Uma equipe de pesquisa do Instituto de Pesquisa de Redes do Instituto Nacional de Tecnologia da Informação e Comunicações do Japão (NICT) alcançou um novo recorde mundial de largura de banda de 1,53 Pbit/s em uma fibra óptica de diâmetro padrão. Isso significa que todo o tráfego global da internet caberia dentro dela.
Uma descoberta semelhante foi relatada há duas semanas: uma largura de banda de 1,84 Pbit/s foi alcançada com um único laser e um único chip óptico, um valor superior ao obtido por meio de tecnologias de comunicação óptica (TICs), mas o problema é que ainda é experimental. Os chips fotônicos estão em fase de projeto; portanto, essa pesquisa em TICs poderia ser implementada mais cedo.
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Tecnologia de multiplexação: alcance uma largura de banda recorde de 1,53 Pbit/s
Os pesquisadores alcançaram uma largura de banda de aproximadamente 1,53 Pbit/s codificando as informações em 55 frequências ópticas diferentes (uma técnica conhecida como multiplexação). Essa largura de banda é suficiente para transportar todo o tráfego de internet do mundo (estimado em menos de 1 Pbit/s) por meio de um único cabo de fibra óptica — um milhão de vezes mais eficiente do que a conexão de Gbit (na melhor das hipóteses) que uma pessoa comum possui.
A tecnologia funciona aproveitando diferentes frequências de luz em todo o espectro. Como cada "cor" no espectro (visível e invisível) tem sua própria frequência, ao contrário de todas as outras frequências, ela pode transportar seu próprio fluxo independente de informações. Os pesquisadores alcançaram uma eficiência espectral de 332 bits/s/Hz (bits por segundo por Hertz), três vezes maior do que sua melhor tentativa anterior em 2019, que alcançou uma eficiência espectral de 105 bits/s/Hz.
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Configuração experimental: Transmissão de informação na banda C em 184 comprimentos de onda diferentes.
Os pesquisadores transmitiram com sucesso informações na banda C em 184 comprimentos de onda diferentes: essas frequências independentes e não sobrepostas são usadas para transmitir informações simultaneamente dentro do cabo de fibra óptica. A luz é modulada para transmitir 55 fluxos (padrões) de dados separados antes de ser enviada pelo cabo de fibra óptica. Uma vez modulada (como na maioria dos cabos de fibra óptica atualmente em uso), ela requer um núcleo de vidro para transportar todos os dados. À medida que os dados (abrangendo 184 comprimentos de onda e 55 modos) são enviados, o receptor decodifica os diferentes comprimentos de onda e modos para coletar seus dados. No experimento, a distância entre o transmissor e o receptor foi fixada em 25,9 km.
① Fonte de pente óptico: 184 portadoras são geradas em uma fonte de pente óptico. ② Modulação do sinal: A portadora é modulada com sinais 16-QAM e polarização multiplexada. ③ Geração de sinal paralela: Os sinais para cada modo são divididos e atrasos de percurso são aplicados para simular fluxos de dados independentes. ④ Multiplexador de modo: Cada sinal é convertido em um modo espacial diferente e enviado para uma fibra de 55 modos. ⑤ Fibra de 55 modos: O sinal se propaga em uma fibra de 55 modos com 25,9 quilômetros de comprimento. ⑥ Demultiplexador de modo: No receptor, o sinal é separado em cada modo espacial e convertido para o modo fundamental. ⑦ Receptor paralelo de alta velocidade: O sinal demultiplexado em modo é demultiplexado em comprimento de onda por um filtro e convertido em um sinal elétrico por um receptor coerente paralelo. ⑧ Processamento de sinal offline. Processamento MIMO para eliminar interferências de sinal durante a propagação na fibra.
Os resultados experimentais mostram que, embora a taxa de dados diminua ligeiramente na extremidade de comprimento de onda longo da banda C (em torno de 1565 nm), uma taxa de dados estável e quase uniforme é obtida em outras regiões de comprimento de onda, atingindo um total de 1,53 Pbit/s após a correção de erros.
Data da publicação: 18/11/2022
