إن تي تي تحقق أسرع إرسال ضوئي في العالم بسرعة تتجاوز 2 تيرابت في الثانية لكل طول موجي

(بزنيس واير): نجحت شركة "إن تي تي" (الرئيس والرئيس التنفيذي: أكيرا شيمادا، المشار إليها فيما يلي بـ"إن تي تي") بإجراء أسرع¹ تجربة إرسال ضوئي في العالم لإشارات ضوئية رقمية متماسكة² بسرعة تتجاوز 2 تيرابت في الثانية لكل طول موجي.

في هذه التجربة، طورت "إن تي تي" وحدة المضخم في الدوائر المتكاملة³ ذات النطاق الأساسي العريض للغاية وتقنية معالجة الإشارات الرقمية التي يمكن أن تعوض عن التشوه في دائرة جهاز الإرسال والاستقبال الضوئي بدقة عالية جداً. بعد ذلك، أظهرنا إرسال واستقبال الإشارات الضوئية الرقمية المتماسكة التي تتجاوز 2 تيرابت لكل طول موجي، وأجرينا بنجاح تجربة إرسال لإشارة ضوئية تبلغ 2.02 تيرابت في الثانية عبر المكرر لتحقيق التضخيم البصري لمسافة 240 كيلومتر.

وتشير هذه النتيجة إلى أن قابلية التوسع الإضافية التي تتمتع بها تقنية الإرسال الضوئي الرقمي المتماسك يمكن أن تتيح سعة كبيرة لكل طول موجي - أكثر من ضعف المستوى التقليدي ― ومسافة إرسال طويلة. ويُتوقع أن تطوّر هذه التقنية الرئيسية شبكة "أول-فوتونيكس نتووركس" لـمبادرات الشبكة البصريّة واللاسلكيّة المبتكرة "آي أو دبليو إن"⁴ وشبكات الجيل السادس.

ويُتوقع أن تزداد حركة الاتصالات في المستقبل بفضل انتشار خدمات شبكات الجيل الخامس التي ستعالج مختلف المشكلات الاجتماعية وتسهم في تطوير خدمات "آي أو دبليو إن" وشبكات الجيل السادس. ينبغي أن تحقق شبكة "أول-فوتونيكس"، وهي شبكة الاتصالات الضوئية الأساسية لـ"أول-فوتونيكس"، سعة أكثر جدوى من التكلفة. ونأمل في المستقبل تحقيق إرسال ضوئي بعيد المدى يتجاوز 2 تيرابت في الثانية لكل طول موجي بهدف إرسال إشارات فائقة السرعة عبر الإيثرنت بسرعة 1.6 تيرابت في الثانية أو أكثر عبر مسافات طويلة، وذلك من خلال توسيع سعة الإرسال لكل طول موجي للإشارة الضوئية ومعدل رمز الإشارة⁶، ما يسهم في تحسين كمية المعلومات لكل رمز.

وسعياً لتوسيع سعة الإرسال لكل طول موجي، من الضروري تخطي حد السرعة لدارات أشباه الموصلات "سي إم أو إس"⁷ المصنوعة من السيليكون. تجري "إن تي تي" حتى اليوم الأبحاث حول أنظمة الإرسال الضوئي والأجهزة المتكاملة وتعمل على تطويرها باستخدام تقنية مضاعفة النطاق التي تتخطى حد السرعة لأشباه الموصّلات ذات الأكاسيد المعدنية المُتتامة "سي إم أو إس" المصنوعة من السيليكون بواسطة مجمّع الإشارات التماثلي. ونجحت الشركة في توليد إشارات ضوئية بمعدل رمز يتجاوز 100 جيجابود⁸. إلا أنه، لتحقيق الإرسال الضوئي متعدد التيرابت في الثانية أو أكثر، من الضروري تحقيق عرض نطاق ترددي واسع وإنتاج أعلى للمضخم الكهربائي (مضخم المحرك الذي يتولى قيادة المغير البصري) في جهاز الإرسال والاستقبال الضوئي. بالإضافة إلى ذلك، وبالتزامن مع استمرار تزايد السرعات، يشتد الطلب على التقنيات التي يمكن أن تعوض بدقة متناهية الانحرافات عن دائرة الإرسال/الاستقبال الضوئي المثالية (وتشمل الاختلافات في طول مسار الإشارة، وتغير الخسارة بسبب مسارات الإشارة، وما إلى ذلك).

