A japán Nemzeti Információs és Kommunikációs Technológiai Intézet (NICT – National Institute of Information and Communications Technology) kutatói az Eindhoveni Műszaki Egyetemmel és az olaszországi L’Aquilai Egyetemmel együttműködve rekordot jelentő, 22,9 petabit/másodperc adatátviteli sebességet mutattak be egyetlen optikai szál segítségével, ami több mint kétszerese a korábbi 10,66 petabit/másodperc világrekordnak.
2022-ben a koppenhágai Dán Műszaki Egyetem kutatócsapata 1,84 petabites adatátvitelt valósított meg két, egymástól 7,9 kilométerre lévő eszköz között egyetlen lézersugárral, ezt a rekordot lépték át idén elég hangsúlyosan az NICT munkatársai. A kutatóknak sikerült kombinálniuk a legújabb technológiákat, például a nagyméretű térosztásos multiplexelést (SDM) és a többsávos hullámhossz-osztásos multiplexelést (WDM-et), hogy bemutassák a jövőbeli ultranagy-kapacitású optikai kommunikációs hálózatokhoz vezető utat.
A kísérlet eredményeit elfogadták a 49. Európai Optikai Hírközlési Konferencián (az ECOC 2023-on) tartott, Ben Puttnam által október 5-én, csütörtökön bemutatott, határidő utáni előadásként.
SDM és WDM
Az egyre növekvő adatforgalmi igények kielégítése érdekében a nagy adatátviteli sebességű optikai szálas hírközléshez a tér- és hullámhosszúságú multiplexelési technológiákat vizsgálták. Az előbbi olyan fejlett optikai szálakat használ, amelyek több optikai útvonalat (csatornát) tartalmaznak egy közös burkolaton belül, míg az utóbbi az átviteli sávszélesség növelésével növeli a teljes átviteli kapacitást, hogy sok független hullámhossz-osztásos multiplexelt (WDM) adatcsatornát fogadjon.
A NICT a mai napig több mint 100 térbeli csatornát tartalmazó térbeli osztott multiplexelést (SDM) valósított meg a többmagos szál (MCF) és a többmódusú szálak átviteli technológiájának kombinálásával, valamint többsávos WDM-et 20 THz teljes sávszélességgel az S-, C- és L-sávok felhasználásával. A többsávos WDM és az SDM kombinált alkalmazását azonban – a nagyon rövid távolságok (1 km) kivételével – csak a nem kapcsolt négymagos MCF-ek esetében mutatták be. A többsávos WDM és SDM kombinálásához nagy térbeli csatornaszámú szálakkal (pl. 114 csatorna egy 38 magos 3-módú szál esetében) többsávos, kompatibilis MIMO-vevőre van szükség.
Az egyes magok mért átviteli kapacitása ~0,3 és 0,7 petabit/másodperc között mozgott, ami 22,9 petabit/másodperc teljes átviteli kapacitást eredményezett. Az elért adatátviteli sebesség tartalmazza a megvalósított előretolt hibajavító kód többletköltségét, és a demonstráció azt mutatja, hogy jobb optimalizált kódolással akár 24,7 Pb/s is elérhető. Ez több mint 1000-szerese a jelenleg alkalmazott optikai szálas kommunikációs rendszerek adatátviteli sebességének.
Multimódusú szál
A multimódusú szál nagy magátmérőjű, amely ugyanazon a magon belül több üzemmódot is képes támogatni. Intermodális jelinterferencia lép fel a szálcsatlakozásoknál, a bemeneteknél/kimeneteknél és a multimódos szál terjedése során. Ezért az átvitt jelek visszanyeréséhez olyan MIMO-vevőkre van szükség, amelyek MIMO digitális jelfeldolgozással kiküszöbölik az interferenciát. Multimódusú szálas átvitelt valósítottak meg legfeljebb 55 üzemmóddal. Ebben a tanulmányban egy többmagos multimódusú optikai szálat használtak, amely 38 magot tartalmazott, amelyek mindegyike 3-módusú terjedést támogatott, és egy további magot, amely nem használt egymódusú terjedést támogatott.
Jövőbeli kilátások
A NICT folytatja a többsávos WDM vizsgálatát nagy SDM szálakon, beleértve a véletlenszerűen kapcsolt MCF-eket vagy a többmódusú szálakat, amelyek masszív többsávos MIMO-vevőket igényelnek. A bemutató jelentős lépés a jövőbeli ultranagy kapacitású optikai kommunikációs hálózatok megvalósítása felé. A tanulmány megtekinthető itt.
