TOKYO, 4 dicembre 2023 – (JCN Newswire) – Fujitsu Limited e KDDI Research hanno annunciato oggi di aver sviluppato con successo una tecnologia di trasmissione con multiplexing di lunghezza d'onda multibanda ad alta capacità utilizzando fibre ottiche installate.
Le due società hanno sviluppato una tecnologia che consente la trasmissione di bande di lunghezza d'onda diverse dalla banda C, che non è stata utilizzata nelle comunicazioni ottiche commerciali a media e lunga distanza, utilizzando una tecnologia di conversione batch della lunghezza d'onda e di amplificazione multibanda. La rete di comunicazione in fibra ottica introdotta con questa tecnologia consente la trasmissione di lunghezze d'onda a 5.2 volte la molteplicità di lunghezze d'onda dell'attuale tecnologia di trasmissione ottica commerciale. Ciò consente l’uso di strutture in fibra ottica installate per aumentare il traffico di comunicazione in modo economicamente vantaggioso ed efficiente in termini di manodopera. La tecnologia semplifica l’espansione della capacità di trasmissione nelle aree urbane e nelle aree residenziali densamente popolate dove l’installazione può rivelarsi impegnativa, e offre il potenziale per ridurre significativamente il tempo necessario per avviare il servizio e ridurre i costi.
Lo sviluppo è stato intrapreso nell’ambito del “Progetto di Ricerca e Sviluppo delle Infrastrutture Potenziate per il Post-5G (1) Sistemi di informazione e comunicazione” (2) commissionato dalla New Energy and Industrial Technology Development Organization (NEDO) del Giappone.
Nel contesto della crescente domanda di servizi che sfruttano l'IoT, l'intelligenza artificiale (AI) e l'analisi dei big data, NEDO mira a rafforzare la base di sviluppo e produzione dei sistemi di informazione e comunicazione post-5G del Giappone sviluppando tecnologie fondamentali per i sistemi di informazione e comunicazione post-5G . Nell'ambito di questo impegno, da ottobre 2020 a ottobre 2023, Fujitsu e KDDI Research si sono impegnati in un progetto per migliorare le prestazioni delle reti ottiche post-5G. Le reti di comunicazione commerciali convenzionali in fibra ottica utilizzano fibre monomodali in cui la luce passa solo attraverso il centro della fibra ottica e utilizzano la banda C (banda di lunghezza d'onda: da 1,530 nm a 1,565 nm) (3) come banda di trasmissione del segnale della rete ottica. Tuttavia, con l'aumento del traffico di comunicazione, si prevede che la sola banda C avrà una capacità di trasmissione insufficiente. Per aumentare la capacità di trasmissione per fibra, le due società puntavano ad aumentare la banda di lunghezze d'onda utilizzata dalla banda C alla banda L (da 1,565 nm a 1,625 nm), la banda S (da 1,460 nm a 1,530 nm), la banda U (da 1,625 nm a 1,675 nm) e la banda O (da 1,260 nm a 1,360 nm), con l'obiettivo di renderla multibanda.
Risultati del progetto
Nell'ambito del progetto, Fujitsu ha creato un modello di simulazione che tiene conto dei fattori di degrado delle prestazioni di trasmissione nella trasmissione multibanda, consentendo la progettazione di trasmissione di sistemi di multiplexing di lunghezza d'onda multibanda. Il modello di simulazione riflette i risultati della misurazione delle caratteristiche della fibra ottica commerciale e dei parametri di trasmissione estratti dalla verifica sperimentale del sistema del convertitore di lunghezza d'onda integrato/amplificatore multibanda. Utilizzando questo modello, Fujitsu ha realizzato simulazioni ad alta precisione che riducono gli errori dalla misurazione effettiva entro 1 dB, consentendo di tenere conto dell'interazione tra le bande e del degrado delle prestazioni di trasmissione. La ricerca di KDDI Research ha reso possibile l’utilizzo del doppio della larghezza di banda di frequenza della banda C convenzionale nella banda O, che non è mai stata utilizzata nel multiplexing a divisione di lunghezza d’onda ad alta densità (DWDM (4) ) trasmissione. Combinando entrambe le tecnologie, le due società hanno condotto esperimenti di trasmissione reali utilizzando le fibre ottiche esistenti e hanno dimostrato la trasmissione multiplexata a lunghezza d'onda multibanda (distanza di trasmissione 45 km) nelle bande O, S, C, L e U (Figura 2), dimostrando che la trasmissione della lunghezza d'onda è possibile a 5.2 volte la molteplicità di lunghezze d'onda della trasmissione convenzionale solo in banda C. Le due società hanno inoltre confermato nella simulazione la trasmissione multiplexing di lunghezze d'onda multibanda (distanza di trasmissione 560 km) nelle bande S, C, L e U.
