Рекордная скорость передачи данных через оптоволокно достигла 319 Тбит/с

Исследовательской группе под руководством Бенджамина Дж. Паттнема удалось достичь рекордных показателей передачи данных через оптоволоконную линию. Используя новый подход к разделению сигнала и оснастив линию двумя типами усилителей, ученые смогли передать за секунду массив данных объемом 319 терабит на расстояние 3 тысячи километров. Этот объем эквивалентен приблизительно 40 миллионам цифровых фотографий хорошего качества.

Эксперимент проводился в японском Национальном институте информационных и коммуникационных технологий. Скорость передачи данных системы определялась путем кодирования с исправлением ошибок к передаваемому потоку битов. Отчет об эксперименте был обнародован на технической конференции OFC в 2021 году. 

Примечательно, что для увеличения скорости с 44,2 Тб/с до 178 Тб/с ученым потребовалось 7 лет, а нынешний рекорд скорости передачи данных был достигнут уже через полгода после предыдущего достижения.

Как работает новая оптоволоконная технология?

Исходные данные преобразуются в световой поток лучей с различной длиной волны, которые создает квантовый генератор (лазер). В ходе эксперимента в дополнение к полосам C и L, которые обычно используются в высокоскоростных линиях транспортировки данных, была добавлена полоса пропускания S-диапазона, что позволило увеличить пропускную способность оптического кабеля. 

Комбинированная полоса пропускания 120 нм новой оптоволоконной линии включает 552 мультиплексированных канала. Для каждого из них выделен собственный узкий частотный диапазон. Широкополосный сигнал равномерно распределяется между этими каналами. Потери при передаче после прохождения по 4-жильному оптоволокну длиной 69,8 км компенсируются оптическими усилителями в S, C и L-диапазонах.

Для снижения затухания сигнала японские ученые добавили в основной материал оптического волокна небольшое количество редкоземельных ионов, таких как эрбий (Er 3+) и тулий (Tm 3+). Лазер накачки возбуждает эти ионы, усиливая амплитуду сигналов по каждому из каналов. Это позволило значительно увеличить длину линии. 

Также в новой технологии используется «эффект Рамана», когда сигнальные фотоны вызывают неупругое рассеяние фотонов «накачки» с меньшими длинами волн в оптических волокнах. В результате генерируются дополнительные сигнальные фотоны, причем избыточная энергия резонансно передается в колебательные состояния молекул в сердцевине оптоволокна.

Какую пользу могут извлечь потребители?

Использованный в эксперименте 4-жильный оптоволоконный кабель, имеющий стандартный диаметр, является привлекательным для повсеместного внедрения оптических волокон в существующих высокопроизводительных линиях связи. Разработчики считают, что промышленные образцы будут обладать механической надежностью, сопоставимой с существующими одномодовыми волокнами. Достижение японских ученых позволит:

• Увеличить пропускную способность линий оптической связи;

• Передавать информацию на большие расстояния с меньшими затратами;

• Снизить стоимость трафика для потребителей;

• Предложить клиентам более быстрый проводной интернет.

Несмотря на грядущее повсеместное внедрение мобильной связи 5G в мире ожидается резкое увеличение спроса на услуги передачи данных. После того как технология 4-х жильных оптических волокон будет адаптирована к серийному производству, она вполне сможет удовлетворить этот спрос.

Ожидается, что этот рекорд скорости интернета в мире поможет в реализации новых систем связи, которые смогут поддерживать новые услуги, где требования к широте полос пропускания являются приоритетными. Купить оптический кабель вы можете на нашем сайте, отправив запрос меденжеру через форму обратной связи.