Romanzo 19

Ricercatori in Giappone e Australia hanno sviluppato una nuova fibra ottica multicore in grado di trasmettere la velocità record di 1,7 petabit al secondo, pur mantenendo la compatibilità con l’infrastruttura in fibra esistente. Il team, formato dal National Institute of Information and Communications Technology (NICT) del Giappone, da Sumitomo Electric Industries e dalla Macquarie University di Sydney, in Australia, è riuscito nell'impresa utilizzando una fibra con 19 core. Si tratta del maggior numero di nuclei racchiusi in un cavo con un diametro di rivestimento standard di 0,125 millimetri.

"Crediamo che 19 nuclei sia il numero pratico più alto di nuclei o canali spaziali che si possa avere in una fibra con diametro di rivestimento standard mantenendo comunque una buona qualità di trasmissione", afferma Georg Rademacher, che in precedenza era a capo del progetto per NICT ma che è recentemente tornato in Germania per assumere la direzione del settore delle comunicazioni ottiche presso l'Università di Stoccarda.

La maggior parte dei cavi in ​​fibra per la trasmissione a lunga distanza oggi in uso sono fibre di vetro single-core e monomodali (SMF). Ma il SMF si sta avvicinando al suo limite pratico poiché il traffico di rete aumenta rapidamente a causa dell’intelligenza artificiale, del cloud computing e delle applicazioni IoT. Molti ricercatori si stanno quindi interessando alla fibra multicore in combinazione con il multiplexing a divisione spaziale (SDM), una tecnica di trasmissione per l'utilizzo di più canali spaziali in un cavo.

“La capacità della nuova fibra accoppiata casualmente non è così notevole. Ciò che è notevole è che utilizza un rivestimento standard.”—Govind Agrawal, Università di Rochester

Esistono due tipi comuni di fibra multicore (MCF). Nell'MCF ad accoppiamento debole, i nuclei sono separati con precisione l'uno dall'altro per eliminare la diafonia. Ma questo in genere limita il numero di core che possono essere inseriti in un cavo.

Sumitomo Electric ha invece progettato e fabbricato MCF accoppiati casualmente in cui i nuclei sono disposti intenzionalmente in modo casuale. Senza necessità di una spaziatura precisa, i nuclei possono essere imballati più vicini tra loro. Ciò aumenta la densità spaziale del cavo e il numero di nuclei che possono essere utilizzati. La disposizione casuale amplia inoltre l’interazione tra i nuclei, consentendo alla luce proveniente da un nucleo di accoppiarsi con la luce degli altri nuclei vicini. Come spiega Rademacher, un segnale trasmesso in qualsiasi core dell'MCF di Sumitomo Electric utilizza simultaneamente tutti i 19 core, quindi la fibra raggiunge una maggiore capacità di dati utilizzando la maggiore densità di canali spaziali disponibile. L'elaborazione del segnale digitale a ingressi multipli e uscite multiple (MIMO) viene quindi utilizzata per separare e demodulare i singoli segnali all'estremità ricevente.

Diciannove core rappresentano "il punto debole perché i canali si comportano tutti in modo simile, aiutati dall'accoppiamento casuale che aiuta a mediare le fluttuazioni nelle proprietà della fibra", afferma Rademacher. E rispetto agli MCF ad accoppiamento debole, che richiedono un’elaborazione del segnale individuale per ciascun core, “è necessaria solo la quantità minima di elaborazione del segnale digitale, riducendo così significativamente il consumo energetico”.

Tuttavia, osservatori indipendenti del settore notano che altri ricercatori hanno sviluppato fibre non standard con ben 32 core e hanno realizzato 1 petabit al secondo su 200 chilometri. “La capacità della nuova fibra accoppiata casualmente non è così notevole. Ciò che è notevole è che utilizza un rivestimento standard”, afferma Govind Agrawal, esperto di ottica presso l’Università di Rochester, a New York.

Inoltre, Agrawal afferma che i core debolmente accoppiati che supportano più modalità hanno raggiunto capacità superiori a 10 Pb/s. Anche in questo caso si è trattato di una fibra con diametro di rivestimento non standard e la distanza era limitata a 11,3 km. “Questo approccio richiede anche un’elaborazione intensiva del segnale digitale offline”, aggiunge.

L’utilizzo di fibra non standard richiederebbe una riprogettazione dell’infrastruttura in fibra ottica esistente. L'MFC con rivestimento standard, d'altro canto, rimane compatibile con componenti, apparecchiature e sistemi ottici di uso comune e può trarre vantaggio dai metodi di produzione di massa dei cavi esistenti.