وقمنا اليوم للمرة الأولى في إرسال واستقبال إشارة ضوئية رقمية متماسكة تتجاوز 2 تيرابت في الثانية لكل طول موجي (الصورة رقم 1، على اليسار). وأجرينا بنجاح تجربة إرسال عبر المكرر تبلغ 2.02 تيرابت في الثانية لتحقيق التضخيم البصري بطول يتجاوز 240 كيلومتر (الصورة رقم 1، على اليمين). وحقق فريقنا هذا الإنجاز من خلال الدمج المتقدم لوحدة المضخم الأصلية في الدوائر المتكاملة ذات النطاق الأساسي العريض للغاية وتقنية معالجة الإشارات الرقمية عالية الدقة من "إن تي تي".

وحدة المضخم في الدوائر المتكاملة ذات النطاق الأساسي العريض للغاية

تجري "إن تي تي" أبحاثاً حول المضخم في الدوائر المتكاملة ذات النطاق الأساسي العريض للغاية³ وتعمل على تطويره بالإستناد إلى تقنية ترانزستور الوصلة ثنائي القطب غير المتجانسة القائمة على فوسفيد الإنديوم الثلاثي⁹، وهو مزود بموصل محوري بقياس مليمتر واحد من شأنه دعم ترددات تصل إلى 110 جيجاهرتز. ونجحنا في إنشاء وحدة مثبتة في الحزمة تتمتع بأداء فائق السرعة (الصورة رقم 2، على اليسار) وكسب وإنتاج عالي كافي للطاقة (الصورة رقم 2، على اليمين). وقمنا حالياً باستخدام وحدة المضخم في الدوائر المتكاملة ذات النطاق الأساسي كمضخم محرك لقيادة المغير البصري.

تقنية فائقة الدقة لتعويض التشوه في دائرة الإرسال والاستقبال الضوئي تعتمد على تقنية معالجة الإشارات الرقمية

قامت "إن تي تي" بتطوير وحدة المضخم في الدوائر المتكاملة ذات النطاق الأساسي العريض للغاية بالاستناد إلى تقنية ترانزستور الوصلة ثنائي القطب غير المتجانسة القائمة على فوسفيد الإنديوم الثلاثي التي تمكننا من توليد إشارات فائقة السرعة. ومع ذلك، عند استخدام هذه الوحدة كمضخم محرك لقيادة المغير البصري، ينبغي أن تعمل في نطاق إنتاج عالي للطاقة، وبالتالي يصبح عدم خطية إنتاج المضخم المحرك (حيث لا تتناسب الطاقة الإنتاجية مع طاقة الإدخال) مشكلة وتتدهور جودة الإشارة الضوئية (نسبة إشارة النطاق إلى الضجيج). بالإضافة إلى ذلك، مع الإشارات فائقة السرعة، يصبح تدهور جودة الإشارة ملحوظاً بسبب الانحراف عن دائرة الإرسال/الاستقبال الضوئي المثالية داخل جهاز الإرسال والاستقبال الضوئي.

وفي هذه التجربة، عوّضت تقنية معالجة الإشارات الرقمية الرائدة عالمياً من "إن تي تي" عن التشوه غير الخطي الناشىء في محرك المغير والانحراف عن دائرة الإرسال/الاستقبال الضوئي المثالية داخل جهاز الإرسال والاستقبال البصري بدقة فائقة. وقمنا بتوسيع نطاق تشغيل الوحدة في الدوائر المتكاملة، ونجحنا في تحسين جودة الإشارة الضوئية (الصورة رقم 3). باستخدام هذه الإشارة الضوئية فائقة السرعة وعالية الجودة، أجرينا تجربة إرسال عبر مكرر للتضخيم البصري. وإنّ منهجية "بيه سي إس-144 كيو إيه إم"⁵، التي تعمل على تحسين توزيع نقاط الإشارة، تُطبق على إشارة ضوئية فائقة السرعة تبلغ 176 جيجابود لتوليد إشارة ضوئية تصل إلى 2.11 تيرابت في الثانية. علاوة على ذلك، نجحنا بإرسال إشارة ضوئية تبلغ 2.02 تيرابت في الثانية على مسافة 240 كيلومتر باستخدام التقنية التي تخصص الكمية المثلى من المعلومات وفقاً لمسافة الإرسال (الصورة رقم 4).

