Standaard glasvezel behaalt een wereldrecord voor bandbreedte en overtreft daarmee het totale wereldwijde internetverkeer.

Een onderzoeksteam van het Network Research Institute van het Japanse National Institute of Information and Communications Technology (NICT) heeft een nieuw wereldrecord voor bandbreedte behaald van 1,53 Pbit/s op een optische vezel met standaarddiameter. Dit betekent dat al het wereldwijde internetverkeer erin past.
Een vergelijkbare doorbraak werd twee weken geleden gemeld: een bandbreedte van 1,84 Pbit/s werd bereikt met één enkele laser en één enkele optische chip, een waarde die hoger is dan die behaald door ICT's, maar het probleem is dat het nog experimenteel is. Fotonische chips bevinden zich in de ontwerpfase; daarom zou dit ICT-onderzoek sneller kunnen worden geïmplementeerd.

01

Multiplexingtechnologie: behaal een recordbandbreedte van 1,53 Pbit/s.
De onderzoekers bereikten een bandbreedte van ongeveer 1,53 Pbit/s door de informatie te coderen over 55 verschillende optische frequenties (een techniek die bekend staat als multiplexing). Dat is voldoende bandbreedte om al het internetverkeer ter wereld (geschat op minder dan 1 Pbit/s) door één enkele glasvezelkabel te transporteren – een miljoen keer efficiënter dan de gigabitverbinding (in het beste geval) die de gemiddelde persoon heeft.
De technologie werkt door gebruik te maken van verschillende lichtfrequenties in het spectrum. Omdat elke "kleur" in het spectrum (zichtbaar en onzichtbaar) een eigen frequentie heeft, kan deze, in tegenstelling tot alle andere frequenties, een eigen onafhankelijke informatiestroom transporteren. De onderzoekers bereikten een spectrale efficiëntie van 332 bits/s/Hz (bits per seconde per Hertz), drie keer hoger dan hun vorige beste poging in 2019, waarbij een spectrale efficiëntie van 105 bits/s/Hz werd behaald.

02
Experimentele opstelling: C-band informatieoverdracht op 184 verschillende golflengten.
De onderzoekers slaagden erin C-bandinformatie te verzenden over 184 verschillende golflengten: deze onafhankelijke, niet-overlappende frequenties worden gebruikt om informatie gelijktijdig door de glasvezelkabel te verzenden. Het licht wordt gemoduleerd om 55 afzonderlijke datastromen (patronen) te verzenden voordat het door de glasvezelkabel wordt gestuurd. Eenmaal gemoduleerd (zoals de meeste glasvezelkabels die momenteel in gebruik zijn), is een glazen kern nodig om alle data te transporteren. Terwijl de data (verspreid over 184 golflengten en 55 modi) wordt verzonden, decodeert de ontvanger de verschillende golflengten en modi om de data te verzamelen. In het experiment was de afstand tussen de zender en de ontvanger vastgesteld op 25,9 km.

① Optische kambron: 184 draaggolven worden gegenereerd in een optische kambron. ② Signaalmodulatie: De draaggolf wordt gemoduleerd met 16 QAM-signalen en gemultiplexte polarisatie. ③ Parallelle signaalgeneratie: De signalen voor elke modus worden gesplitst en padvertragingen worden toegepast om onafhankelijke datastromen te simuleren. ④ Modusmultiplexer: Elk signaal wordt omgezet in een andere ruimtelijke modus en naar een 55-modusvezel gestuurd. ⑤ 55-modusvezel: Het signaal plant zich voort in een 25,9 kilometer lange 55-modusvezel. ⑥ Modusdemultiplexer: Bij de ontvanger wordt het signaal gescheiden in elke ruimtelijke modus en omgezet naar de fundamentele modus. ⑦ Snelle parallelle ontvanger: Het modus-gedemultiplexte signaal wordt door een filter golflengte-gedemultiplext en door een parallelle coherente ontvanger omgezet in een elektrisch signaal. ⑧ Offline signaalverwerking: MIMO-verwerking om signaalinterferentie tijdens vezelpropagatie te elimineren.

Experimentele resultaten tonen aan dat, hoewel de datasnelheid iets afneemt aan de lange golflengtezijde van de C-band (rond 1565 nm), een stabiele en vrijwel uniforme datasnelheid wordt bereikt in andere golflengtegebieden, met een totaal van 1,53 Pbit/s na foutcorrectie.