סיבים אופטיים סטנדרטיים משיגים שיא עולמי ברוחב פס, ועוברים את סך תעבורת האינטרנט העולמית

צוות מחקר ממכון המחקר הלאומי לטכנולוגיית מידע ותקשורת (NICT) של יפן השיג שיא רוחב פס עולמי חדש של 1.53 Pbit/s על סיב אופטי בקוטר סטנדרטי. משמעות הדבר היא שכל תעבורת האינטרנט העולמית יכולה להיכנס בתוכו.
פריצת דרך דומה דווחה לפני שבועיים: רוחב פס של 1.84 פיביט/שנייה הושג באמצעות לייזר יחיד ושבב אופטי יחיד, ערך גבוה יותר מזה שהושג על ידי טכנולוגיות מידע ותקשורת (ICT), אך הבעיה היא שזה עדיין ניסיוני. שבבים פוטוניים נמצאים בשלבי תכנון; לכן, ניתן ליישם מחקר ICT זה מוקדם יותר.

01

טכנולוגיית ריבוב: השגת רוחב פס שיא של 1.53 Pbit/s
החוקרים השיגו רוחב פס של כ-1.53 ​​פיביט לשנייה על ידי קידוד המידע על פני 55 תדרים אופטיים שונים (טכניקה המכונה ריבוב). זהו רוחב פס מספיק כדי להעביר את כל תעבורת האינטרנט בעולם (המוערכת בפחות מ-1 פיביט לשנייה) דרך כבל סיב אופטי יחיד - פי מיליון יעיל יותר מחיבור ג'יגה-ביט (במקרה הטוב) שיש לאדם הממוצע.
הטכנולוגיה פועלת על ידי ניצול תדרי אור שונים על פני הספקטרום. מכיוון שלכל "צבע" בספקטרום (נראה ובלתי נראה) יש תדר משלו, בניגוד לכל התדרים האחרים, הוא יכול לשאת זרם מידע עצמאי משלו. החוקרים השיגו יעילות ספקטרלית של 332 סיביות/שנייה/הרץ (סיביות לשנייה להרץ), פי שלושה מהניסיון הטוב ביותר שלהם בשנת 2019, שהשיג יעילות ספקטרלית של 105 סיביות/שנייה/הרץ.

02
מערך ניסויי: העברת מידע בפס C ב-184 אורכי גל שונים
החוקרים העבירו בהצלחה מידע מפס C על פני 184 אורכי גל שונים: תדרים בלתי תלויים, שאינם חופפים, משמשים להעברת מידע בו זמנית בתוך כבל הסיבים האופטיים. האור מווסת להעברת 55 זרמים (דפוסים) נפרדים של נתונים לפני שהוא נשלח דרך כבל הסיבים האופטיים. לאחר המודולציה (כמו רוב כבלי הסיבים האופטיים הפרוסים כיום), הוא דורש ליבת זכוכית כדי לשאת את כל הנתונים. כאשר הנתונים (המשתרעים על פני 184 אורכי גל ו-55 מצבים) נשלחים, המקלט מפענח את אורכי הגל והמצבים השונים כדי לאסוף את הנתונים שלו. בניסוי, המרחק בין המשדר למקלט נקבע על 25.9 ק"מ.

① מקור מסרק אופטי: 184 נושאי גלים נוצרים במקור מסרק אופטי. ② אפנון אות: הנושא מווסת באמצעות 16 אותות QAM וקיטוב מרובב. ③ יצירת אות מקבילי: האותות עבור כל מצב מפוצלים, ועיכובי נתיב מוחלים כדי לדמות זרמי נתונים עצמאיים. ④ מרבב מצבים: כל אות מומר למצב מרחבי שונה ונשלח לסיב בעל 55 מצבים. ⑤ סיב בעל 55 מצבים: האות מתפשט בסיב בעל 55 מצבים באורך 25.9 קילומטרים. ⑥ דה-מולטיפלקסר מצבים: במקלט, האות מופרד לכל מצב מרחבי ומומר למצב בסיסי. ⑦ מקלט מקבילי במהירות גבוהה: האות שעבר דה-מולטיפלקס במצב עובר דה-מולטיפלקס באורך גל על ​​ידי מסנן ומומר לאות חשמלי על ידי מקלט קוהרנטי מקבילי. ⑧ עיבוד אות לא מקוון. עיבוד MIMO לביטול הפרעות אות במהלך התפשטות הסיבים.

תוצאות ניסוייות מראות שלמרות שקצב הנתונים יורד מעט בקצה אורך הגל הארוך של פס C (בסביבות 1565 ננומטר), מתקבל קצב נתונים יציב וכמעט אחיד באזורי אורכי גל אחרים, ומגיע לסך כולל של 1.53 Pbit/s לאחר תיקון שגיאות.