Importante avance en la transmisión óptica: La fibra monomodo supera los 254,7 Tb/s

Recientemente se ha producido un gran avance tecnológico en las comunicaciones ópticas:

“Transmisión ultrarrápida de 254,7 Tb/s en 200 km de fibra óptica monomodo estándar”

Esta métrica de transmisión ha establecido un nuevo récord mundial de comunicación por fibra óptica.

Veamos los detalles:

• Socios en la investigación: FiberHome, en colaboración con China Mobile, el Laboratorio Nacional Clave de Tecnología y Redes de Comunicación Óptica, el Laboratorio Pengcheng y otras instituciones.
• Transmisión ultrarrápida de 254,7 Tb/s a lo largo de 200 km de fibra óptica monomodo estándar, basada en la tecnología de ecualización de redes neuronales de aprendizaje por transferencia.
• Esta tecnología cubre un ancho de banda espectral de 19,8 THz y alcanza una eficiencia espectral de 12,86 b/s/Hz, lo que tendrá un profundo impacto en el diseño arquitectónico, los escenarios de aplicación y el ecosistema industrial de las futuras redes ópticas.

Los sistemas de comunicación óptica tradicionales siempre han buscado un equilibrio dentro del triángulo “capacidad-distancia-eficiencia”. Sin embargo, este equilibrio se está rompiendo ahora por el diluvio de datos impulsado por la IA.

El sistema de transmisión óptica ha logrado tres avances tecnológicos fundamentales

1. Transmisión de ultra alta capacidad: Introduciendo multiplexación por división de longitud de onda densa (DWDM) y transmisión colaborativa multibanda (S+C+L), El sistema cubre un ancho de banda espectral de 19,8 THz, más de cuatro veces superior al de los sistemas tradicionales. Para garantizar una potencia de señal uniforme en todas las bandas, el sistema integra avanzadas tecnología de aplanamiento espectral y un esquema de amplificación híbrido, alcanzando una eficiencia espectral de 12,86 b/s/Hz.

2. Avance en la calidad de la transmisión: El sistema está diseñado para mantener una excelente calidad de la señal incluso después de 200 km de transmisión. Esto se consigue mediante la combinación de tecnología de multiplexación por polarización con un esquema de modulación de alto orden con conformación probabilística para optimizar con precisión la entropía de la señal. Además, utiliza una combinación de amplificación híbrida y Tecnologías de amplificación Raman para mitigar eficazmente la atenuación de la señal y los efectos no lineales, garantizando la estabilidad de la transmisión.

3. Transmisión óptica + avance de la IA: El uso de algoritmos de IA, en concreto tecnología de ecualización de redes neuronales de aprendizaje por transferencia, aumentó el rendimiento total del sistema en 11,7%. Los algoritmos tradicionales de procesamiento digital de señales se enfrentan a un cuello de botella de precisión al compensar no linealidades complejas. Sin embargo, el algoritmo basado en IA permite que cada banda tenga su propio modelo NN dedicado para ecualizar la señal, compensando y corrigiendo errores no lineales al tiempo que se reduce significativamente el consumo de energía del sistema.

Tecnología clave: IA + Comunicaciones ópticas

El núcleo de esta investigación consiste en utilizar un red neuronal (NN) para corregir errores en el sistema de transmisión por fibra óptica. Los sistemas tradicionales de fibra óptica se basan en modelos matemáticos y circuitos de hardware para compensar los efectos no lineales, pero su eficacia y precisión suelen ser limitadas. Este algoritmo de IA es capaz de aumentar la eficacia del sistema de forma más efectiva.

• Mejora de la eficiencia: Los métodos tradicionales requieren el entrenamiento de modelos NN independientes para las bandas S, C y L, lo que exige grandes cantidades de datos y largos periodos de entrenamiento. Esta investigación utiliza la estrategia de “entrenar un modelo de referencia y luego transferir los parámetros clave”. Esto permite a la red neuronal aplicar lo aprendido en el entrenamiento de la banda C a las bandas S y L, reduciendo los requisitos de datos en 70% y acortando el periodo de entrenamiento en 50%. Este avance resuelve los problemas de “difícil recopilación de datos y lenta implantación de modelos” en las comunicaciones ópticas, lo que acelera la adopción de ecualizadores NN en las redes en directo.
• Generalización mejorada: Tras transferir los parámetros de la banda C, los modelos de las bandas S y L mantienen un rendimiento estable incluso ante diferentes características de longitud de onda, distribuciones de potencia y entornos no lineales. La banda L, tras introducir el ecualizador NN, experimentó un aumento de 12,3% en la velocidad neta de transmisión de datos, comparable al aumento de rendimiento en la banda C.

Este avance tecnológico nacional conducirá a las redes ópticas al futuro. La era de los bits P. Es probable que esto sea algo más que un logro técnico: también podría influir en la dirección y el panorama futuros del desarrollo de las redes. Con la profunda integración de la tecnología de IA y las comunicaciones ópticas, los continuos avances en la expansión multibanda, la optimización de algoritmos y la integración de hardware marcarán el comienzo de una era de bits P “inteligentes, ultraanchos y ultrarrápidos” para las redes ópticas.