KDDI與NTT相繼研發(fā)出最大容量光傳送系統(tǒng)

特約撰稿人 | 宋向東

目前，由于流媒體和智能手機(jī)的普及，造成通信網(wǎng)中信息量飛躍式增長(zhǎng)。為了建立一個(gè)更加舒適而且便捷的、良好的網(wǎng)絡(luò)，作為通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的光纖網(wǎng)絡(luò)，需要巨大的容量。為此，NTT與KDDI公司近日相繼研發(fā)出世界上最大容量的光傳送系統(tǒng)，在光纖與傳輸設(shè)備技術(shù)上都有突破。未來(lái)，進(jìn)一步提高多芯徑光纖和光纖放大器的性能，并進(jìn)一步降低功耗和設(shè)備小型化，盡快商用化是今后發(fā)展目標(biāo)。

KDDI利用7芯徑光纖實(shí)現(xiàn)越洋傳輸

KDDI研究所于2012年9月20日宣布，它與古河電氣工業(yè)公司（古河電工）和NEC公司合作，研發(fā)出了在7個(gè)芯徑的多芯徑光纖上，采用了多芯徑光纖放大器，成功實(shí)現(xiàn)了越洋傳輸實(shí)驗(yàn)。并將在荷蘭阿姆斯特丹舉行的光通信國(guó)際會(huì)議（ECOC2012）上，公布實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

單一芯徑的光纖傳輸容量受到限制，日本以產(chǎn)官學(xué)為一體的NICT研究所為中心，積極開(kāi)展了多芯徑光纖和其相關(guān)技術(shù)的研究。然而，對(duì)于超過(guò)1000km長(zhǎng)距離的光傳輸系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，在多芯徑光纖上，由于各芯徑泄漏出來(lái)的干擾信號(hào)累積，會(huì)導(dǎo)致在芯徑上傳輸?shù)墓庑盘?hào)有大的劣化，所以用多芯徑光纖實(shí)現(xiàn)橫跨大洋的長(zhǎng)距離光傳輸，是有很大難度的。

本次實(shí)驗(yàn)，通過(guò)使用能把芯徑間干擾抑制到最小限度的7芯徑光纖放大器和7芯徑光纖，實(shí)現(xiàn)了在6160km這樣長(zhǎng)距離上，使傳輸總速率達(dá)到了28Tbit/s，并獲得良好的通信品質(zhì)。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)構(gòu)成見(jiàn)圖1。

圖中fan-in為輸入光部件，通過(guò)成扇形的光纖，把光信號(hào)輸入到多芯徑光纖中；pump LD泵浦激光器 ；fan-out為輸出光部件，將多芯徑光纖中的光信號(hào)，輸入到成扇形的光纖中；WDM為波分復(fù)用設(shè)備,core為光纖芯徑，MC-EDFA屬于EDFA（摻鉺光纖放大器）的一種，也可叫多芯徑光纖放大器,用在多芯徑摻鉺光纖上，該光纖中配置有多個(gè)芯徑。因其基于一個(gè)MC-EDF即可放大多個(gè)光信號(hào)，因此可實(shí)現(xiàn)高效的放大操作。

通過(guò)Fiber Bundle Fanout（FBF）向MC-EDF輸入信號(hào)光及激勵(lì)光。該MC-EDFA設(shè)備由株式會(huì)社KDDI研究所與日本電氣株式會(huì)社（NEC）共同研發(fā)。在6160km傳輸通路中（由7個(gè)芯徑構(gòu)成），以每個(gè)芯徑承載128Gbit/s×40波道所構(gòu)成的傳輸實(shí)驗(yàn)通道中，已經(jīng)取得了成功，用通信容量與傳輸距離的乘積所表達(dá)的傳輸能力指數(shù)，達(dá)到了世界最高紀(jì)錄，即177Pbit/s km。

