Los investigadores del Instituto Nacional de Tecnología de la Información y las Comunicaciones (NICT), en colaboración con la Universidad Tecnológica de Eindhoven y la Universidad de L’Aquila, han combinado las últimas tecnologías de investigación para obtener una fibra óptica capaz de ofrecer una velocidad de 22,9 petabits por segundo (PB/s).
Para hacer frente a las demandas de tráfico de datos cada vez mayores, se han investigado tecnologías de multiplexación que utilizan el espacio y la longitud de onda para comunicaciones de fibra óptica de alta velocidad de datos. El primero utiliza fibras ópticas avanzadas que contienen múltiples rutas ópticas (canales) dentro de un revestimiento común, mientras que el segundo mejora la capacidad de transmisión total al aumentar el ancho de banda de transmisión para acomodar muchos canales de datos independientes multiplexados por división de longitud de onda (WDM).
En base a esto, en esta investigación, los investigadores combinaron la multiplexación por división espacial (SDM) a gran escala y la multiplexación por división de longitud de onda (WDM) multibanda, para demostrar un camino hacia futuras redes de comunicaciones ópticas de capacidad ultragrande.
Uso de un receptor MIMO multibanda
Hasta la fecha, NICT ha realizado la multiplexación por división espacial (SDM) con más de 100 canales espaciales combinando tecnologías de transmisión de fibra multinúcleo (MCF) y fibra multimodo, así como WDM multibanda con un ancho de banda total de 20 THz, mediante el uso de S, C y bandas L. Sin embargo, excepto en casos de distancias muy cortas (1 km), el uso combinado de WDM y SDM multibanda solo se ha demostrado para MCF de cuatro núcleos desacoplados. Para combinar la multiplexación por división de longitud de onda y la multiplexación por división espacial multibanda con fibras con un gran número de canales espaciales (por ejemplo, 114 canales con una fibra de 38 núcleos y 3 modos), se requiere un receptor MIMO compatible con multibanda.
NICT demostró la posibilidad de comunicación de datos por fibra óptica a 22,9 petabits por segundo, más del doble del récord anterior de 10,66 petabits por segundo. Utilizando un receptor MIMO compatible con múltiples bandas, pudieron combinar con éxito la WDM multibanda y la SDM multinúcleo y el multimodo por primera vez.
Se utilizaron 293 canales de longitud de onda en la banda S y 457 en las bandas C y L, lo que da un total de 750 canales WDM que cubren un ancho de banda de frecuencia de 18,8 THz. Se utilizó 256 QAM multiplexado por polarización para la modulación de la señal. El número de canales espaciales en la demostración de transmisión WDM multibanda aumentó en un factor de 28,5.
La capacidad de transmisión medida para cada núcleo osciló entre ~0,3 y 0,7 petabits por segundo, lo que da una capacidad de transmisión total de 22,9 petabits por segundo. La velocidad de datos lograda incluye una sobrecarga para un código de corrección de errores directos implementado. La demostración muestra que se pueden lograr hasta 24,7 Pb/s con una codificación mejor optimizada. Esto es más de 1.000 veces la velocidad de datos de los sistemas de comunicación de fibra óptica actualmente desplegados.
Si bien el MCF de cuatro núcleos desacoplado es adecuado para una adaptación temprana, en el futuro será necesario seguir mejorando la infraestructura de telecomunicaciones utilizando fibras ópticas de gran capacidad, donde se espera que la demanda de tráfico de datos aumente en 3 órdenes de magnitud (x1.000 veces). Este estudio demuestra la primera combinación exitosa de WDM y SDM multibanda que emplea una fibra multimodo multinúcleo, que es clave para la realización de futuras redes de comunicación de fibra óptica de gran capacidad.