O olejnych rekordach prędkości przesyłu danych za pomocą światłowodów można by napisać już całą książkę. Jednak nie każda tego typu informacja trafia do szerszego grona odbiorców. Tym razem jest inaczej. Najnowsze osiągnięcie naukowców z UCL oraz pracowników Xtera i KDDI Research trafiło na podatny grunt. Zespołowi udało się przesłać dane z prędkości 178 Tb/s na odcinku 40 km i to przy użyciu zwykłego światłowodu jednomodowego.
Z rekordami prędkości dotyczącymi światłowodów jest podobnie, jak tymi, które odnoszą się do sieci 5G. Każdy zespół, który pracuje nad nowymi technikami transmisji, chce pobić dotychczasowy rekord. Jednak bardzo często mamy do czynienia z rekordami uzyskanymi przy innych warunkach. Dlatego też nie można ich ze sobą bezpośrednio porównywać. W przypadku światłowodów podstawowymi kryterium są: odległość i rodzaj użytego medium. Jednak oprócz tego wypadałoby jeszcze uwzględnić technikę transmisji, czy też szerokość użytego kanału.
To nie jest pierwszy tego typu rekord w tym roku
W marcu tego roku informowałem Was o rekordzie zespołu z Nokia Bell Labs, który na dystansie 80 km przesłał dane z rekordową prędkością 1,52 Tb/s. W tym przypadku rekord odnosił się do użycia nowego (szybszego) optyczno-elektrycznego konwertera. Dlatego też zespół “bił się” w tym przypadku sam z sobą, ponieważ odnosił się do swojego zeszłorocznego wyniku 1.3 Tb/s, który uzyskał tą samą techniką.
Z kolei w maju świat obiegła informacja o rekordowym wyniku 44 Tb/s na odcinku 75 km. Tutaj innowacja sprowadzała się do użycia tzw. optycznego mikrogrzebienia (ang. micro-comb), który pozwolił na upakowanie wielu modów (tj. fal o różnych długościach) w światłowodzie jednomodowym. Dzięki temu naukowcy uzyskali wyższą prędkość transmisji bez konieczności poszerzania pasma pracy. Przy czym wspomniane 44 Tb/s odnosiło się jedynie do prędkości mierzonej w warstwie łącza. Po uwzględnieniu błędów transmisji maksymalna “prędkość netto” wyniosła 40,1 Tb/s. Z kolei w warunkach rzeczywistych na dystansie 76,6 km spadła ona do 39 Tb/s.
Teraz mamy do czynienia z kolejnym rekordem, który tak naprawdę nie ma za wiele wspólnego z dwoma poprzednimi rekordami. W publikacji naukowców z UCL (University College London) pojawiło się zobrazowanie dotychczasowych rekordów. Wynika z niego, że dotychczasowy rekord należał do japońskiego zespołu, który na dystansie 40 km przesłał dane z prędkością 150 Tb/s. Praca ta pochodzi z 2018 roku.
178 Tb/s zwykłym światłowodem
Łącza światłowodowe mają ogromny potencjał. Ich największą zaletą jest to, że położony raz światłowód nie wymaga modernizacji. Medium pozostaje to samo, z kolei coraz lepsze sposoby konwersji elektryczno-optycznej i modulacji światła pozwalają na uzyskiwanie coraz to większych prędkości przesyłu danych. Przy czym największe zyski daje zwiększenie pasma zajmowanego przez zmodulowane informacje.
Współpraca naukowców z Wielkiej Brytanii i Japonii zaowocowała transmisją o prędkości 178 Tb/s. Zespół uzyskał ten wynik dzięki jednoczesnemu użyciu pasm S (1460 nm – 1530 nm), C (1530 nm – 1565 nm) oraz L (1565 nm – 1625 nm). Podczas eksperymentu szerokość okupowanego pasma była równa 16,83 THz. Konsekwencją tego jest dość skomplikowana konstrukcja nadajnika.
Z racji tego, że transmisja odbywa się z użyciem wielu kanałów o różnej długości fali, potrzebny jest mechanizm dopierający optymalną modulację w zależności od jakości odbieranego sygnału. Większość transmisji odbyła się z użyciem modulacji 1024 QAM. Jednak przy pewnych długościach fali lepszym wyborem okazało się 256 QAM lub 64 QAM. Modulacje te mają niższą efektywność, ale za to mogą być używane przy większych tłumieniach sygnału.
Przepływność na poziomie 178 Tb/s jest wartością zagregowaną dla wszystkich 660 kanałów. Przy czym naukowcy uwzględnili w tych wyliczeniach narzut wynikający z zastosowanego protokołu.
Od eksperymentu do wdrożenia, czyli szybkie światłowody w centrach danych
Aktualnie jedne z najszybszych łączy, z jakich mogą skorzystać użytkownicy domowi, oferują prędkości pobierania danych sięgające 1 Gbit/s. Chociaż mamy również w Polsce firmy oferujące nawet 10 Gbit/s. Z kolei w centrach danych stosuje się dzisiaj rozwiązanie oferujące 35 Tbit/s. Dlatego też naukowcy pracują nad rozwiązaniami, które pozwolą na jeszcze szybsze transfery danych. Z racji tego, że nikomu nie marzy się wymiana zainstalowanych światłowodów, prace te dotyczą światłowodów jednomodowych.
Ważne jest również to, że o ile jedni badacze pracują nad zwiększeniem maksymalnych prędkości transmisji, to są również i tacy, którzy zmagają się z poprawą zasięgu. Tego typu techniki znajdują zastosowania na dużych dystansach, gdzie nie ma możliwości regeneracji przesyłanego sygnału. Na tym obszarze najlepszymi wynikami może pochwalić się firma Infinera, która stoi za transatlantyckim światłowodem MAREA. W rozwiązaniu tym pojedyncze włókno oferuje prędkość 26,2 Tb/s. Z kolei całe łącze składa się z 8 włókien, co daje sumaryczną przepływność 209 Tb/s na dystansie 6,6 tysiąca kilometrów.