NTT利用12芯徑光纖完成1Pbit/s傳輸

日本NTT公司于2012年9月20日宣布，它和藤倉(cāng)公司、北海道大學(xué)、丹麥技術(shù)大學(xué)（DTU）等,利用12芯徑的多芯徑光纖，在52.4km 的距離上，完成了1Pbit/s超大傳輸速率的實(shí)驗(yàn)。并將在荷蘭阿姆斯特丹舉行的光通信國(guó)際會(huì)議（ECOC2012）上，公布實(shí)驗(yàn)報(bào)告。12芯徑多芯徑光纖及特性見(jiàn)圖2。

圖1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)構(gòu)成圖

圖2 12芯徑多芯徑光纖

圖中注1為12芯徑光纖在V形槽襯墊內(nèi)同12根細(xì)徑光纖進(jìn)行接續(xù)的光部件。

利用新研發(fā)出的12芯徑大致呈同心圓結(jié)構(gòu)的多芯徑光纖和開(kāi)發(fā)出的傳輸設(shè)備，在各芯徑上施加高密度波分復(fù)用的數(shù)字相干光信號(hào)，構(gòu)成了本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。光纖芯徑采用新的排列方式，可使芯徑間泄露出的干擾光信號(hào)功率降低，這使過(guò)去一直不好解決的干擾問(wèn)題，得到了解決。它與以前的多芯徑光纖相比，可使每個(gè)芯徑的傳輸效率，提高四倍以上。因此，每個(gè)芯徑的傳輸容量，可以提供84.5Tbit/s（380 Gbit/s/每波道×222波道），那么12個(gè)芯徑的光纖總的傳輸容量則為1.01Pbit/s（12×84.5Tbit/s）。1Pbit/s的傳輸速率，可以把5000部、每部2小時(shí)的高清電影在一秒鐘內(nèi)傳送出去。

NTT實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

12 芯徑光纖設(shè)計(jì)、制造技術(shù)

NTT公司在藤倉(cāng)公司和北海道大學(xué)協(xié)作下，生產(chǎn)出了12芯徑的光纖，并在實(shí)現(xiàn)與傳統(tǒng)光纖相同的低損耗特性下，芯徑彼此之間泄漏的串?dāng)_光信號(hào)功率也足夠低。然而，現(xiàn)有的多芯徑光纖的結(jié)構(gòu)，芯徑達(dá)到7個(gè)以上的話，由于串?dāng)_光信號(hào)的影響，會(huì)造成每個(gè)芯徑傳輸效率的劣化。

這次由NTT、藤倉(cāng)公司和北海道大學(xué)設(shè)計(jì)的新型12芯徑光纖，鄰接的芯徑數(shù)目左右各一個(gè)，這與歷來(lái)的多芯徑的光纖相比，泄漏的串?dāng)_光信號(hào)功率比較低，而且同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了低損耗特性。

多芯徑連接技術(shù)

通常的光收發(fā)回路，為了把光信號(hào)有效地輸入到光纖的多芯徑內(nèi)，辦法是通過(guò)傳統(tǒng)光纖的介入，采用了專用器件（通過(guò)fan-in和fan-out，將傳統(tǒng)的12根光纖與1根12芯徑的光纖連接的技術(shù)）。本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，采用了在V形槽襯墊內(nèi),將1根12芯徑的光纖，同比傳統(tǒng)的光纖直徑小1/3的12根光纖，進(jìn)行設(shè)置準(zhǔn)確的連接，實(shí)現(xiàn)了在芯徑內(nèi)光信號(hào)損失低，同時(shí)芯徑間干擾信號(hào)也小。

32QAM多電平正交幅度數(shù)字調(diào)制技術(shù)

歷來(lái)在光通信中，都使用光信號(hào)開(kāi)/關(guān)這兩種狀態(tài)的強(qiáng)度（幅度）調(diào)制方式，而在本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，把數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)應(yīng)用到光通信中。用光波的性質(zhì)（相位和極化）制作成大量的信號(hào)狀態(tài)。在本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，采用了把光信號(hào)1和0，讓其對(duì)應(yīng)于32QAM多電平正交幅度數(shù)字調(diào)制。