Di seguito una descrizione dei principali risultati della ricerca:
1. Creazione della tecnologia di trasmissione multibanda DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing).
Nella progettazione convenzionale di un sistema di trasmissione in banda C, i parametri che potrebbero essere trattati come costanti non avrebbero problemi pratici, ma nel caso di trasmissione multibanda su banda S + banda C + banda L + banda U, la differenza di le prestazioni di trasmissione tra le bande di lunghezze d'onda non possono essere ignorate ed è necessaria una progettazione che tenga conto della dipendenza dalla lunghezza d'onda. Ad esempio, i fattori di degrado non lineare diventano più pronunciati all'aumentare della potenza ottica immessa nella linea di trasmissione e all'aumentare della distanza di trasmissione, limitando così le prestazioni di trasmissione. In particolare, lo scattering Raman stimolato (5), modulazione a fasi incrociate (6) e missaggio a quattro onde (7) causati dall'interazione della luce con più lunghezze d'onda sono prominenti a molteplicità di lunghezze d'onda elevate, che influenzano notevolmente le prestazioni di trasmissione dei sistemi di multiplexing di lunghezze d'onda multibanda.
In questo progetto, Fujitsu e KDDI Research hanno stabilito un metodo di progettazione per sistemi di multiplexing di lunghezze d'onda multibanda costruendo un modello di simulazione che tiene conto dell'interazione tra diverse bande e fattori di degrado nelle prestazioni di trasmissione. Inoltre, poiché i segnali ottici WDM (wavelength division multiplexing) nelle bande S e U sono generati mediante una tecnologia di elaborazione del segnale completamente ottica da segnali ottici rispettivamente nelle bande C e L, non è necessario utilizzare trasmettitori e ricevitori dedicati a le bande S e U. L’integrazione di queste tecnologie ha consentito la trasmissione DWDM nella banda S + banda C + banda L + banda U utilizzando una tecnologia di trasmissione coerente, che sfrutta la fase della luce, consentendo così comunicazioni ad alta velocità e ad alta capacità.
2. Creazione di una tecnologia di trasmissione DWDM coerente in banda O
Tradizionalmente, la tecnologia di trasmissione coerente tende a distorcere i segnali di trasmissione in banda O a causa dell'influenza di altri componenti del segnale ottico. Inoltre, il rumore non lineare, che spesso si verifica nella banda O, è generalmente difficile da eliminare con la tecnologia di elaborazione del segnale digitale, diminuendo così le prestazioni complessive del sistema. Di conseguenza, l’applicazione di una tecnologia di trasmissione coerente nella banda O è stata impegnativa. La minimizzazione del rumore non lineare nella banda O è possibile impostando opportunamente la potenza ottica trasmessa per ciascun segnale di lunghezza d'onda densamente multiplexato. Questo approccio ha ridotto al minimo gli effetti del rumore non lineare e consente una trasmissione DWDM coerente su 9.6 THz nella banda O, anche se è stato omesso il processo di compensazione del segnale sul lato trasmettitore e la compensazione della dispersione della lunghezza d'onda sul lato ricevitore. La banda O, che è una banda di lunghezze d'onda con dispersione prossima allo zero, è meno influenzata dalla dispersione della lunghezza d'onda (8) e presenta il vantaggio di ridurre il carico sull'elaborazione del segnale digitale e di migliorare l'efficienza energetica.
