En forskargrupp från Network Research Institute of Japans National Institute of Information and Communication Technologies (NICT) har uppnått ett nytt världsbandbreddsrekord på 1,53 Pbit/s på en optisk fiber med standarddiameter. Detta innebär att global internettrafik kan passa in i den.
Ett liknande framsteg rapporterades för en halv månad sedan: en bandbredd på 1,84 Pbit/s uppnåddes med en enda laser och ett enda optiskt chip, ett värde högre än det som uppnås av NICT, men problemet är att det fortfarande är experimentellt. Fotoniska chips i designstadiet, därför kan denna NTIC-forskning implementeras tidigare.
01
Multiplexeringsteknik: uppnå rekordbandbredd på 1,53 Pbit/s
Forskarna uppnådde en bandbredd på cirka 1,53 Pbit/s genom att koda information vid 55 olika optiska frekvenser (en teknik som kallas multiplexering). Det är tillräckligt med bandbredd för att bära all världens internettrafik (beräknad till mindre än 1 Pbit/s) över en enda fiberoptisk kabel: en miljon gånger effektivare än Gbit-anslutning (i bästa fall) som en genomsnittlig person har.
Tekniken fungerar genom att dra fördel av olika frekvenser av ljus över hela spektrumet. Eftersom varje "färg" i spektrumet (synlig och osynlig) har sin egen frekvens: till skillnad från alla andra frekvenser kan den bära sitt eget oberoende informationsflöde. Forskarna lyckades låsa upp en spektral effektivitet på 332 bitar/s/Hz (bitar per sekund per Hertz); detta är tre gånger högre än dess tidigare bästa försök 2019 – det senare uppnår en spektral effektivitet på 105 bitar/s/Hz.
02
Experimentell uppställning: C-bandsinformationsöverföring vid 184 olika våglängder
Forskarna lyckades sända C-bandsinformation över 184 olika våglängder: dessa oberoende, icke-överlappande frekvenser används för att överföra information samtidigt inom den fiberoptiska kabeln. Ljuset moduleras för att sända 55 separata strömmar (mönster) av data innan det skickas ner genom den fiberoptiska kabeln. När den är modulerad (som de flesta fiberoptiska kablar som för närvarande är utplacerade) krävs en glaskärna för att bära all data. När data skickas (som täcker 184 våglängder och 55 lägen), avkodar mottagaren de olika våglängderna och lägena för att samla in dess data. I experimentet sattes avståndet mellan avsändaren och mottagaren till 25,9 km.
①Optisk kamkälla: 184 bärare genereras i en optisk kamkälla. ②Signalmodulering. Bärvågen är modulerad med 16 QAM och polarisationsmultiplexerade signaler. ③ Parallell signalgenerering. Signaler för varje läge klaffas och vägfördröjningar appliceras för att simulera oberoende dataflöden. ④ lägesmultiplexer. Varje signal omvandlas till ett annat rumsligt läge och skickas till en fiber med 55 lägen. ⑤ 55 mode fiber. Signalen fortplantar sig i en 25,9 kilometer lång mode 55-fiber. ⑥ Demultiplexerläge. Vid mottagaren separeras signalen från varje rumslig mod och omvandlas till grundmoden. ⑦ Höghastighets parallellmottagare. Den mod-demultiplexade signalen våglängdsdemultiplexas av ett filter och omvandlas till en elektrisk signal av en parallell koherent mottagare. ⑧ Offline signalbehandling. MIMO-behandling för att eliminera signalstörningar under fiberutbredning.
De experimentella resultaten visar att även om datahastigheten sjunker något vid den långa våglängdsänden av C-bandet (cirka 1565 nm), erhålls en stabil och nästan likformig datahastighet i andra våglängdsregioner och når totalt 1,53 Pbit/s efter felet. korrektion
Posttid: 2022-nov-18
