Světový rekord 800 Gb/s pro transoceánský optický přenos

Prostřednictvím inovace technologií s vyšší modulační rychlostí vytvořili výzkumníci společnosti Nokia Bell Labs dva nové světové rekordy v podmořské optické komunikaci. První rekord je dosažení čisté datové rychlosti 800 Gb/s na jedné optické vlnové délce na vzdálenost 7 865 km (což je vzdálenost Tokio - Seattle). Druhý rekord dosažený laboratořemi Nokia Bell Labs a Alcatel Submarine Networks je čistá propustnost 41 Tb/s na 291 km prostřednictvím neopakovaného přenosového systému v pásmu C.

První úspěch nastavuje nový optický rychlostní rekord pro transoceánské vzdálenosti. Výzkumníci společnosti Nokia Bell Labs dosáhli přenosovou rychlost 800 Gb/s na vzdálenost 7 865 km pomocí jediné vlnové délky světla. Tato vzdálenost je dvakrát větší, než jakou dosáhnou současná nejmodernější zařízení při stejné kapacitě, a je přibližně geografickou vzdáleností mezi Seattlem a Tokiem. Nokia Bell Labs dosáhla tohoto milníku ve svém optickém výzkumném testovacím středisku v Paříži-Saclay ve Francii.

Druhého rekordu dosáhly laboratoře Nokia Bell Labs a dceřiná společnost Nokia Alcatel Submarine Networks (ASN) tím, že dosáhli čistou propustnost 41 Tb/s na 291 km prostřednictvím neopakovaného přenosového systému v C-pásmu. Neopakované systémy v pásmu C se běžně používají ke spojení ostrovů a pobřežních platforem mezi sebou navzájem a s vlastní pevninou. Předchozí rekord pro tyto druhy systémů je 35 Tb/s na stejnou vzdálenost. Nokia Bell Labs a ASN překonaly rekord ve výzkumném testovacím zařízení ASN, rovněž v Paříž-Saclay.

 Společnosti Nokia Bell Labs a ASN představily vědecké poznatky, které stojí za oběma rekordy, 4. a 5. října na Evropské konferenci o optických komunikacích (ECOC), která se konala ve skotském Glasgow.

Vyrábíme lasery, které blikají rychleji

Světové rekordy padly díky inovačním technologiím s vyšší „baudovou“ rychlostí. Baud (Bd) je jednotka modulační rychlosti (také symbolová nebo znaková rychlost) rovná jedné změně stavu přenosového média za jednu sekundu.  Baudy se používají k vyjádření, kolikrát za sekundu se optický laser zapne a vypne, neboli kolikrát „blikne“. Vyšší modulační rychlosti znamenají vyšší datovou propustnost a umožní budoucím optickým systémům přenášet stejnou informaci rychleji a na mnohem větší vzdálenosti. V případě transoceánských systémů tyto zvýšené modulační rychlosti zdvojnásobí vzdálenost, na kterou bychom mohli přenášet stejné množství informace, což nám umožní efektivně přemostit města na opačných stranách Atlantského a Tichého oceánu. V případě neopakovaných systémů v pásmu C by vyšší modulační rychlost umožnila poskytovatelům služeb spojujícím ostrovy nebo pobřežní platformy dosáhnout lepších výsledků s menším počtem vysílačů a přijímačů a bez přidání nových frekvenčních pásem.

Výzkum bude mít významný dopad na další generaci podmořských optických přenosových systémů. Zatímco budoucí nasazení podmořských vláken bude využívat výhod nových optických technologií,  stávající podmořské optické sítě mohou využívat výhod transceiverů nové generace s vyšší přenosovou rychlostí ke zvýšení jejich výkonu a zvýšení jejich dlouhodobé životaschopnosti.

Sylvain Almonacil, výzkumný inženýr společnosti Nokia Bell Labs, řekl: „S těmito vyššími modulačními rychlostmi můžeme přímo propojit většinu světových kontinentů s kapacitou 800 Gb/s na jednotlivých vlnových délkách. Dříve byly tyto vzdálenosti pro tuto kapacitu nepředstavitelné. Navíc nespoléháme na naše úspěchy. Tento světový rekord je dalším krokem k nové generaci podmořských přenosů řádově terabit za sekundu na jednotlivých vlnových délkách." Hans Bissessur, vedoucí skupiny Unrepeated Systems Group v ASN, řekl: „Tyto pokroky ve výzkumu ukazují, že můžeme dosáhnout lepšího výkonu oproti stávající optické infrastruktuře. Ať už tyto optické systémy křižují svět nebo spojují ostrovy souostroví, můžeme prodloužit jejich životnost.“

Bliknutí laseru 148 000 000 000× za sekundu

Trendy v optickém výzkumu se dnes obvykle zaměřují na vícespektrální pásma, vícejádrové a vícemódové systémy, tedy technologie, které mění infrastrukturu zvýšením počtu přenosových kanálů spíše než zvýšením účinnosti jednotlivého kanálu. Na úrovni jednotlivých kanálů je ale stále potřeba dosáhnout efektivity, a na to se Almonacil a jeho kolegové zaměřují – posouvání limitu tím, že se sbalí více bitů informací do jediné vlnové délky a přenese se na nejdelší možnou vzdálenost. Ve světě optických sítí je tato rychlost určena tím, jak rychle může laser „blikat“, tj. vysílat světelné pulzy po vláknu. Čím rychleji může laser blikat, tím dále může přenášet informace. Nedávný světový rekord například dosáhl transoceánského přenosu s bliknutím laseru 148 miliardkrát za sekundu. „Věříme, že větší vzdálenosti lze dosáhnout tím, že laser bude blikat ještě rychleji,“ řekl. „To však vyžaduje další vylepšení optoelektronických zařízení pro převod těchto informací z digitálního do fyzického světa.“ Almonacil řekl, že klíčem je nalezení nejúčinnějšího kompromisu v ceně za bit a že dnes je potřeba jen asi poloviny transceiverů ve srovnání s předchozími generacemi. Je to to, co průmysl jako podnikání požadoval a co udržitelnost vyžadovala z hlediska uhlíkové stopy. „Přínos nové generace optiky nespočívá pouze ve zvýšení kapacity, ale také ve snížení výkonu, který potřebujeme k přepravě této kapacity,“ vysvětlil. „Průmysl hledá efektivnější a jednodušší produkty. Vždy vám mohu dát více, ale ten, kdo hru na konci vyhraje, je ten, kdo může poskytnout maximální kapacitu za nižší cenu a s nižší spotřebou energie.“

Zdroje: Nokia Bell Labs - Nokia Bell Labs (bell-labs.com) , https://web.asn.com/en/