Rannsóknarteymi frá Network Research Institute of Japan National Institute of Information and Communications Technology (NICT) hefur náð nýju heimsmeti í bandbreidd upp á 1,53 Pbit/s á ljósleiðara með venjulegum þvermál. Þetta þýðir að öll alþjóðleg netumferð kemst innan hans.
Svipuð bylting var tilkynnt fyrir tveimur vikum: bandvídd upp á 1,84 Pbit/s náðist með einum leysi og einni ljósleiðaraflís, sem er hærra gildi en það sem náðst hefur með upplýsinga- og samskiptatækni, en vandamálið er að þetta er enn tilraunakennt. Ljósleiðarar eru á hönnunarstigi; því gæti þessi rannsókn á upplýsinga- og samskiptatækni verið framkvæmd fyrr.
01
Fjölþáttatækni: náðu metbandvídd upp á 1,53 Pbit/s
Rannsakendurnir náðu bandvídd upp á um það bil 1,53 Pbit/s með því að kóða upplýsingarnar yfir 55 mismunandi ljósleiðaratíðni (tækni sem kallast margföldun). Það er næg bandvídd til að flytja alla netumferð heimsins (áætluð minna en 1 Pbit/s) í gegnum einn ljósleiðara — milljón sinnum áhrifaríkari en gígabitatengingin (í besta falli) sem meðalmaðurinn hefur.
Tæknin virkar með því að beisla mismunandi ljóstíðni yfir litrófið. Þar sem hver „litur“ í litrófinu (sýnilegur og ósýnilegur) hefur sína eigin tíðni, ólíkt öllum öðrum tíðnum, getur hann borið sinn eigin sjálfstæða upplýsingastraum. Rannsakendurnir náðu litrófsnýtni upp á 332 bit/s/Hz (bitar á sekúndu á Hertz), sem er þrisvar sinnum hærra en fyrri besta tilraun þeirra árið 2019, sem náði litrófsnýtni upp á 105 bit/s/Hz.
02
Tilraunauppsetning: Upplýsingaflutningur á C-bandi við 184 mismunandi bylgjulengdir
Rannsakendum tókst að senda upplýsingar úr C-bandi yfir 184 mismunandi bylgjulengdir: þessar óháðu, skarast ekki tíðnir eru notaðar til að senda upplýsingar samtímis innan ljósleiðarans. Ljósið er mótað til að senda 55 aðskilda strauma (mynstur) af gögnum áður en það er sent í gegnum ljósleiðarann. Þegar það hefur verið mótað (eins og flestir ljósleiðarar sem eru nú notaðir) þarf það glerkjarna til að flytja öll gögnin. Þegar gögnin (sem spanna 184 bylgjulengdir og 55 stillingar) eru send, afkóðar móttakarinn mismunandi bylgjulengdir og stillingar til að safna gögnunum. Í tilrauninni var fjarlægðin milli sendanda og móttakara ákveðin við 25,9 km.
① Ljósgreiningargjafi: 184 burðarbylgjur eru myndaðar í ljósgreiningargjafa. ② Merkjamótun: Bærinn er mótaður með 16 QAM merkjum og margfölduðu skautun. ③ Samsíða merkjaframleiðsla: Merkin fyrir hverja stillingu eru skipt og leiðartöf eru notuð til að herma eftir óháðum gagnastrauma. ④ Stillimjölbreytir: Hvert merki er breytt í mismunandi rúmfræðilegan stillingu og sent á 55-stillinga ljósleiðara. ⑤ 55-stillinga ljósleiðari: Merkið berst í 25,9 kílómetra löngum 55-stillinga ljósleiðara. ⑥ Stillafjölbreytir: Í móttakaranum er merkið skipt í hverja rúmfræðilega stillingu og breytt í grunnstillingu. ⑦ Hraðvirkur samsíða móttakari: Stillafjölbreytta merkið er bylgjulengdaraffjöldbreytt með síu og breytt í rafmagnsmerki af samsíða samhangandi móttakara. ⑧ Ótengd merkjavinnsla. MIMO vinnsla til að útrýma merkjatruflunum við útbreiðslu ljósleiðara.
Tilraunaniðurstöður sýna að þótt gagnahraðinn lækki lítillega við lengri bylgjulengdarenda C-bandsins (um 1565 nm), þá næst stöðugur og næstum einsleitur gagnahraði á öðrum bylgjulengdarsvæðum og nær samtals 1,53 Pbit/s eftir villuleiðréttingu.
Birtingartími: 18. nóvember 2022
