Une équipe de recherche de l'Institut de recherche sur les réseaux de l'Institut national japonais des technologies de l'information et des communications (NICT) a établi un nouveau record mondial de bande passante, atteignant 1,53 Pbit/s sur une fibre optique de diamètre standard. Cela signifie que la totalité du trafic internet mondial pourrait y être acheminée.
Une avancée similaire a été annoncée il y a deux semaines : une bande passante de 1,84 Pbit/s a été atteinte avec un seul laser et une seule puce optique, une valeur supérieure à celle obtenue par les technologies de communication par ions (ICT). Cependant, cette technologie reste expérimentale. Les puces photoniques étant encore en phase de conception, ces recherches sur les ICT pourraient être mises en œuvre plus rapidement.
01
Technologie de multiplexage : atteindre une bande passante record de 1,53 Pbit/s
Les chercheurs ont atteint une bande passante d'environ 1,53 Pbit/s en encodant l'information sur 55 fréquences optiques différentes (une technique appelée multiplexage). Cette bande passante est suffisante pour acheminer la totalité du trafic internet mondial (estimé à moins de 1 Pbit/s) via un seul câble à fibre optique, soit un million de fois plus efficace que la connexion Gigabit (au mieux) dont dispose un utilisateur lambda.
Cette technologie exploite différentes fréquences lumineuses du spectre. Chaque « couleur » du spectre (visible et invisible) possédant sa propre fréquence, elle peut, contrairement aux autres, véhiculer un flux d'informations indépendant. Les chercheurs ont atteint une efficacité spectrale de 332 bits/s/Hz (bits par seconde par hertz), soit trois fois plus que leur meilleur résultat précédent, obtenu en 2019 (105 bits/s/Hz).
02
Dispositif expérimental : transmission d’informations en bande C à 184 longueurs d’onde différentes
Les chercheurs ont réussi à transmettre des informations en bande C sur 184 longueurs d'onde différentes : ces fréquences indépendantes et non superposées permettent de transmettre simultanément des informations dans la fibre optique. La lumière est modulée pour transmettre 55 flux (ou séquences) de données distincts avant d'être acheminée dans la fibre optique. Une fois modulée (comme la plupart des fibres optiques actuellement déployées), elle nécessite un cœur en verre pour transporter toutes les données. Lors de la transmission des données (couvrant 184 longueurs d'onde et 55 modes), le récepteur décode les différentes longueurs d'onde et modes pour collecter les données. Dans cette expérience, la distance entre l'émetteur et le récepteur était fixée à 25,9 km.
① Source de peigne optique : 184 porteuses sont générées par une source de peigne optique. ② Modulation du signal : La porteuse est modulée en 16 QAM avec une polarisation multiplexée. ③ Génération parallèle du signal : Les signaux de chaque mode sont séparés et des retards de propagation sont appliqués pour simuler des flux de données indépendants. ④ Multiplexeur de modes : Chaque signal est converti en un mode spatial différent et envoyé dans une fibre à 55 modes. ⑤ Fibre à 55 modes : Le signal se propage dans une fibre à 55 modes de 25,9 kilomètres de long. ⑥ Démultiplexeur de modes : Au niveau du récepteur, le signal est séparé en chaque mode spatial et reconverti au mode fondamental. ⑦ Récepteur parallèle haut débit : Le signal démultiplexé en modes est démultiplexé en longueur d'onde par un filtre et converti en un signal électrique par un récepteur cohérent parallèle. ⑧ Traitement du signal hors ligne : Traitement MIMO pour éliminer les interférences lors de la propagation dans la fibre.
Les résultats expérimentaux montrent que même si le débit de données diminue légèrement à l'extrémité des grandes longueurs d'onde de la bande C (autour de 1565 nm), un débit de données stable et presque uniforme est obtenu dans d'autres régions de longueurs d'onde, atteignant un total de 1,53 Pbit/s après correction d'erreur.
Date de publication : 18 novembre 2022
