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    Aumentare la capacità della fibra ottica e la velocità dei dati di canale nei cavi di comunicazione sottomarini

    Credito:CC0 Dominio Pubblico

    Sul fondo dell'Oceano Atlantico si trova una moltitudine di cavi che trasportano fasci di fibre ottiche che supportano le telecomunicazioni tra i continenti. Il cavo MAREA è considerato il gold standard di questi cavi transatlantici e si estende su 6, 605 km da Virginia Beach, Virginia, dagli Stati Uniti a Bilbao, Spagna. È entrato in servizio nel 2018.

    Marc Stephens fa parte di un team di ricercatori di Infinera Corporation, Stati Uniti e Steve Grubb di Facebook che hanno dimostrato una trasmissione transatlantica da record attraverso MAREA. Stephens presenterà i risultati generati dalla recente prova sul campo del gruppo durante una sessione all'Optical Fiber Communication Conference and Exhibition (OFC), che si terrà virtualmente dal 06-11 giugno 2021.

    Originariamente destinato a raggiungere una capacità di 20 terabyte al secondo per coppia di fibre e una velocità di trasmissione dati di circa 200 gigabyte al secondo per lunghezza d'onda, i miglioramenti apportati dal team a MAREA hanno consentito una capacità di 30 Tb/s e una velocità di trasmissione dati di 700 Gb/s, entrambi sono record per cavi sottomarini di questa lunghezza.

    "Ci sono oltre 400 cavi sottomarini distribuiti in tutto il mondo, e includono diversi tipi di design dei cavi, che risale a 20 anni in alcuni casi, " ha affermato Stephens. "Possiamo utilizzare gli strumenti del nostro motore ottico per aumentare la capacità su tutti questi tipi di cavi in ​​modo simile a MAREA, sebbene la capacità assoluta possa variare, perché non sono ottimizzati per una trasmissione coerente come lo è MAREA."

    Il raggiungimento della capacità di 30 Tb/s ha richiesto una combinazione di aumento del numero di bit all'interno di ciascun simbolo ottico trasmesso, e stretto, spaziatura senza interferenze tra le lunghezze d'onda su ciascuna fibra. Usando una tecnica chiamata modellazione probabilistica della costellazione super gaussiana, il gruppo è stato in grado di aumentare l'efficienza spettrale complessiva di ciascun segnale selezionando un'adeguata distribuzione dei singoli simboli all'interno per massimizzare i dati trasportati.

    Il throughput totale dei dati abilitato da queste regolazioni è equivalente a circa 300 milioni di telefonate simultanee.

    Il ruolo di Stephens nel lavoro è stato quello di aiutare a comprendere gli impatti di questo approccio di modellazione della costellazione con la speranza di estenderlo ad altri tipi di cavi sottomarini oltre a MAREA.

    "Sono fiducioso nel dire che il cavo MAREA rimarrà il punto di riferimento per la capacità per coppia di fibre attraverso l'Atlantico per il prossimo futuro, " ha detto. "Sentiamo che c'è ancora molto da venire, ma in un modo diverso da come le cose si sono evolute in passato".

    Il secondo record, la velocità dati di 700 Gb/s per canale di lunghezza d'onda, richiedeva l'aumento della velocità dei simboli dei segnali trasportati attraverso MAREA. Sebbene ciò avvenga a scapito di una maggiore disabilità, sia ottico che elettrico, il compromesso può essere mitigato utilizzando le sottoportanti Nyquist, che dividono il singolo segnale ottico in multipli, segnali indipendenti, consentendo gli stessi vantaggi senza i problemi associati.

    Questi progressi hanno un limite, vale a dire, il limite di Shannon, un massimo teorico nella capacità di dati per una data fibra e catena di amplificatori di segnale. Tutti i cavi sottomarini, compreso MAREA, stanno sbattendo contro il limite di Shannon. Con la speranza di estendere la capacità del cavo nell'intervallo dei petabit al secondo attraverso un fascio di fibre, il limite di Shannon è l'ostacolo principale su ogni singola fibra.

    "La sfida diventa presto come rendere una capacità petabit a livello di cavo una realtà pratica per l'operatore? Quindi, si tratta di restringere il transponder e ridurne il consumo energetico, " disse Stephens. "Nessuno dei due è vincolato dal limite di Shannon, quindi le leggi della fisica non ci impediscono di arrivarci."


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