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Dec 15, 2023

Transmisión de 1,53 petabit por segundo en 55

10 de noviembre de 2022 por Instituto Nacional de Tecnología de la Información y las Comunicaciones (NICT) La primera transmisión de 55 modos del mundo a una velocidad de datos récord de 1,53 petabits por segundo en cualquier estándar

10 de noviembre de 2022

por Instituto Nacional de Tecnologías de la Información y las Comunicaciones (NICT)

Se demostró la primera transmisión de 55 modos del mundo a una velocidad de datos récord de 1,53 petabits por segundo en cualquier fibra óptica con diámetro de revestimiento estándar. Esta novedosa fibra de 55 modos permite una eficiencia espectral ultraalta con una alta velocidad de datos lograda utilizando solo la banda de comunicaciones ópticas (C-) más común. Esta demostración muestra el potencial de la transmisión multimodo para futuras redes troncales de alta capacidad.

Un grupo de investigadores del Instituto de Investigación de Redes del Instituto Nacional de Tecnología de la Información y las Comunicaciones (NICT, Japón) dirigido por Georg Rademacher en colaboración con Nokia Bell Labs (EE.UU.), Prysmian Group (Prysmian, Francia y Países Bajos) y La Universidad de Queensland (Australia) realizó con éxito el primer experimento de transmisión de gran capacidad del mundo con tecnología de multiplexación de modo grande utilizando 55 modos.

El experimento también reporta una velocidad de datos de 1,53 petabits por segundo, un récord en cualquier fibra óptica con un diámetro de revestimiento estándar (0,125 mm) hasta la fecha. Se multiplexaron con éxito 55 modos a lo largo de la ventana de transmisión de fibra óptica (banda C) adoptada comercialmente, con un aumento espectacular en la eficiencia espectral en comparación con las fibras convencionales y la transmisión multimodo anterior. Se puede anticipar una mayor expansión de la capacidad de transmisión combinando esta tecnología con la tecnología de multiplexación por división de longitud de onda multibanda.

Esta demostración sirve como un paso importante en la madurez de la tecnología de transmisión multimodo de alto número de modos y el desarrollo de Beyond 5G y la posterior tecnología de infraestructura de información y comunicaciones.

En los últimos años, se han investigado sistemas de transmisión que utilizan fibras ópticas avanzadas con el mismo diámetro de revestimiento que las fibras monomodo estándar, pero capaces de soportar múltiples rutas de propagación. NICT construyó sistemas de transmisión utilizando una fibra óptica de cuatro núcleos con un diámetro de revestimiento estándar y una fibra óptica de un solo núcleo de 15 modos, logrando experimentos de transmisión a 1 petabit por segundo con ambas fibras.

El número de núcleos en fibras multinúcleo con diámetro de revestimiento estándar está limitado por la diafonía entre núcleos, pero aún es posible aumentar aún más el número de canales espaciales en fibras ópticas de diámetro estándar ampliando el núcleo de una fibra multimodo. Sin embargo, las características de propagación para cada modo pueden variar, lo que lleva a una degradación de la calidad de la señal y un aumento en la complejidad del procesamiento de la señal. Por lo tanto, aumentar el número de modos requiere componentes diseñados con precisión, como multiplexores y fibra, así como técnicas de procesamiento complejas para recuperar las señales después de la mezcla de modos y permitir una transmisión de gran capacidad más allá de los 15 modos ya demostrados.

NICT ha construido un sistema de transmisión utilizando fibra óptica de 55 modos de un solo núcleo de Prysmian y un multiplexor/demultiplexor de modos diseñado y fabricado por Nokia Bell Labs y la Universidad de Queensland. Utilizando estos componentes, el grupo ha transmitido con éxito un total de 1,53 petabits por segundo a lo largo de 25,9 km.

Para evaluar la señal de 55 modos, construimos un sistema receptor paralelizado de alta velocidad. Los 55 flujos de señales independientes podrían luego separarse mediante procesamiento MIMO de 110 x 110 para recuperar los datos transmitidos. Pudimos recibir con éxito 16 señales QAM multiplexadas por polarización en 184 longitudes de onda en la banda de longitud de onda C. En comparación con la transmisión multiplexada de 15 modos anterior, la eficiencia espectral ha mejorado más de tres veces (332 bits/s/Hz) con el aumento en el número de modos.

Esta demostración demostró que con una eficiencia espectral tan alta solo se necesitaba el uso de la banda C para transmitir más de 1,5 Pb/s y, por lo tanto, se puede esperar una mayor expansión mediante la adopción de multiplexación por división de longitud de onda multibanda en el futuro.

En la actualidad, se está promoviendo en todo el mundo la sociedad de las comunicaciones de la información Más Allá del 5G (6G). A medida que la cantidad de dispositivos de red y tráfico de datos continúa aumentando, también se debe investigar el estudio de la tecnología de infraestructura de información y comunicación para la era posterior a Beyond 5G. Este logro es un paso tecnológico importante hacia este objetivo.

En el futuro, exploraremos una mayor capacidad de transmisión ampliando la banda de frecuencia, así como las tecnologías fundamentales necesarias para la transmisión a larga distancia y el despliegue de redes.

Los resultados de este experimento fueron aceptados como presentación de un artículo posterior a la fecha límite en la 48.a Conferencia Europea sobre Comunicación Óptica (ECOC 2022) y presentados el jueves 22 de septiembre de 2022.