표준 광섬유가 대역폭 부문에서 세계 신기록을 달성하며 전 세계 인터넷 총 트래픽을 넘어섰습니다.

일본 정보통신기술연구소(NICT) 네트워크 연구소의 연구팀이 표준 직경 광섬유에서 1.53페타비트/초(Pbit/s)의 새로운 세계 최고 대역폭 기록을 달성했습니다. 이는 전 세계 인터넷 트래픽 전체를 해당 광섬유 하나에 담을 수 있다는 것을 의미합니다.
2주 전에도 비슷한 획기적인 성과가 보고되었습니다. 단일 레이저와 단일 광학 칩으로 1.84 Pbit/s의 대역폭을 달성했는데, 이는 ICT 기술보다 높은 값입니다. 하지만 문제는 이 기술이 아직 실험 단계에 있다는 것입니다. 광자 칩은 설계 단계에 있으므로, 이 ICT 연구는 더 빨리 상용화될 수 있을 것입니다.

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다중화 기술: 1.53 Pbit/s의 기록적인 대역폭 달성
연구진은 55개의 서로 다른 광 주파수에 정보를 인코딩하는 다중화 기술을 통해 약 1.53페타비트/초의 대역폭을 달성했습니다. 이는 전 세계 인터넷 트래픽(추정치 1페타비트/초 미만)을 단일 광섬유 케이블로 전송할 수 있는 대역폭으로, 일반인이 사용하는 기가비트(Gbit) 연결(최대치)보다 백만 배 더 효율적입니다.
이 기술은 스펙트럼 전체에 걸쳐 다양한 빛 주파수를 활용하는 방식으로 작동합니다. 스펙트럼의 각 "색"(가시광선 및 비가시광선)은 다른 모든 주파수와 달리 고유한 주파수를 가지고 있기 때문에 독립적인 정보 흐름을 전달할 수 있습니다. 연구진은 332비트/초/Hz(초당 비트/헤르츠)의 스펙트럼 효율을 달성했는데, 이는 2019년에 기록한 이전 최고 효율인 105비트/초/Hz보다 세 배 높은 수치입니다.

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실험 장치: 184개의 서로 다른 파장에서 C 대역 정보 전송
연구진은 184개의 서로 다른 파장을 통해 C 대역 정보를 성공적으로 전송했습니다. 이 독립적이고 겹치지 않는 주파수들은 광섬유 케이블 내에서 정보를 동시에 전송하는 데 사용됩니다. 빛은 광섬유 케이블을 통해 전송되기 전에 55개의 개별 데이터 스트림(패턴)으로 변조됩니다. (현재 사용되는 대부분의 광섬유 케이블처럼) 변조된 후에는 모든 데이터를 전송하기 위한 유리 코어가 필요합니다. 184개의 파장과 55개의 모드에 걸쳐 있는 데이터가 전송되면 수신기는 서로 다른 파장과 모드를 해독하여 데이터를 수집합니다. 실험에서 송신기와 수신기 사이의 거리는 25.9km로 고정되었습니다.

① 광콤 소스: 광콤 소스에서 184개의 캐리어가 생성됩니다. ② 신호 변조: 캐리어는 16개의 QAM 신호와 다중화된 편광으로 변조됩니다. ③ 병렬 신호 생성: 각 모드의 신호가 분리되고, 경로 지연이 적용되어 독립적인 데이터 스트림을 시뮬레이션합니다. ④ 모드 다중화기: 각 신호는 서로 다른 공간 모드로 변환되어 55모드 광섬유로 전송됩니다. ⑤ 55모드 광섬유: 신호는 25.9km 길이의 55모드 광섬유를 통해 전파됩니다. ⑥ 모드 역다중화기: 수신기에서 신호는 각 공간 모드로 분리되고 기본 모드로 변환됩니다. ⑦ 고속 병렬 수신기: 모드 역다중화된 신호는 필터를 통해 파장 역다중화되고 병렬 코히런트 수신기를 통해 전기 신호로 변환됩니다. ⑧ 오프라인 신호 처리: 광섬유 전파 중 신호 간섭을 제거하기 위한 MIMO 처리가 수행됩니다.

실험 결과에 따르면 C 대역의 장파장 영역(약 1565nm)에서 데이터 전송률이 약간 감소하지만, 다른 파장 영역에서는 안정적이고 거의 균일한 데이터 전송률이 얻어지며, 오류 수정 후 총 1.53Pbit/s에 도달하는 것으로 나타났습니다.