ويُتوقّع أن تتيح هذه التقنية إرسالاً موثوقاً للغاية للإشارات كبيرة السعة عن طريق مضاعفة إرسال الإشارات الضوئية التي تتجاوز 2 تيرابت لكل طول موجي. وتساهم التقنية بشكل خاص في زيادة سرعة تغيير الإشارات الضوئية، إضافةً إلى زيادة السعة لكل طول موجي. وكما توضح الصورة رقم 5، يمكن أن تولد التقنية أيضاً إشارات كبيرة السعة عند دمجها في تقنية توسيع الموارد بالطول الموجي¹⁰. ويُتوقع من التقنية التي نقدمها أيضاً تمكين الإرسال لمسافات طويلة. ستعمل "إن تي تي" على تعزيز البحث والتطوير من خلال الاستمرار في دمج تقنية أجهزتها الخاصة، وتقنية معالجة الإشارات الرقمية، وتقنية الإرسال الضوئي تطوير شبكة "أول-فوتونيكس" لـمبادرات "آي أو دبليو إن" وشبكات الجيل السادس.

¹ وفقاً للبحث الذي أجرته "إن تي تي" اعتباراً من سبتمبر 2022.

2 التقنية الرقمية المتماسكة هي منهجية إرسال تجمع بين معالجة الإشارات الرقمية والاستقبال المتماسك. إنّ الاستقبال المتماسك هو تقنية تُتيح استقبال سعة الضوء وطوره من خلال التسبب في تداخل بين مصدر الضوء المتواجد على جانب الاستقبال والإشارة الضوئية المستقبلة. تعمل طرق التغيير على غرار مضاعفة إرسال الاستقطاب وتغيير الطور على تحسين كفاءة استخدام التردد، ويساهم تعويض الإشارة الضوئية عالية الدقة باستخدام معالجة الإشارات الرقمية والاستقبال المتماسك في تحقيق تحسن ملحوظ في حساسية الاستقبال.

³ المضخم في الدوائر المتكاملة ذات النطاق الأساسي العريض للغاية تم تطويره من قبل "إن تي تي" ويتضمن أوسع عرض نطاق ترددي في العالم. وتنتج تقنية ترانزستور الوصلة ثنائي القطب غير المتجانسة القائمة على فوسفيد الإنديوم الثلاثي المضخم في الدوائر المتكاملة الذي يستخدم تقنية تصميم الدوائر الفريدة عالية الدقة وتقنية هندسة الدوائر الجديدة التي تتيح النطاق العريض. ويحمل بيان "إن تي تي" الصحفي العنوان التالي: "إنجاز المضخم في الدوائر المتكاملة بأوسع نطاق ترددي يبلغ 241 جيجاهرتز في العالم: يُتوقع أن يصبح التقنية الخاصة بالأجهزة فائقة السرعة والمصممة لاستخدامات عامة لمراكز البيانات من الجيل التالي وما بعد شبكات الجيل الخامس"

https://group.ntt/jp/newsrelease/2019/06/03/190603b.html

⁴ تقرير حول تقنية "إن تي تي" للعالم الذكي: ما هي مبادرة "آي أو دبليو إن"؟:

https://group.ntt/jp/newsrelease/2019/05/09/190509b.html

⁵ "بيه سي إس" (تشكيل الكوكبة الاحتمالية) هي تقنية تقلل من متطلبات نسبة الإشارة إلى الضجيج المتعلقة بإرسال الإشارة من خلال تحسين توزيع نقاط الإشارة وترتيبها بناءً على نظرية المعلومات. "كيو إيه إم" (التضمين المطالي المتعامد) هي طريقة تضمين تنقل المعلومات عن سعة ضوء الإشارة وطوره، ويحتوي التضمين المطالي المتعامد "144 كيو إيه إم" على 144 نقطة إشارة. من خلال استخدام تقنية "بيه سي إس" على نظام "كيو إيه إم"، يُمكن تحسين جودة الإشارة وفقاً للظروف المحيطة بمسار الإرسال.

⁶ هو عدد المرات التي يتبدّل خلالها شكل الموجة الضوئية في ثانية واحدة. تنقل الإشارة الضوئية التي تبلغ 176 جيجابود المعلومات عن طريق تبديل شكل الموجة الضوئية 176 مليار مرة في الثانية.

