La fibra standard raggiunge un record mondiale di larghezza di banda, superando il traffico Internet globale totale

Un team di ricerca del Network Research Institute dell'Istituto Nazionale di Tecnologia dell'Informazione e della Comunicazione (NICT) giapponese ha raggiunto un nuovo record mondiale di larghezza di banda di 1,53 Pbit/s su una fibra ottica di diametro standard. Ciò significa che l'intero traffico Internet globale può essere gestito al suo interno.
Un risultato simile è stato segnalato due settimane fa: è stata raggiunta una larghezza di banda di 1,84 Pbit/s con un singolo laser e un singolo chip ottico, un valore superiore a quello raggiunto dalle ICT, ma il problema è che si tratta di un'iniziativa ancora sperimentale. I chip fotonici sono in fase di progettazione; pertanto, questa ricerca ICT potrebbe essere implementata prima.

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Tecnologia Multiplexing: raggiungi una larghezza di banda record di 1,53 Pbit/s
I ricercatori hanno ottenuto una larghezza di banda di circa 1,53 Pbit/s codificando le informazioni su 55 diverse frequenze ottiche (una tecnica nota come multiplexing). Si tratta di una larghezza di banda sufficiente a trasportare tutto il traffico internet mondiale (stimato in meno di 1 Pbit/s) attraverso un singolo cavo in fibra ottica, un milione di volte più efficace della connessione Gigabit (nella migliore delle ipotesi) di cui dispone una persona media.
La tecnologia funziona sfruttando diverse frequenze luminose lungo tutto lo spettro. Poiché ogni "colore" nello spettro (visibile e invisibile) ha una propria frequenza, a differenza di tutte le altre frequenze, può trasportare un flusso di informazioni indipendente. I ricercatori hanno raggiunto un'efficienza spettrale di 332 bit/s/Hz (bit al secondo per Hertz), tre volte superiore al loro precedente miglior risultato del 2019, che aveva raggiunto un'efficienza spettrale di 105 bit/s/Hz.

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Configurazione sperimentale: trasmissione di informazioni in banda C a 184 diverse lunghezze d'onda
I ricercatori hanno trasmesso con successo informazioni in banda C su 184 diverse lunghezze d'onda: queste frequenze indipendenti e non sovrapposte vengono utilizzate per trasmettere informazioni simultaneamente all'interno del cavo in fibra ottica. La luce viene modulata per trasmettere 55 flussi (pattern) di dati separati prima di essere inviata attraverso il cavo in fibra ottica. Una volta modulata (come la maggior parte dei cavi in ​​fibra ottica attualmente utilizzati), richiede un nucleo di vetro per trasportare tutti i dati. Man mano che i dati (che coprono 184 lunghezze d'onda e 55 modalità) vengono inviati, il ricevitore decodifica le diverse lunghezze d'onda e modalità per raccoglierli. Nell'esperimento, la distanza tra trasmettitore e ricevitore è stata fissata a 25,9 km.

① Sorgente ottica a pettine: 184 portanti vengono generate in una sorgente ottica a pettine. ② Modulazione del segnale: la portante viene modulata con 16 segnali QAM e polarizzazione multiplexata. ③ Generazione parallela del segnale: i segnali per ciascuna modalità vengono suddivisi e vengono applicati ritardi di percorso per simulare flussi di dati indipendenti. ④ Multiplexer di modalità: ogni segnale viene convertito in una diversa modalità spaziale e inviato a una fibra a 55 modalità. ⑤ Fibra a 55 modalità: il segnale si propaga in una fibra a 55 modalità lunga 25,9 chilometri. ⑥ Demultiplexer di modalità: al ricevitore, il segnale viene separato in ciascuna modalità spaziale e convertito nella modalità fondamentale. ⑦ Ricevitore parallelo ad alta velocità: il segnale demultiplexato in base alla modalità viene demultiplexato in base alla lunghezza d'onda da un filtro e convertito in un segnale elettrico da un ricevitore coerente parallelo. ⑧ Elaborazione del segnale offline. Elaborazione MIMO per eliminare le interferenze del segnale durante la propagazione in fibra.

I risultati sperimentali mostrano che, sebbene la velocità dei dati diminuisca leggermente all'estremità della lunghezza d'onda lunga della banda C (intorno a 1565 nm), si ottiene una velocità dei dati stabile e quasi uniforme in altre regioni di lunghezza d'onda, raggiungendo un totale di 1,53 Pbit/s dopo la correzione degli errori.