TOKIO, 4. Dezember 2023 – (JCN Newswire) – Fujitsu Limited und KDDI Research gaben heute bekannt, dass sie erfolgreich eine Multiband-Wellenlängenmultiplex-Übertragungstechnologie mit großer Kapazität unter Verwendung installierter optischer Fasern entwickelt haben.
Die beiden Unternehmen haben eine Technologie entwickelt, die die Übertragung anderer Wellenlängenbänder als des C-Bandes ermöglicht, das in der kommerziellen optischen Kommunikation über mittlere und große Entfernungen nicht verwendet wird, und zwar mithilfe einer Batch-Wellenlängenkonvertierung und einer Multiband-Verstärkungstechnologie. Das mit dieser Technologie eingeführte Glasfaser-Kommunikationsnetzwerk ermöglicht eine Wellenlängenübertragung mit der 5.2-fachen Wellenlängenvielfalt der aktuellen kommerziellen optischen Übertragungstechnologie. Dies ermöglicht die Nutzung installierter Glasfasereinrichtungen, um den Kommunikationsverkehr auf kostengünstige und arbeitseffiziente Weise zu erhöhen. Die Technologie erleichtert die Erweiterung der Übertragungskapazität in städtischen Gebieten und dicht besiedelten Wohngebieten, in denen sich die Installation als schwierig erweisen kann, und bietet das Potenzial, die für die Inbetriebnahme des Dienstes erforderliche Zeit erheblich zu verkürzen und die Kosten zu senken.
Die Entwicklung erfolgte im Rahmen des „Forschungs- und Entwicklungsprojekts für verbesserte Infrastrukturen für Post-5G“ (1) Informations- und Kommunikationssysteme“ (2), im Auftrag der japanischen New Energy and Industrial Technology Development Organization (NEDO).
Angesichts der wachsenden Nachfrage nach Diensten, die IoT, künstliche Intelligenz (KI) und Big-Data-Analyse nutzen, zielt NEDO darauf ab, die Entwicklungs- und Produktionsbasis von Japans Post-5G-Informations- und Kommunikationssystemen durch die Entwicklung von Kerntechnologien für Post-5G-Informations- und Kommunikationssysteme zu stärken . Im Rahmen dieser Bemühungen arbeiteten Fujitsu und KDDI Research von Oktober 2020 bis Oktober 2023 an einem Projekt zur Verbesserung der Leistung optischer Post-5G-Netzwerke. Herkömmliche kommerzielle Glasfaserkommunikationsnetzwerke verwenden Singlemode-Fasern, bei denen das Licht nur durch die Mitte der Glasfaser geht, und nutzen das C-Band (Wellenlängenband: 1,530 nm bis 1,565 nm) (3) als Signalübertragungsband des optischen Netzwerks. Da jedoch die Menge des Kommunikationsverkehrs zunimmt, wird erwartet, dass das C-Band allein nicht über eine unzureichende Übertragungskapazität verfügt. Um die Übertragungskapazität pro Faser zu erhöhen, wollten die beiden Unternehmen das verwendete Wellenlängenband vom C-Band zum L-Band (1,565 nm bis 1,625 nm), zum S-Band (1,460 nm bis 1,530 nm) und zum U-Band (1,625 nm) erweitern nm bis 1,675 nm) und das O-Band (1,260 nm bis 1,360 nm) mit dem Ziel, es multibandig zu machen.
Projektergebnisse
Im Rahmen des Projekts hat Fujitsu ein Simulationsmodell erstellt, das die Verschlechterungsfaktoren der Übertragungsleistung bei der Multiband-Übertragung berücksichtigt und so das Übertragungsdesign von Multiband-Wellenlängen-Multiplexsystemen ermöglicht. Das Simulationsmodell spiegelt die Messergebnisse der kommerziellen Glasfasereigenschaften und der Übertragungsparameter wider, die durch die experimentelle Systemüberprüfung des integrierten Wellenlängenkonverters/Multibandverstärkers extrahiert wurden. Mit diesem Modell realisierte Fujitsu hochpräzise Simulationen, die Fehler von der tatsächlichen Messung auf bis zu 1 dB reduzieren und es so ermöglichen, die Wechselwirkung zwischen Bändern und die Verschlechterung der Übertragungsleistung zu berücksichtigen. Die Forschung von KDDI Research hat es möglich gemacht, die doppelte Frequenzbandbreite des herkömmlichen C-Bandes im O-Band zu nutzen, was noch nie beim High-Density-Wellenlängenmultiplexing (DWDM) genutzt wurde.4) ) Übertragung. Durch die Kombination beider Technologien führten die beiden Unternehmen tatsächliche Übertragungsexperimente mit vorhandenen optischen Fasern durch und demonstrierten eine Multiband-Wellenlängenmultiplexübertragung (Übertragungsentfernung 45 km) in den O-, S-, C-, L- und U-Bändern (Abbildung 2) und bewiesen damit, dass die Wellenlängenübertragung möglich ist Dies ist mit der 5.2-fachen Wellenlängenmultiplizität der herkömmlichen Nur-C-Band-Übertragung möglich. Die beiden Unternehmen bestätigten in der Simulation auch eine Multiband-Wellenlängenmultiplexübertragung (Übertragungsentfernung 560 km) in den S-, C-, L- und U-Bändern.
