Transmissão de 1,53 petabit por segundo em fibra de 55 modos com diâmetro de revestimento padrão

Foi demonstrada a primeira transmissão de 55 modos do mundo a uma taxa de dados recorde de 1,53 petabits por segundo em qualquer fibra óptica de diâmetro de revestimento padrão. Esta nova fibra de 55 modos permite eficiência espectral ultra-alta com alta taxa de dados alcançada usando apenas a banda de comunicações ópticas (C-) mais comum. Esta demonstração mostra o potencial da transmissão multimodo para futuras redes de backbone de alta capacidade

Um grupo de pesquisadores do Network Research Institute do National Institute of Information and Communications Technology (NICT, Japão) liderado por Georg Rademacher em colaboração com a Nokia Bell Labs (EUA), Prysmian Group (Prysmian, França e Holanda) e a Universidade de Queensland (Austrália) teve sucesso no primeiro experimento de transmissão de grande capacidade do mundo com tecnologia de multiplexação de modo grande usando 55 modos.

O experimento também relata uma taxa de dados de 1,53 petabits por segundo, um recorde em qualquer fibra óptica de diâmetro de revestimento padrão (0,125 mm) até o momento. 55 modos foram multiplexados com sucesso em toda a janela de transmissão de fibra óptica (banda C) adotada comercialmente, com um aumento dramático na eficiência espectral em comparação com fibras convencionais e transmissão multimodo anterior. Uma expansão adicional da capacidade de transmissão pode ser antecipada combinando essa tecnologia com a tecnologia de multiplexação por divisão de comprimento de onda multibanda.

Essa demonstração serve como um passo importante na maturidade da tecnologia de transmissão multimodo de alta contagem de modos e no desenvolvimento do Beyond 5G e da tecnologia de infraestrutura de informação e comunicação subsequente.

Nos últimos anos, sistemas de transmissão usando fibras ópticas avançadas com o mesmo diâmetro de revestimento das fibras monomodo padrão, mas capazes de suportar vários caminhos de propagação, foram investigados. A NICT construiu sistemas de transmissão usando uma fibra óptica de 4 núcleos de diâmetro de revestimento padrão e uma fibra óptica de 15 modos de núcleo único, obtendo sucesso em experimentos de transmissão a 1 petabit por segundo com ambas as fibras.

O número de núcleos em fibras multinúcleo de diâmetro de revestimento padrão é limitado pela diafonia entre núcleos, mas ainda é possível aumentar ainda mais o número de canais espaciais em fibra óptica de diâmetro padrão ampliando o núcleo de uma fibra multimodo. No entanto, as características de propagação para cada modo podem variar algo levando à degradação da qualidade do sinal e a um aumento na complexidade do processamento do sinal. Portanto, aumentar a contagem de modos requer componentes projetados com precisão, como multiplexadores e fibra, bem como técnicas de processamento complexas para recuperar os sinais após a mistura de modos e permitir a transmissão de grande capacidade além dos 15 modos já demonstrados.

NCT construiu um sistema de transmissão usando o modo 55 de núcleo único da Prysmian fibra ótica e um multiplexador/demultiplexador de modo projetado e fabricado pela Nokia Bell Labs e pela Universidade de Queensland. Usando esses componentes, o grupo transmitiu com sucesso um total de 1,53 petabits por segundo em 25,9 km.

Para avaliar o sinal de 55 modos, construímos um sistema receptor paralelizado de alta velocidade. Os fluxos de sinal independentes de 55 podem então ser separados por processamento MIMO de 110 x 110 para recuperar os dados transmitidos. Conseguimos receber com sucesso 16 sinais QAM multiplexados por polarização em 184 comprimentos de onda na banda de comprimento de onda C. Em comparação com a transmissão multiplexada de 15 modos anterior, a eficiência espectral melhorou em mais de três vezes (332 bits/s/Hz) com o aumento do número de modos.

Essa demonstração mostrou que, com uma eficiência espectral tão alta, apenas o uso da banda C era necessário para transmitir mais de 1,5 Pb/s e, portanto, uma expansão adicional pode ser esperada adotando multiplexação por divisão de comprimento de onda multibanda no futuro.

Atualmente, a sociedade de comunicações de informação Beyond 5G (6G) está sendo promovida em todo o mundo. À medida que a quantidade de dispositivos de rede e tráfego de dados continua a aumentar, o estudo da tecnologia de infraestrutura de informação e comunicação para a era pós Além 5G também deve ser investigado. Essa conquista é um importante passo tecnológico em direção a esse objetivo.

No futuro, exploraremos ainda mais a capacidade de transmissão expandindo a banda de frequências, bem como tecnologias fundamentais necessárias para a comunicação de longa distância transmissão e implantação de rede.

Os resultados deste experimento foram aceitos como uma apresentação pós-prazo na 48ª Conferência Europeia de Comunicação Óptica (ECOC 2022) e apresentados na quinta-feira, 22 de setembro de 2022.

Fornecido pelo Instituto Nacional de Tecnologia da Informação e Comunicação (NICT)