La fibra ottica trasmette un terabit al secondo

Nokia Bell Labs, Deutsche Telekom T-Labs e l’Università tecnica di Monaco (TUM) hanno raggiunto una capacità di trasmissione e un’efficienza spettrale senza precedenti in una prova sul campo delle comunicazioni ottiche con una nuova tecnica di modulazione. La ricerca rivoluzionaria potrebbe estendere la capacità delle reti ottiche di soddisfare le crescenti richieste di traffico dati.

In una prova sul campo delle comunicazioni ottiche, Nokia Bell Labs, Deutsche Telekom T-Labs e TU Munich hanno dimostrato che la flessibilità e le prestazioni delle reti ottiche possono essere massimizzate quando le velocità di trasmissione regolabili vengono adattate dinamicamente alle condizioni del canale e alle richieste di traffico. Nell’ambito del progetto Safe and Secure European Routing (SASER), l’esperimento su una rete in fibra ottica distribuita di Deutsche Telekom ha raggiunto una velocità di trasmissione netta di un Terabit.

Questo è vicino alla velocità massima teorica di trasferimento delle informazioni di quel canale e quindi si avvicina al limite di Shannon del collegamento in fibra. Lo Shannon Limit è stato scoperto nel 1948 da Claude Shannon, pioniere dei Bell Labs e il “padre della teoria dell’informazione”.

Nuovo approccio di modulazione

La prova del nuovo approccio di modulazione, noto come Probabilistic Constellation Shaping (PCS), utilizza formati di modulazione di ampiezza in quadratura (QAM) per ottenere una maggiore capacità di trasmissione su un determinato canale per migliorare significativamente l’efficienza spettrale delle comunicazioni ottiche.

PCS modifica la probabilità con cui vengono utilizzati i punti della costellazione dell’alfabeto della trasmissione. Tradizionalmente, tutti i punti della costellazione vengono utilizzati con la stessa frequenza. PCS utilizza in modo intelligente punti di costellazione con ampiezza elevata meno frequentemente di quelli con ampiezza minore per trasmettere segnali che, in media, sono più resistenti al rumore e ad altri disturbi. Ciò consente di adattare la velocità di trasmissione per adattarsi idealmente al canale di trasmissione, offrendo una copertura fino al 30% maggiore.

Massima capacità di trasmissione

Sono trascorsi 50 anni dall’introduzione della fibra ottica. Con la promessa della tecnologia wireless 5G all’orizzonte, oggi i sistemi di trasporto ottico continuano ad evolversi per aiutare gli operatori di telecomunicazioni e le imprese a soddisfare il traffico dati di rete in crescita a un tasso annuo cumulativo fino al 100%.

Il PCS fa ora parte di questa evoluzione, consentendo un aumento della flessibilità e delle prestazioni della fibra ottica in grado di spostare il traffico dati più velocemente e su distanze maggiori senza aumentare la complessità della rete ottica.

La ricerca è una pietra miliare fondamentale per dimostrare che i PCS potrebbero essere utilizzati in futuro per estendere le tecnologie di comunicazione ottica. I risultati di questo esperimento congiunto saranno presentati alla Conferenza europea sulla comunicazione ottica (ECOC) 2016 a Düsseldorf, Germania, il 19 settembre.

Trasmissione dei dati più veloce, più ampia e con una flessibilità senza precedenti

“Maggiore capacità, portata e flessibilità rispetto alle infrastrutture in fibra implementate”, ha affermato Bruno Jacobfeuerborn, Direttore Technology Telekom Deutschland e CTO Deutsche Telekom. “Deutsche Telekom fornisce un’infrastruttura di rete unica per valutare e dimostrare, ad esempio, tecnologie di trasmissione così innovative. Inoltre, supporta anche scenari e tecnologie di test di livello superiore”.

“La teoria dell’informazione è la matematica della tecnologia digitale e durante l’anno del centenario di Claude E. Shannon 2016 è emozionante vedere le sue idee continuare a trasformare le industrie e la società”, ha affermato il professor Gerhard Kramer, capo dell’Institute for Communications Engineering presso la Technical University di Monaco di Baviera.

“La modellatura probabilistica della costellazione, un’idea che ha vinto un Bell Labs Prize, applica direttamente i principi di Shannon e consente ai sistemi in fibra ottica di trasmettere dati più velocemente, ulteriormente e con una flessibilità senza precedenti”, ha aggiunto il prof. Kramer. “Il successo della stretta collaborazione con Nokia Bell Labs, che ha ulteriormente sviluppato la tecnologia, e Deutsche Telekom T-Labs, che l’ha testata in condizioni reali, è una soddisfacente conferma che TUM Engineering è un marchio di qualità eccezionale e che l’insegnamento TUM offre i nostri studenti gli strumenti intellettuali per competere, avere successo e guidare a livello globale”.

Marcus Weldon, presidente di Nokia Bell Labs e Nokia CTO, ha dichiarato: “Le future reti ottiche non solo devono supportare capacità superiori di ordini di grandezza, ma anche la capacità di adattarsi dinamicamente alle condizioni del canale e alla domanda di traffico. Probabilistic Constellation Shaping offre grandi vantaggi al servizio fornitori e aziende consentendo alle reti ottiche di operare più vicino allo Shannon Limit per supportare un’enorme interconnettività di data center e fornire la flessibilità e le prestazioni richieste per le moderne reti nell’era digitale”.