A Fujitsu Limited és a KDDI Research bejelentette, hogy sikeresen kifejlesztettek egy nagy kapacitású, több sávos hullámhossz-multiplexes átviteli technológiát, amely a már meglévő optical fibereket (későbbiekben optikai szálakat) használja ki. Az új technológia lehetővé teszi az olyan hullámhosszsávok átvitelét, amelyek korábban nem voltak elérhetők közép- és hosszútávú kereskedelemmel kapcsolatos optikai kommunikációban. Ehhez tételszerű hullámhosszátalakító és többsávos erősítési technológiát alkalmaznak. Az újonnan bevezetett optikai szál kommunikációs hálózat lehetővé teszi az áramláshullámok 5,2-szeres sokszorozását. Ez eredményes és költséghatékony megoldást kínál a meglévő optikai létesítményekben a kommunikációs forgalom növelésére. A technológia segítheti a transzmissziós kapacitás bővítését városi területeken és sűrűn lakott lakóterületeken, ahol a telepítés kihívást jelenthet. Emellett lehetőséget nyújt arra, hogy jelentősen csökkentsék a szolgáltatás elindításához szükséges időt és költségeket.
A projekt háttere
A NEDO a növekvő igényekre reagálva Japánban az 5G „utáni” információs és kommunikációs rendszerek fejlesztését és gyártási bázisának megerősítését tűzte ki céljául, kezdve ezt a rendszerekhez szükséges alapvető technológiák kidolgozásával. Ebben a projektben 2020. októberétől 2023. októberéig, a Fujitsu és a KDDI Research aktívan részt vettek. Ez a projekt az 5G utáni optikai hálózatok teljesítményének fejlesztését célozta meg.
A hagyományos kereskedelemben használt optikai szál kommunikációs hálózataiban általában single-mode bemenetű szálakat használnak, ahol a fény csak a szál közepén halad át, és a C sávot (hullámhosszsáv: 1,530 nm-től 1,565 nm-ig) használják az optikai hálózat jelátviteli sávjaként. Azonban a várható kommunikációs forgalomnövekedés miatt felmerült az igény a nagyobb átviteli kapacitás iránt. Ennek érdekében a két vállalat célul tűzte ki azt, hogy bővítse a használt hullámhosszsávok számát a C sávon túl, kiterjesztve az L sávot (1,565 nm-től 1,625 nm-ig), az S sávot (1,460 nm-től 1,530 nm-ig), az U sávot (1,625 nm-től 1,675 nm-ig) és az O sávot (1,260 nm-től 1,360 nm-ig), ezzel lehetővé téve a többsávos átvitelt.
A projekt eredménye
A projekt részeként a Fujitsu kifejlesztett egy szimulációs modellt, amely figyelembe veszi a többsávos átvitel során jelentkező átviteli teljesítmény romlásának tényezőit. Ez a szimulációs modell lehetővé teszi a többsávos hullámhossz-multiplexes rendszerek hatékony átviteltervezését. A modell megfelel a kereskedelmi optikai szálak jellemzőinek, mérési eredményeinek és az integrált hullámhosszátalakító/többsávos erősítő kísérleti rendszerrel kinyert átviteli paramétereinek. A Fujitsu ezen modell segítségével magas pontosságú szimulációkat végez, amelyek minimalizálják a tényleges mérési hibát 1 dB-en belül. Ez lehetővé teszi a sávok közötti interakció és az átviteli teljesítmény romlásának pontos számításba vételét a tervezés során.
A KDDI Research kutatásának eredményeként sikerült hatékonyan kihasználni a frekvenciasáv szélességét az O sávban, amely eddig még nem volt kihasználva nagy sűrűségű hullámhossz-multiplexes (DWDM) átvitel során. A két vállalat összekapcsolva mindkét technológiát, tényleges átviteli kísérleteket hajtott végre a meglévő optikai szála
k alkalmazásával, és sikerrel igazolták a többsávos hullámhossz-multiplexes átvitel lehetőségét az O, S, C, L és U sávokban (ezt látni a 2. ábrán). Ezek a kísérletek megerősítették, hogy a hullámhosszátvitel megvalósítható 5,2-szeres hullámhossz-sokszorozással.
