Un gruppo di ricerca del Network Research Institute dell'Istituto nazionale per le tecnologie dell'informazione e della comunicazione (NICT) del Giappone ha raggiunto un nuovo record mondiale di larghezza di banda di 1,53 Pbit/s su una fibra ottica di diametro standard. Ciò significa che il traffico Internet globale può adattarsi ad esso.
Un progresso simile era stato segnalato mezzo mese fa: una larghezza di banda di 1,84 Pbit/s è stata raggiunta con un singolo laser e un singolo chip ottico, un valore superiore a quello raggiunto dalle NTIC, ma il suo problema è che è ancora sperimentale. Chip fotonici in fase di progettazione, quindi questa ricerca NTIC può essere implementata prima.
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Tecnologia multiplexing: raggiunge una larghezza di banda record di 1,53 Pbit/s
I ricercatori hanno raggiunto una larghezza di banda di circa 1,53 Pbit/s codificando le informazioni a 55 diverse frequenze ottiche (una tecnica nota come multiplexing). Si tratta di una larghezza di banda sufficiente per trasportare tutto il traffico Internet mondiale (stimato a meno di 1 Pbit/s) su un singolo cavo in fibra ottica: un milione di volte più efficace della connessione Gbit (nella migliore delle ipotesi) di cui dispone la persona media.
La tecnologia funziona sfruttando diverse frequenze della luce attraverso lo spettro. Poiché ogni “colore” nello spettro (visibile e invisibile) ha una propria frequenza: a differenza di tutte le altre frequenze, può trasportare un proprio flusso indipendente di informazioni. I ricercatori sono riusciti a sbloccare un'efficienza spettrale di 332 bit/s/Hz (bit al secondo per Hertz); questo è tre volte superiore al suo precedente miglior tentativo nel 2019 – quest'ultimo ha raggiunto un'efficienza spettrale di 105 bit/s/Hz.
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Configurazione sperimentale: trasmissione di informazioni in banda C a 184 diverse lunghezze d'onda
I ricercatori sono riusciti a trasmettere informazioni in banda C su 184 diverse lunghezze d'onda: queste frequenze indipendenti e non sovrapposte vengono utilizzate per trasmettere informazioni simultaneamente all'interno del cavo in fibra ottica. La luce viene modulata per trasmettere 55 flussi separati (modelli) di dati prima di essere inviati lungo il cavo in fibra ottica. Una volta modulato (come la maggior parte dei cavi in fibra ottica attualmente utilizzati), richiede un nucleo di vetro per trasportare tutti i dati. Quando i dati vengono inviati (che coprono 184 lunghezze d'onda e 55 modalità), il ricevitore decodifica le diverse lunghezze d'onda e modalità per raccogliere i dati. Nell'esperimento la distanza tra mittente e destinatario è stata impostata su 25,9 km.
①Sorgente a pettine ottico: 184 portanti vengono generate in una sorgente a pettine ottico. ②Modulazione del segnale. La portante è modulata con 16 QAM e segnali multiplexati in polarizzazione. ③ Generazione di segnali paralleli. I segnali per ciascuna modalità vengono biforcati e vengono applicati ritardi di percorso per simulare flussi di dati indipendenti. ④ multiplexer in modalità. Ciascun segnale viene convertito in una modalità spaziale diversa e inviato a una fibra a 55 modalità. ⑤ Fibra in modalità 55. Il segnale si propaga in una fibra modalità 55 lunga 25,9 chilometri. ⑥ Modalità demultiplexer. Al ricevitore, il segnale di ciascuna modalità spaziale viene separato e convertito nella modalità fondamentale. ⑦ Ricevitore parallelo ad alta velocità. Il segnale demultiplexato in modalità viene demultiplexato in lunghezza d'onda da un filtro e convertito in un segnale elettrico da un ricevitore coerente parallelo. ⑧ Elaborazione del segnale offline. Elaborazione MIMO per eliminare le interferenze del segnale durante la propagazione della fibra.
I risultati sperimentali mostrano che, sebbene la velocità dei dati diminuisca leggermente all'estremità della banda C (intorno a 1565 nm), nelle altre regioni della lunghezza d'onda si ottiene una velocità dei dati stabile e quasi uniforme, raggiungendo un totale di 1,53 Pbit/s dopo l'errore. correzione
Orario di pubblicazione: 18 novembre 2022
