東京、4年2023月XNUMX日 – (JCN Newswire) – 富士通株式会社とKDDI総合研究所は、敷設した光ファイバを用いた大容量マルチバンド波長多重伝送技術の開発に成功したと発表した。
両社は、一括波長変換技術とマルチバンド増幅技術により、これまで中長距離商用光通信で利用されていなかったCバンド以外の波長帯の伝送を可能にする技術を開発した。 この技術により導入された光ファイバ通信網は、現在の商用光伝送技術の5.2倍の波長多重度での波長伝送を可能にします。 これにより、設置された光ファイバー設備を使用して、コスト効率と労力効率の高い方法で通信トラフィックを増加させることができます。 この技術により、設置が困難な都市部や住宅密集地においても伝送容量の拡張が容易となり、サービス開始までの大幅な時間短縮とコスト削減が期待できます。
開発は「ポスト5Gに向けたインフラ高度化研究開発事業(1)情報通信システム」(2)日本の新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)からの委託により実施。
IoT、AI、ビッグデータ解析などを活用したサービスの需要が高まる中、NEDOはポスト5G情報通信システムの基盤技術開発により、ポスト5G情報通信システムの開発・製造基盤の強化を目指す。 その一環として、富士通とKDDI総合研究所は2020年2023月から5年1,530月まで、ポスト1,565G光ネットワークの性能向上プロジェクトに取り組んできた。 従来の商用光ファイバ通信網は、光ファイバの中心のみを光が通過するシングルモードファイバを使用し、Cバンド(波長帯域:XNUMXnm~XNUMXnm)を使用していました(3) は光ネットワークの信号伝送帯域です。 しかし、通信トラフィック量の増加に伴い、Cバンドだけでは伝送容量が不足することが予想されます。 両社は、ファイバ当たりの伝送容量を増やすため、CバンドからLバンド(1,565nm~1,625nm)、Sバンド(1,460nm~1,530nm)、Uバンド(1,625nm)と使用波長帯域を増やすことを目指した。 nm~1,675nm)、Oバンド(1,260nm~1,360nm)のマルチバンド化を目指しています。
プロジェクトの結果
その一環として、富士通はマルチバンド伝送における伝送性能の劣化要因を考慮したシミュレーションモデルを構築し、マルチバンド波長多重システムの伝送設計を可能にしました。 シミュレーションモデルは、市販の光ファイバ特性の測定結果と、統合波長変換器・マルチバンド増幅器の実験システム検証により抽出された伝送パラメータを反映しています。 このモデルにより、実測との誤差を1dB以内に抑える高精度なシミュレーションを実現し、帯域間の相互作用や伝送性能の劣化を考慮することが可能になりました。 KDDI総合研究所の研究により、これまで高密度波長分割多重(DWDM)では利用されていなかったOバンドにおいて、従来のCバンドのXNUMX倍の周波数帯域の利用が可能になりました。4) ) 伝染 ; 感染。 両社は両技術を組み合わせ、既存の光ファイバを用いた実際の伝送実験を行い、O、S、C、L、Uバンドにおけるマルチバンド波長多重伝送(伝送距離45km)を実証し(図2)、波長伝送が可能であることを実証しました。従来のCバンドのみの伝送に比べて5.2倍の波長多重度での伝送が可能です。 両社はシミュレーションにおいて、S、C、L、Uバンドにおけるマルチバンド波長多重伝送(伝送距離560km)も確認した。
以下は主な研究結果の説明です。
1. マルチバンド高密度波長分割多重(DWDM)伝送技術の確立
従来のCバンドの伝送システム設計では、定数として扱えるパラメータは実用上問題ありませんでしたが、Sバンド+Cバンド+Lバンド+Uバンドのマルチバンド伝送の場合、その差が大きくなってしまいます。波長帯域間の伝送性能は無視できず、波長依存性を考慮した設計が必要です。 たとえば、伝送路に入力される光パワーが増加し、伝送距離が長くなるにつれて、非線形劣化要因が顕著になり、伝送性能が制限されます。 特に、誘導ラマン散乱 (5)、相互位相変調 (6)、および四光波混合 (7) 複数の波長の光の相互作用によって引き起こされる現象は、波長多重度が高い場合に顕著であり、マルチバンド波長多重システムの伝送性能に大きな影響を与えます。
本プロジェクトでは、富士通とKDDI総合研究所が、異なるバンド間の相互作用や伝送性能の劣化要因を考慮したシミュレーションモデルを構築し、マルチバンド波長多重システムの設計手法を確立しました。 また、SバンドとUバンドの光信号は、それぞれCバンドとLバンドの光信号から全光信号処理技術により生成されるため、専用の送信機や受信機を使用する必要がありません。 SバンドとUバンド。 これらの技術を融合することで、光の位相を利用したコヒーレント伝送技術によるSバンド+Cバンド+Lバンド+UバンドのDWDM伝送が可能となり、高速・大容量通信が可能になりました。
