Исследователи показали, что существующие в Великобритании медные сетевые кабели могут поддерживать более высокие скорости интернета, но только до предела. Они говорят, что срочно необходимы дополнительные инвестиции, если правительство серьезно настроено сделать высокоскоростной интернет доступным для всех.
Исследователи из Кембриджского университета и BT установили максимальную скорость , с которой данные могут передаваться по существующим медным кабелям. Это ограничение позволит использовать более быстрый Интернет по сравнению со скоростями, достижимыми в настоящее время с использованием стандартной инфраструктуры, однако в долгосрочной перспективе он не сможет поддерживать высокоскоростной Интернет.
Команда обнаружила, что медные кабели «витая пара», которые достигают каждого дома и офиса в Великобритании, физически ограничены в своей способности поддерживать более высокие частоты, которые, в свою очередь, поддерживают более высокие скорости передачи данных.
Хотя оптоволоконный интернет в настоящее время доступен примерно для каждого четвертого домохозяйства, ожидается, что пройдет не менее двух десятилетий, прежде чем он будет доступен в каждом доме в Великобритании. Тем временем, однако, существующая инфраструктура может быть улучшена для временной поддержки высокоскоростного Интернета .
Результаты, опубликованные в журнале Nature Communications, устанавливают физический предел для вездесущих медных кабелей в Великобритании и подчеркивают важность немедленных инвестиций в будущие технологии .
Команда под руководством Кембриджа использовала комбинацию компьютерного моделирования и экспериментов, чтобы определить, можно ли получить более высокие скорости от существующей медной инфраструктуры, и обнаружила, что она может поддерживать максимальную частоту около 5 ГГц, что превышает используемый в настоящее время спектр. ниже 1 ГГц. Однако выше 5 ГГц медные кабели начинают вести себя как антенны.
Использование этой дополнительной полосы пропускания может повысить скорость передачи данных по медным кабелям выше нескольких гигабит в секунду на коротких расстояниях, в то время как оптоволоконные кабели могут передавать сотни терабит в секунду и более.
«Любые инвестиции в существующую медную инфраструктуру будут только временным решением», — сказал соавтор доктор Анас Аль Рави из Кембриджской лаборатории Cavendish. «Наши результаты показывают, что возможный переход на оптическое волокно неизбежен».
Витая пара, в которой два проводника скручены вместе для повышения помехоустойчивости и уменьшения электромагнитного излучения и помех, была изобретена Александром Грэмом Беллом в 1881 году. Кабели с витой парой заменили заземленные линии к концу 19 века и были очень надежными. с тех пор. Сегодня кабели с витой парой стандартизированы для передачи полосы пропускания 424 МГц по более коротким кабелям благодаря более глубокому проникновению волокна и прогрессу в цифровой обработке сигналов .
Срок службы этих кабелей подходит к концу, поскольку они не могут конкурировать со скоростью волоконно-оптических кабелей, но невозможно избавиться от всех медных кабелей из-за высокой стоимости оптоволокна. Волоконно-оптическая сеть постоянно становится ближе к пользователям, но связь между оптоволоконной сетью и домами по-прежнему будет основываться на существующей медной инфраструктуре. Поэтому крайне важно инвестировать в технологии, которые могут поддерживать волоконно-оптические сети на последней миле, чтобы максимально эффективно их использовать.
«Высокоскоростной интернет — это необходимость жизни 21-го века», — сказал первый автор доктор Эргин Динк, который проводил исследование, когда работал в Кембриджской Кавендишской лаборатории. «Интернет-провайдеры заменяют существующие медные провода на высокоскоростные оптоволоконные кабели, но для того, чтобы они достигли каждого дома в Великобритании, потребуется от 15 до 20 лет, и это будет стоить миллиарды фунтов стерлингов. Пока это изменение происходит, мы показали, что существующая медная инфраструктура может поддерживать более высокие скорости в качестве промежуточного решения».
Исследователи из Кембриджа, работая с коллегами из отрасли, изучали, возможно ли выжать более высокие скорости интернета из существующей инфраструктуры в качестве потенциальной временной меры, особенно для сельских и отдаленных районов.
«Раньше никто не изучал физические ограничения, определяющие максимальную скорость интернета для кабелей с витой парой, — сказал Динк. «Если бы мы использовали эти кабели по-другому, можно ли было бы заставить их передавать данные на более высоких скоростях?»
Используя сочетание теоретического моделирования и экспериментов, исследователи обнаружили, что кабели витой пары ограничены по частоте, которую они могут передавать, предел, который определяется геометрией кабеля . Выше этого предела, около 5 ГГц, витая пара начинает излучать и ведет себя как антенна.
«То, как кабели скручены вместе, определяет, насколько высокую частоту они могут передавать», — сказал доктор Элой де Лера Аседо, также из Кавендиша, который руководил исследованием. «Чтобы обеспечить более высокие скорости передачи данных, нам нужны кабели для передачи более высокой частоты, но это не может происходить бесконечно из-за физических ограничений. Мы можем немного увеличить скорость, но не настолько, чтобы быть уверенными в завтрашнем дне».
Исследователи говорят, что их результаты подчеркивают, насколько важно, чтобы правительство и промышленность работали вместе над созданием будущей цифровой инфраструктуры Великобритании, поскольку существующая инфраструктура может поддерживать более высокие скорости передачи данных в ближайшем будущем, в то время как переход к перспективной полностью оптоволоконной сети продолжается.
Работа является частью продолжающегося сотрудничества между Кавендишским инженерным департаментом, BT и Huawei в рамках проекта, возглавляемого профессором Майком Пейном, также работающим в Кавендишской лаборатории.
