Lucent: Maksimum światłowodu

Inżynierowie z Laboratoriów Bella ustalili, że za pomocą pojedynczego włókna światłowodowego teoretycznie możliwe jest przesyłanie około 100 terabitów danych na sekundę, co w przybliżeniu odpowiada 20 miliardom jednostronicowych e-maili. Wyniki badań zostały opublikowane w ostatnim wydaniu brytyjskiego magazynu Nature.

Oznacza to, że nawet przy dalszym wzroście popytu na usługi szybkiego dostępu do Internetu, a także przy rosnącej popularności aplikacji wymagających szerokiego pasma transmisyjnego, takich jak "wideo na żądanie", światłowody będą w stanie dotrzymać kroku popytowi na te usługi, a także na inne, które dopiero będą wprowadzane w przyszłości.

Chociaż komercyjne systemy optyczne obecnie umożliwiają transmisję z szybkością prawie 2 Tb/s, zaś w testach laboratoryjnych demonstrowano przepływności rzędu 10 Tb/s, to teoretyczne obliczenie szybkości transmisji danych we włóknie szklanym okazało się niezwykle trudne. Było to spowodowane bardzo skomplikowanymi zjawiskami związanymi z mieszaniem fal świetlnych we włóknach światłowodowych. Sygnał świetlny nie rozprzestrzenia się w włóknie ze stałą szybkością, jak to ma to miejsce w swobodnej przestrzeni - fizycy nazywają takie zachowanie "odpowiedzią nieliniową". Te efekty nieliniowości sprawiają, że część sygnału przesyłanego przez włókno zamienia się w szum. W konsekwencji precyzyjne obliczenie szybkości przesyłania danych przez włókno światłowodowe jest bardzo kłopotliwe.

Naukowcom z Laboratoriów Bella udało się uprościć to zadanie przez zastosowanie analogii do fizyki kwantowej, a także pewnych koncepcji z teorii informacji. Przedmiotem ich badań było oszacowanie, ile danych można przesłać ze stacji nadawczej do stacji odbiorczej przy użyciu systemów telekomunikacyjnych wykorzystujących technologię zwielokrotnienia w dziedzinie długości fali WDM (Wavelenght Division Multiplexing), która zwiększa przepływność włókna światłowodowego dzięki możliwości jednoczesnego przesyłania w nim fal świetlnych o różnych kolorach. Stwierdzono, że sygnał wysłany ze zbyt małą mocą jest zagłuszany przez szumy systemu, natomiast sygnał zbyt silny zakłóca inne sygnały. Naukowcy ustalili, że przy zastosowaniu długości fal i parametrów używanych w sieciach telekomunikacyjnych teoretycznie możliwe jest uzyskanie przepływności 100 Tb/s bez pojawiania się nadmiernych szumów lub zakłóceń.

W komentarzu zamieszczonym w tym samym numerze Nature Joseph Kahn z Uniwersytetu Kaliforniijskiego w Berkeley i Keang-Po Ho z Chińskiego Uniwersytetu w Hongkongu napisali, że badania przeprowadzone w Laboratoriach Bella pod kierunkiem fizyka Partha Mitra stanowią "krok w kierunku odkrycia limitów skuteczności widmowej włókien światłowodowych".

"Publikacja ta dotyczy fundamentalnej wiedzy o ostatecznej pojemności transmisyjnej światłowodów", powiedział Alastair Glass, dyrektor techniczny działu Optical Networking Group Lucent Technologies. "Pokazuje również, jak dalekie są obecne systemy komercyjne od osiągnięcia swych granic oraz że wciąż nie wiadomo, kiedy systemy optyczne będą w stanie osiągnąć graniczne wielkości teoretyczne".