O echipă de cercetare de la Institutul de Cercetare a Rețelelor din cadrul Institutului Național de Tehnologia Informației și Comunicațiilor (NICT) din Japonia a atins un nou record mondial de lățime de bandă de 1,53 Pbit/s pe o fibră optică cu diametru standard. Aceasta înseamnă că întregul trafic global de internet poate încăpea în aceasta.
O descoperire similară a fost raportată acum două săptămâni: o lățime de bandă de 1,84 Pbit/s a fost obținută cu un singur laser și un singur cip optic, o valoare mai mare decât cea obținută de TIC-uri, dar problema este că este încă experimentală. Cipurile fotonice sunt în stadiul de proiectare; prin urmare, această cercetare TIC ar putea fi implementată mai devreme.
01
Tehnologie de multiplexare: atinge o lățime de bandă record de 1,53 Pbit/s
Cercetătorii au obținut o lățime de bandă de aproximativ 1,53 Pbit/s prin codificarea informațiilor pe 55 de frecvențe optice diferite (o tehnică cunoscută sub numele de multiplexare). Aceasta este suficientă lățime de bandă pentru a transporta tot traficul de internet mondial (estimat la mai puțin de 1 Pbit/s) printr-un singur cablu de fibră optică - de un milion de ori mai eficient decât conexiunea Gbit (în cel mai bun caz) pe care o are o persoană obișnuită.
Tehnologia funcționează prin valorificarea diferitelor frecvențe luminoase din întregul spectru. Deoarece fiecare „culoare” din spectru (vizibilă și invizibilă) are propria frecvență, spre deosebire de toate celelalte frecvențe, aceasta poate transporta propriul flux independent de informații. Cercetătorii au obținut o eficiență spectrală de 332 biți/s/Hz (biți pe secundă per Hertz), de trei ori mai mare decât cea mai bună încercare anterioară din 2019, care a atins o eficiență spectrală de 105 biți/s/Hz.
02
Configurație experimentală: transmisie de informații în banda C la 184 de lungimi de undă diferite
Cercetătorii au transmis cu succes informații în banda C pe 184 de lungimi de undă diferite: aceste frecvențe independente, care nu se suprapun, sunt utilizate pentru a transmite informații simultan în cadrul cablului de fibră optică. Lumina este modulată pentru a transmite 55 de fluxuri (modele) separate de date înainte de a fi trimisă prin cablul de fibră optică. Odată modulată (ca majoritatea cablurilor de fibră optică utilizate în prezent), necesită un miez de sticlă pentru a transporta toate datele. Pe măsură ce datele (care se întind pe 184 de lungimi de undă și 55 de moduri) sunt trimise, receptorul decodează diferitele lungimi de undă și moduri pentru a colecta datele sale. În experiment, distanța dintre emițător și receptor a fost fixată la 25,9 km.
① Sursă optică de tip pieptene: 184 de purtătoare sunt generate într-o sursă optică de tip pieptene. ② Modulația semnalului: Purtătoarea este modulată cu 16 semnale QAM și polarizare multiplexată. ③ Generarea semnalului paralel: Semnalele pentru fiecare mod sunt împărțite, iar întârzierile de cale sunt aplicate pentru a simula fluxuri de date independente. ④ Multiplexor de moduri: Fiecare semnal este convertit într-un mod spațial diferit și trimis către o fibră cu 55 de moduri. ⑤ Fibră cu 55 de moduri: Semnalul se propagă într-o fibră cu 55 de moduri lungime de 25,9 kilometri. ⑥ Demultiplexor de moduri: La receptor, semnalul este separat în fiecare mod spațial și convertit în modul fundamental. ⑦ Receptor paralel de mare viteză: Semnalul demultiplexat în moduri este demultiplexat în lungime de undă de un filtru și convertit într-un semnal electric de către un receptor paralel coerent. ⑧ Procesare offline a semnalului. Procesare MIMO pentru a elimina interferențele semnalului în timpul propagării fibrei.
Rezultatele experimentale arată că, deși rata de transfer de date scade ușor la capătul lungimii de undă mai mari al benzii C (în jurul a 1565 nm), se obține o rată de transfer de date stabilă și aproape uniformă în alte regiuni de lungime de undă, ajungând la un total de 1,53 Pbit/s după corectarea erorilor.
Data publicării: 18 noiembrie 2022
