Дослідницька група з Інституту мережевих досліджень Національного інституту інформаційних та комунікаційних технологій Японії (NICT) досягла нового світового рекорду пропускної здатності 1,53 Пбіт/с на оптичному волокні стандартного діаметра. Це означає, що весь світовий інтернет-трафік може поміститися в ньому.
Про аналогічний прорив повідомлялося два тижні тому: за допомогою одного лазера та одного оптичного чіпа було досягнуто пропускної здатності 1,84 Пбіт/с, що вище, ніж у ІКТ, але проблема полягає в тому, що це все ще експериментально. Фотонні чіпи перебувають на стадії проектування, тому це дослідження в галузі ІКТ може бути реалізовано раніше.
01
Технологія мультиплексування: досягнення рекордної пропускної здатності 1,53 Пбіт/с
Дослідники досягли пропускної здатності приблизно 1,53 Пбіт/с, кодуючи інформацію на 55 різних оптичних частотах (метод, відомий як мультиплексування). Цієї пропускної здатності достатньо для передачі всього світового інтернет-трафіку (за оцінками, менше 1 Пбіт/с) через один оптоволоконний кабель — у мільйон разів ефективніше, ніж гігабітне з’єднання (у кращому випадку), яке має пересічна людина.
Технологія працює, використовуючи різні світлові частоти по всьому спектру. Оскільки кожен «колір» у спектрі (видимий і невидимий) має свою власну частоту, на відміну від усіх інших частот, він може переносити свій власний незалежний потік інформації. Дослідники досягли спектральної ефективності 332 біт/с/Гц (бітів за секунду на герц), що втричі вище за їхню попередню найкращу спробу у 2019 році, яка досягла спектральної ефективності 105 біт/с/Гц.
02
Експериментальна установка: передача інформації в C-діапазоні на 184 різних довжинах хвиль
Дослідникам вдалося успішно передавати інформацію C-діапазону на 184 різних довжинах хвиль: ці незалежні, неперекриваючі частоти використовуються для одночасної передачі інформації по оптоволоконному кабелю. Світло модулюється для передачі 55 окремих потоків (шаблонів) даних, перш ніж бути відправленим по оптоволоконному кабелю. Після модуляції (як і більшість оптоволоконних кабелів, що використовуються зараз) для передачі всіх даних потрібна скляна серцевина. Під час надсилання даних (що охоплюють 184 довжини хвиль і 55 мод) приймач декодує різні довжини хвиль і моди для збору своїх даних. В експерименті відстань між передавачем і приймачем була зафіксована на рівні 25,9 км.
① Джерело оптичного гребінця: В джерелі оптичного гребінця генеруються 184 несучі. ② Модуляція сигналу: Несуча модулюється 16 сигналами QAM та мультиплексованою поляризацією. ③ Паралельна генерація сигналу: Сигнали для кожної моди розділяються, і застосовуються затримки на шляху для імітації незалежних потоків даних. ④ Мультиплексор мод: Кожен сигнал перетворюється в іншу просторову моду та надсилається до 55-модового волокна. ⑤ 55-модове волокно: Сигнал поширюється в 55-модовому волокні довжиною 25,9 кілометра. ⑥ Демультиплексор мод: У приймачі сигнал розділяється на кожну просторову моду та перетворюється в основну моду. ⑦ Високошвидкісний паралельний приймач: Сигнал, демультиплексований за модами, демультиплексується за довжиною хвилі фільтром та перетворюється на електричний сигнал паралельним когерентним приймачем. ⑧ Автономна обробка сигналу. MIMO-обробка для усунення перешкод сигналу під час поширення волокна.
Експериментальні результати показують, що хоча швидкість передачі даних дещо падає на кінці довгохвильового діапазону C (близько 1565 нм), в інших областях довжин хвиль досягається стабільна та майже рівномірна швидкість передачі даних, яка після корекції помилок досягає загалом 1,53 Пбіт/с.
Час публікації: 18 листопада 2022 р.
