Исследовательская группа из Института сетевых исследований Национального института информационных и коммуникационных технологий Японии (NICT) достигла нового мирового рекорда пропускной способности — 1,53 Пбит/с — на оптическом волокне стандартного диаметра. Это означает, что весь глобальный интернет-трафик может поместиться в пределах этого волокна.
Аналогичный прорыв был зафиксирован две недели назад: была достигнута пропускная способность 1,84 Пбит/с с помощью одного лазера и одного оптического чипа, что выше, чем у ИКТ, но проблема в том, что это пока экспериментальная разработка. Фотонные чипы находятся на стадии проектирования; поэтому исследования в области ИКТ могут быть реализованы раньше.
01
Технология мультиплексирования: достижение рекордной пропускной способности 1,53 Пбит/с.
Исследователи достигли пропускной способности приблизительно 1,53 Пбит/с, закодировав информацию на 55 различных оптических частотах (метод, известный как мультиплексирование). Этой пропускной способности достаточно для передачи всего мирового интернет-трафика (оцениваемого менее чем в 1 Пбит/с) по одному оптоволоконному кабелю — в миллион раз эффективнее, чем гигабитное соединение (в лучшем случае), которым пользуется среднестатистический пользователь.
Технология работает за счет использования различных частот света в спектре. Поскольку каждый «цвет» в спектре (видимый и невидимый) имеет свою собственную частоту, в отличие от всех других частот, он может передавать свой собственный независимый поток информации. Исследователи достигли спектральной эффективности 332 бит/с/Гц (бит в секунду на Герц), что в три раза выше их предыдущего лучшего результата в 2019 году, когда спектральная эффективность составила 105 бит/с/Гц.
02
Экспериментальная установка: передача информации в C-диапазоне на 184 различных длинах волн.
Исследователи успешно передали информацию в C-диапазоне на 184 различных длинах волн: эти независимые, неперекрывающиеся частоты используются для одновременной передачи информации внутри оптоволоконного кабеля. Свет модулируется для передачи 55 отдельных потоков (шаблонов) данных, прежде чем он будет отправлен по оптоволоконному кабелю. После модуляции (как и в большинстве используемых в настоящее время оптоволоконных кабелей) требуется стеклянный сердечник для передачи всех данных. По мере передачи данных (охватывающих 184 длины волн и 55 мод), приемник декодирует различные длины волн и моды для сбора данных. В эксперименте расстояние между передатчиком и приемником было зафиксировано на уровне 25,9 км.
① Источник оптического гребенчатого спектра: в источнике оптического гребенчатого спектра генерируется 184 несущих. ② Модуляция сигнала: несущая модулируется сигналами 16 QAM с мультиплексированием поляризации. ③ Параллельная генерация сигнала: сигналы для каждого режима разделяются, и применяются задержки распространения для имитации независимых потоков данных. ④ Мультиплексор режимов: каждый сигнал преобразуется в свой пространственный режим и передается по 55-модовому волокну. ⑤ 55-модовое волокно: сигнал распространяется по 55-модовому волокну длиной 25,9 километра. ⑥ Демультиплексор режимов: на приемнике сигнал разделяется на каждый пространственный режим и преобразуется в основной режим. ⑦ Высокоскоростной параллельный приемник: демультиплексированный по режиму сигнал демультиплексируется по длине волны фильтром и преобразуется в электрический сигнал параллельным когерентным приемником. ⑧ Автономная обработка сигнала. Обработка MIMO для устранения помех сигнала во время распространения по оптоволокну.
Результаты экспериментов показывают, что, хотя скорость передачи данных немного снижается в длинноволновой части диапазона C (около 1565 нм), в других диапазонах длин волн достигается стабильная и практически равномерная скорость передачи данных, составляющая в общей сложности 1,53 Пбит/с после коррекции ошибок.
Дата публикации: 18 ноября 2022 г.
