یک تیم تحقیقاتی از موسسه تحقیقات شبکه موسسه ملی فناوری اطلاعات و ارتباطات ژاپن (NICT) به رکورد جدید پهنای باند جهانی ۱.۵۳ پتابیت بر ثانیه روی یک فیبر نوری با قطر استاندارد دست یافته است. این بدان معناست که کل ترافیک اینترنت جهانی میتواند در آن جای گیرد.
دو هفته پیش نیز موفقیت مشابهی گزارش شد: پهنای باند ۱.۸۴ پتابیت بر ثانیه با یک لیزر و یک تراشه نوری به دست آمد، مقداری بالاتر از آنچه که توسط فناوری اطلاعات و ارتباطات به دست میآید، اما مشکل این است که هنوز در مرحله آزمایش است. تراشههای فوتونی در مرحله طراحی هستند؛ بنابراین، این تحقیق در حوزه فناوری اطلاعات و ارتباطات میتواند زودتر اجرا شود.
01
فناوری مالتیپلکسینگ: دستیابی به پهنای باند رکورددار ۱.۵۳ پتابیت بر ثانیه
محققان با رمزگذاری اطلاعات در ۵۵ فرکانس نوری مختلف (تکنیکی که به عنوان مالتیپلکسینگ شناخته میشود) به پهنای باندی تقریباً ۱.۵۳ پتابیت بر ثانیه دست یافتند. این پهنای باند برای انتقال تمام ترافیک اینترنت جهان (که کمتر از ۱ پتابیت بر ثانیه تخمین زده میشود) از طریق یک کابل فیبر نوری کافی است - یک میلیون برابر مؤثرتر از اتصال گیگابیتی (در بهترین حالت) که یک فرد معمولی دارد.
این فناوری با مهار فرکانسهای مختلف نور در سراسر طیف کار میکند. از آنجایی که هر "رنگ" در طیف (مرئی و نامرئی) فرکانس خاص خود را دارد، برخلاف سایر فرکانسها، میتواند جریان اطلاعات مستقل خود را حمل کند. محققان به راندمان طیفی ۳۳۲ بیت بر ثانیه بر هرتز (بیت در ثانیه بر هرتز) دست یافتند که سه برابر بیشتر از بهترین تلاش قبلی آنها در سال ۲۰۱۹ است که به راندمان طیفی ۱۰۵ بیت بر ثانیه بر هرتز دست یافته بود.
02
تنظیمات آزمایش: انتقال اطلاعات باند C در ۱۸۴ طول موج مختلف
محققان با موفقیت اطلاعات باند C را در ۱۸۴ طول موج مختلف منتقل کردند: این فرکانسهای مستقل و بدون همپوشانی برای انتقال همزمان اطلاعات در کابل فیبر نوری استفاده میشوند. نور قبل از ارسال از طریق کابل فیبر نوری، برای انتقال ۵۵ جریان (الگو) جداگانه از دادهها مدوله میشود. پس از مدوله شدن (مانند اکثر کابلهای فیبر نوری که در حال حاضر مستقر هستند)، به یک هسته شیشهای برای حمل تمام دادهها نیاز دارد. همزمان با ارسال دادهها (شامل ۱۸۴ طول موج و ۵۵ حالت) گیرنده طول موجها و حالتهای مختلف را برای جمعآوری دادههای خود رمزگشایی میکند. در این آزمایش، فاصله بین فرستنده و گیرنده ۲۵.۹ کیلومتر ثابت بود.
① منبع شانه نوری: 184 حامل در یک منبع شانه نوری تولید میشوند. ② مدولاسیون سیگنال: حامل با 16 سیگنال QAM و قطبش مالتی پلکس شده مدوله میشود. ③ تولید سیگنال موازی: سیگنالهای هر حالت تقسیم میشوند و تأخیرهای مسیر برای شبیهسازی جریانهای داده مستقل اعمال میشوند. ④ مالتی پلکسر حالت: هر سیگنال به یک حالت مکانی متفاوت تبدیل شده و به یک فیبر 55 حالته ارسال میشود. ⑤ فیبر 55 حالته: سیگنال در یک فیبر 55 حالته به طول 25.9 کیلومتر منتشر میشود. ⑥ دی مالتی پلکسر حالت: در گیرنده، سیگنال به هر حالت مکانی تفکیک شده و به حالت اصلی تبدیل میشود. ⑦ گیرنده موازی پرسرعت: سیگنال دی مالتی پلکس شده حالت توسط یک فیلتر دی مالتی پلکس طول موج شده و توسط یک گیرنده همدوس موازی به یک سیگنال الکتریکی تبدیل میشود. ⑧ پردازش سیگنال آفلاین. پردازش MIMO برای از بین بردن تداخل سیگنال در طول انتشار فیبر.
نتایج آزمایشها نشان میدهد که اگرچه نرخ داده در انتهای طول موج بلند باند C (حدود ۱۵۶۵ نانومتر) کمی افت میکند، اما در سایر نواحی طول موج، نرخ داده پایدار و تقریباً یکنواختی به دست میآید که پس از تصحیح خطا به ۱.۵۳ پتابیت بر ثانیه میرسد.
زمان ارسال: ۱۸ نوامبر ۲۰۲۲
