Исследовательская группа из Института сетевых исследований Национального института информационных и коммуникационных технологий Японии (NICT) установила новый мировой рекорд пропускной способности в 1,53 Пбит/с на оптическом волокне стандартного диаметра. Это означает, что в него может поместиться глобальный интернет-трафик.
Об аналогичном достижении сообщалось полмесяца назад: пропускная способность 1,84 Пбит/с была достигнута с помощью одного лазера и одного оптического чипа, что выше, чем у NICT, но проблема в том, что она все еще находится на стадии эксперимента. Фотонные чипы находятся на стадии проектирования, поэтому данное исследование NTIC может быть реализовано раньше.
01
Технология мультиплексирования: достижение рекордной пропускной способности 1,53 Пбит/с.
Исследователи достигли пропускной способности примерно 1,53 Пбит/с за счет кодирования информации на 55 различных оптических частотах (метод, известный как мультиплексирование). Этой пропускной способности достаточно, чтобы передать весь мировой интернет-трафик (по оценкам, менее 1 Пбит/с) по одному оптоволоконному кабелю: в миллион раз эффективнее, чем гигабитное соединение (в лучшем случае), которым обладает средний человек.
Технология работает, используя преимущества различных частот света по всему спектру. Поскольку каждый «цвет» спектра (видимый и невидимый) имеет свою частоту: в отличие от всех других частот он может нести свой независимый поток информации. Исследователям удалось достичь спектральной эффективности 332 бит/с/Гц (бит в секунду на герц); это в три раза выше, чем его предыдущая лучшая попытка в 2019 году — последняя достигла спектральной эффективности 105 бит/с/Гц.
02
Экспериментальная установка: передача информации в C-диапазоне на 184 различных длинах волн.
Исследователям удалось передать информацию C-диапазона на 184 различных длинах волн: эти независимые, непересекающиеся частоты используются для одновременной передачи информации внутри оптоволоконного кабеля. Свет модулируется для передачи 55 отдельных потоков (шаблонов) данных перед отправкой по оптоволоконному кабелю. После модулирования (как и большинство используемых в настоящее время оптоволоконных кабелей) для передачи всех данных требуется стеклянный сердечник. По мере отправки данных (охватывающих 184 длины волны и 55 мод) приемник декодирует различные длины волн и моды для сбора данных. В эксперименте расстояние между отправителем и получателем было установлено равным 25,9 км.
①Оптический гребенчатый источник: в оптическом гребенчатом источнике генерируются 184 несущие. ②Модуляция сигнала. Несущая модулируется 16 сигналами QAM и поляризационным мультиплексированием. ③ Параллельная генерация сигналов. Сигналы для каждого режима разветвляются, а задержки на пути применяются для имитации независимых потоков данных. ④ режим мультиплексора. Каждый сигнал преобразуется в различный пространственный режим и отправляется на 55-модовое волокно. ⑤ 55-модовое волокно. Сигнал распространяется по волокну мода 55 длиной 25,9 километра. ⑥ Режим демультиплексора. В приемнике сигнал каждой пространственной моды отделяется и преобразуется в основную моду. ⑦ Высокоскоростной параллельный приемник. Сигнал с демультиплексированием мод демультиплексируется по длине волны с помощью фильтра и преобразуется в электрический сигнал с помощью параллельного когерентного приемника. ⑧ Автономная обработка сигналов. Обработка MIMO для устранения помех сигнала во время распространения по оптоволокну.
Результаты экспериментов показывают, что, хотя скорость передачи данных немного снижается на длинноволновом конце C-диапазона (около 1565 нм), стабильная и почти равномерная скорость передачи данных достигается в других диапазонах длин волн, достигая в общей сложности 1,53 Пбит/с после ошибка. исправление
Время публикации: 18 ноября 2022 г.
