Rekordstor fibertransmissionshastighed rapporteret

NICT Network System Research Institute og Fujikura Ltd. (Fujikura, Præsident:Masahiko Ito) udviklede en 3-mode optisk fiber, i stand til bredbåndsbølgelængde-multiplekseringstransmission med standard ydre diameter (0,125 mm), der kan kabelføres med eksisterende udstyr. Forskerne har med succes demonstreret et transmissionseksperiment over 1045 km med en datahastighed på 159 Tb/s. Multimode fibre har forskellige udbredelsesforsinkelser mellem optiske signaler i forskellige tilstande, hvilket gør det vanskeligt samtidig at tilfredsstille store datahastigheder og langdistancetransmission. Denne præstation viser, at sådanne begrænsninger kan overvindes.

Konvertering af resultaterne til produktet af datahastighed og afstand, som er en generel indikator for transmissionskapacitet, resulterer i 166 Pb/s × km. Dette er verdensrekorden i en optisk fiber med få ydelser i en standard ydre diameter og den største datahastighed over 1000 km for enhver form for fiber med standarddiameter. For at opnå transmissionskapaciteten på 159 Tb/s, mode multipleksing bruges i kombination med 16-QAM (kvadratur-amplitude-modulation), som er et praktisk optisk signal med høj densitet på flere niveauer, for alle 348 bølgelængder og MIMO (multiple-input og multiple-output) muliggør unscramling af blandede modale signaler selv efter transmission over mere end 1000 km. Dette viser, at multimodefibre med standard ydre diameter kan bruges til kommunikation af optiske rygradstransmissionssystemer med høj kapacitet.

Resultaterne af denne demonstration blev udvalgt til præsentation som et post-deadline papir på den 41. Optical Fiber Communication Conference and Exhibition (OFC2018).

For at kunne klare den stadigt stigende kommunikationstrafik, forskning i storskala optisk transmission ved hjælp af nye typer optisk fiber, der overstiger grænsen for konventionel optisk fiber, og dens anvendelse udføres aktivt over hele verden. De vigtigste nye typer optiske fibre, der er undersøgt, er flerkernefibre, hvor flere passager (kerner) er arrangeret i en optisk fiber og multimodefibre, der understøtter flere udbredelsestilstande i en enkelt kerne med en større kernediameter. Indtil nu, vellykkede transmissionseksperimenter med stor kapacitet og lang afstand er blevet rapporteret for multicore fiber, men det blev anset for, at transmission, der tilfredsstillede både stor kapacitet og langdistance samtidigt, var vanskelig i multimode fiber.

I dette arbejde, NICT konstruerede et transmissionssystem ved hjælp af en optisk fiber udviklet af Fujikura og med succes transmitteret over 1045 km med en datahastighed på 159 Tb/s (fig. 1). Konvertering af resultaterne til produktet af transmissionsdatahastighed og afstand, som er en generel indikator for transmissionsevne, er 166 Pb/s×km. Dette er cirka det dobbelte af verdensrekorden hidtil i de få-mode fibre.

Transmissionssystemet består af følgende elementteknologier.

• 3-mode optisk fiber med standard ydre diameter 0,125 mm
• 348 bølgelængde optisk kam lyskilde
• 16-QAM multi-level modulationsteknologi svarende til 4 bit/enkelt polarisationssymbol
• Separationsteknologi af multimode optiske signaler med forskellige udbredelseshastigheder i fiber (MIMO-behandling)

Det lykkedes forskerne at sende over 1045 km ved hjælp af en standard 3-mode optisk fiber. Når lægning af optiske fibre med standard ydre diameter finder sted, det eksisterende udstyr kan bruges, og den praktiske anvendelse på et tidligt tidspunkt er lovende. Også, ultimativ transmission med stor kapacitet vil blive mulig i fremtiden, hvis den kombineres med multicore-teknologi, som er forsket af NICT i samarbejde med industrien, universitet og regering i Japan.

Forskerne vil fortsætte med at forske i og udvikle fremtidige teknologier til optisk kommunikationsinfrastruktur, som problemfrit kan rumme trafik såsom big data og 5G-netværkstjenester.