东京,4 年 2023 月 XNUMX 日 – (JCN 新闻专线) – 富士通有限公司和 KDDI Research 今天宣布,他们已成功开发出使用已安装光纤的大容量多频带波长复用传输技术。
两家公司利用批量波长转换和多波段放大技术,开发了一种能够传输中长距离商业光通信中尚未使用的C波段以外的波段的技术。采用该技术引入的光纤通信网络可实现波长传输,是当前商用光传输技术波长复数的5.2倍。这使得使用已安装的光纤设施能够以经济有效且劳动力高效的方式增加通信流量。该技术使得在安装具有挑战性的城市地区和人口稠密的住宅区更容易扩大传输容量,并有可能显着减少启动服务所需的时间并降低成本。
该开发是“后5G增强基础设施研究与开发项目”的一部分(1)信息和通信系统”(2)受日本新能源产业技术综合开发机构(NEDO)委托。
随着对利用物联网、人工智能 (AI) 和大数据分析的服务的需求不断增长,NEDO 旨在通过开发后 5G 信息和通信系统的核心技术,加强日本后 5G 信息和通信系统的开发和制造基础。作为这项工作的一部分,从2020年2023月到5年1,530月,富士通和KDDI Research开展了一个旨在增强后1,565G光网络性能的项目。传统的商用光纤通信网络使用光仅通过光纤中心的单模光纤,并使用C波段(波长波段:XNUMX nm至XNUMX nm)(3)作为光网络的信号传输频带。然而,随着通信流量的增加,仅C频段预计传输容量不足。为了提高每根光纤的传输容量,两家公司的目标是将使用的波长带从C波段增加到L波段(1,565 nm至1,625 nm)、S波段(1,460 nm至1,530 nm)、U波段(1,625 nm)。 nm 至 1,675 nm)和 O 波段(1,260 nm 至 1,360 nm),目的是使其成为多波段。
项目成果
作为该项目的一部分,富士通建立了一个仿真模型,考虑了多频带传输中传输性能的退化因素,从而实现了多频带波长复用系统的传输设计。该仿真模型反映了商用光纤特性的测量结果以及集成波长转换器/多带放大器的实验系统验证提取的传输参数。利用该模型,富士通实现了高精度模拟,将实际测量的误差减少到1dB以内,从而可以考虑频段之间的相互作用和传输性能的下降。 KDDI Research 的研究使得在 O 波段中利用传统 C 波段两倍的频率带宽成为可能,这在高密度波分复用 (DWDM) 中从未被利用过。4) ) 传播。两家公司结合两种技术,利用现有光纤进行了实际传输实验,演示了O、S、C、L、U频段的多频段波长复用传输(传输距离45公里)(图2),证明波长传输是其波长多重性可能是传统仅 C 波段传输的 5.2 倍。两家公司还在仿真中确认了S、C、L和U频段的多频段波长复用传输(传输距离560公里)。
以下是主要研究成果的描述:
1、多频段密集波分复用(DWDM)传输技术的建立
传统的C频段传输系统设计中,参数可以视为常数,不会产生实际问题,但在S频段+C频段+L频段+U频段的多频段传输情况下,参数之间的差异波长带之间的传输性能不容忽视,需要考虑波长依赖性的设计。例如,随着输入到传输线的光功率增加以及随着传输距离增加,非线性退化因素变得更加明显,从而限制了传输性能。特别是受激拉曼散射(5),交叉相位调制(6)和四波混频(7)由多个波长的光相互作用引起的在高波长多重数下尤为突出,这极大地影响了多带波长复用系统的传输性能。
在该项目中,富士通和KDDI Research通过构建仿真模型,建立了多频段波长复用系统的设计方法,该模型考虑了不同频段之间的相互作用以及传输性能的退化因素。此外,由于S和U频段的波分复用(WDM)光信号分别由C和L频段的光信号通过全光信号处理技术产生,因此无需使用专用的发射机和接收机。 S 和 U 波段。这些技术的集成使得能够利用相干传输技术在S波段+C波段+L波段+U波段进行DWDM传输,利用光的相位,从而实现高速和大容量的通信。
2、O频段相干DWDM传输技术的建立
传统上,相干传输技术由于其他光信号分量的影响,容易使O波段传输信号失真。此外,O频段经常出现的非线性噪声通常很难用数字信号处理技术消除,从而降低了整体系统性能。因此,在O波段应用相干传输技术一直具有挑战性。通过适当地设置每个密集复用波长信号的传输光功率,可以最小化 O 波段中的非线性噪声。即使省略了发射机侧的信号补偿和接收机侧的波长色散补偿过程,该方法也最大限度地减少了非线性噪声的影响,实现了O频段9.6 THz以上的相干DWDM传输。 O波段是接近零色散的波段,受波长色散的影响较小(8)并具有减轻数字信号处理负载、提高能效的优点。
[1] 后5G:它是增强了第五代移动通信系统(5G)超低延迟和多个同时连接特性的移动通信系统。
[2] 项目:项目名称(JPNP20017):后5G信息通信系统增强基础设施研究开发项目 (受新能源产业技术综合开发机构(NEDO)委托)。
[3] C波段:常规频段缩写。这是指用于光通信的1530~1565 nm波长带。
[4] 密集波分复用:密集波分复用(Dense Wavelength Division Multiplexing)的缩写,是WDM(波分复用)技术中波长密集复用的一种方法,通过将多个不同波长的光信号复用到一束光上来提高传输密度。
[5] 受激拉曼散射:通过光纤传播的强光信号(泵浦光)激发光纤玻璃材料中的分子,从而产生新光(斯托克斯光)的现象。该斯托克斯光的频率比泵浦光低,并且沿相同方向传播。受激拉曼散射通常会导致高功率光信号传输中的噪声并影响通信质量。
[6] 交叉相位调制:在光纤中传播的多个光信号相互影响,改变每个信号的相位。具体而言,一个光信号(光脉冲)的强度变化会改变在同一光纤中传播的其他光信号的相位。这种相位调制是由光纤的非线性引起的。在多个光信号同时传播的系统(例如 DWDM 系统)中,交叉相位调制可能会导致信号失真和干扰。
[7] 四波混频:在光纤中传播的多个光波相互作用产生新的光波。这种新的光波以与原始光波相同的速度和相同的方向传播,但其频率是由原始光波的频率组合决定的。四波混频是由光纤非线性引起的,特别是在存在高功率光信号或紧密间隔的光信号(例如 DWDM)的情况下。这会导致信号失真和干扰,影响光通信系统的性能。
[8] 波长色散:光波在光纤中传播的速度随波长而变化的现象。关于富士通
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