Raziskovalna ekipa z Inštituta za omrežne raziskave japonskega Nacionalnega inštituta za informacijsko in komunikacijsko tehnologijo (NICT) je dosegla nov svetovni rekord pasovne širine 1,53 Pbit/s na optičnem vlaknu standardnega premera. To pomeni, da se vanj lahko prilega ves svetovni internetni promet.
Podoben preboj so poročali pred dvema tednoma: z enim laserjem in enim optičnim čipom je bila dosežena pasovna širina 1,84 Pbit/s, kar je višja vrednost od tiste, ki jo dosegajo IKT, vendar je težava v tem, da je to še vedno eksperimentalno. Fotonski čipi so v fazi načrtovanja, zato bi se lahko ta raziskava na področju IKT izvedla prej.
01
Tehnologija multipleksiranja: dosežite rekordno pasovno širino 1,53 Pbit/s
Raziskovalci so dosegli pasovno širino približno 1,53 Pbit/s s kodiranjem informacij prek 55 različnih optičnih frekvenc (tehnika, znana kot multipleksiranje). To je dovolj pasovne širine za prenos vsega svetovnega internetnega prometa (ocenjenega na manj kot 1 Pbit/s) prek enega samega optičnega kabla – milijonkrat bolj učinkovito kot gigabitna povezava (v najboljšem primeru), ki jo ima povprečen človek.
Tehnologija deluje tako, da izkorišča različne svetlobne frekvence po celotnem spektru. Ker ima vsaka "barva" v spektru (vidna in nevidna) svojo frekvenco, lahko za razliko od vseh drugih frekvenc prenaša svoj neodvisen tok informacij. Raziskovalci so dosegli spektralno učinkovitost 332 bitov/s/Hz (bitov na sekundo na herc), kar je trikrat več od njihovega prejšnjega najboljšega poskusa leta 2019, ki je dosegel spektralno učinkovitost 105 bitov/s/Hz.
02
Eksperimentalna postavitev: prenos informacij v C-pasu pri 184 različnih valovnih dolžinah
Raziskovalci so uspešno prenesli informacije v pasu C prek 184 različnih valovnih dolžin: te neodvisne, neprekrivajoče se frekvence se uporabljajo za hkratni prenos informacij znotraj optičnega kabla. Svetloba je modulirana tako, da pred pošiljanjem po optičnem kablu prenaša 55 ločenih tokov (vzorcev) podatkov. Ko je modulirana (kot večina trenutno uporabljenih optičnih kablov), potrebuje stekleno jedro za prenos vseh podatkov. Ko se podatki (ki zajemajo 184 valovnih dolžin in 55 načinov) pošljejo, sprejemnik dekodira različne valovne dolžine in načine za zbiranje podatkov. V poskusu je bila razdalja med oddajnikom in sprejemnikom določena na 25,9 km.
① Optični glavnik: V optičnem glavniku se generira 184 nosilcev. ② Modulacija signala: Nosilec je moduliran s 16 QAM signali in multipleksirano polarizacijo. ③ Vzporedno generiranje signalov: Signali za vsak način so razdeljeni in za simulacijo neodvisnih podatkovnih tokov se uporabijo zakasnitve poti. ④ Multiplekser načinov: Vsak signal se pretvori v drugačen prostorski način in pošlje v 55-modno vlakno. ⑤ 55-modno vlakno: Signal se širi v 25,9 kilometra dolgem 55-modnem vlaknu. ⑥ Demultiplekser načinov: Na sprejemniku se signal loči v vsak prostorski način in pretvori v osnovni način. ⑦ Hitri vzporedni sprejemnik: Signal, demultipleksiran po načinih, se s filtrom demultipleksira po valovni dolžini in ga vzporedni koherentni sprejemnik pretvori v električni signal. ⑧ Obdelava signalov brez povezave. Obdelava MIMO za odpravo motenj signala med širjenjem vlaken.
Eksperimentalni rezultati kažejo, da čeprav se hitrost prenosa podatkov nekoliko zmanjša na koncu pasu C z dolgimi valovnimi dolžinami (okoli 1565 nm), je v drugih valovnih območjih dosežena stabilna in skoraj enakomerna hitrost prenosa podatkov, ki po popravku napak doseže skupno 1,53 Pbit/s.
Čas objave: 18. november 2022
