Terobosan Signifikan dalam Transmisi Optik: Serat Mode Tunggal Melampaui 254,7 Tb/s

Baru-baru ini, terjadi terobosan teknologi besar dalam bidang komunikasi optik:

“Transmisi berkecepatan sangat tinggi sebesar 254,7 Tb/s melalui serat optik mode tunggal standar sepanjang 200 km”

Metrik transmisi ini telah mencetak rekor dunia baru dalam bidang komunikasi serat optik.

Mari kita lihat lebih dekat detailnya:

• Mitra penelitian: FiberHome, bekerja sama dengan China Mobile, Laboratorium Utama Nasional Teknologi dan Jaringan Komunikasi Optik, Laboratorium Pengcheng, serta lembaga-lembaga lainnya.
• Transmisi berkecepatan sangat tinggi sebesar 254,7 Tb/s melalui serat optik mode tunggal standar sepanjang 200 km, yang didasarkan pada teknologi ekualisasi jaringan saraf tiruan dengan transfer learning.
• Teknologi ini mencakup lebar pita spektral sebesar 19,8 THz dan mencapai efisiensi spektral sebesar 12,86 b/s/Hz, yang akan memberikan dampak yang sangat besar terhadap desain arsitektur, skenario penerapan, dan ekosistem industri jaringan optik di masa depan.

Sistem komunikasi optik tradisional selalu berupaya mencapai keseimbangan dalam segitiga “kapasitas-jarak-efisiensi”. Namun, keseimbangan ini kini terganggu oleh banjir data yang dipicu oleh kecerdasan buatan (AI).

Sistem transmisi optik tersebut berhasil mencapai tiga terobosan teknologi utama

1. Transmisi Berkapasitas Sangat Tinggi: Dengan memperkenalkan multiplexing pembagian panjang gelombang padat (DWDM) dan transmisi kolaboratif multi-pita (S+C+L), sistem ini mencakup lebar pita spektral sebesar 19,8 THz, yang lebih dari empat kali lipat lebar pita sistem tradisional. Untuk memastikan daya sinyal yang seragam di seluruh pita, sistem ini mengintegrasikan teknologi canggih teknologi perataan spektral dan sebuah skema amplifikasi hibrida, sehingga mencapai efisiensi spektral sebesar 12,86 b/s/Hz.

2. Terobosan dalam Kualitas Transmisi: Sistem ini dirancang untuk mempertahankan kualitas sinyal yang sangat baik bahkan setelah transmisi sejauh 200 km. Hal ini dicapai dengan menggabungkan teknologi canggih teknologi multiplexing polarisasi dengan sebuah skema modulasi orde tinggi dengan pembentukan probabilistik untuk mengoptimalkan entropi sinyal secara tepat. Selain itu, metode ini menggunakan kombinasi dari amplifikasi hibrida dan Teknologi amplifikasi Raman untuk secara efektif mengurangi atenuasi sinyal dan efek nonlinier, sehingga menjamin stabilitas transmisi.

3. Transmisi Optik + Terobosan AI: Penggunaan algoritma kecerdasan buatan (AI), khususnya teknologi ekualisasi jaringan saraf tiruan berbasis transfer learning, meningkatkan throughput total sistem sebesar 11,7%. Algoritma pemrosesan sinyal digital konvensional menghadapi kendala presisi saat mengkompensasi nonlinieritas yang kompleks. Namun, algoritma berbasis AI ini memungkinkan setiap pita frekuensi memiliki model Jaringan Syaraf Tiruan (JST) tersendiri untuk ekualisasi sinyal, sehingga dapat mengkompensasi dan mengoreksi kesalahan nonlinier sekaligus secara signifikan mengurangi konsumsi daya sistem.

Teknologi Utama: AI + Komunikasi Optik

Inti dari penelitian ini adalah penggunaan sebuah jaringan saraf (NN) untuk memperbaiki kesalahan dalam sistem transmisi serat optik. Sistem serat optik konvensional mengandalkan model matematis dan rangkaian perangkat keras untuk mengkompensasi efek nonlinier, namun efisiensi dan ketepatannya sering kali terbatas. Algoritma AI ini mampu meningkatkan efisiensi sistem secara lebih efektif.

• Peningkatan Efisiensi: Metode tradisional memerlukan pelatihan model Jaringan Saraf Tiruan (JST) yang terpisah untuk pita S, C, dan L, yang membutuhkan jumlah data yang besar dan waktu pelatihan yang lama. Penelitian ini menggunakan strategi “melatih model dasar, lalu mentransfer parameter kunci”. Hal ini memungkinkan jaringan saraf tiruan menerapkan apa yang dipelajarinya dari pelatihan pita C ke pita S dan L, sehingga mengurangi kebutuhan data sebesar 70% dan mempersingkat waktu pelatihan sebesar 50%. Terobosan ini mengatasi kendala “kesulitan pengumpulan data dan lambatnya penerapan model” dalam komunikasi optik, sehingga mempercepat adopsi equalizer jaringan saraf tiruan (NN) di jaringan yang beroperasi secara langsung.
• Generalisasi yang Ditingkatkan: Setelah mentransfer parameter pita C, model pita S dan L tetap menunjukkan kinerja yang stabil meskipun dihadapkan pada karakteristik panjang gelombang, distribusi daya, dan lingkungan nonlinier yang berbeda. Pada pita L, setelah penerapan equalizer jaringan saraf tiruan (NN), laju data bersih meningkat sebesar 12,31 TP3T, yang sebanding dengan peningkatan kinerja pada pita C.

Terobosan teknologi dalam negeri ini akan membawa jaringan optik menuju Era P-bit. Hal ini kemungkinan bukan sekadar pencapaian teknis; hal ini juga dapat memengaruhi arah dan lanskap pengembangan jaringan di masa depan. Dengan integrasi mendalam antara teknologi AI dan komunikasi optik, kemajuan berkelanjutan dalam perluasan multi-band, optimasi algoritma, dan integrasi perangkat keras akan benar-benar mengantarkan era P-bit yang “cerdas, ultra-lebar, dan ultra-cepat” bagi jaringan optik.