Nachfolgend finden Sie eine Beschreibung der wichtigsten Forschungsergebnisse:
1. Etablierung der Multiband-Übertragungstechnologie DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing).
Beim herkömmlichen Design eines Übertragungssystems im C-Band würden Parameter, die als Konstanten behandelt werden könnten, keine praktischen Probleme bereiten, aber im Fall der Mehrbandübertragung über das S-Band + C-Band + L-Band + U-Band beträgt der Unterschied in Die Übertragungsleistung zwischen den Wellenlängenbändern kann nicht vernachlässigt werden und es ist ein Design erforderlich, das die Wellenlängenabhängigkeit berücksichtigt. Beispielsweise werden nichtlineare Verschlechterungsfaktoren mit zunehmender optischer Leistungseingabe in die Übertragungsleitung und mit zunehmender Übertragungsentfernung ausgeprägter, wodurch die Übertragungsleistung eingeschränkt wird. Insbesondere stimulierte Raman-Streuung (5), Kreuzphasenmodulation (6) und Vierwellenmischung (7), die durch die Wechselwirkung von Licht mit mehreren Wellenlängen verursacht werden, treten bei hohen Wellenlängenmultiplizitäten im Vordergrund, was die Übertragungsleistung von Multiband-Wellenlängenmultiplexsystemen stark beeinträchtigt.
In diesem Projekt haben Fujitsu und KDDI Research eine Entwurfsmethode für Multiband-Wellenlängenmultiplexsysteme entwickelt, indem sie ein Simulationsmodell erstellt haben, das die Wechselwirkung zwischen verschiedenen Bändern und Verschlechterungsfaktoren bei der Übertragungsleistung berücksichtigt. Da außerdem optische Signale im Wellenlängenmultiplex (WDM) im S- und U-Band durch rein optische Signalverarbeitungstechnologie aus optischen Signalen im C- bzw. L-Band erzeugt werden, besteht keine Notwendigkeit, dafür spezielle Sender und Empfänger zu verwenden die S- und U-Bänder. Die Integration dieser Technologien hat die DWDM-Übertragung im S-Band + C-Band + L-Band + U-Band unter Verwendung kohärenter Übertragungstechnologie ermöglicht, die die Lichtphase nutzt und so eine Kommunikation mit hoher Geschwindigkeit und hoher Kapazität ermöglicht.
2. Etablierung einer kohärenten DWDM-Übertragungstechnologie im O-Band
Traditionell neigt die kohärente Übertragungstechnik dazu, O-Band-Übertragungssignale aufgrund des Einflusses anderer optischer Signalkomponenten zu verzerren. Darüber hinaus lässt sich nichtlineares Rauschen, das häufig im O-Band auftritt, mit digitaler Signalverarbeitungstechnologie im Allgemeinen nur schwer beseitigen, wodurch die Gesamtsystemleistung beeinträchtigt wird. Daher war die Anwendung einer kohärenten Übertragungstechnologie im O-Band eine Herausforderung. Die Minimierung des nichtlinearen Rauschens im O-Band ist möglich, indem die übertragene optische Leistung für jedes dicht gemultiplexte Wellenlängensignal entsprechend eingestellt wird. Dieser Ansatz minimiert die Auswirkungen von nichtlinearem Rauschen und erreicht eine kohärente DWDM-Übertragung über 9.6 THz im O-Band, selbst wenn der Prozess der Signalkompensation auf der Senderseite und der Wellenlängendispersionskompensation auf der Empfängerseite weggelassen wurde. Das O-Band, ein Wellenlängenband nahe Nulldispersion, wird weniger von der Wellenlängendispersion beeinflusst (8) und hat den Vorteil, die Belastung der digitalen Signalverarbeitung zu reduzieren und die Energieeffizienz zu verbessern.
[1] Nach 5G:Es ist das Mobilkommunikationssystem, das die Funktion der extrem niedrigen Latenz und mehrerer gleichzeitiger Verbindungen des Mobilkommunikationssystems der 5. Generation (5G) verbessert.
[2] Projekt:Projektname (JPNP20017): Forschungs- und Entwicklungsprojekt für verbesserte Infrastrukturen für Post-5G-Informations- und Kommunikationssysteme (im Auftrag der New Energy and Industrial Technology Development Organization (NEDO)).
