Изследователски екип от Института за мрежови изследвания към Националния институт за информационни и комуникационни технологии (NICT) на Япония постигна нов световен рекорд за честотна лента от 1,53 Pbit/s на оптично влакно със стандартен диаметър. Това означава, че целият глобален интернет трафик може да се побере в него.
Подобен пробив беше съобщен преди две седмици: с един лазер и един оптичен чип беше постигната честотна лента от 1,84 Pbit/s, стойност по-висока от постигнатата от информационно-комуникационните технологии (ИКТ), но проблемът е, че все още е експериментален. Фотонните чипове са в етап на проектиране; следователно това ИКТ изследване би могло да бъде осъществено по-рано.
01
Технология за мултиплексиране: постигане на рекордна честотна лента от 1,53 Pbit/s
Изследователите постигнаха честотна лента от приблизително 1,53 Pbit/s чрез кодиране на информацията в 55 различни оптични честоти (техника, известна като мултиплексиране). Това е достатъчна честотна лента, за да пренесе целия световен интернет трафик (оценен на по-малко от 1 Pbit/s) през един оптичен кабел – милион пъти по-ефективно от гигабитовата връзка (в най-добрия случай), която има средностатистическият човек.
Технологията работи чрез използване на различни светлинни честоти в целия спектър. Тъй като всеки „цвят“ в спектъра (видим и невидим) има своя собствена честота, за разлика от всички други честоти, той може да носи свой собствен независим поток от информация. Изследователите постигнаха спектрална ефективност от 332 бита/с/Hz (бита в секунда на херц), три пъти по-висока от предишния им най-добър опит през 2019 г., който постигна спектрална ефективност от 105 бита/с/Hz.
02
Експериментална установка: Предаване на информация в C-диапазона при 184 различни дължини на вълната
Изследователите успешно предадоха информация от C-лентата през 184 различни дължини на вълната: тези независими, неприпокриващи се честоти се използват за едновременно предаване на информация в рамките на оптичния кабел. Светлината се модулира, за да предава 55 отделни потока (модели) данни, преди да бъде изпратена през оптичния кабел. След като бъде модулирана (както повечето оптични кабели, използвани в момента), тя изисква стъклена сърцевина, за да пренася всички данни. Докато данните (обхващащи 184 дължини на вълната и 55 режима) се изпращат, приемникът декодира различните дължини на вълната и режими, за да събере своите данни. В експеримента разстоянието между предавателя и приемника е фиксирано на 25,9 км.
① Оптичен гребенен източник: В оптичен гребенен източник се генерират 184 носещи. ② Модулация на сигнала: Носещата честота се модулира с 16 QAM сигнала и мултиплексирана поляризация. ③ Паралелно генериране на сигнал: Сигналите за всеки режим се разделят и се прилагат закъснения по пътя, за да се симулират независими потоци от данни. ④ Мултиплексор на режими: Всеки сигнал се преобразува в различен пространствен режим и се изпраща към 55-модово влакно. ⑤ 55-модово влакно: Сигналът се разпространява в 25,9-километрово 55-модово влакно. ⑥ Демултиплексор на режими: В приемника сигналът се разделя на всеки пространствен режим и се преобразува в основния режим. ⑦ Високоскоростен паралелен приемник: Демултиплексираният по режим сигнал се демултиплексира по дължина на вълната чрез филтър и се преобразува в електрически сигнал от паралелен кохерентен приемник. ⑧ Офлайн обработка на сигнала. MIMO обработка за елиминиране на смущенията на сигнала по време на разпространението на влакното.
Експерименталните резултати показват, че въпреки лекото спадане на скоростта на предаване на данни в края на C лентата с голяма дължина на вълната (около 1565 nm), в други области на дължината на вълната се получава стабилна и почти равномерна скорост на предаване на данни, достигайки общо 1,53 Pbit/s след корекция на грешките.
Време на публикуване: 18 ноември 2022 г.
