Et forskerhold fra Network Research Institute of Japan's National Institute of Information and Communications Technology (NICT) har opnået en ny verdensrekord i båndbredde på 1,53 Pbit/s på en optisk fiber med standarddiameter. Det betyder, at hele den globale internettrafik kan være inden for den.
Et lignende gennembrud blev rapporteret for to uger siden: en båndbredde på 1,84 Pbit/s blev opnået med en enkelt laser og en enkelt optisk chip, en værdi der er højere end den, der opnås med IKT'er, men problemet er, at det stadig er eksperimentelt. Fotoniske chips er i designfasen; derfor kunne denne IKT-forskning implementeres tidligere.
01
Multiplexingteknologi: opnå en rekordbåndbredde på 1,53 Pbit/s
Forskerne opnåede en båndbredde på cirka 1,53 Pbit/s ved at kode informationen på tværs af 55 forskellige optiske frekvenser (en teknik kendt som multiplexing). Det er nok båndbredde til at transportere al verdens internettrafik (anslået til mindre end 1 Pbit/s) gennem et enkelt fiberoptisk kabel – en million gange mere effektivt end den gigabitforbindelse (i bedste fald), som den gennemsnitlige person har.
Teknologien fungerer ved at udnytte forskellige lysfrekvenser på tværs af spektret. Da hver "farve" i spektret (synlig og usynlig) har sin egen frekvens, kan den i modsætning til alle andre frekvenser bære sin egen uafhængige informationsstrøm. Forskerne opnåede en spektral effektivitet på 332 bits/s/Hz (bits pr. sekund pr. hertz), tre gange højere end deres tidligere bedste forsøg i 2019, som opnåede en spektral effektivitet på 105 bits/s/Hz.
02
Eksperimentel opsætning: C-bånds informationstransmission ved 184 forskellige bølgelængder
Forskerne transmitterede med succes C-båndsinformation på tværs af 184 forskellige bølgelængder: disse uafhængige, ikke-overlappende frekvenser bruges til at transmittere information samtidigt inden for fiberoptikkablet. Lyset moduleres til at transmittere 55 separate datastrømme (mønstre), før det sendes gennem fiberoptikkablet. Når det er moduleret (som de fleste fiberoptiske kabler, der anvendes i øjeblikket), kræver det en glaskerne til at bære alle dataene. Når dataene (der spænder over 184 bølgelængder og 55 tilstande) sendes, afkoder modtageren de forskellige bølgelængder og tilstande for at indsamle sine data. I eksperimentet blev afstanden mellem sender og modtager fastsat til 25,9 km.
① Optisk kamkilde: 184 bærebølger genereres i en optisk kamkilde. ② Signalmodulation: Bæreren moduleres med 16 QAM-signaler og multiplekset polarisering. ③ Parallel signalgenerering: Signalerne for hver tilstand opdeles, og stiforsinkelser anvendes for at simulere uafhængige datastrømme. ④ Tilstandsmultiplekser: Hvert signal konverteres til en forskellig spatial tilstand og sendes til en 55-tilstands fiber. ⑤ 55-tilstands fiber: Signalet udbreder sig i en 25,9 kilometer lang 55-tilstands fiber. ⑥ Tilstandsdemultiplekser: Ved modtageren opdeles signalet i hver spatial tilstand og konverteres til den grundlæggende tilstand. ⑦ Højhastigheds parallelmodtager: Det tilstandsdemultipleksede signal bølgelængdedemultiplekses af et filter og konverteres til et elektrisk signal af en parallel kohærent modtager. ⑧ Offline signalbehandling. MIMO-behandling for at eliminere signalinterferens under fiberudbredelse.
Eksperimentelle resultater viser, at selvom datahastigheden falder en smule i den lange bølgelængdeende af C-båndet (omkring 1565 nm), opnås en stabil og næsten ensartet datahastighed i andre bølgelængdeområder, der når i alt 1,53 Pbit/s efter fejlkorrektion.
Opslagstidspunkt: 18. november 2022