[3] C-Band:Konventionelle Bandabkürzung. Dies bezieht sich auf das Wellenlängenband von 1530–1565 nm, das für die optische Kommunikation verwendet wird.
[4] DWDM:Ein Akronym für Dense Wavelength Division Multiplexing (Dense Wavelength Division Multiplexing) ist eine Methode zum dichten Multiplexen von Wellenlängen in der WDM-Technologie (Wavelength Division Multiplexing), die die Übertragungsdichte erhöht, indem mehrere optische Signale unterschiedlicher Wellenlänge auf einen einzigen Lichtstrahl gemultiplext werden.
[5] Stimulierte Raman-Streuung:Ein Phänomen, bei dem ein starkes optisches Signal (Pumplicht), das sich durch eine optische Faser ausbreitet, Moleküle im Glasmaterial der Faser anregt, was zur Erzeugung neuen Lichts (Stokes-Licht) führt. Dieses Stokes-Licht hat eine niedrigere Frequenz als das Pumplicht und breitet sich in die gleiche Richtung aus. Stimulierte Raman-Streuung trägt typischerweise zum Rauschen bei der Übertragung optischer Hochleistungssignale bei und beeinträchtigt die Kommunikationsqualität.
[6] Kreuzphasenmodulation:Mehrere optische Signale, die sich in einer Glasfaser ausbreiten, beeinflussen sich gegenseitig und verändern die Phase jedes Signals. Insbesondere ändert eine Änderung der Intensität eines optischen Signals (optischer Impuls) die Phase anderer optischer Signale, die sich in derselben optischen Faser ausbreiten. Diese Phasenmodulation wird durch die Nichtlinearität der optischen Faser verursacht. Kreuzphasenmodulation kann in Systemen, in denen sich mehrere optische Signale gleichzeitig ausbreiten, wie z. B. DWDM-Systemen, zu Signalverzerrungen und Interferenzen führen.
[7] Vierwellenmischung:Mehrere Lichtwellen, die sich in einer optischen Faser ausbreiten, interagieren miteinander, um neue Lichtwellen zu erzeugen. Diese neue Lichtwelle breitet sich mit der gleichen Geschwindigkeit und in der gleichen Richtung wie die ursprüngliche Lichtwelle aus, ihre Frequenz wird jedoch durch die Kombination der Frequenzen der ursprünglichen Lichtwellen bestimmt. Vierwellenmischung wird durch Nichtlinearitäten optischer Fasern verursacht, insbesondere bei Vorhandensein von optischen Hochleistungssignalen oder eng beieinander liegenden optischen Signalen (z. B. DWDM). Dies kann zu Signalverzerrungen und Interferenzen führen und die Leistung optischer Kommunikationssysteme beeinträchtigen.
[8] Wellenlängendispersion:Ein Phänomen, bei dem sich die Geschwindigkeit von Lichtwellen, die sich durch optische Fasern ausbreiten, je nach Wellenlänge variiert.Über Fujitsu
Fujitsus Ziel ist es, die Welt nachhaltiger zu machen, indem durch Innovation Vertrauen in die Gesellschaft aufgebaut wird. Als bevorzugter digitaler Transformationspartner für Kunden in über 100 Ländern arbeiten unsere 124,000 Mitarbeiter daran, einige der größten Herausforderungen der Menschheit zu lösen. Unser Leistungs- und Lösungsangebot stützt sich auf fünf Schlüsseltechnologien: Computing, Netzwerke, KI, Daten und Sicherheit sowie konvergierende Technologien, die wir zusammenführen, um eine nachhaltige Transformation zu ermöglichen. Fujitsu Limited (TSE:6702) meldete für das Geschäftsjahr zum 3.7. März 28 einen konsolidierten Umsatz von 31 Billionen Yen (2023 Milliarden US-Dollar) und bleibt gemessen am Marktanteil das führende Unternehmen für digitale Dienstleistungen in Japan. Finde mehr heraus: www.fujitsu.com.
Über KDDI Research
KDDI Research, der Kern der Forschungs- und Entwicklungsbemühungen der KDDI-Gruppe, fördert Forschungsaktivitäten an zwei Standorten, nämlich den Advanced Technology Laboratories und dem KDDI-Forschungsatelier, mit dem Ziel, neue Lebensstile zu schaffen und gleichzeitig verschiedene soziale Probleme zu lösen. Als Forschungsinstitut eines Telekommunikationsunternehmens werden wir uns weiterhin der Herausforderung stellen, durch die Schaffung neuer Werte eine wohlhabende und menschenfreundliche Gesellschaft zu schaffen. Finde mehr heraus: https://www.kddi-research.jp/english/.
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