Emellett a két cég szimulációval is megerősítette a többsávos hullámhossz-multiplexes átvitelt az S, C, L és U sávokban, ahol az átviteli távolság elérte a 560 km-t. Ezek az eredmények további bizonyítékként szolgálnak arra, hogy a fejlesztett technológiák lehetővé teszik a hatékony többsávos átvitelt különböző frekvenciasávokban, hozzájárulva a kommunikációs rendszerek teljesítményének és kapacitásának növeléséhez.
Többsávos hullámhossz-multiplexes (DWDM) átviteli technológia kialakítása
A hagyományos C sávban történő átviteli rendszer tervezése során azok a paraméterek, amelyeket állandónak lehet tekinteni, nem jelentenének gyakorlati problémát. Azonban az S sáv + C sáv + L sáv + U sávon történő többsávos átvitel esetén figyelembe venni a hullámhosszsávok közötti átviteli teljesítmény különbségét, és olyan tervezési megközelítésre van szükség, amely figyelembe veszi a hullámhossz függőségét. Például, ahogy az optikai teljesítmény növekszik és az átviteli távolság nő, a nemlineáris degradációs tényezők, mint például a gerjesztett Raman szórás, a keresztfázisú moduláció és a négyhullámú keveredés válnak hangsúlyosabbá. Ezek a jelenségek a fény kölcsönhatásából erednek több hullámhosszon, és jelentősen befolyásolják a többsávos hullámhossz-multiplexes rendszerek átviteli teljesítményét.
„A magas hullámhossz-sokszorozások esetén különösen fontos a fent említett nemlineáris jelenségek megértése és kezelése, mivel ezek korlátozhatják az átviteli teljesítményt. Ezért az átviteli rendszerek tervezésénél kiemelt figyelmet kell fordítani ezekre a tényezőkre, hogy optimalizált és megbízható működést érhessünk el a többsávos hullámhossz-multiplexes rendszerekben.”
Ebben a projektben a Fujitsu és a KDDI Research kidolgozott egy tervezési módszert a többsávos hullámhossz-multiplexes rendszerekhez. Létrehoztak egy szimulációs modellt, amely figyelembe veszi a különböző sávok közötti kölcsönhatást és az átviteli teljesítmény degradációs tényezőit. A fejlesztett modell lehetővé teszi a szakemberek számára, hogy optimalizált tervezéseket hozzanak létre a többsávos átvitel során, figyelembe véve a hullámhosszok közötti összetett kölcsönhatásokat és nemlineáris hatásokat.
Emellett, mivel a hullámhossz-multiplexes (WDM) optikai jeleket az S és U sávokban a C és L sávokból származó optikai jelekből generálják teljesen optikai feldolgozási technológiával, nincs szükség dedikált adókra és vevőkre az S és U sávokban. Az integrált technológiák egyesítése lehetővé tette a DWDM átvitelt az S sáv + C sáv + L sáv + U sávban, ahol koherens átviteli technológiát alkalmaznak, kihasználva a fény fázisát. Ez a megközelítés lehetővé teszi a nagy sebességű és nagy kapacitású kommunikációt, elősegítve a többsávos hullámhossz-multiplexes rendszerek hatékony működését.
Az O sávban történő koherens DWDM átviteli technológia kialakítása
Hagyományosan a koherens átviteli technológia hajlamos torzítani az O sáv átviteli jeleit más optikai jelkomponensek hatása miatt. Emellett az O sávban a gyakori nemlineáris zaj nehézkesen eliminálható digitális jelprocesszálási technológiával, ami csökkentheti a rendszer teljesítményét. Ennek eredményeként a koherens átviteli technológia alkalmazása az O sávban számos kihívással járhat.
Ezen kihívások megoldására tett erőfeszítések azonban kulcsfontosságúak a hatékony és megbízható többsávos hullámhossz-multiplexes rendszerek kialakításában. Az O sávban alkalmazott koherens átviteli technológia fejlesztése lehetővé teszi a korszerű kommunikációs rendszerek számára, hogy kiaknázzák az O sáv kiterjedt frekvenciatartományát, miközben minimalizálják a torzításokat és a nemlineáris zajt, ezáltal növelve a rendszer hatékonyságát és teljesítményét.
