Standardní vlákno dosahuje světového rekordu v šířce pásma a překonává celkový globální internetový provoz

Výzkumný tým z Národního institutu informačních a komunikačních technologií v Japonsku (NICT) dosáhl nového světového rekordu šířky pásma 1,53 Pbit/s na optickém vláknu se standardním průměrem. To znamená, že se do něj vejde globální internetový provoz.
Podobný pokrok byl hlášen před půl měsícem: s jediným laserem a jediným optickým čipem bylo dosaženo šířky pásma 1,84 Pbit/s, což je hodnota vyšší než u NICT, ale problém je v tom, že je stále experimentální. Fotonické čipy jsou ve fázi návrhu, proto lze tento výzkum NTIC realizovat dříve.

01

Technologie multiplexování: dosáhněte rekordní šířky pásma 1,53 Pbit/s
Výzkumníci dosáhli šířky pásma přibližně 1,53 Pbit/s kódováním informací na 55 různých optických frekvencích (technika známá jako multiplexování). To je dostatečná šířka pásma pro přenos veškerého světového internetového provozu (odhadem méně než 1 Pbit/s) přes jediný optický kabel: milionkrát efektivnější než Gbit připojení (v nejlepším případě), které má průměrný člověk.
Technologie funguje tak, že využívá různé frekvence světla v celém spektru. Protože každá „barva“ ve spektru (viditelná i neviditelná) má svou vlastní frekvenci: na rozdíl od všech ostatních frekvencí může nést svůj vlastní nezávislý tok informací. Výzkumníkům se podařilo odemknout spektrální účinnost 332 bitů/s/Hz (bitů za sekundu na Hertz); to je třikrát více než jeho předchozí nejlepší pokus v roce 2019 – druhý dosáhl spektrální účinnosti 105 bitů/s/Hz.

02
Experimentální uspořádání: Přenos informací v pásmu C na 184 různých vlnových délkách
Vědcům se podařilo přenést informace v pásmu C přes 184 různých vlnových délek: tyto nezávislé, nepřekrývající se frekvence se používají k současnému přenosu informací v rámci optického kabelu. Světlo je modulováno tak, aby přenášelo 55 samostatných proudů (vzorců) dat před odesláním po kabelu z optických vláken. Jakmile je modulován (jako většina aktuálně nasazených optických kabelů), vyžaduje pro přenos všech dat skleněné jádro. Při odesílání dat (pokrývajících 184 vlnových délek a 55 režimů) přijímač dekóduje různé vlnové délky a režimy, aby shromáždil svá data. V experimentu byla vzdálenost mezi vysílačem a přijímačem nastavena na 25,9 km.

①Zdroj optického hřebenu: Ve zdroji optického hřebenu je generováno 184 nosičů. ② Modulace signálu. Nosná je modulována 16 QAM a polarizačními multiplexovanými signály. ③ Generování paralelního signálu. Signály pro každý režim jsou rozvětvené a pro simulaci nezávislých datových toků se použijí zpoždění cesty. ④ multiplexer režimu. Každý signál je převeden do jiného prostorového režimu a odeslán do vlákna s 55 režimy. ⑤ Vlákno v režimu 55. Signál se šíří v 25,9 kilometru dlouhém vláknu módu 55. ⑥ Režim demultiplexoru. Na přijímači je signál z každého prostorového režimu oddělen a převeden do základního režimu. ⑦ Vysokorychlostní paralelní přijímač. Režim demultiplexovaný signál je demultiplexován pomocí filtru a převeden na elektrický signál pomocí paralelního koherentního přijímače. ⑧ Offline zpracování signálu. MIMO zpracování pro eliminaci rušení signálu během šíření vlákna.

Experimentální výsledky ukazují, že ačkoli datová rychlost mírně klesá na konci dlouhé vlnové délky C-pásma (kolem 1565 nm), stabilní a téměř rovnoměrná datová rychlost je získána v jiných oblastech vlnových délek a dosahuje celkem 1,53 Pbit/s po chyba. oprava