Sådan brød DTU gennem terabit-muren

Forskere på DTU har fejlfrit transmitteret optiske signaler med en hastighed på 1,28 Tbit/s - og gjort det med kommercielt tilgængelige produkter.

Af Jens Ramskov,  fredag 27. mar 2009 kl. 00:45

For to år siden annoncerede Alcatel-Lucent en ny verdensrekord på transmission over optiske fibre på 25,6 Tbit/s. For nylig meddelte DTU Fotonik, at de nu havde verdensrekorden på 1,28 Tbit/s. Forvirret? Det er der såmænd ingen grund til at være, for de to eksperimenter er slet ikke sammenlignelige.

Det amerikansk-franske team benyttede 160 lasere til at sende data på forskellige kanaler gennem en fiber, idet lasernes bølgelængde var en lille smule forskudt i forhold til hinanden - såkaldt bølgelængdemultipleksing - og de anvendte et meget kompliceret signaleringsformat kaldet RZ-DQPSK for 'return to zero differential quadrature phase-shift keyed'.

DTU-forskerne med Leif Oxenløwe i spidsen benyttede en enkelt laser og den mest simple modulationsform, On-Off-Keying, der simpelthen består i at tænde og slukke for lyset fra laseren.

Så hvor Alcatel-Lucent altså i dag har verdensrekorden for den totale transmission over optiske fibre, har DTU Fotonik rekorden for transmission med en enkelt laser og det tilmed med den mest enkle transmissionsform, man kan forestille sig.

Nu skal man dog ikke tro, at det er muligt med DTU's forsøg i den nuværende opstilling at sende information med en kapacitet på 1,28 Tbit/s. Med dagens teknologi er det nemlig en helt umulig opgave at få laseren til at 'blinke' så hurtigt, og dermed kan man ikke direkte generere bithastigheder i den størrelsesorden.

Grundenheden i det optiske signal er derfor et 10 Gbit/s signal, som er multiplekset først til et signal på 40 Gbit/s og dernæst til 1.280 Gbit/s eller 1,28 Tbit/s ved at lave kopier af det oprindelige signal på 10 Gbit/s og tidsforskyde kopierne lidt i forhold til hinanden.

Så i princippet er det det samme signal, som er sendt 128 gange - på en gang vel at mærke.

Det er dog lykkedes at udtrække hver enkelt 10 Gbit/s-forbindelse af det transmitterede signal og opnå en fejlrate mindre end 10-9 - den sædvanlige fejlrate, som kræves i kommercielle systemer. Og forsøget baner, som forskerne selv skriver i deres artikel i Electronics Letters, 'vejen til signalprocessering af hastigheder ved terabit pr. sekund'.

Rekordforbedringen er præcis en fordobling af den gamle rekord for seriel datatransmission over fibre ved enkelt bølgelængde, som lød på 640 Gbit/s, og som første gang blev opnået i 1998 af Nippon Telephone & Telegraph fra Japan.

Højhastighedskommunikation har gennem mere end et kvart århundrede været en specialitet for DTU, som også gennem flere år har behersket stort set alle tænkelige former for transmission af signaler med en hastighed på 640 Gbit/s.

Det er ikke noget fundamentalt anderledes ved at bryde gennem 'terabit-muren'. Leif Oxenløwe forklarer, at fordoblingen til 1,28 Tbit/s er opnået ved at bruge en laser med mindre timing jitter end tidligere, og at det er lykkedes at komprimere pulserne til 0,3 picosekunder og samtidig opretholde den høje pulskvalitet, som er påkrævet i kommunikationssystemer.

»Pulsbredde og timing jitter er helt essentielle størrelser at have styr på,« forklarer Leif Oxenløwe.

Laseren udsender pulser med en varighed af 1,3 picosekunder. Komprimeringen sker i en ulineær fiber, som er udviklet og produceret af OFS Fitel i Brøndby. Samme fibertype bruges også i forbindelse med demultipleksingen fra 1,28 Tbit/s til 10 Gbit/s.

»Det er kommercielle fibre, så andre kan i princippet gå ud på markedet og købe produkterne til at eftergøre vores eksperiment,« siger Leif Oxenløwe. Han meddeler ikke, om DTU har i sinde at gå efter rekorden for systemer baseret på bølgelængdemultipleksing og dermed overgå de 25,6 Tbit/s fra Alcatel-Lucent, men der ligger måske en antydning i denne kommentar:

»Sætter vi flere 1,28 Tbit/s kanaler op parallelt, kan vi kun gisne om, hvilke astronomiske bitrater, vi vil kunne komme op på,« som han udtrykker det.