Даследчая група з Інстытута сеткавых даследаванняў Нацыянальнага інстытута інфармацыйных і камунікацыйных тэхналогій Японіі (NICT) дасягнула новага сусветнага рэкорду прапускной здольнасці ў 1,53 Пбіт/с на аптычным валакне стандартнага дыяметра. Гэта азначае, што ўвесь сусветны інтэрнэт-трафік можа змясціцца ў ім.
Падобны прарыў быў зафіксаваны два тыдні таму: з дапамогай аднаго лазера і аднаго аптычнага чыпа была дасягнута прапускная здольнасць 1,84 Пбіт/с, што вышэй за значэнне, дасягнутае з дапамогай інфармацыйна-камунікацыйных тэхналогій (ІКТ), але праблема ў тым, што гэта ўсё яшчэ эксперыментальна. Фатонныя чыпы знаходзяцца на стадыі распрацоўкі, таму гэта даследаванне ў галіне ІКТ можа быць рэалізавана раней.
01
Тэхналогія мультыплексавання: дасягненне рэкорднай прапускной здольнасці 1,53 Пбіт/с
Даследчыкі дасягнулі прапускной здольнасці прыблізна 1,53 Пбіт/с, закадзіраваўшы інфармацыю на 55 розных аптычных частотах (метад, вядомы як мультыплексаванне). Гэтай прапускной здольнасці дастаткова для перадачы ўсяго сусветнага інтэрнэт-трафіку (паводле ацэнак, менш за 1 Пбіт/с) праз адзін валаконна-аптычны кабель — у мільён разоў больш эфектыўна, чым гігабітнае злучэнне (у лепшым выпадку), якое мае звычайны чалавек.
Тэхналогія працуе, выкарыстоўваючы розныя частоты святла па ўсім спектры. Паколькі кожны «колер» у спектры (бачны і нябачны) мае сваю ўласную частату, у адрозненне ад усіх іншых частот, ён можа несці свой уласны незалежны паток інфармацыі. Даследчыкі дасягнулі спектральнай эфектыўнасці 332 біт/с/Гц (біты ў секунду на герц), што ў тры разы вышэй за іх папярэднюю лепшую спробу ў 2019 годзе, калі спектральная эфектыўнасць складала 105 біт/с/Гц.
02
Эксперыментальная ўстаноўка: перадача інфармацыі ў дыяпазоне C на 184 розных даўжынях хваль
Даследчыкі паспяхова перадалі інфармацыю C-дыяпазону па 184 розных даўжынях хваль: гэтыя незалежныя, неперасякальныя частоты выкарыстоўваюцца для адначасовай перадачы інфармацыі па валаконна-аптычным кабелі. Святло мадулюецца для перадачы 55 асобных патокаў (шаблонаў) дадзеных перад адпраўкай па валаконна-аптычным кабелі. Пасля мадуляцыі (як і ў большасці валаконна-аптычных кабеляў, якія выкарыстоўваюцца ў цяперашні час) для перадачы ўсіх дадзеных патрабуецца шкляная асяродак. Па меры адпраўкі дадзеных (якія ахопліваюць 184 даўжыні хваль і 55 мод) прыёмнік дэкадуе розныя даўжыні хваль і моды для збору сваіх дадзеных. У эксперыменце адлегласць паміж перадатчыкам і прыёмнікам была фіксаваная на ўзроўні 25,9 км.
① Аптычная грэбневая крыніца: У аптычнай грэбневай крыніцы генеруюцца 184 носьбіты. ② Мадуляцыя сігналу: Носьбіт мадулюецца 16 сігналамі QAM і мультыплексаванай палярызацыяй. ③ Паралельная генерацыя сігналу: Сігналы для кожнай моды падзяляюцца, і для мадэлявання незалежных патокаў дадзеных ужываюцца затрымкі на шляху. ④ Мультыплексар мод: Кожны сігнал пераўтвараецца ў розную прасторавую моду і адпраўляецца ў 55-модавае валакно. ⑤ 55-модавае валакно: Сігнал распаўсюджваецца ў 55-модавым валакне даўжынёй 25,9 кіламетра. ⑥ Дэмультыплексар мод: У прыёмніку сігнал падзяляецца на кожную прасторавую моду і пераўтвараецца ў асноўную моду. ⑦ Высокахуткасны паралельны прыёмнік: Сігнал з дэмультыплексаваннем мод дэмультыплексуецца па даўжыні хвалі фільтрам і пераўтвараецца ў электрычны сігнал паралельным кагерэнтным прыёмнікам. ⑧ Аўтаномная апрацоўка сігналу. Апрацоўка MIMO для ліквідацыі перашкод сігналу падчас распаўсюджвання валакна.
Эксперыментальныя вынікі паказваюць, што, хоць хуткасць перадачы дадзеных некалькі зніжаецца ў канцы доўгай хвалі C-дыяпазону (каля 1565 нм), у іншых дыяпазонах даўжынь хваль атрымліваецца стабільная і амаль аднастайная хуткасць перадачы дадзеных, якая пасля карэкцыі памылак дасягае ў агульнай складанасці 1,53 Пбіт/с.
Час публікацыі: 18 лістапада 2022 г.