, Dopo il 5G:È il sistema di comunicazione mobile che ha migliorato le caratteristiche di latenza ultra-bassa e connessioni multiple simultanee del sistema di comunicazione mobile di quinta generazione (5G).
, Progetto:Nome del progetto (JPNP20017): Progetto di ricerca e sviluppo delle infrastrutture potenziate per i sistemi di informazione e comunicazione post-5G (commissionato dalla New Energy and Industrial Technology Development Organization (NEDO)).
, Banda C:Abbreviazione della banda convenzionale. Si riferisce alla banda di lunghezza d'onda di 1530~1565 nm utilizzata per la comunicazione ottica.
, DWDM:Acronimo di Dense Wavelength Division Multiplexing, è un metodo per eseguire il multiplexing denso di lunghezze d'onda nella tecnologia WDM (Wavelength Division Multiplexing) che aumenta la densità di trasmissione multiplexando più segnali ottici di diverse lunghezze d'onda su un singolo raggio di luce.
, Diffusione Raman stimolata:Fenomeno in cui un forte segnale ottico (luce di pompa) che si propaga attraverso una fibra ottica eccita le molecole nel materiale di vetro della fibra, determinando la generazione di nuova luce (luce di Stokes). Questa luce di Stokes ha una frequenza inferiore rispetto alla luce della pompa e si propaga nella stessa direzione. La diffusione Raman stimolata contribuisce tipicamente al rumore nella trasmissione del segnale ottico ad alta potenza e influisce sulla qualità della comunicazione.
, Modulazione a fasi incrociate:Più segnali ottici che si propagano in una fibra ottica si influenzano a vicenda, modificando la fase di ciascun segnale. Nello specifico, una variazione dell'intensità di un segnale ottico (impulso ottico) modifica la fase di altri segnali ottici che si propagano nella stessa fibra ottica. Questa modulazione di fase è causata dalla non linearità della fibra ottica. La modulazione a fase incrociata può causare distorsione del segnale e interferenze nei sistemi in cui più segnali ottici si propagano simultaneamente, come i sistemi DWDM.
, Miscelazione a quattro onde:Molteplici onde luminose che si propagano in una fibra ottica interagiscono per generare nuove onde luminose. Questa nuova onda luminosa si propaga alla stessa velocità e nella stessa direzione dell'onda luminosa originaria, ma la sua frequenza è determinata dalla combinazione delle frequenze delle onde luminose originarie. La miscelazione a quattro onde è causata dalle non linearità della fibra ottica, specialmente in presenza di segnali ottici ad alta potenza o segnali ottici ravvicinati (ad esempio DWDM). Ciò può causare distorsioni e interferenze del segnale, influenzando le prestazioni dei sistemi di comunicazione ottica.
, Dispersione della lunghezza d'onda:Fenomeno in cui la velocità delle onde luminose che si propagano attraverso le fibre ottiche varia a seconda della lunghezza d'onda. Informazioni su Fujitsu
Lo scopo di Fujitsu è rendere il mondo più sostenibile creando fiducia nella società attraverso l'innovazione. In qualità di partner per la trasformazione digitale preferito dai clienti in oltre 100 paesi, i nostri 124,000 dipendenti lavorano per risolvere alcune delle più grandi sfide che l'umanità deve affrontare. La nostra gamma di servizi e soluzioni si basa su cinque tecnologie chiave: informatica, reti, intelligenza artificiale, dati e sicurezza e tecnologie convergenti, che riuniamo per realizzare la trasformazione della sostenibilità. Fujitsu Limited (TSE:6702) ha registrato un fatturato consolidato di 3.7 trilioni di yen (28 miliardi di dollari USA) per l'anno fiscale conclusosi il 31 marzo 2023 e rimane la prima società di servizi digitali in Giappone per quota di mercato. Scopri di più: www.fujitsu.com.
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