Cercetătorii au înregistrat o rată de 301 terabiți pe secundă – echivalent cu transferul a 1.800 de filme 4K pe internet într-o secundă – folosind cabluri de fibră optică existente.
Oamenii de știință au atins viteze de transfer de date prin fibră optică de 1,2 milioane de ori mai rapide decât linia medie fixă de bandă largă, accesând pentru prima dată o bandă de transmisie anterior instabilă.
Cercetătorii au înregistrat o rată de 301 terabiți pe secundă (Tbps) – echivalent cu transferul a 1.800 de filme 4K pe internet într-o secundă. Viteza medie de bandă largă fixă în SUA, în comparație, este de 242,38 megabiți pe secundă (Mbps), conform SpeedTest.
Ei au atins această viteză trimițând lumină infraroșie prin fire tubulare de sticlă – așa cum funcționează în general fibră optică. Dar au accesat o bandă spectrală care nu a fost niciodată folosită în sistemele comerciale, numită „bandă E”, folosind dispozitive noi, personalizate.
Rezultatele testului – care au fost efectuate folosind tipul de cabluri de fibră deja așezate în pământ – au fost publicate în martie de Institutul de Inginerie și Tehnologie (IET), au spus oamenii de știință într-un comunicat. Echipa a prezentat, de asemenea, cercetarea la Conferința Europeană pentru Comunicarea Optică (ECOC) de la Glasgow, în octombrie 2023, dar lucrarea nu a fost făcută publică.
O nouă frontieră pentru conexiunile prin fibră optică
Toate conexiunile comerciale de fibră optică transmit date prin cabluri în porțiunile de bandă C și L de infraroșu din spectrul electromagnetic – cu regiunea infraroșu special utilizată pentru conexiunile la internet ocupând un interval de la 1.260 la 1.675 nanometri (nm). Pentru referință, lumina vizibilă ocupă lungimi de undă între aproximativ 400 nm și 700 nm pe spectru.
Banda C și banda L – care variază între 1.530 nm și 1.625 nm – sunt utilizate în mod obișnuit în conexiunile comerciale, deoarece sunt cele mai stabile, ceea ce înseamnă că cea mai mică cantitate de date se pierde în timpul transmisiei. Dar oamenii de știință au speculat că într-o zi volumul mare de trafic va duce la congestionarea acestor două benzi, ceea ce înseamnă că vor fi necesare benzi de transmisie suplimentare pentru a crește capacitatea.
Banda S, care este adiacentă benzii C și ocupă intervalul de la 1.460 nm la 1.530 nm, a fost utilizată comercial în combinație cu celelalte două într-un sistem cunoscut sub numele de „multiplexare pe diviziune în lungime de undă” (WDM), în care toate cele trei benzi sunt folosite pentru a atinge viteze mult mai mari.
Oamenii de știință nu au reușit niciodată să emuleze conexiunile în bandă E până acum, deoarece pierderea de date în această regiune se ridică la niveluri extrem de ridicate – de aproximativ cinci ori rata de pierdere a transmisiei în regiunile în bandă C și L.
În mod specific, cablurile de fibră optică sunt susceptibile la expunerea la molecule de hidroxil (OH) care pot intra în tuburi și pot întrerupe conexiunile, fie prin producție, fie în mod natural în mediu. Banda E se numește banda „vârf de apă” deoarece pierderea de transmisie extrem de mare este cauzată de absorbția moleculelor de OH de către lumina infraroșie în această regiune.
Stabilizarea conexiunii în Banda E
În noua cercetare, oamenii de știință au construit un sistem care a făcut posibilă transmisia stabilă în bandă E. Au demonstrat succesul și stabilitatea transferului de date la viteze mari folosind atât banda E, cât și banda S adiacentă.
Pentru a menține o conexiune stabilă în această regiune a spectrului electromagnetic, cercetătorii au creat două dispozitive noi numite „amplificatoare optice” și „egalizatoare optice de câștig”. Primul ajută la amplificarea semnalului pe distanțe, în timp ce cel din urmă monitorizează fiecare canal de lungime de undă și ajustează amplitudinea acolo unde este necesar. Le-au implementat în cablurile de fibră optică pentru a asigura că lumina infraroșu transmite datele fără instabilitatea și pierderea care afectează în mod normal conexiunile în aceste benzi.
„În ultimii ani, Universitatea Aston a dezvoltat amplificatoare optice care funcționează în banda E, care se află adiacent benzii C în spectrul electromagnetic, dar este de aproximativ trei ori mai larg”
„Înainte de dezvoltarea dispozitivului nostru, nimeni nu a fost capabil să emuleze corect canalele în bandă E într-un mod controlat”.
a spus Ian Phillips, profesor de electronică și computer. inginerie la Universitatea Aston din Marea Britanie și unul dintre oamenii de știință care lucrează la proiect.
Deși 301 Tbps este extrem de rapid, alți oameni de știință au folosit conexiunile de fibră optică pentru a demonstra viteze și mai mari în ultimii ani. O echipă de la NICT, de exemplu, a atins recordul mondial de 22,9 petabiți pe secundă în noiembrie 2023 — de 75 de ori mai rapid decât viteza atinsă de echipa Aston University. Au folosit tehnologia WDM, dar nu au accesat lungimile de undă în bandă E. Ei au demonstrat această conexiune de mare viteză pe o distanță de 8 mile (13 kilometri).