Az O sávban a nemlineáris zaj minimalizálható a hullámhosszjelre kisugárzott optikai teljesítmény megfelelő beállításával. Ez a megközelítés hatékonyan csökkentette a nemlineáris zaj hatásait, lehetővé téve a koherens DWDM átvitelt 9,6 THz-en át az O sávban, még akkor is, ha elhagyták a jelkompenzációs folyamatot az adó oldalán, valamint a hullámhossz-diszperzió kompenzációt a vevő oldalán. Az O sáv, mint a nulladiszperzió közelében található hullámhosszsáv, kevésbé érintett a hullámhossz-diszperziótól. Ennek előnye, hogy csökkenti a digitális jelprocesszálás terhelését és növeli az energiahatékonyságot. A hatékony minimális zajcsökkentés lehetővé teszi a koherens DWDM technológia hatékony alkalmazását az O sávban, ezáltal maximalizálva a rendszer teljesítményét és átviteli kapacitását.
Pár szóban a KDDI Research-ről
A KDDI Research, a KDDI csoport kutatási és fejlesztési központja, kulcsfontosságú szerepet tölt be a kutatásokban a két bázison, az Advanced Technology Laboratories-ben és a KDDI Research Atelier-ben. Céljuk, hogy új életstílusokat teremtsenek, miközben hatékony megoldásokat kínálnak különböző társadalmi kihívásokra. Mint a telekommunikációs szektor kutatóintézete, folytatják a víziójukat a kihívások felvállalása iránt, annak érdekében, hogy egy virágzó és az emberek számára barátságos társadalmat teremtsenek. Ezen kívül elkötelezettek az új értékek létrehozása mellett, és folytatják a kutatást és fejlesztést a fejlett technológiák terén, hogy hozzájáruljanak a társadalom és az emberek életminőségének javításához.
Összegzés
A Fujitsu Limited és a KDDI Research sikeresen kifejlesztett egy nagy kapacitású több sávos hullámhossz-multiplexes átviteli technológiát, amely optikai szálakat használ meglévő infrastruktúrákban. Az új technológia lehetővé teszi a korábban nem elérhető hullámhosszsávok átvitelét, és a tételszerű hullámhosszátalakító és többsávos erősítési technológiával 5,2-szeres hullámhossz-sokszorozást biztosít az áramláshullámok számára. Ez eredményes és költséghatékony megoldást nyújt a kommunikációs forgalom növelésére városi és sűrűn lakott területeken, valamint csökkenti a szolgáltatás elindításához szükséges időt és költségeket.
Ez a projekt NEDO kezdeményezése, amely az 5G utáni információs és kommunikációs rendszerek fejlesztését célozza meg Japánban. A Fujitsu és a KDDI Research aktívan részt vettek ebben a projektben, amely az 5G utáni optikai hálózatok teljesítményének javítását tűzte ki céljául.
A két vállalat olyan tervezési módszert alkalmazott, amely figyelembe veszi a hullámhosszsávok közötti átviteli teljesítmény különbségét. A Fujitsu szimulációs modellt hozott létre, amely minimális hibával tervez többsávos hullámhossz-multiplexes rendszereket. A KDDI Research eredményesen kihasználta az O sáv frekvenciáját, és tényleges átviteli kísérletekkel igazolta a többsávos hullámhossz-multiplexes átvitel lehetőségét.
A tervezés során a két cég figyelembe vette a hullámhossz függőségét, különös tekintettel a nemlineáris jelenségekre, amelyek befolyásolják az átviteli teljesítményt magas hullámhossz-sokszorozások esetén. Az integrált technológiák egyesítése lehetővé tette a DWDM átvitelt az S, C, L és U sávokban, és a koherens átviteli technológia alkalmazásával növelte a rendszer teljesítményét.
Az O sávban történő koherens átviteli technológia kihívásokkal jár, de a megfelelő optikai teljesítménybeállítással és zajcsökkentéssel a KDDI Research bizonyította a koherens DWDM átvitel hatékonyságát. A nulla diszperzió közelében lévő O sáv kevésbé érzékeny a hullámhossz-diszperzióra, ezáltal növelhető a rendszer hatékonysága és energiatakarékossága.
A KDDI Research a KDDI csoport kutatási és fejlesztési központja, amely kulcsfontosságú szerepet játszik a társadalmi problémák megoldása terén. A vállalat folytatja a kutatásokat a fejlett technológiák terén, törekedve arra, hogy új életmódokat hozzanak létre, és javítsák az emberek életminőségét.
techkalauz.hu – az online techmagazin
