Programmerbare optiske fibre med flere kerner indstillet til at holde film og musik streaming ind i slutningen af ​​2020'erne

Mængden af ​​datatrafik, der krydser verdens optiske fibernetværk, vokser med mere end 40 procent om året, efterhånden som datakrævende tjenester som streaming af lyd og video bliver stadig mere populære. Så fremtidige netværk har kapacitet til at klare denne stadigt voksende trafik, og håndterer også nye applikationer, der vil booste det endnu mere – fra tilsluttede biler til mobil HD-video og Internet of Things – teknologierne, der driver optiske langdistancenetværk, får brug for en større opgradering i midten af ​​2020'erne.

Nogle af nøglegrundlaget for dette er nu blevet lagt af ingeniører, der arbejder i SAFARI, et EU og Japans samarbejdsprojekt. EU-siden blev ledet af projektkoordinator Toshio Morioka fra Danmarks Tekniske Universitet, mens den japanske side blev ledet af projektkoordinator Dr. Yutaka Miyamoto fra NTT Corporation, Tokyo.

Fotoner torpederede

Den vigtigste metrik, der har behov for store forbedringer i laserbaserede optiske transportnetværk (OTN'er), er datagennemstrømning - antallet af databit pr. sekund, de kan bære kodet i laserstråler. Nutidens individuelle optiske fibre opererer med flere tiere terabit i sekundet - men det vil ikke være nok. "For at understøtte de enorme kapacitetskrav, der kommer op i fremtiden, Der vil være behov for transportnetværk med langt højere kapacitet med fiberhastigheder, der kan skaleres til petabits per sekund, " siger Morioka.

For at få dette til at ske, SAFARI-samarbejdspartnerne har fornyet sig på en række fronter, med hensyn til både overordnet netværkskontrol og lysbærende komponenter, at producere byggeklodser til fremtidige OTN'er, der kan booste deres hastigheder fra nutidens 1013 (tiere af terabit) til 1015 (petabits) i sekundet.

SAFARIs første innovation var at udvikle supertætte multicore optiske fibre med 30, 32 eller 37 lysbærende kerner inde i dem i stedet for den enkelte kerne, der bruges i dag. Hvad gjorde det muligt for dem at skabe dette verdensrekord antal kerner, siger Morioka, arbejdede på en måde at stoppe lys fra en kerne, der lækker ind i en anden og forårsager signalinterferens, der ville have en negativ indvirkning på båndbredden. "Fibrene har en meget høj grad af undertrykkelse af krydstale, " han siger.

Ind i matrixen

Når du tilbagelægger store afstande på 1000 km eller mere, lys, der rejser i denne komplekse matrix af kerner, mister kraft og skal boostes med jævne mellemrum. For at gøre dette på en strømeffektiv måde, projektteamet udviklede multicore optiske fiberforstærkere, baseret på erbium og ytterbium, som kan splejses direkte ind i den nye multicore fiber, muliggør tabskompenseret transmission over lange afstande. "Vi har slået core-count rekorder, og muliggjorde en reduktion af strømforbruget for optiske inline-forstærkere, forbedring af strømeffektiviteten af ​​fremtidige OTN'er, " siger Morioka.

Men det handler ikke kun om bølgelederne:teleoperatører skal også være i stand til dynamisk at allokere og optimere ekstra netværksressourcer, samtidig med at kvaliteten bevares, for at imødekomme den stigende efterspørgsel - som en hel nation, der ønsker at se finalen i 'Game Of Thrones' på streaming video på én gang, for eksempel. Så NTT udviklede programmerbar optisk hardware, der tillader meget fleksibel, skalerbare og adaptive OTN'er, der skal konstrueres.

Programmerbart lys

En SAFARI testbed blev udviklet og bygget bestående af ny optik, der giver mulighed for at tilføje, blokering, videregivelse eller omdirigering af lysstråler i et fibernetværk under softwarestyring. Dette programmerbare netværk "kan styres og administreres adaptivt som svar på de faktiske trafikkrav af en central enhed, " forklarer Morioka. OTN's programmerbarhed er også blevet testet i eksperimenter designet til at sikre, at det er egnet til at opfylde behovene for multicore fibertransmission i fremtidens netværk.

Med SAFARI ikke sat til udrulning før midten af ​​2020'erne er der ingen umiddelbar kommercialisering planlagt for teknologien. Men takket være dette succesfulde forskningsprojekt, den europæiske og japanske telekommunikationssektor vil være klar, når tiden kommer.

"SAFARI leverede verdensførende teknologi, verdensrekord og verdensførste netværksdemonstratorer og systemeksperimenter, fælles intellektuel ejendom og partnerskaber, der vil vare længe ud i fremtiden, " slutter Morioka.