Et forskerteam fra Network Research Institute of Japan's National Institute of Information and Communications Technology (NICT) har oppnådd en ny verdensbåndbredderekord på 1,53 Pbit/s på en optisk fiber med standard diameter. Dette betyr at all den globale internettrafikken får plass innenfor den.
Et lignende gjennombrudd ble rapportert for to uker siden: en båndbredde på 1,84 Pbit/s ble oppnådd med en enkelt laser og en enkelt optisk brikke, en verdi som er høyere enn den som oppnås med IKT-er, men problemet er at det fortsatt er eksperimentelt. Fotoniske brikker er i designfasen, derfor kan denne IKT-forskningen implementeres tidligere.
01
Multipleksingsteknologi: oppnå en rekordbåndbredde på 1,53 Pbit/s
Forskerne oppnådde en båndbredde på omtrent 1,53 Pbit/s ved å kode informasjonen over 55 forskjellige optiske frekvenser (en teknikk kjent som multipleksing). Det er nok båndbredde til å frakte all verdens internettrafikk (anslått til mindre enn 1 Pbit/s) gjennom en enkelt fiberoptisk kabel – en million ganger mer effektiv enn gigabit-tilkoblingen (i beste fall) som en gjennomsnittsperson har.
Teknologien fungerer ved å utnytte forskjellige lysfrekvenser over hele spekteret. Siden hver «farge» i spekteret (synlig og usynlig) har sin egen frekvens, i motsetning til alle andre frekvenser, kan den bære sin egen uavhengige strøm av informasjon. Forskerne oppnådde en spektraleffektivitet på 332 bits/s/Hz (bits per sekund per hertz), tre ganger høyere enn deres forrige beste forsøk i 2019, som oppnådde en spektraleffektivitet på 105 bits/s/Hz.
02
Eksperimentelt oppsett: C-båndinformasjonsoverføring ved 184 forskjellige bølgelengder
Forskerne klarte å overføre C-båndinformasjon over 184 forskjellige bølgelengder: disse uavhengige, ikke-overlappende frekvensene brukes til å overføre informasjon samtidig innenfor den fiberoptiske kabelen. Lyset moduleres for å overføre 55 separate datastrømmer (mønstre) før det sendes gjennom den fiberoptiske kabelen. Når det er modulert (som de fleste fiberoptiske kabler som er i bruk for tiden), krever det en glasskjerne for å bære alle dataene. Når dataene (som spenner over 184 bølgelengder og 55 moduser) sendes, dekoder mottakeren de forskjellige bølgelengdene og modusene for å samle inn dataene. I eksperimentet ble avstanden mellom sender og mottaker fastsatt til 25,9 km.
① Optisk kamkilde: 184 bærebølger genereres i en optisk kamkilde. ② Signalmodulering: Bærebølgen moduleres med 16 QAM-signaler og multiplekset polarisering. ③ Parallell signalgenerering: Signalene for hver modus deles, og baneforsinkelser brukes for å simulere uavhengige datastrømmer. ④ Modusmultiplekser: Hvert signal konverteres til en annen romlig modus og sendes til en 55-modus fiber. ⑤ 55-modus fiber: Signalet forplanter seg i en 25,9 kilometer lang 55-modus fiber. ⑥ Modusdemultiplekser: Ved mottakeren separeres signalet i hver romlig modus og konverteres til fundamentalmodusen. ⑦ Høyhastighets parallellmottaker: Det modusdemultipleksede signalet bølgelengdedemultiplekses av et filter og konverteres til et elektrisk signal av en parallell koherent mottaker. ⑧ Offline signalbehandling. MIMO-prosessering for å eliminere signalinterferens under fiberforplantning.
Eksperimentelle resultater viser at selv om datahastigheten faller litt ved den lange bølgelengden av C-båndet (rundt 1565 nm), oppnås en stabil og nesten jevn datahastighet i andre bølgelengdeområder, og når totalt 1,53 Pbit/s etter feilretting.
Publisert: 18. november 2022
