Istraživački tim iz Instituta za mrežna istraživanja japanskog Nacionalnog instituta za informacijsku i komunikacijsku tehnologiju (NICT) postigao je novi svjetski rekord propusnosti od 1,53 Pbit/s na optičkom vlaknu standardnog promjera. To znači da cijeli globalni internetski promet može stati u njega.
Sličan proboj zabilježen je prije dva tjedna: propusnost od 1,84 Pbit/s postignuta je s jednim laserom i jednim optičkim čipom, vrijednost viša od one postignute ICT-ima, ali problem je što je još uvijek eksperimentalna. Fotonski čipovi su u fazi dizajna; stoga bi se ovo ICT istraživanje moglo provesti ranije.
01
Tehnologija multipleksiranja: postiže rekordnu propusnost od 1,53 Pbit/s
Istraživači su postigli propusnost od približno 1,53 Pbit/s kodiranjem informacija na 55 različitih optičkih frekvencija (tehnika poznata kao multipleksiranje). To je dovoljno propusnosti za prijenos cjelokupnog svjetskog internetskog prometa (procijenjenog na manje od 1 Pbit/s) putem jednog optičkog kabela - milijun puta učinkovitije od gigabitne veze (u najboljem slučaju) koju ima prosječna osoba.
Tehnologija funkcionira iskorištavanjem različitih svjetlosnih frekvencija u cijelom spektru. Budući da svaka "boja" u spektru (vidljiva i nevidljiva) ima svoju frekvenciju, za razliku od svih ostalih frekvencija, može nositi vlastiti neovisni tok informacija. Istraživači su postigli spektralnu učinkovitost od 332 bita/s/Hz (bita u sekundi po hercu), tri puta više od njihovog prethodnog najboljeg pokušaja iz 2019. godine, kojim je postignuta spektralna učinkovitost od 105 bita/s/Hz.
02
Eksperimentalna postavka: Prijenos informacija u C-pojasu na 184 različite valne duljine
Istraživači su uspješno prenijeli informacije C-pojasa preko 184 različite valne duljine: ove neovisne, nepreklapajuće frekvencije koriste se za istovremeni prijenos informacija unutar optičkog kabela. Svjetlost se modulira za prijenos 55 odvojenih tokova (uzoraka) podataka prije nego što se pošalje kroz optički kabel. Nakon modulacije (kao i većina optičkih kabela koji se trenutno koriste), potrebna je staklena jezgra za prijenos svih podataka. Kako se podaci (koji obuhvaćaju 184 valne duljine i 55 modova) šalju, prijemnik dekodira različite valne duljine i modove kako bi prikupio svoje podatke. U eksperimentu je udaljenost između odašiljača i prijemnika bila fiksirana na 25,9 km.
① Optički češljasti izvor: U optičkom češljastom izvoru generira se 184 nosača. ② Modulacija signala: Nosac se modulira sa 16 QAM signala i multipleksiranom polarizacijom. ③ Paralelno generiranje signala: Signali za svaki mod se dijele, a primjenjuju se kašnjenja puta za simuliranje neovisnih tokova podataka. ④ Multiplekser modova: Svaki signal se pretvara u drugi prostorni mod i šalje se na 55-modno vlakno. ⑤ 55-modno vlakno: Signal se širi u 25,9 kilometara dugom 55-modnom vlaknu. ⑥ Demultiplekser modova: Na prijemniku se signal odvaja u svaki prostorni mod i pretvara u osnovni mod. ⑦ Paralelni prijemnik velike brzine: Signal demultipleksiran po modovima se demultipleksira po valnoj duljini pomoću filtra i pretvara u električni signal pomoću paralelnog koherentnog prijemnika. ⑧ Izvanmrežna obrada signala. MIMO obrada za uklanjanje smetnji signala tijekom širenja vlakana.
Eksperimentalni rezultati pokazuju da iako brzina prijenosa podataka neznatno pada na kraju C pojasa s dugim valnim duljinama (oko 1565 nm), stabilna i gotovo ujednačena brzina prijenosa podataka postiže se u ostalim područjima valnih duljina, dosežući ukupno 1,53 Pbit/s nakon korekcije pogreške.
Vrijeme objave: 18. studenog 2022.
