциал технологии огромен – дешевая возможность коммерческого предоставления мегабитного доступа везде, где только есть электрические сети. Для сравнения напомним, что современные модемы позволяют получать информацию из Интернета со скоростью раз в 30 меньше. Это автоматически означает, что в странах с плохо развитой системой коммуникаций (к которым, несомненно, относится и Россия) такая технология может совершить настоящую революцию в мире услуг доступа в Интернет. В особенности это касается удаленных регионов, которые обычно снабжены системой электрических линий.
У этой технологии есть и еще один интересный аспект. Когда она воплотится в жизнь, можно будет присвоить каждой электрической розетке собственный Интернет-адрес и посылать на него сообщения в форме электронной почты, отдавая команды на выполнение той или иной операции.
Технология DPL позволяет без проблем передавать два трафика – данные и электроэнергию – с помощью низкочастотных сигналов для передачи электроэнергии и высокочастотных для передачи данных. Рядом с электросчетчиками в домах помещаются специальные модули для фильтрации сигналов. Они посылают электрические сигналы на розетки, а трафик данных – на специальные сервисные модули, которые представляют собой устройства, обеспечивающие каналы для передачи данных, голоса, видео и т.д.
Чтобы продвигать на рынок технологию Powerline, два промышленных форума стремительно разрабатывают новые стандарты домашних сетей и доступа в Интернет. К ним относится PLC (Powerline Communications) Forum и HomePlug Powerline Aliance (группа, сформированная для развития домашних сетевых технологий, основанных на технологии powerline telecom). Последний альянс включает такие транснациональные корпорации, как 3Com, Texas Instru-menls и Cisco Systems. В процесс испытаний уже вовлечены более десяти крупнейших европейских компаний, таких как France Telecom, Endesa (Испания) и Enel (Италия).
Общий интерес вполне понятен: количество электрических розеток существенно превосходит количество телефонов. Европа оказалась впереди в испытании этой технологии по целому ряду причин, одна из которых состоит в том, что здесь к одной трансформаторной будке обычно подключено 300-400 домов, в то время как в США – всего пять-шесть. Это означает, что стоимость внедрения данной технологии в Европе будет существенно ниже. Кроме того, в США стремительными темпами развивается другой вид широкополосного доступа – по кабельным сетям, а в Европе он непопулярен. В США 60 процентов сетей подключено к кабельному телевидению, поэтому там гораздо дешевле развивать технологии кабельного доступа и рынок США неперспективен для DPL-технологии.
По материалам Интернета подготовил Александр Алешин.
Фотонные кристаллы
Все большее число специалистов видят в фотонных кристаллах будущее оптической связи, а некоторые – и вычислительной техники вообще. Если использовать для передачи сигналов не электрический тою а свет, то есть надежда достичь тактовых частот порядка 1000 ГГц.
В 1998 году западные информационные агентства сообщили, что в лаборатории Sandia National Laboratories, принадлежащей американскому Департаменту энергетики, разработана новая «светоизгибаюшая» (light bending) технология, которая в недалеком будущем найдет применение в телекоммуникационных сетях. Микроскопическая трехмерная структура (получившая название фотонной решетки) создана на основе кремния и позволяет передавать когерентный свет в оптическом диапазоне длин волн с минимальными потерями. Эффективность передачи составляет 95 процентов, что значительно превосходит показатель стандартных свето1 предающих сред (около 30 процентов), используемых в настоящее время. При этом можно направлять лучи по сложной траектории, содержащей «изгибы», практически под прямым углом в заданную точку. Решетка представляет собой пачку тонких кремниевых двухмерных дифракционных решеток, каждый слой которой повернут на 90 градусов относительно соседнего. Для создания работающей «фотонной решетки» достаточно десяти таких слоев.
При взгляде через микроскоп фотонная решетка похожа на подготовленный костер, сложенный «колодцем». Она обладает уникальной способностью изгибать траекторию световых волн определенной частоты практически в любом направлении и практически без потерь. Это изобретение может привести к существенному прогрессу в области телекоммуникаций и оптических компьютеров.
Решетка из перекрестных диэлектрических полосок является «идеально» отражающей средой для световых волн определенного диапазона частот, который называется «запрещенной зоной». Световые волны этого диапазона не могут распространяться внутри решетки, а при наличии внутри нее полостей или нерегулярностей оказываются «захваченными» такими «ловушками». Создавая цепочки нерегулярностей, можно формировать световедущие каналы, при помощи которых открывается возможность изменять направление световых волн даже на острые углы. Потери на изгиб в таких устройствах практически отсутствуют, а радиус изгиба в пять-десять меньше, чем в использующихся сейчас устройствах интегральной оптики.
Идея фотонной решетки была предложена еще в 1987 году Эли Яблоновичем, работающим сейчас профессором в Калифорнийском университете. Первый фотонный кристалл размером с бейсбольный мяч был создан в 1990 году, он управлял микроволновым излучением. Тогда же был создан кристалл размером уже с шарик для пинг-понга (в университете штата Айова), он тоже работал в микроволновом диапазоне. Первые кристаллы-решетки собирались вручную из обычных металлических иголок. В том же направлении работала и группа Иоаннопулоса в Массачусетсском технологическом институте.
Главное достижение лаборатории Sandia – технологический прорыв в область нанометровых трехмерных структур. Об открытии было объявлено 16 июля 1998 года, оно запатентовано, есть уже предложения от крупных промышленников, готовых организовать коммерческое производство. Современные решетки, созданные там Шоном Лин и Джимом Флеммингом, успешно работают в инфракрасном диапазоне (длины волн около десяти микрон). Мало того, исследователи не останавливаются на достигнутом и изготавливают решетку для полуторамикронных длин волн – именно в этом диапазоне сегодня передается информация по волоконно-оптическим кабелям. «У меня нет сомнений в том, что группа Лина добьется успеха еще в этом году», – говорит профессор Вильнев из Массачусетсского технологического института.
Такая уверенность основана на том, что в лаборатории Sandia очень развита технология изготовления микроструктур из кремния, похожая на ту, что обычно используют при производстве компьютерных чипов. Многослойная кремниевая «вафля» покрывается двуокисью кремния, затем в нем процарапываются канавки, которые заполняются полисиликоном. Слой полируется, и на него накладывается следующий с полосками в перпендикулярном первым направлении. После построения десятка или более слоев двуокись кремния вытравляется при помощи кислоты, и остается объемная решетка из полисиликоновых полосок толщиной 1,2 микрона и высотой 1,5 микрона с расстоянием между ними в 4,8 микрон. На шестидюймовом чипе можно разместить десяток тысяч таких решеток.