Japānas Nacionālā informācijas un komunikāciju tehnoloģiju institūta (NICT) Tīkla pētniecības institūta pētnieku komanda ir sasniegusi jaunu pasaules joslas platuma rekordu — 1,53 Pbit/s standarta diametra optiskajā šķiedrā. Tas nozīmē, ka visa globālā interneta datplūsma var ietilpt tajā.
Līdzīgs sasniegums tika ziņots pirms divām nedēļām: ar vienu lāzeru un vienu optisko mikroshēmu tika sasniegta 1,84 Pbit/s joslas platums, kas ir augstāka vērtība nekā IKT, taču problēma ir tā, ka tas joprojām ir eksperimentāls. Fotoniskās mikroshēmas ir projektēšanas stadijā, tāpēc šis IKT pētījums varētu tikt īstenots ātrāk.
01
Multipleksēšanas tehnoloģija: sasniedz rekordlielu joslas platumu 1,53 Pbit/s
Kodējot informāciju 55 dažādās optiskajās frekvencēs (metode, kas pazīstama kā multipleksēšana), pētnieki panāca aptuveni 1,53 Pbit/s joslas platumu. Ar šo joslas platumu pietiek, lai visu pasaules interneta datplūsmu (aptuveni mazāku par 1 Pbit/s) pārvadītu pa vienu optisko šķiedru kabeli — miljonu reižu efektīvāk nekā gigabita savienojums (labākajā gadījumā), kāds ir vidusmēra cilvēkam.
Tehnoloģija darbojas, izmantojot dažādas gaismas frekvences visā spektrā. Tā kā katrai spektra "krāsai" (gan redzamajai, gan neredzamajai) ir sava frekvence, atšķirībā no visām pārējām frekvencēm, tā var pārnest savu neatkarīgu informācijas plūsmu. Pētnieki sasniedza spektrālo efektivitāti 332 biti/s/Hz (biti sekundē uz hercu), kas ir trīs reizes vairāk nekā viņu iepriekšējais labākais mēģinājums 2019. gadā, kad tika sasniegta spektrālā efektivitāte 105 biti/s/Hz.
02
Eksperimenta iekārta: C joslas informācijas pārraide 184 dažādos viļņu garumos
Pētnieki veiksmīgi pārraidīja C joslas informāciju 184 dažādos viļņu garumos: šīs neatkarīgās, nepārklājošās frekvences tiek izmantotas, lai vienlaikus pārraidītu informāciju optiskās šķiedras kabelī. Gaisma tiek modulēta, lai pārraidītu 55 atsevišķas datu plūsmas (modeļus), pirms tā tiek nosūtīta pa optisko šķiedru kabeli. Pēc modulācijas (tāpat kā lielākajai daļai pašlaik izmantoto optisko šķiedru kabeļu) visu datu pārraidei ir nepieciešams stikla kodols. Kad dati (aptverot 184 viļņu garumus un 55 režīmus) tiek nosūtīti, uztvērējs dekodē dažādos viļņu garumus un režīmus, lai apkopotu datus. Eksperimentā attālums starp raidītāju un uztvērēju tika fiksēts 25,9 km apmērā.
① Optiskās ķemmes avots: optiskajā ķemmes avotā tiek ģenerēti 184 nesēji. ② Signāla modulācija: Nesējs tiek modulēts ar 16 QAM signāliem un multipleksētu polarizāciju. ③ Paralēlā signāla ģenerēšana: Katra režīma signāli tiek sadalīti, un tiek piemērotas ceļa aizkaves, lai simulētu neatkarīgas datu plūsmas. ④ Režīmu multipleksors: Katrs signāls tiek pārveidots citā telpiskajā režīmā un nosūtīts uz 55 režīmu šķiedru. ⑤ 55 režīmu šķiedra: Signāls izplatās 25,9 kilometrus garā 55 režīmu šķiedrā. ⑥ Režīmu demultipleksors: Uztvērējā signāls tiek sadalīts katrā telpiskajā režīmā un pārveidots pamatrežīmā. ⑦ Ātrdarbīgs paralēlais uztvērējs: Režīmu demultipleksētais signāls tiek demultipleksēts ar viļņa garuma filtru un pārveidots elektriskā signālā ar paralēlu koherentu uztvērēju. ⑧ Bezsaistes signāla apstrāde. MIMO apstrāde, lai novērstu signāla traucējumus šķiedras izplatīšanās laikā.
Eksperimentālie rezultāti liecina, ka, lai gan datu pārraides ātrums nedaudz samazinās C joslas garajā viļņa garuma galā (aptuveni 1565 nm), citos viļņa garuma reģionos tiek iegūts stabils un gandrīz vienmērīgs datu pārraides ātrums, pēc kļūdu korekcijas sasniedzot kopumā 1,53 Pbit/s.
Publicēšanas laiks: 2022. gada 18. novembris
