KDDI與NTT相繼研發出最大容量光傳送系統

特約撰稿人 | 宋向東

目前，由于流媒體和智能手機的普及，造成通信網中信息量飛躍式增長。為了建立一個更加舒適而且便捷的、良好的網絡，作為通信網絡基礎設施的光纖網絡，需要巨大的容量。為此，NTT與KDDI公司近日相繼研發出世界上最大容量的光傳送系統，在光纖與傳輸設備技術上都有突破。未來，進一步提高多芯徑光纖和光纖放大器的性能，并進一步降低功耗和設備小型化，盡快商用化是今后發展目標。

KDDI利用7芯徑光纖實現越洋傳輸

KDDI研究所于2012年9月20日宣布，它與古河電氣工業公司（古河電工）和NEC公司合作，研發出了在7個芯徑的多芯徑光纖上，采用了多芯徑光纖放大器，成功實現了越洋傳輸實驗。并將在荷蘭阿姆斯特丹舉行的光通信國際會議（ECOC2012）上，公布實驗報告。

單一芯徑的光纖傳輸容量受到限制，日本以產官學為一體的NICT研究所為中心，積極開展了多芯徑光纖和其相關技術的研究。然而，對于超過1000km長距離的光傳輸系統來說，在多芯徑光纖上，由于各芯徑泄漏出來的干擾信號累積，會導致在芯徑上傳輸的光信號有大的劣化，所以用多芯徑光纖實現橫跨大洋的長距離光傳輸，是有很大難度的。

本次實驗，通過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，實現了在6160km這樣長距離上，使傳輸總速率達到了28Tbit/s，并獲得良好的通信品質。實驗系統構成見圖1。

圖中fan-in為輸入光部件，通過成扇形的光纖，把光信號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，輸入到成扇形的光纖中；WDM為波分復用設備,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芯徑。因其基于一個MC-EDF即可放大多個光信號，因此可實現高效的放大操作。

通過Fiber Bundle Fanout（FBF）向MC-EDF輸入信號光及激勵光。該MC-EDFA設備由株式會社KDDI研究所與日本電氣株式會社（NEC）共同研發。在6160km傳輸通路中（由7個芯徑構成），以每個芯徑承載128Gbit/s×40波道所構成的傳輸實驗通道中，已經取得了成功，用通信容量與傳輸距離的乘積所表達的傳輸能力指數，達到了世界最高紀錄，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，它和藤倉公司、北海道大學、丹麥技術大學（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超大傳輸速率的實驗。并將在荷蘭阿姆斯特丹舉行的光通信國際會議（ECOC2012）上，公布實驗報告。12芯徑多芯徑光纖及特性見圖2。

圖1 實驗系統構成圖

圖2 12芯徑多芯徑光纖

圖中注1為12芯徑光纖在V形槽襯墊內同12根細徑光纖進行接續的光部件。

利用新研發出的12芯徑大致呈同心圓結構的多芯徑光纖和開發出的傳輸設備，在各芯徑上施加高密度波分復用的數字相干光信號，構成了本實驗系統。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功率降低，這使過去一直不好解決的干擾問題，得到了解決。它與以前的多芯徑光纖相比，可使每個芯徑的傳輸效率，提高四倍以上。因此，每個芯徑的傳輸容量，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小時的高清電影在一秒鐘內傳送出去。

NTT實驗系統關鍵技術

12 芯徑光纖設計、制造技術

NTT公司在藤倉公司和北海道大學協作下，生產出了12芯徑的光纖，并在實現與傳統光纖相同的低損耗特性下，芯徑彼此之間泄漏的串擾光信號功率也足夠低。然而，現有的多芯徑光纖的結構，芯徑達到7個以上的話，由于串擾光信號的影響，會造成每個芯徑傳輸效率的劣化。

這次由NTT、藤倉公司和北海道大學設計的新型12芯徑光纖，鄰接的芯徑數目左右各一個，這與歷來的多芯徑的光纖相比，泄漏的串擾光信號功率比較低，而且同時也實現了低損耗特性。

多芯徑連接技術

通常的光收發回路，為了把光信號有效地輸入到光纖的多芯徑內，辦法是通過傳統光纖的介入，采用了專用器件（通過fan-in和fan-out，將傳統的12根光纖與1根12芯徑的光纖連接的技術）。本實驗系統，采用了在V形槽襯墊內,將1根12芯徑的光纖，同比傳統的光纖直徑小1/3的12根光纖，進行設置準確的連接，實現了在芯徑內光信號損失低，同時芯徑間干擾信號也小。

32QAM多電平正交幅度數字調制技術

歷來在光通信中，都使用光信號開/關這兩種狀態的強度（幅度）調制方式，而在本實驗系統中，把數字信號處理技術應用到光通信中。用光波的性質（相位和極化）制作成大量的信號狀態。在本實驗系統中，采用了把光信號1和0，讓其對應于32QAM多電平正交幅度數字調制。