Co všechno už víme?

Poptávka po přenosových kapacitách neustále roste, ale některá média jsou již dnes využívána skoro “na doraz”. Pro optická vlákna to ale neplatí – zatím možná ještě ani netušíme, kam až sahají jejich možnosti.

Dnešní informační technologie jsou opravdu velmi hladové, pokud jde o přenosové kapacity. Jejich požadavky bez přestání rostou, a tak se neustále hledají další a další způsoby, jak jim vyhovět. Důležité přitom je, že řešení extenzivního charakteru – tedy zejména pokládka nových vedení – sice také připadají v úvahu, ale jsou natolik drahá a náročná, že sama o sobě nemohou stačit tempu, s jakým rostou požadavky na přenosovou kapacitu. Proto se celkem zákonitě hledají také řešení intenzivního charakteru, tedy taková, která se snaží “vytlouci co nejvíce” z již existujících přenosových médií. Přitom se ale ukazuje, že některá existující přenosová média jsou už dnes využívána prakticky “na doraz” neboli na samu hranici jejich principiálních možností, a prostor pro další růst jejich přenosové kapacity je téměř nulový. Naproti tomu u jiných médií dnes využíváme jen zlomek jejich celkové přenosové schopnosti a jejich potenciál dalšího růstu je velký. Platí to zejména pro optická vlákna. S určitou mírou nadsázky je možné říci, že dnes ani pořádně nevíme, kam až přenosové schopnosti optických vláken sahají.

Příkladem přenosového média, které je již dnes využíváno doslova “na doraz”, je tzv. kroucená dvoulinka. Tedy dva obyčejné dráty, vedené vedle sebe a pravidelně zkroucené do spirály. Důvod pro jejich zkroucení úzce souvisí s jejich využitím “na doraz” – podle zákonů fyziky totiž libovolné dva dráty vedené souběžně vedle sebe se vždy chovají jako anténa. Takže něco do svého okolí vyzařují, a naopak něco ze svého okolí přijímají a “přimíchávají” do signálu, který jimi prochází. Pravidelným podélným zkroucením obou vodičů se efekt antény pouze zmenší, ale neodstraní zcela. Jestliže se dnes kroucená dvoulinka používá na krátké vzdálenosti (do 100 metrů) pro přenosy dat rychlostí až 100 megabitů za sekundu, pak je to už na hranici únosné míry vyzařování do okolí. V zemích s přísnějšími hygienickými předpisy je to dokonce již za touto únosnou hranicí (a tam se potom musí používat tzv. stíněná dvoulinka, která vyzařuje méně). Je možné, že ještě dojde k určitému zlepšení (dnes je nestíněná kroucená dvoulinka využívána např. i k přenosům rychlostí 155 Mb/s pro potřeby ATM), ale určitě to nebude radikální zvýšení celkové přenosové kapacity, například tisícinásobně.

U optických vláken je situace podstatně odlišná. Optická vlákna žádné vyzařování ani interference od vnějších signálů netrápí. Především ale ze své podstaty pracují se světlem, které má krátkou vlnovou délku (resp. vysokou frekvenci), ze které následně vyplývá velká šířka přenosového pásma. Spíše by se mělo říci obrovská, ve srovnání se šířkou přenosového pásma jiných médií. Přitom právě šířka přenosového pásma je rozhodující veličinou, která určuje celkovou schopnost média přenášet data. Zatímco u jiných médií jsou dnešní technologie schopné využít jejich přenosové schopnosti až téměř na hranici teoretického maxima (které vyplývá z tzv. Shannonova teorému), optická vlákna jsou dnes využívána způsobem, který je opravdu hodně hluboko pod očekávanými teoretickými možnostmi.

O největší “skok” ve využívání přenosových schopností optických vláken se před několika málo lety postarala technologie WDM (Wavelength Division Multiplexing). Jde o to, že až do jejího uplatnění lidé nedokázali potřebným způsobem oddělit od sebe různé vlnové délky světla procházejícího optickým vláknem tak, aby mohly přenášet samostatné a na sobě nezávislé datové “proudy”. Místo toho musela být přenášená data “naložena” (tzv. “namodulována”) na celý svazek paprsků různých vlnových délek a celé optické vlákno se chovalo jako jediný přenosový kanál.

Potřebné oddělení složek (podle jejich vlnové délky – proto “Wavelength”) se podařilo zvládnout v laboratorních podmínkách až v roce 1985, kdy se také zrodila celá technologie WDM. Dnes je tato technologie (či její novější verze DWDM, Dense Wavelength Division Multiplexing) dostupná v podobě komerčních produktů. Její praktický efekt je opravdu velmi významný, protože díky WDM, resp. DWDM, není již nutné pokládat nová vlákna tam, kde stávající již nepostačují, protože pomocí WDM lze uvnitř jednoho “fyzického” optického vlákna vytvořit více “virtuálních” optických vláken, která se chovají jako dosavadní samostatná vlákna. Nejde přitom jen o nějaké kosmetické “zdvojení” či “ztrojení” – pomocí technik DWDM lze v jednom fyzickém vlákně vytvořit desítky či třeba stovky samostatných přenosových kanálů, každý o náležitě velké přenosové kapacitě.

Příkladem, který ilustruje nebývalé možnosti optických vláken, může být experimentální přenos uskutečněný v březnu loňského roku pracovníky prestižních Bellových laboratoří v USA: podařilo se jim dosáhnout přenosové rychlosti terabitů za sekundu (Tb/s) po jediném optickém vlákně na vzdálenost 400 km. Díky technice DWDM přitom po tomto vlákně přenášeli 100 “proudů”, každý o rychlosti 10 Gb/s. Pravda, byla to zatím jen experimentální záležitost, takže na praktické využití si ještě chvíli počkáme. Ale kde vlastně leží hranice možností optických vláken?