Výskumný tím z Inštitútu pre výskum sietí japonského Národného inštitútu informačných a komunikačných technológií (NICT) dosiahol nový svetový rekord v šírke pásma 1,53 Pbit/s na optickom vlákne so štandardným priemerom. To znamená, že sa doň zmestí celá globálna internetová prevádzka.
Podobný prielom bol hlásený pred dvoma týždňami: s jedným laserom a jedným optickým čipom sa dosiahla šírka pásma 1,84 Pbit/s, čo je hodnota vyššia ako hodnota dosiahnutá pomocou informačných a komunikačných technológií (IKT), problémom však je, že je to stále experimentálne. Fotonické čipy sú vo fáze návrhu, preto by sa tento výskum v oblasti IKT mohol realizovať skôr.
01
Technológia multiplexovania: dosiahnutie rekordnej šírky pásma 1,53 Pbit/s
Výskumníci dosiahli šírku pásma približne 1,53 Pbit/s kódovaním informácií naprieč 55 rôznymi optickými frekvenciami (technika známa ako multiplexovanie). To je dostatočná šírka pásma na prenos všetkej svetovej internetovej prevádzky (odhadovanej na menej ako 1 Pbit/s) cez jediný optický kábel – miliónkrát efektívnejšie ako gigabitové pripojenie (v najlepšom prípade), ktoré má priemerný človek.
Technológia funguje na princípe využitia rôznych svetelných frekvencií v celom spektre. Keďže každá „farba“ v spektre (viditeľná aj neviditeľná) má svoju vlastnú frekvenciu, na rozdiel od všetkých ostatných frekvencií, môže niesť svoj vlastný nezávislý prúd informácií. Výskumníci dosiahli spektrálnu účinnosť 332 bitov/s/Hz (bitov za sekundu na hertz), čo je trikrát viac ako ich predchádzajúci najlepší pokus v roku 2019, ktorý dosiahol spektrálnu účinnosť 105 bitov/s/Hz.
02
Experimentálne nastavenie: Prenos informácií v pásme C na 184 rôznych vlnových dĺžkach
Výskumníkom sa úspešne podarilo preniesť informácie v pásme C na 184 rôznych vlnových dĺžkach: tieto nezávislé, neprekrývajúce sa frekvencie sa používajú na súčasný prenos informácií v rámci optického kábla. Svetlo je modulované tak, aby pred odoslaním cez optický kábel prenášalo 55 samostatných prúdov (vzorov) dát. Po modulácii (ako väčšina v súčasnosti používaných optických káblov) je potrebné sklenené jadro na prenos všetkých dát. Pri odosielaní dát (pokrývajúcich 184 vlnových dĺžok a 55 módov) prijímač dekóduje rôzne vlnové dĺžky a módy, aby zhromaždil svoje dáta. V experimente bola vzdialenosť medzi vysielačom a prijímačom stanovená na 25,9 km.
① Optický hrebeňový zdroj: V optickom hrebeňovom zdroji sa generuje 184 nosných vĺn. ② Modulácia signálu: Nosná vlna je modulovaná 16 signálmi QAM a multiplexovanou polarizáciou. ③ Paralelné generovanie signálu: Signály pre každý mód sú rozdelené a na simuláciu nezávislých dátových tokov sa aplikujú oneskorenia dráhy. ④ Multiplexor módov: Každý signál sa konvertuje do iného priestorového módu a odosiela sa do 55-módového vlákna. ⑤ 55-módové vlákno: Signál sa šíri v 25,9 kilometra dlhom 55-módovom vlákne. ⑥ Demultiplexor módov: V prijímači sa signál oddelí do každého priestorového módu a konvertuje sa do základného módu. ⑦ Vysokorýchlostný paralelný prijímač: Signál s demultiplexom módov sa demultiplexuje podľa vlnovej dĺžky filtrom a paralelný koherentný prijímač ho konvertuje na elektrický signál. ⑧ Offline spracovanie signálu. MIMO spracovanie na elimináciu rušenia signálu počas šírenia vlákna.
Experimentálne výsledky ukazujú, že hoci prenosová rýchlosť mierne klesá na konci dlhých vlnových dĺžok pásma C (okolo 1565 nm), v ostatných oblastiach vlnových dĺžok sa dosahuje stabilná a takmer rovnomerná prenosová rýchlosť, ktorá po korekcii chýb dosahuje celkovo 1,53 Pbit/s.
Čas uverejnenia: 18. novembra 2022
