Serat standard mencapai rekod dunia untuk lebar jalur, mengatasi jumlah trafik internet global

Satu pasukan penyelidikan dari Institut Penyelidikan Rangkaian Institut Teknologi Maklumat dan Komunikasi Kebangsaan (NICT) Jepun telah mencapai rekod lebar jalur dunia baharu sebanyak 1.53 Pbit/s pada gentian optik berdiameter standard. Ini bermakna keseluruhan trafik internet global boleh dimuatkan di dalamnya.
Satu kejayaan serupa telah dilaporkan dua minggu lalu: lebar jalur 1.84 Pbit/s telah dicapai dengan laser tunggal dan cip optik tunggal, nilai yang lebih tinggi daripada yang dicapai oleh ICT, tetapi masalahnya ialah ia masih bersifat eksperimen. Cip fotonik berada dalam peringkat reka bentuk; oleh itu, penyelidikan ICT ini boleh dilaksanakan lebih awal.

01

Teknologi pemultipleksan: mencapai lebar jalur rekod 1.53 Pbit/s
Para penyelidik mencapai lebar jalur kira-kira 1.53 Pbit/s dengan mengekod maklumat merentasi 55 frekuensi optik yang berbeza (teknik yang dikenali sebagai pemultipleksan). Itu lebar jalur yang cukup untuk membawa semua trafik internet dunia (dianggarkan kurang daripada 1 Pbit/s) melalui satu kabel gentian optik—sejuta kali lebih berkesan daripada sambungan Gbit (paling baik) yang dimiliki oleh orang biasa.
Teknologi ini berfungsi dengan memanfaatkan frekuensi cahaya yang berbeza merentasi spektrum. Memandangkan setiap "warna" dalam spektrum (kelihatan dan tidak kelihatan) mempunyai frekuensinya sendiri, tidak seperti semua frekuensi lain, ia boleh membawa aliran maklumat bebasnya sendiri. Para penyelidik mencapai kecekapan spektrum sebanyak 332 bit/s/Hz (bit sesaat setiap Hertz), tiga kali lebih tinggi daripada percubaan terbaik mereka sebelum ini pada tahun 2019, yang mencapai kecekapan spektrum sebanyak 105 bit/s/Hz.

02
Persediaan eksperimen: Penghantaran maklumat jalur-C pada 184 panjang gelombang yang berbeza
Para penyelidik berjaya menghantar maklumat jalur-C merentasi 184 panjang gelombang yang berbeza: frekuensi bebas dan tidak bertindih ini digunakan untuk menghantar maklumat secara serentak dalam kabel gentian optik. Cahaya dimodulasi untuk menghantar 55 aliran (corak) data berasingan sebelum dihantar melalui kabel gentian optik. Setelah dimodulasi (seperti kebanyakan kabel gentian optik yang digunakan pada masa ini), ia memerlukan teras kaca untuk membawa semua data. Semasa data (merangkumi 184 panjang gelombang dan 55 mod) dihantar, penerima akan menyahkod panjang gelombang dan mod yang berbeza untuk mengumpul datanya. Dalam eksperimen ini, jarak antara pemancar dan penerima ditetapkan pada 25.9 km.

① Sumber sikat optik: 184 pembawa dijana dalam sumber sikat optik. ② Modulasi isyarat: Pembawa dimodulasi dengan 16 isyarat QAM dan polarisasi berganda. ③ Penjanaan isyarat selari: Isyarat untuk setiap mod dibahagikan, dan kelewatan laluan digunakan untuk mensimulasikan aliran data bebas. ④ Pemultipleks mod: Setiap isyarat ditukar kepada mod ruang yang berbeza dan dihantar ke gentian 55-mod. ⑤ Gentian 55-mod: Isyarat merambat dalam gentian 55-mod sepanjang 25.9 kilometer. ⑥ Penyahmultipleks mod: Pada penerima, isyarat dipisahkan kepada setiap mod ruang dan ditukar kepada mod asas. ⑦ Penerima selari berkelajuan tinggi: Isyarat yang dinyahmultipleks mod dinyahmultipleks panjang gelombang oleh penapis dan ditukar kepada isyarat elektrik oleh penerima koheren selari. ⑧ Pemprosesan isyarat luar talian. Pemprosesan MIMO untuk menghapuskan gangguan isyarat semasa perambatan gentian.

Keputusan eksperimen menunjukkan bahawa walaupun kadar data menurun sedikit pada hujung panjang gelombang jalur C (sekitar 1565 nm), kadar data yang stabil dan hampir seragam diperoleh di kawasan panjang gelombang lain, mencapai sejumlah 1.53 Pbit/s selepas pembetulan ralat.