Forøgelse af optisk fiberkapacitet og kanaldatahastigheder i ubådskommunikationskabler

I bunden af ​​Atlanterhavet ligger et væld af kabler, der bærer bundter af optiske fibre, der understøtter telekommunikation mellem kontinenter. MAREA -kablet betragtes som guldstandarden for disse transatlantiske kabler og strækker sig over 6, 605 km fra Virginia Beach, Virginia, USA til Bilbao, Spanien. Det blev taget i brug i 2018.

Marc Stephens er en del af et team af forskere fra Infinera Corporation, USA og Steve Grubb fra Facebook, der demonstrerede en rekordstor transatlantisk transmission på tværs af MAREA. Stephens vil præsentere resultaterne fra gruppens seneste feltforsøg under en session på Optical Fiber Communication Conference and Exhibition (OFC), afholdes praktisk talt fra 06-11-11 juni 2021.

Oprindeligt beregnet til at opnå en kapacitet på 20 terabyte pr. Sekund pr. Fiberpar og en datahastighed på omkring 200 gigabyte pr. Sekund pr. Bølgelængde, teamets forbedringer af MAREA muliggjorde en kapacitet på 30 Tb/s og en datahastighed på 700 Gb/s, som begge er registreringer for undersøiske kabler af denne længde.

"Der er over 400 undersøiske kabler installeret rundt om i verden, og de inkluderer flere forskellige typer kabeldesign, strækker sig 20 år tilbage i nogle tilfælde, "sagde Stephens." Vi kan bruge værktøjerne i vores optiske motor til at øge kapaciteten på alle disse kabeltyper på samme måde som MAREA, selvom den absolutte kapacitet kan variere, fordi de ikke er optimeret til sammenhængende transmission så godt som MAREA er. "

Opnåelse af 30 Tb/s kapacitet krævede en kombination af at øge antallet af bits inden for hvert transmitteret optisk symbol, og stramt, interferensfri afstand mellem bølgelængder på hver fiber. Ved hjælp af en teknik kaldet supergaussisk probabilistisk konstellationsformning, gruppen var i stand til at øge den samlede spektrale effektivitet for hvert signal ved at vælge en passende fordeling af individuelle symboler inden for at maksimere de transporterede data.

Den samlede datagennemstrømning aktiveret af disse justeringer svarer til cirka 300 millioner samtidige telefonopkald.

Stephens rolle i arbejdet var at hjælpe med at forstå virkningerne af denne konstellationsformende tilgang med håb om at udvide den til andre undersøiske kabeltyper ud over MAREA.

"Jeg føler mig sikker på at sige, at MAREA -kablet vil forblive benchmark for kapacitet pr. Fiberpar over Atlanten i en overskuelig fremtid, "sagde han." Vi føler, at der stadig skal mere til, men på en anden måde end hvordan tingene har udviklet sig tidligere. "

Den anden registrering - datahastigheden på 700 Gb/s pr. Bølgelængde - krævede en forøgelse af symbolhastigheden for de signaler, der transporteres på tværs af MAREA. Selvom dette kommer på bekostning af øgede værdiforringelser, både optisk og elektrisk, afvejningen kan reduceres ved hjælp af Nyquist -underbærere, som deler det enkelte optiske signal i flere, uafhængige signaler, giver mulighed for de samme fordele uden de dertil knyttede problemer.

Disse fremskridt kommer med en grænse - nemlig Shannon -grænsen, et teoretisk maksimum i datakapaciteten for en given fiber- og signalforstærkerkæde. Alle undersøiske kabler, herunder MAREA, støder op mod Shannon -grænsen. Med håb om at udvide kabelkapaciteten til petabit pr. Sekund på tværs af et bundt fibre, Shannon -grænsen er den primære hindring for hver enkelt fiber.

"Udfordringen bliver snart, hvordan gør vi en petabit -kapacitet på kabelniveau til en praktisk realitet for operatøren? Så, det handler om at skrumpe transponderen og reducere dens strømforbrug, "Sagde Stephens." Ingen af ​​disse to er begrænset af Shannon -grænsen, så fysikkens love forhindrer os ikke i at komme dertil. "