2. OバンドにおけるコヒーレントDWDM伝送技術の確立
従来、コヒーレント伝送技術では、他の光信号成分の影響により O バンド伝送信号が歪む傾向がありました。 さらに、O バンドで発生することが多い非線形ノイズは、一般にデジタル信号処理技術で除去することが困難であるため、システム全体のパフォーマンスが低下します。 その結果、O バンドにコヒーレント伝送技術を適用することは困難でした。 高密度多重された波長信号ごとに送信光パワーを適切に設定することで、Oバンドの非線形ノイズを最小限に抑えることができます。 この手法により、送信側の信号補償や受信側の波長分散補償の処理を省略しても、非線形ノイズの影響を最小限に抑え、Oバンド9.6THz以上のコヒーレントDWDM伝送を実現できます。 Oバンドはゼロ分散に近い波長帯域であり、波長分散の影響が少ない(8)、デジタル信号処理の負荷が軽減され、エネルギー効率が向上するという利点があります。
【1] ポスト5G:第5世代移動通信システム(5G)の超低遅延・多同時接続の特徴をさらに強化した移動通信システムです。
【2] 計画 :課題名(JPNP20017):ポスト5G情報通信システム基盤高度化研究開発事業 (国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)からの委託)
【3] Cバンド:従来のバンドの略称。 光通信に使用される1530~1565nmの波長帯を指します。
【4] DWDM:Dense Wavelength Division Multiplexing の頭字語で、異なる波長の複数の光信号を単一の光ビームに多重化することで伝送密度を高める、WDM (Wavelength Division Multiplexing) テクノロジーにおける波長を高密度に多重化する方法です。
【5] 誘導ラマン散乱 :光ファイバー中を伝播する強い光信号(励起光)がファイバーのガラス材料中の分子を励起し、新たな光(ストークス光)が発生する現象。 このストークス光はポンプ光よりも周波数が低く、同じ方向に伝播します。 誘導ラマン散乱は通常、高出力光信号伝送におけるノイズの原因となり、通信品質に影響を与えます。
【6] 相互位相変調:光ファイバ中を伝播する複数の光信号は互いに影響し合い、それぞれの信号の位相が変化します。 具体的には、XNUMXつの光信号(光パルス)の強度が変化すると、同じ光ファイバ内を伝播する他の光信号の位相が変化します。 この位相変調は、光ファイバーの非線形性によって引き起こされます。 相互位相変調は、DWDM システムなど、複数の光信号が同時に伝播するシステムで信号の歪みや干渉を引き起こす可能性があります。
【7] 四光波混合:光ファイバー内を伝播する複数の光波が相互作用して、新しい光波を生成します。 この新しい光波は、元の光波と同じ速度および同じ方向に伝播しますが、その周波数は元の光波の周波数の組み合わせによって決まります。 四光波混合は、特に高出力光信号または近接した光信号 (DWDM など) が存在する場合に、光ファイバの非線形性によって引き起こされます。 これにより信号の歪みや干渉が発生し、光通信システムのパフォーマンスに影響を与える可能性があります。
【8] 波長分散:光ファイバー中を伝播する光波の速度が波長によって異なる現象。富士通について
富士通の目的は、イノベーションを通じて社会への信頼を築き、世界をより持続可能なものにすることです。 100 か国以上のお客様に選ばれるデジタル トランスフォーメーション パートナーとして、124,000 人の従業員が、人類が直面している最大の課題のいくつかを解決するために働いています。 当社の幅広いサービスとソリューションは、コンピューティング、ネットワーク、AI、データとセキュリティ、コンバージング テクノロジーの 6702 つの主要なテクノロジーを利用しており、これらを組み合わせて持続可能性の変革を実現しています。 富士通株式会社 (TSE:3.7) は、28 年 31 月 2023 日に終了した会計年度に XNUMX 兆円 (XNUMX 億米ドル) の連結収益を報告し、市場シェアで日本のトップのデジタル サービス企業であり続けています。 詳細をご覧ください: www.fujitsu.com.
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