Standardní optické vlákno dosahuje světového rekordu v šířce pásma a překonává celkový globální internetový provoz.

Výzkumný tým z Ústavu pro výzkum sítí japonského Národního institutu informačních a komunikačních technologií (NICT) dosáhl nového světového rekordu v šířce pásma 1,53 Pbit/s na optickém vlákně o standardním průměru. To znamená, že se do něj vejde veškerý globální internetový provoz.
Podobný průlom byl hlášen před dvěma týdny: s jediným laserem a jediným optickým čipem bylo dosaženo šířky pásma 1,84 Pbit/s, což je hodnota vyšší než u ICT technologií, ale problém je, že se stále jedná o experimentální řešení. Fotonické čipy jsou ve fázi návrhu, proto by tento výzkum v oblasti ICT mohl být realizován dříve.

01

Technologie multiplexování: dosažení rekordní šířky pásma 1,53 Pbit/s
Vědci dosáhli šířky pásma přibližně 1,53 Pbit/s kódováním informací napříč 55 různými optickými frekvencemi (technika známá jako multiplexování). To je dostatečná šířka pásma k přenosu veškerého světového internetového provozu (odhadovaného na méně než 1 Pbit/s) prostřednictvím jediného optického kabelu – což je milionkrát efektivnější než (v nejlepším případě) gigabitové připojení, které má průměrný člověk.
Technologie funguje na principu využití různých světelných frekvencí napříč spektrem. Vzhledem k tomu, že každá „barva“ ve spektru (viditelná i neviditelná) má na rozdíl od všech ostatních frekvencí svou vlastní frekvenci, může nést svůj vlastní nezávislý tok informací. Výzkumníci dosáhli spektrální účinnosti 332 bitů/s/Hz (bitů za sekundu na hertz), což je třikrát více než jejich předchozí nejlepší pokus z roku 2019, kdy bylo dosaženo spektrální účinnosti 105 bitů/s/Hz.

02
Experimentální uspořádání: Přenos informací v pásmu C na 184 různých vlnových délkách
Výzkumníkům se podařilo úspěšně přenést informace v pásmu C napříč 184 různými vlnovými délkami: tyto nezávislé, nepřekrývající se frekvence se používají k současnému přenosu informací v rámci optického kabelu. Světlo je modulováno tak, aby před odesláním optickým kabelem přenášelo 55 samostatných proudů (vzorů) dat. Po modulaci (jako většina současných optických kabelů) vyžaduje skleněné jádro pro přenos všech dat. Během odesílání dat (obsahujících 184 vlnových délek a 55 módů) přijímač dekóduje různé vlnové délky a módy pro sběr dat. V experimentu byla vzdálenost mezi vysílačem a přijímačem stanovena na 25,9 km.

① Optický hřebenový zdroj: V optickém hřebenovém zdroji je generováno 184 nosných. ② Modulace signálu: Nosná je modulována 16 signály QAM a multiplexovanou polarizací. ③ Paralelní generování signálu: Signály pro každý mód jsou rozděleny a pro simulaci nezávislých datových toků jsou aplikována zpoždění dráhy. ④ Multiplexor módů: Každý signál je převeden do jiného prostorového módu a odeslán do 55módového vlákna. ⑤ 55módové vlákno: Signál se šíří v 25,9 kilometru dlouhém 55módovém vlákně. ⑥ Demultiplexor módů: V přijímači je signál oddělen do každého prostorového módu a převeden do základního módu. ⑦ Vysokorychlostní paralelní přijímač: Signál s demultiplexem módů je vlnově demultiplexován filtrem a paralelním koherentním přijímačem převeden na elektrický signál. ⑧ Offline zpracování signálu. MIMO zpracování pro eliminaci rušení signálu během šíření vlákna.

Experimentální výsledky ukazují, že ačkoliv datová rychlost mírně klesá na konci pásma C s dlouhou vlnovou délkou (kolem 1565 nm), v ostatních oblastech vlnových délek je dosaženo stabilní a téměř rovnoměrné datové rychlosti, která po korekci chyb dosahuje celkem 1,53 Pbit/s.