Japanske forskere sætter verdensrekord i datatransmission per sekund

Det er et imponerende resultat. Det jeg egentlig er mest imponeret over, og som også fremgår af pressemeddelelsen, er at man er i stand til at køre 256QAM modulation på hver af 801 lysbølgelængder, samtidig med at man kan putte det hele ind i en MCF.

MCF har kobling mellem de enkelte multi cores, dvs. man får et signal som er støjfyldt - noget som i sig selv er gift for QAM - og det er det som reelt sætter begrænsningen i båndbredde.

At det er svært kan man se i tabellen. I december 2020 nåede man de samme 1 Pb/s på en enkelt fiber, men kun på en distance på 23 km.

omregningen til terabytes er vel "kun" ca 130 terabytes

430 THz er infrarødt lys (700 nanometer). Men stadig et imponerende resultat.

430 THz er infrarødt lys (700 nanometer).

Det infrarøde spekttum går fra en bølgelængde på 25 um og op til 750 nm. I området 25 - 2,5 um taler man om far-infraread, og mellem 2,5 um til 750 nm er vi i near-infraread området. Mellem 750 nm og 400 nm er der tale om synligt lys.

20 THz svarer til en bølgelængde på 15 um, dvs. nogenlunde midt i far-infraread området. Så elektromagnetiske bølger ved 20 THz er "lys". Det imponerende er at man kan QAM modulere på selve lysbølgen. Det kan man næppe ved 430 THz, men ved 20 THz er det åbenbart muligt. Det må være noget af en signalprocessor der skal til at gøre det. Hvordan mon fasestøj ser ud i det spektrum. Nogle af de harmoniske kommer vel op i det synlige område?

Det må være noget af en signalprocessor der skal til at gøre det.

Jeg dykkede lidt mere ned i teknikken. Man modulerer selvfølgelig på fiber-siden. Fandt denne artikel som forklarer det udmærket.

Bølgelængden i glas bliver i øvrigt kortere (da lysets hastighed i glas er langsommere end i vacuum). De 15 um bliver til 10 um i glas.

researchers were able to use a record 20 THz optical spectrum with total of 801 x 25 GHz spaced wavelength channels, each with dual-polarization-256 QAM modulation for high spectral density in all wavelength bands.

Der er altså tale om optisk OFDM modulation med en symbolrate på 25 GHz. De 20 THz er bare hvad der kommer ud af lommeregneren hvis man ganger 25 GHz med 8 (for 256 QAM) gange 2 (dual polarization) gange 801 (antal OFDM kanaler) gange 4 (antal fiberkerner). Der er ikke noget der faktisk bliver moduleret med 20 THz.

Angående harmoniske er sidekanaler fra et OFDM signal relateret til symbolhastigheden, det vil sige 25 GHz. Signalet må derfor være rimeligt afgrænset indenfor få 100 GHz af den yderste kanal.

En interessant ting jeg fik ud af rapporten som Torben linker til er hvordan man opbygger en sådan forsøgsopstilling. Input er et signal fra en aribtrær funktionsgenerator og demodulator er et screenshot fra et multidomæne oscilliscop eller spectrum analyzer, hvor instrumentet analyserer QAM signalet på én af kanalerne. Et godt gæt er at de faktisk ikke har haft gang i samtlige kanaler på samme tid, men blot vist at det ville kunne lade sig gøre, såfremt man havde nok hardware til at stille det op. Eftersom at kanalerne kun er på 25 GHz er vi ikke længere ude i umulige frekvenser - det er dyre men standard instrumenter der kan måle på det.

Jeg ved at man også "snyder" når det hedder sig at man har transmitteret over x km. De km ligger opkvejlet i en kasse under forskerens bord :-). Vi får leveret 4 km kabel med 96 fiber på en trommel der måske er 1 meter i diameter. Hvis man splidser enderne sammen, fiber 1 til fiber 2, fiber 2 til fiber 3 etc, så har man næsten 400 km klar til test.

Der er altså tale om optisk OFDM modulation med en symbolrate på 25 GHz. De 20 THz er bare hvad der kommer ud af lommeregneren hvis man ganger 25 GHz med 8 (for 256 QAM) gange 2 (dual polarization) gange 801 (antal OFDM kanaler) gange 4 (antal fiberkerner). Der er ikke noget der faktisk bliver moduleret med 20 THz.

Korrektion, jeg blev vist forvirret et øjeblik der. De 20 THz fremkommer ved at gange 25 GHz med 801 = 20.025 GHz. Hvis man også ganger med alle de andre ting får man bitraten på cirka 1,28 petabits/s. De hævder kun 1,02 Pb/s så der er nok noget der går fra til synkronisering af frekvens og fase.

S-båndet starter ved 1460 nm (205 THz) og L-båndet slutter ved 1610 nm (186 THz). Forskellen er 19 THz. Så dette OFDM signal fylder fra cirka 1460 nm til 1610 nm.