Bell Labs – «конвейер» инноваций Alcatel-Lucent
17 октября 2011
Рубрика: Технологии. Тэги:
Автор: .

Компании Alcatel-Lucent нет равных в степени влияния на технологическое развитие современного общества. Ее ученые и инженеры создали множество революционных технических решений, которые изменили то, как сегодня люди живут и работают. Инновации компании позволили построить самые совершенные и надежные телекоммуникационные сети в мире и определили ее лидерство в формировании будущего широкополосных интеллектуальных сетей связи.

Лаборатории Bell Labs, пожалуй, самое известное подразделение Alcatel-Lucent — центр исследований и разработок компании. В стенах этих лабораторий родились транзистор, лазер, солнечный элемент, коммуникационный спутник, сотовая связь, операционная система UNIX и множество других изобретений. Ученые и инженеры Bell Labs в общей сложности получили более 33 тыс. патентов и в настоящее время каждый день регистрируют по два новых изобретения. Они удостоены большого числа различных наград, в том числе семи Нобелевских премий по физике.

Странички истории
Bell Labs были организованы в 1925 году в результате слияния инженерных департаментов компаний Western Electric и AT&T. С самого начала деятельности в основу работы лабораторий легло четкое понимание того, что высококачественные инновационные продукты и услуги рождаются лишь в тесном сотрудничестве творческих сил — ученых, решающих фундаментальные и прикладные задачи, разработчиков и исследователей.

В 20-30-х годах в Bell Labs была осуществлена передача телевизионных сигналов на большие расстояния, созданы электронный цифровой компьютер, аппаратура для звукового кинематографа, факсимильный аппарат, радар.

В 40-е годы проведенные здесь исследования завершились двумя самыми выдающимися изобретениями эры информации — появлением транзистора и созданием теории информации.

Теория информации. В 1948 году сотрудник Bell Labs Клод Шеннон опубликовал работу под названием «Математическая теория связи», в которой изложил идеи, ставшие впоследствии основой современных теорий и техник передачи информации. В частности, Шеннон привел математическое обоснование оценки пропускной способности любого коммуникационного канала.

Первый экспериментальный точечный транзистор

Транзистор. Основной «кирпичик» всей современной электроники родился в ходе работ, которые были направлены на поиск более надежной, эффективной и менее дорогой замены вакуумным радиолампам и механическим реле. Первая публичная демонстрация экспериментального точечного транзистора состоялась 30 июня 1948 года в офисе Bell Labs в Нью-Йорке, а его создатели – Джон Бардин, Уолтер Бреттен и Уильям Шокли – вскоре стали нобелевскими лауреатами.

Изобретатели транзистора: Уильям Шокли (сидит) Джон Бардин (первый слева) и Уолтер Бреттен

Важнейшими достижениями Bell Labs в 50-х и начале 60-х годов стали солнечный элемент, спутник связи и, конечно, лазер.

Telstar – первый активный спутник связи, выведенный на орбиту 10 июля 1962 года. Спутник обеспечивал двустороннюю телефонную связь по 60 каналам или трансляцию одной телевизионной программы.

Лазер. Датой изобретения лазера (сокращение, образованное из начальных букв английских слов: light amplification by stimulated emission of radiation — усиление света посредством вынужденного излучения) можно считать 1958 год, когда ученые Bell Labs Артур Шавлов и Чарльз Тоунс разработали концепцию и описали конструкцию этого величайшего изобретения XX века. Лазер осветил новые научные горизонты и создал миллиардную индустрию, найдя применение в медицине, электронике, телекоммуникациях и множестве других отраслей.

Первый лазер и его создатели Артур Шавлов (слева) и Чарльз Таунс, получивший за свою работу в этой области Нобелевскую премию по физике в 1964 г.

С конца 60-х годов все активнее начинают развиваться и использоваться программные решения, а «катализаторами» процесса послужили разработки Bell Labs: операционная система Unix (1969 год), языки программирования C (1973 год) и C++ (1983 год).

Unix, C, С++. Рожденные в Bell Labs, операционная система Unix и языки программирования C и C++, тесно переплетены и по своему происхождению, и по своему влиянию на развитие информационных и коммуникационных технологий. С помощью ОС Unix была на практике решена задача масштабного объединения разнообразных компьютерных систем в сети – в том числе, в Интернет. Язык C отличается уникальным сочетанием эффективности и простоты. Вместе они обеспечили то, что теперь называется переносимостью вычислений. Сегодня на большинстве крупных Интернет-серверов установлена ОС Unix, она же используется в университетских и корпоративных системах, а язык C и его «потомки» стали самыми распространенными языками программирования в мире.

Мультимедиа, оптика, мобильность
Движущей силой разворачивающейся на наших глазах мультимедийной революции тоже стала разработка Bell Labs — цифровой сигнальный процессор (DSP), созданный в 1979 г. Сегодня эти процессоры работают в мультимедийных компьютерах и интернет-серверах, беспроводных телефонах и смартфонах, игровых приставках и средствах видеосвязи, DVD-проигрывателях и цифровых фотоаппаратах. Именно DSP-процессоры стали основой создания разнообразных систем, говорящих с нами синтезированным компьютерным голосом и распознающих нашу речь.

Передача огромного объема информации, генерируемого различными мультимедийными системами, сегодня была бы невозможна без стремительного развития волоконно-оптических систем связи. Bell Labs обеспечили компании Alcatel-Lucent лидерство и в этой области. На протяжении последних двух десятков лет компания регулярно обновляет рекорды скорости оптической связи и создает более эффективные транспортные системы.

