Ученые из японского Национального института информационных и телекоммуникационных технологий (NICT) установили новый рекорд скорости передачи данных – 1,02 петабит в секунду. Причем эта скорость была достигнута с использованием оптоволоконных кабелей, совместимых с существующей инфраструктурой.
Для справки. 1 петабит/с равен миллиону гигабит/с и в 100 тысяч раз больше, чем самая высокая скорость домашнего интернета. Даже НАСА в 2023 году получит «всего» 100-400 Гбит/с, когда будет построена сеть ESnet6. По словам разработчиков, при скорости 1 Пбит/с теоретически можно транслировать 10 миллионов каналов видео с разрешением 8K. И еще одно уже приводимое ранее сравнение – скачивание 3 миллионов оцифрованных томов Российской Государственной Библиотеки, занимающих 162 терабайта данных при такой скорости займет менее 1,5 секунд.
Рекорд был установлен с использованием нескольких технологий. Например, оптическое волокно содержало 4 канала вместо одного. Далее, за счет развития технологии мультиплексирования (WDM) полоса пропускания увеличена до рекордных 20 ТГц (другие технологии раскроем ниже).
Дело в том, что пропускная способность стандартного одножильного одномодового волокна, используемого в настоящее время для систем оптической связи имеет ограничение по пропускной способности примерно в 250-300 терабит в секунду. Для решения этой проблемы были проведены исследования с многожильными и многомодовыми волокнами.
Как можно заметить, это не первый раз, когда ученые NICT превышают рубеж в 1 Пбит/с. В декабре 2020 года команда сообщила о рекорде 1,01 Пбит/с при использовании одноволоконного кабеля и передачей данных, “закодированных” в 15 режимах. Но каким бы впечатляющим ни был этот шаг, для их расшифровки потребовалась сложная обработка сигнала, что означает использование специального оборудования и затрудняет применение технологии на практике.
Новый скоростной прорыв не только быстрее, но и позволяет передавать данные только в одном режиме, т.е. они могут быть прочитаны на оборудовании, в котором применяются широко используемые технологии. В довершение всего нужно сказать, что четырехжильный оптоволоконный кабель имеет такой же диаметр 0,125 мм, что и стандартный кабель, а это означает, что он совместим с существующей инфраструктурой и производственными процессами.
По международным стандартам внешний диаметр оболочки оптических волокон составляет 0,125 ± 0,0007 мм, а внешний диаметр слоя покрытия — от 0,235 до 0,265 мм.
Приведем сравнительную таблицу, в которой видно, как исследователи шли к рекорду.
Данные передавались по 801 каналу и были распределены по трем диапазонам: обычно используемым диапазонам C и L, а также по экспериментальному – S-диапазону с разнесением полос по 25 ГГц на каждый канал, двойной поляризацией и модуляцией 256 QAM во всех диапазонах волн.
Диапазон C (длина волны 1530–1565 нм) и диапазон L (1565–1625 нм) чаще всего используются для передачи данных на большие расстояния, O-диапазон (1260–1360 нм) в настоящее время используется только для связи на короткие расстояния. U-диапазон (1625–1675 нм) редко используется из-за отсутствия подходящего усиления. Новые технологии усилителей позволили провести исследования по использованию E-диапазона (1360–1460 нм) и S-диапазона (1460–1530 нм). А в этом эксперименте впервые была использована большая часть S-диапазона.
В результате с помощью указанных выше и некоторых других новых технологий оптического усиления и модуляций сигнала команда достигла рекордной скорости 1,02 Пбит/с, передавая данные по оптоволоконным кабелям длиной 51,7 км.
Данное исследование было представлено на Международной конференции по лазерной и электрооптике в мае этого года.
===
В статье использовалась информация статьи Майкла Ирвинга (Michael Irving), обозревателя журнала New Atlas и данные разработчиков из National Institute of Information and Communications Technology (NICT).
