Новый рекорд скорости передачи данных по оптоволокну зафиксирован на OFC2018

NICT (Исследовательский институт сетевых систем) и Fujikura Ltd. (Fujikura, президент: Масахико Ито) разработали 3-модовое оптическое волокно, способное осуществлять широкополосную передачу с мультиплексированием длин волн, со стандартным внешним диаметром (0,125 мм), которое можно подключать к существующему оборудованию.

 

Исследователи успешно продемонстрировали эксперимент по передаче данных на расстояние более 1000 км со скоростью 159 Тбит/с. Многомодовые волокна имеют разные задержки распространения оптических сигналов в разных модах, что затрудняет одновременное обеспечение высокой скорости передачи данных и передачи на большие расстояния. Это достижение показывает, что подобные ограничения могут быть преодолены.

 

Переводя результаты в произведение скорости передачи данных на расстояние, что является общим показателем пропускной способности, получаем 166 Пбит/с×км. Это мировой рекорд для маломодового оптического волокна стандартного внешнего диаметра и самая высокая скорость передачи данных на расстоянии более 1000 км для любого типа волокна стандартного диаметра. Для достижения пропускной способности передачи 159 Тбит/с используется мультиплексирование мод в сочетании с 16-QAM (квадратурной амплитудной модуляцией), которая представляет собой практичный оптический сигнал с многоуровневой модуляцией высокой плотности для всех 348 длин волн, а MIMO (множественный вход и множественный выход) позволяет дескремблировать смешанные модовые сигналы даже после передачи на расстояние более 1000 км. Это показывает, что многомодовые волокна стандартного внешнего диаметра могут использоваться для связи в оптических магистральных системах передачи с высокой пропускной способностью.

 

Результаты этой демонстрации были отобраны для представления в качестве доклада после истечения крайнего срока на 41-й конференции и выставке по оптоволоконной связи (OFC2018).

 

Чтобы справиться с постоянно растущим трафиком, во всем мире активно ведутся исследования крупномасштабной оптической передачи данных с использованием новых типов оптических волокон, превосходящих возможности обычного оптического волокна, и их применения. Основными изучаемыми новыми типами оптических волокон являются многожильные волокна, в которых несколько каналов (сердечников) расположены в одном оптическом волокне, и многомодовые волокна, поддерживающие несколько мод распространения в одном сердечнике с увеличенным диаметром сердечника. До настоящего времени сообщалось об успешных экспериментах по передаче данных с большой пропускной способностью и на большие расстояния для многожильного волокна, но считалось, что передача данных, обеспечивающая одновременно большую пропускную способность и большие расстояния, для многомодового волокна затруднительна.

 

В данной работе NICT построил систему передачи данных на основе оптического волокна, разработанного Fujikura, и успешно передал данные на расстояние 1045 км со скоростью передачи данных 159 Тбит/с (рис. 1). Результат, пересчитанный в произведение скорости передачи данных на расстояние, которое является общим показателем пропускной способности, составляет 166 Пбит/с×км. Это примерно вдвое превышает мировой рекорд для маломодовых волокон.

 

Система передачи состоит из следующих технологических элементов.

 

3-модовое оптическое волокно со стандартным внешним диаметром 0,125 мм

 

Источник света с оптической гребенкой длиной волны 348 длин волн

Технология многоуровневой модуляции 16-QAM, эквивалентная 4 битам на один символ поляризации

Технология разделения многомодовых оптических сигналов с разными скоростями распространения в волокне (обработка MIMO)

Исследователям удалось передать данные на расстояние более 1045 км, используя стандартное трёхмодовое оптическое волокно. При прокладке оптических волокон стандартного внешнего диаметра можно использовать существующее оборудование, и практическое применение на раннем этапе представляется перспективным. Кроме того, в будущем станет возможной передача данных с максимальной пропускной способностью в сочетании с многоядерной технологией, которую НИИ ИТ совместно с промышленностью, университетами и правительством Японии.

 

Исследователи продолжат изучать и разрабатывать будущие технологии инфраструктуры оптической связи, которые смогут бесперебойно обрабатывать такой трафик, как большие данные и услуги сетей 5G.