Первая в мире успешная передача 1 петабита в секунду по одножильному многомодовому волокну

Рост требований к передаче данных можно наблюдать во всем мире, и за последнее десятилетие был проведен ряд исследований в области оптических систем передачи данных. В предыдущей статье мы сообщали о рекорде передачи данных в 178 Тбит/с. На этот раз мы рады сообщить о новом рекорде передачи данных, установленном Национальным институтом информационных и коммуникационных технологий (NICT) в Японии.
Группа исследователей под руководством Джорджа Радемахера (NICT, Япония), Николя К. Фонтена (NOKIA Bell Labs, США) и Пьера Силлара (Prysimian Group, США) впервые в мире осуществила передачу данных со скоростью более 1 петабита в секунду в одножильном многомодовом оптическом волокне.
Исследование продемонстрировало возможность сочетания высокоэффективных широкополосных спектров оптической передачи с волоконно-оптическим кабелем (15 мод) с диаметром оболочки, соответствующим текущему промышленному стандарту 0,125 нм. Передача была успешно налажена на расстояние целых 23 км!

① 382 несущие линии генерируются в одном оптическом источнике
② 15 x 382 несущих линий модулируются 64 сигналами QAM
③ Каждый из 15 модов работает в разных режимах волокна
④ Фильтры длины волны выделяют один канал WDM из всех мод волокна
⑤ Обработка MIMO выполняется с учетом сигналов от всех 15 волоконных мод.

Что такое петабит?

1 петабит - это 1000 триллионов бит, 1 терабит - 1 триллион бит и 1 гигабит - 1 миллиард бит. Один петабит в секунду эквивалентен 10 миллионам каналов передачи 8K в секунду.

15-модовое оптическое волокно

Передающее оптическое волокно, показанное на рисунке выше (поперечное сечение), имеет диаметр сердцевины 0,028 мм и стандартный диаметр оболочки 0,125 мм. Оптическое волокно было разработано таким образом, чтобы обеспечить распространение 15 мод волокна и минимизировать разницу в задержке распространения между всеми 15 модами.

Эксперимент был полностью разработан и проведен в штаб-квартире NICT. Использовалось оптическое волокно для передачи данных Prismian и модальные мультиплексоры, разработанные Bell Labs. В японской компании NICT была разработана широкополосная приемопередающая подсистема, которая используется (как следует из названия) для передачи и приема нескольких сотен высокоспектральных каналов WDM с высоким качеством сигнала. "Передающее волокно было длиной 23 км и имело градиентно-индексную конструкцию. Он был основан на существующих конструкциях многомодового волокна, которые были оптимизированы для широкополосной работы и имели диаметр оболочки 0,125 мм и диаметр оболочки 0,245 мм, что соответствует текущему отраслевому стандарту".

Конечно, следует иметь в виду, что при увеличении числа мод в многомодовой волоконно-оптической системе передачи увеличивается цифровая обработка сигнала MIMO, так как требуется вычислительная сложность. В эксперименте, проведенном NICT, использовалось передающее волокно, которое не имело низких модальных задержек. Это упростило сложность MIMO и сохранило низкие модальные задержки в большой оптической полосе пропускания. Все это позволило реализовать передачу 382 каналов, каждый из которых был промодулирован сигналом 64-QAM.

На рисунке выше показана скорость передачи данных для всех 382 каналов WDM после реализации прямой коррекции ошибок. Если сложить скорости передачи данных для всех волновых каналов, то общая скорость передачи данных составит 1,01 петабита в секунду. ПОЗДРАВЛЯЕМ!

Автор:
Leszek Błaszczyk