Японские инженеры установили новый мировой рекорд скорости передачи данных по оптоволокну, разгромив предыдущего «чемпиона» при помощи инновационной технологии. Команда учёных добилась скорости в 319 Тбит/с на участке кабеля протяжённостью 3001 км.
Команда экспертов из Национального института информационных и коммуникационных технологий Японии (NICT) во главе с физиком Бенджамином Паттмэном не просто обошла предыдущий рекорд в 178 Тбит/с практически в 2 раза, но сделала это на уже существующей оптоволоконной инфраструктуре. В основу нового рекорда легли предыдущие наработки института NICT, на базе которых инженерам удалось достигнуть скорости передачи данных на уровне 172 Тбит/с на расстоянии 2040 км. Это достижение стало возможным благодаря использованию оптоволокна с тремя сердцевинами вместо стандартного одножильного кабеля. Такая схема передаёт сигнал частями путём мультиплексирования с разделением длин волн для уменьшения искажения сигнала на значительных расстояниях. Значения в 319 Тбит/с учёные достигли с применением аналогичной технологии, усовершенствованной при помощи добавления четвёртой сердцевины.
Передающее устройство, в роли которого выступает лазерный частотный гребень, передаёт данные по четырём сердцевинам, разделяя каждый оригинальный сигнал на 552 информационных канала. Затем излучение лазера проходит модуляцию с двойной поляризацией, которая образует различные последовательности сигналов за счёт разности несущих частот. Спектральное разделение сигнала позволяет увеличить пропускную способность канала. На протяжении всего маршрута оптоволокна с интервалом в 69,8 км располагаются элементы промежуточной регенерации сигнала, легированные редкоземельными металлами – эрбием и тулием.
Преимуществом таких усилителей является возможность усиления сигналов с разными длинами волн, характерных для спектрально-мультиплексированного сигнала, с минимальными потерями и сравнительно низким уровнем шума. На пути от передающего к принимающему устройству сигнал прошёл 43 цикла усиления. Кроме того, данные прошли ещё и через рамановские волоконно-оптические усилители, в которых усиление сигнала происходит за счёт вынужденного комбинационного рассеяния света, известного как эффект Рамана.
Эксперты подчеркнули, что даже с учётом защитной оболочки диаметр скоростного оптоволокна с четырьмя сердцевинами такой же, как у стандартного одножильного кабеля. Таким образом, существующая инфраструктура полностью совместима с системами для передачи спектрально-мультиплексированного сигнала на значительные расстояния. Инженеры утверждают, что четырёхжильные оптоволокна не только столь же просты в монтаже, но гарантируют аналогичный уровень надёжности и стойкости к механическим воздействиям.
Японским инженерам удалось добиться средней пропускной способности каждого канала на уровне 145 Гбит/с. Показатель 319 Тбит/с является суммарным для всех 4 сердцевин. В планах учёных продолжить работу над системой дистанционной передачи данных. Прежде всего они надеются повысить пропускную способность системы и увеличить дальность её действия.