⁷ تُستخدم أشباه الموصلات ذات الأكاسيد المعدنية المُتتامة لإنجاز مهام واسعة النطاق على غرار وحدة المعالجة المركزية التي تُستخدم كهيكل لتحقيق دائرة متكاملة لأشباه الموصلات. وغالباً ما يستخدم هذا النوع من الدوائر لإرسال واستقبال الإرسال الضوئي عالي السعة لأنّ كمية الإشارات كبيرة. وعلى الرغم من أن السرعة تتزايد بسبب الأحجام فائقة الصغر، إلا أن أشباه الموصلات المركبة تتفوق من حيث السرعة العالية.

⁸ البيان الصحفي من "إن تي تي" بعنوان: "أول تجربة إرسال ضوئي ناجحة في العالم لمضاعفة الطول الموجي للإرسال لمسافات طويلة بمعدل 1 تيرابت في الثانية لكل طول موجي: تقنية شبكة اتصالات مستقبلية كبيرة السعة تدعم انتشار خدمات إنترنت الأشياء وشبكات الجيل الخامس"

https://group.ntt/en/newsrelease/2019/03/07/190307a.html

⁹ ترانزستور الوصلة ثنائي القطب غير المتجانسة التي تستخدم فوسفيد الإنديوم الثلاثي، الذي يعد من أشباه الموصلات من المجموعة III-V. وهو ترانزستور يتمتع بسرعة ممتازة ويتحمل الجهد.

¹⁰ بيان صحفي من "إن تي تي" بعنوان: "أول تجربة ناجحة في العالم في إرسال تتابع التضخيم الضوئي للنطاق العريض باستخدام مضخم ضوئي وسيطي: قادر على إنتاج سعة تفوق ضعف سعة المضخمات الضوئية التقليدية"

https://group.ntt/jp/newsrelease/2021/01/28/210128b.html

لمحة عن "إن تي تي"

تؤمن شركة "إن تي تي" بحلّ المشاكل الاجتماعية من خلال عمليّاتنا التجارية عبر تطبيق التكنولوجيا لإحلال الخير. لطالما كان النهج المبتكر جزءاً من ثقافتنا طوال أكثر من 150 عاماً، حققنا خلالها الإنجازات الخارقة التي تسمح بجعل العالم أكثر اتصالاً واستدامة بصورة طبيعية. يشارك قسم الأبحاث والتطوير لدى "إن تي تي" الرؤى والابتكارات والمعارف مع الشركات التابعة لـ "إن تي تي" وشركائها من أجل دعم الأفكار والحلول الجديدة. تركز مختبرات الأبحاث لدينا حول العالم على الذكاء الاصطناعي والشبكات الضوئية والفيزياء الكمية النظرية والتشفير والمعلوماتية الصحية والطبية ومنصات البيانات الذكية وحوسبة التوأمة الرقمية. وانطلاقاً من كوننا من المزودين الخمسة الأوائل العالميين لحلول التكنولوجيا والأعمال، تقدم فرقنا المتنوعة خدماتها إلى أكثر من 190 دولة ومنطقة. ونقدم خدماتنا لأكثر من 75 في المائة من الشركات الـ 100 المدرجة على قائمة "فورتشون جلوبال" والآلاف من العملاء والمجتمعات الأخرى حول العالم. للمزيد من المعلومات حول "إن تي تي"، يُمكنكم زيارة الرابط الإلكتروني التالي: https://www.rd.ntt/e/

###

"إن تي تي" وشعار "إن تي تي" علامتين تجاريتين مسجلتين أو علامتين تجاريتين تابعتين لشركة "نيبون تيليجراف آند تيليفون" و/أو الشركات التابعة لها. وإنّ جميع أسماء المنتجات المشار إليها هي علامات تجارية مملوكة لأصحابها. شركة "نيبون تيليجراف آند تيليفون كوربوريشن" لعام 2022.

ويُمكنكم الاطلاع على النسخة الأصلية للبيان الصحفي على موقع "بزنيس واير" (businesswire.com) على الرابط الإلكتروني التالي: https://www.businesswire.com/news/home/20221017005349/en/

إن نص اللغة الأصلية لهذا البيان هو النسخة الرسمية المعتمدة. أما الترجمة فقد قدمت للمساعدة فقط، ويجب الرجوع لنص اللغة الأصلية الذي يمثل النسخة الوحيدة ذات التأثير القانوني.