貝爾實驗室創新技術打破長距離傳輸容量極限

本刊記者 | 趙光磊

貝爾實驗室創新技術打破長距離傳輸容量極限

本刊記者 | 趙光磊

隨著高速傳輸技術在現網中的應用，長距離傳輸技術的發展也備受關注，尤其是目前100G技術的商用后，400G、1T的傳輸速率已經被提上議程，基于現有的技術發展路線，長途傳輸容量的極限也遭受挑戰，要確保長距離傳輸的光信號強度，同時擴展傳輸容量已經成為長距離光通信領域的重要課題。

貝爾實驗室目前已經開發出了能夠打破這一局限的突破性技術，通過“相位共軛光”，大幅降低因光纖中非線性光學效應而導致的信號劣化。據了解，貝爾實驗室將這項技術用于復用傳輸8個不同波長光信號的長距離光通信系統后確認，一根1.28萬公里長的光纖具備406.6Gbit/秒的傳輸容量。而這一數字與目前實用的最新傳輸容量相同，值得一提的是，相比之下，采用新技術后光信號質量更高，或只需更小的光信號強度。

技術瓶頸

從現有長途傳輸技術的發展來看，長途傳輸技術的傳輸容量及信號強度的提升都已經接近極限，尤其是從現網100G技術的應用來看，運營商已經面臨如何減少非線性效應的問題，包括采用低損耗、超低損耗光纖以減少傳輸損耗，隨著更高速傳輸技術的進一步應用，傳輸容量的極限將成為技術實現層面的主要瓶頸。

據了解，長距離光通信通過波分復用（WDM）技術讓波長各不相同的幾十條光線穿過一根光纖，因此光纖可能會因其熱量而熔化。與此同時，目前可穿過單根光纖的光輸出功率在1.2～1.4W左右，即使沒有非線性光學效應，100Tbit/s的傳輸容量也是一個極限。目前最新的海底電纜傳輸容量為3.5Tbit/s，這一容量已基本成為傳統長途傳輸技術的容量極限，現在越來越多的技術專家關注于如何從基礎層面來打破這極限。

相位共軛光

相位共軛光是指從光源處發射出的光線經相位共軛反射鏡后按照原路徑反射回光源處的光。相位共軛光的振幅和頻率與原光線相同，僅光線的傳播方向相反。與傳統的反射光相比，相位共軛光不僅消除了信號失真，同時波長分散、相位噪聲等都會因此而消失。傳統的光纖傳輸中，光信號通過一系列的全反射進行光傳輸，在傳輸過程中的光信號衰減、非線性效應等問題都存在，而通過相位共軛光的傳輸，則可以有效消除一系列的非線性效應。

據了解，相位共軛光的技術研究已經持續較長時間，同時在光通信領域已有研究，然而由于傳輸過程中需要特殊的中繼器，因而實用化較低。

貝爾實驗室所提出的這一創新技術也是采用了相位共軛光，從而實現了現有光纖也可也可降低因非線性光學效應而導致的信號失真。

此次貝爾實驗室提出的通信系統則無需中繼器。該系統在傳輸光信號時，可以同時傳輸普通的光信號A及其相位共軛光的光信號A+。雖然任何一個光信號都會在傳輸路徑上出現劣化，但A+所承受的信號失真的主要成分，其編碼與A信號失真的主要成分相反。也就是說，A與A+合成后，信號失真的大部分會相互抵消。（文章部分內容來自日經技術在線）

阿爾卡特朗訊刷新長途傳輸容量紀錄

近日，在位于巴黎附近維亞索的阿爾卡特朗訊創新城園區所進行的測試中，貝爾實驗室研究人員在7200公里的距離上成功實現了31Tbit/s的數據傳輸速率，這是現有最先進海纜傳輸能力的三倍。本次測試網絡跨度為100公里，網絡跨度是指在整個傳輸距離中放大器之間的恒持距離。

試驗采用了貝爾實驗室開創性的200Gbit/s單載波數據通道。在這樣的速度和距離上，信號失真與噪音令數據恢復變得非常困難。為應對這一挑戰，貝爾實驗室研究人員在本次測試中采用了創新的檢測技術與一系列其它技術，包括調制、傳輸以及采用了高級糾錯編碼技術的信號處理系統。

基于貝爾實驗室的技術創新，阿爾卡特朗訊已經實現了多項技術突破，為通信技術的發展演進奠定了良好基礎。

貝爾實驗室目前已經開發出了一種突破性技術，通過“相位共軛光”，大幅降低因光纖中非線性光學效應而導致的信號劣化。