• В 1995 году Bell Labs продемонстрировала первую коммерческую систему плотного спектрального мультиплексирования DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing), позволяющую по одному оптическому волокну передавать множество спектральных каналов, тем самым, существенно увеличивая его пропускную способность. Современное оборудование DWDM способно передавать более сотни спектральных каналов, а пропускная способность каждого может доходить до 100 Гбит/с, что обеспечивает многотерабитную пропускную способность.
• В 1999 году разработчики Bell Labs создали сразу несколько новых оптических усилителей, расширивших возможности оптических систем связи. Усилитель на эффекте вынужденного рамановского рассеяния позволил уменьшить число дорогостоящих пунктов регенерации сигнала и строить линии сверхдальней связи. А усилитель для L-диапазона дал возможность задействовать ранее не используемые длины волн.
• На рубеже веков компания Lucent представила первый полностью оптический маршрутизатор Lambda Router, который был основан на разработанной в Bell Labs матрице из 256 крохотных зеркал, способных перенаправлять оптические потоки без их преобразования в электрический сигнал. На момент создания это техническое решение было способно обрабатывать в 10 раз больше трафика, чем передавалось через весь Интернет.
• Разработки Bell Labs положили основу и стремительно развивающейся сегодня технологии 100G Ethernet. В 2005 году в лабораториях впервые в мире была продемонстрирована передача по оптическому волокну потока со скоростью 100 Гбит/с.
• К недавним мировым рекордам Bell Labs относится передача данных со скоростью 100 Петабит/с, что эквивалентно пересылке за секунду содержимого 400 дисков DVD.

Огромный вклад внесли Bell Labs и в создание современных систем беспроводной связи. Еще в середине 40-х годов в Лабораториях была разработана концепция сотовой связи и создана первая коммерческая служба мобильной телефонной связи. С этого момента не прекращаются поиски новых возможностей беспроводной связи.
• В 1990 году компания Alcatel-Lucent представила первую беспроводную ЛВС WaveLAN. Она базировалась на разработанной в Bell Labs технологии DS/PPM, которая обеспечила передачу данных в радиодиапазоне со скоростью 10 Мбит/с.
• В 2001 году Bell Labs предложила первый коммерческий вариант «умной» антенны для базовых станций сотовой связи. В ее основу была положена технология BLAST (Bell Labs Layered Space Time), представляющая собой первый вариант столь популярного сегодня решения MIMO (Multiple Input/Multiple Output). Современные «умные» широкополосные антенны Alcatel-Lucent способны эффективно работать во всех основных диапазонах сетей 2G, 3G и LTE. Они предоставляют преимущества эффективных методов формирования луча (beamforming), позволяя в динамическом режиме изменять диаграмму направленности с учетом постоянных изменений нагрузки на соту и плотности трафика.
• Из новейших разработок Bell Labs следует выделить новую архитектуру построения сетей радиодоступа, получившую название lightRadio. Основная идея lightRadio заключается в том, чтобы, существенно уменьшив размеры и повысив универсальность элементов базовых станций, оптимально распределить их по сети. Это позволит предоставить требуемую емкость и производительность сети радиодоступа там и тогда, где и когда это необходимо, повышая качество обслуживания абонентов и экономические показатели оператора.

Первым продуктом, представленным в рамках концепции lightRadio, стал lightRadio Cube — модуль активной решетки, содержащий собственно антенну, диплексор, радиоблок и блок пассивного охлаждения, все это размещено в компактном кубе размером 6 x 6 x 5 см и весом менее 300 граммов. Малый размер и низкое энергопотребление lightRadio Cube упрощают поиск места для размещения таких «базовых станций» нового поколения. По мнению специалистов Alcatel-Lucent, миниатюризация базовых станций позволит легко создавать широкополосные зоны покрытия в любой точке, где есть источники энергии, в том числе и альтернативные (солнечные батареи, ветряные генераторы).

lightRadio Cube – уникальная антенная технология, разработанная в Лабораториях Белла.
Устройство состоит из новаторского диплексора, радиоблока, усилителя и блока пассивного охлаждения. Все компоненты расположены в компактном кубе, который легко умещается на ладони.

Архитектура lightRadio предусматривает различные варианты реализации процесса обработки радиосигнала, в том числе в «облаке». Этот вариант позволит объединять ресурсы в единый централизованный пул и эффективно задействовать новаторские функции для координации и взаимодействия базовых станций, например, скоординированную многоточечную передачу/прием (CoMP) и динамическую координацию межсотовой интерференции (ICIC). Кроме того, при таком варианте обработки радиосигнала нет необходимости устанавливать рядом с антеннами отапливаемые, кондиционируемые и защищенные от вандализма монтажные корпуса для размещения оборудования. В целом, по оценке Alcatel-Lucent, внедрение решений подобных lightRadio позволит сократить энергопотребление систем радиодоступа на 50%. Это не только значительная экономия для оператора, но и существенный вклад в «озеленение» планеты.

В 2010 году на научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы (НИОКР) компания Alcatel-Lucent потратила 3,1 млрд. долларов, или более 15% своего дохода. В этой области трудятся 26 тысяч сотрудников компании, а исследовательские центры Bell Labs функционируют в восьми странах — США, Франции, Бельгии, Германии, Ирландии, Индии, Китае и Южной Корее, активно сотрудничая с более чем 250 университетами по всему миру. «Конвейер» инноваций Bell Labs продолжает функционировать. А, значит, нас ждут новые открытия и изобретения на благо человечества. Воплощенные в конкретные технические решения они дадут конкурентные преимущества партнерам компании Alcatel-Lucent, позволив им предлагать все новые услуги и приложения, востребованные пользователями.

Orphus system
Подписывайтесь на канал infoCOM.UZ в Telegram, чтобы первыми узнавать об ИКТ новостях Узбекистана
В Telegram
В WhatsApp
В Одноклассники
ВКонтакте