Op de bodem van de Atlantische Oceaan ligt een veelvoud aan kabels met bundels optische vezels die de telecommunicatie tussen continenten ondersteunen. De MAREA-kabel wordt beschouwd als de gouden standaard van deze transatlantische kabels en overspant 6, 605 km van Virginia Beach, Virginia, VS naar Bilbao, Spanje. Deze is in 2018 in gebruik genomen.

Marc Stephens maakt deel uit van een team van onderzoekers van Infinera Corporation, VS en Steve Grubb van Facebook die een recordbrekende trans-Atlantische transmissie over MAREA demonstreerden. Stephens zal de resultaten van de recente veldproef van de groep presenteren tijdens een sessie op de Optical Fiber Communication Conference and Exhibition (OFC), virtueel gehouden van 06-11 juni 2021.

Oorspronkelijk bedoeld om een ​​capaciteit van 20 terabyte per seconde per glasvezelpaar en een datasnelheid van ongeveer 200 gigabyte per seconde per golflengte te bereiken, de verbeteringen van het team aan MAREA maakten een capaciteit van 30 Tb/s en een datasnelheid van 700 Gb/s mogelijk, beide zijn records voor onderzeese kabels van deze lengte.

"Er zijn over de hele wereld meer dan 400 onderzeese kabels aangelegd, en ze omvatten verschillende soorten kabelontwerp, soms 20 jaar terug, "zei Stephens. "We kunnen de tools in onze optische engine gebruiken om de capaciteit op al deze kabeltypes te vergroten op een vergelijkbare manier als MAREA, hoewel de absolute capaciteit kan variëren, omdat ze niet zo goed zijn geoptimaliseerd voor coherente transmissie als MAREA."

Het bereiken van de capaciteit van 30 Tb/s vereiste een combinatie van het verhogen van het aantal bits binnen elk verzonden optisch symbool, en strak, interferentievrije afstand tussen golflengten op elke vezel. Met behulp van een techniek genaamd super Gaussiaanse probabilistische constellatievorming, de groep was in staat om de algehele spectrale efficiëntie van elk signaal te verhogen door een geschikte verdeling van individuele symbolen te selecteren om de overgedragen gegevens te maximaliseren.

De totale gegevensdoorvoer die door deze aanpassingen mogelijk wordt gemaakt, komt overeen met ongeveer 300 miljoen gelijktijdige telefoongesprekken.

De rol van Stephens in het werk was om de impact van deze constellatievormingsbenadering te helpen begrijpen in de hoop deze uit te breiden naar andere onderzeese kabeltypes buiten MAREA.

"Ik heb er vertrouwen in dat ik kan zeggen dat de MAREA-kabel in de nabije toekomst de maatstaf zal blijven voor de capaciteit per vezelpaar over de Atlantische Oceaan, " zei hij. "We hebben het gevoel dat er nog meer moet komen, maar op een andere manier dan hoe de dingen in het verleden zijn geëvolueerd."

Het tweede record - de gegevenssnelheid van het kanaal van 700 Gb/s per golflengte - vereiste een verhoging van de symboolsnelheid van de signalen die via MAREA werden verzonden. Hoewel dit ten koste gaat van verhoogde waardeverminderingen, zowel optisch als elektrisch, de afweging kan worden verzacht met behulp van Nyquist-subdragers, die het enkele optische signaal in meerdere verdelen, onafhankelijke signalen, waardoor dezelfde voordelen mogelijk zijn zonder de bijbehorende problemen.

Deze vorderingen hebben een limiet, namelijk de Shannon-limiet, een theoretisch maximum in de datacapaciteit voor een bepaalde vezel- en signaalversterkerketen. Alle onderzeese kabels, inclusief MAREA, lopen tegen de Shannon-limiet aan. Met de hoop de kabelcapaciteit uit te breiden tot het petabit per seconde-bereik over een bundel vezels, de Shannon-limiet is het belangrijkste obstakel voor elke afzonderlijke vezel.

"De uitdaging wordt al snel:hoe maken we een petabit-capaciteit op kabelniveau een praktische realiteit voor de operator? Dus, het gaat om het verkleinen van de transponder en het verminderen van het stroomverbruik, ' zei Stephens. 'Geen van die twee wordt beperkt door de Shannon-limiet, dus de wetten van de fysica houden ons niet tegen om daar te komen."