Weltweit erste erfolgreiche Übertragung von 1 Petabit pro Sekunde mit einadriger Multimode-Faser

Weltweit ist ein Anstieg der Anforderungen an die Datenübertragung zu beobachten, und in den letzten zehn Jahren wurde eine Reihe von Studien zu optischen Übertragungssystemen durchgeführt. In einem früheren Artikel haben wir über den Datenübertragungsrekord von 178Tb/s berichtet. Diesmal freuen wir uns, einen neuen Datenübertragungsrekord zu vermelden, der vom National Institute of Information and Communications Technology (NICT) in Japan aufgestellt wurde.
Einem Forscherteam um George Rademacher (NICT, Japan), Nicolas K. Fontaine (NOKIA Bell Labs, USA) und Pierre Sillard (Prysimian Group, USA) gelang die weltweit erste Übertragung von mehr als 1 Petabit pro Sekunde in einer einadrigen Multimode-Glasfaser.
Die Studie zeigte die Machbarkeit der Kombination von hocheffizienten breitbandigen optischen Übertragungsspektren mit einem Glasfaserkabel (15 Moden) mit einem Manteldurchmesser, der dem aktuellen Industriestandard von 0,125 nm entspricht. Die Übertragung wurde über Entfernungen von bis zu 23km erfolgreich aufgebaut!

① 382 Trägerlinien werden in einer einzigen optischen Quelle erzeugt
② 15 x 382 Trägerlinien werden mit 64 QAM-Signalen moduliert
③ Jeder der 15 Mods wird in einem anderen Fasermodus betrieben
④ Wellenlängenfilter extrahieren einen WDM-Kanal aus allen Fasermods
⑤ Die MIMO-Verarbeitung erfolgt unter Berücksichtigung der Signale von allen 15 Fasermodulen

Was ist ein Petabit?

1 Petabit ist 1000 Billionen Bits, 1 Terabit ist 1 Billion Bits und 1 Gigabit ist 1 Milliarde Bits. Ein Petabit pro Sekunde entspricht 10 Millionen Kanälen mit 8K-Übertragung pro Sekunde.

15 mod Faser

.

Die in der obigen Abbildung gezeigte Übertragungslichtleitfaser (Querschnitt) hat einen Kerndurchmesser von 0,028 mm und einen Standardmanteldurchmesser von 0,125 mm. Der Lichtwellenleiter ist so ausgelegt, dass er die Ausbreitung von 15 Fasermods ermöglicht und die Laufzeitdifferenz zwischen allen 15 Mods minimiert.
.

Das Experiment wurde vollständig in der NICT-Zentrale entworfen und durchgeführt. Es wurden prismatische Übertragungsfasern und von Bell Labs entwickelte modale Multiplexer verwendet. Am japanischen NICT wurde ein Breitband-Sende-/Empfangssubsystem entwickelt, mit dem (wie der Name schon sagt) hunderte hochspektrale WDM-Kanäle mit hoher Signalqualität gesendet und empfangen werden können. "Die Übertragungsfaser war 23 km lang und hatte ein Gradientenindex-Design. Sie basierte auf bestehenden Multimode-Faserdesigns, die für den Breitbandbetrieb optimiert waren und einen Manteldurchmesser von 0,125 mm und einen Manteldurchmesser von 0,245 mm aufwiesen, die beide dem aktuellen Industriestandard entsprechen."

Natürlich ist zu bedenken, dass bei Erhöhung der Anzahl der Mods in einem Multimode-Faserübertragungssystem die digitale Verarbeitung des MIMO-Signals aufgrund der erforderlichen Rechenkomplexität zunimmt. In einem von NICT durchgeführten Experiment wurde eine Übertragungsfaser verwendet, die nicht niedrige modale Verzögerungen aufweist. Dadurch wurde die MIMO-Komplexität vereinfacht und die modalen Verzögerungen über eine große optische Bandbreite gering gehalten. All dies ermöglichte die Übertragung von 382 Kanälen, die jeweils mit einem 64-QAM-Signal moduliert sind.

Die obige Abbildung zeigt die Datenraten für alle 382 WDM-Kanäle nach Implementierung der Vorwärtsfehlerkorrektur. Summiert man die Datenraten für alle Wellenlängenkanäle, ergibt sich eine Gesamtdatenrate von 1,01 Petabit pro Sekunde. HERZLICHEN GLÜCKWUNSCH!

. Autor:
Leszek Błaszczyk