A Japán Nemzeti Információs és Kommunikációs Technológiai Intézet (NICT) Hálózatkutató Intézetének kutatócsoportja új, 1,53 Pbit/s sávszélesség-világrekordot ért el egy szabványos átmérőjű optikai szálon. Ez azt jelenti, hogy a teljes globális internetes forgalom elfér rajta.
Hasonló áttörésről számoltak be két héttel ezelőtt: egyetlen lézerrel és egyetlen optikai chippel 1,84 Pbit/s sávszélességet értek el, ami magasabb érték, mint amit az információs és kommunikációs technológiákkal lehet elérni, de a probléma az, hogy ez még kísérleti jellegű. A fotonikus chipek még a tervezési szakaszban vannak, ezért ez az információs és kommunikációs technológiákkal kapcsolatos kutatás hamarabb is megvalósulhat.
01
Multiplex technológia: rekord 1,53 Pbit/s sávszélesség elérése
A kutatók körülbelül 1,53 Pbit/s sávszélességet értek el az információ 55 különböző optikai frekvencián történő kódolásával (ezt a technikát multiplexálásnak nevezik). Ez elegendő sávszélesség ahhoz, hogy a világ összes internetes forgalmát (a becslések szerint kevesebb, mint 1 Pbit/s) egyetlen optikai kábelen keresztül továbbítsák – ez milliószor hatékonyabb, mint a gigabites kapcsolat (legjobb esetben is), amivel egy átlagember rendelkezik.
A technológia úgy működik, hogy különböző fényfrekvenciákat hasznosít a spektrumon keresztül. Mivel a spektrum minden „színének” (láthatónak és láthatatlannak) megvan a saját frekvenciája, ellentétben az összes többi frekvenciával, saját, független információáramot képes hordozni. A kutatók 332 bit/s/Hz (bit/másodperc/hertz) spektrális hatékonyságot értek el, ami háromszorosa a 2019-es korábbi legjobb kísérletüknek, amely 105 bit/s/Hz spektrális hatékonyságot ért el.
02
Kísérleti beállítás: C-sávú információátvitel 184 különböző hullámhosszon
A kutatók sikeresen továbbították a C-sávú információkat 184 különböző hullámhosszon: ezeket a független, nem átfedő frekvenciákat használják az információk egyidejű továbbítására a száloptikai kábelen belül. A fényt modulálják, hogy 55 különálló adatfolyamot (mintázatot) továbbítson, mielőtt az optikai kábelen keresztül elküldenék. A moduláció után (mint a legtöbb jelenleg alkalmazott optikai kábelnél) egy üvegmagra van szükség az összes adat továbbításához. Ahogy az adatok (184 hullámhosszon és 55 móduson átívelően) elküldésre kerülnek, a vevő dekódolja a különböző hullámhosszakat és módusokat az adatok összegyűjtéséhez. A kísérletben az adó és a vevő közötti távolságot 25,9 km-re rögzítették.
① Optikai fésűforrás: 184 vivőt generálnak egy optikai fésűforrásban. ② Jelmoduláció: A vivőt 16 QAM jellel és multiplexált polarizációval modulálják. ③ Párhuzamos jelgenerálás: Az egyes módokhoz tartozó jeleket felosztják, és úthossz-késleltetéseket alkalmaznak a független adatfolyamok szimulálására. ④ Módusmultiplexer: Minden jelet különböző térbeli módusba alakítanak át, és egy 55 módusú szálra küldenek. ⑤ 55 módusú szál: A jel egy 25,9 kilométer hosszú, 55 módusú szálban terjed. ⑥ Módusdemultiplexer: A vevőnél a jelet szétválasztják az egyes térbeli módusokra, és alap módusba alakítják át. ⑦ Nagysebességű párhuzamos vevő: A módusdemultiplexelt jelet egy szűrő hullámhossz-demultiplexeli, és egy párhuzamos koherens vevő elektromos jellé alakítja. ⑧ Offline jelfeldolgozás. MIMO feldolgozás a jelinterferencia kiküszöbölésére a szál terjedése során.
A kísérleti eredmények azt mutatják, hogy bár az adatsebesség a C-sáv hosszú hullámhosszú végén (1565 nm körül) kissé csökken, a többi hullámhossztartományban stabil és közel egyenletes adatsebességet kapunk, amely a hibajavítás után összesen 1,53 Pbit/s-ot ér el.
Közzététel ideje: 2022. november 18.
