Технология Alcatel-Lucent увеличивает пропускную способность оптических сетей в 10 раз

Лаборатории Белла (Bell Labs), научно-исследовательское подразделение Alcatel-Lucent, предвидя стремительный рост трафика сетей 5G и Интернета вещей, совершили революционный прорыв, раздвинув границы пропускной способности оптических сетей.

Согласно исследованию Лабораторий Белла, предприятия и операторы связи сталкиваются с ежегодным удвоением трафика передачи данных. В связи с ожидаемым появлением беспроводных технологий 5G Лаборатории Белла прогнозируют, что в течение ближайших десяти лет будут востребованы коммерческие оптические транспортные системы с пропускной способностью на уровне петабит в секунду.

Понимая, что такой спрос способен вызвать превышение емкости имеющихся оптоволоконных сетей, Лаборатории Белла на конференции IEEE Photonics 2015 представили технологию для оптических сетей, которая может помочь операторам решить эту проблему: оптическую систему пространственного мультиплексирования каналов с обеспечением на приемной стороне в режиме реального времени их пространственного демультиплексирования и цифровой обработки по методике «многократный вход — многократный выход» (MIMO-SDM — real-time space-division multiplexed optical multiple-input-multiple-output).

Технология Лабораторий Белла MIMO-SDM, впервые продемонстрированная в режиме реального времени, способна увеличить пропускную способность оптоволокна с нынешних 10-20 терабит в секунду до 1 петабит в секунду, т.е. до 1000 терабит в секунду. Лаборатории Белла в Нью-Джерси успешно провели эксперимент по передаче информации по оптоволоконной линии протяженностью 60 км с использованием связанных мод (coupled mode fibre). В эксперименте были задействованы шесть передатчиков и шесть приемников с цифровой обработкой сигнала на приемной стороне в реальном времени по методике 6×6 MIMO-SDM.

С помощью технологии MIMO-SDM Лаборатории Белла рассчитывают преодолеть ограничения, не позволяющие достичь потенциально возможных предельных значений пропускной способности на современном оптическом волокне, в системах с разделением каналов по длине волны оптического излучения. Эти ограничения связаны с наличием нелинейных искажений и взаимодействий между каналами в таких системах передачи и известны как нелинейный предел Шеннона. Он определяет значение или порог максимальной скорости передачи информации по оптическому волокну, применяемому в сегодняшних городских и транспортных сетях.

Комментируя достигнутый успех, Маркус Велдон (Marcus Weldon), президент Лабораторий Белла и главный директор Alcatel-Lucent по технологиям, сказал: «Данный эксперимент представляет собой революционный прорыв в создании оптического транспорта будущего. С появлением беспроводных технологий пятого поколения и облачных технологий мы находимся в преддверии крупнейших перемен в сфере сетей связи. Сети операторов и предприятий ожидает массовый прирост трафика. Лаборатории Белла продолжают работу над инновациями, формирующими будущие сети связи, которые смогут справиться с новыми требованиями».

Ключевые факты

• Лаборатории Белла продемонстрировали первый в мире прототип системы передачи в реальном времени 6×6 MIMO, которая сможет раздвинуть пределы пропускной способности для удовлетворения будущих потребностей в передаче трафика.
• Используя технологию MIMO-SDM, Лаборатории Белла рассчитывают преодолеть ограничения пропускной способности, накладываемые на современное оптическое волокно нелинейным пределом Шеннона. В ходе эксперимента по передаче сигнала с применением технологии 6×6 MIMO перекрестные искажения в специальном оптоволокне с поддержкой шести параллельных путей передачи впервые устранялись с помощью обработки сигнала в реальном времени. Тем самым технология стала ближе к реальным потребностям по сравнению с предыдущими экспериментами, когда такая обработка проводилась в режиме моделирования, то есть как «off-line processing».
• Технология MIMO-SDM позволит увеличить пропускную способность современного оптоволокна до петабит в секунду (такой емкости достаточно, чтобы 2/3 населения США могли одновременно передавать фильмы в высоком разрешении по одному оптоволокну).

Alcatel-Lucent представила первую коммерческую технологию передачи 100 Гбит/с на одной оптической несущей с использованием принципов когерентного приема в июне 2010 г, а в 2014 г. — первую коммерчески доступную плату передачи 100/200 Гбит/с с одной несущей и адаптивным форматом модуляции, способную обеспечить пропускную способность системы до 24 Тбит/с. В 2013 г. Alcatel-Lucent сообщила о первом запуске с компанией FT Orange оптического канала 400 Гбит/с емкостью 17,6 Тбит/с с использованием цифрового сигнального процессора 400G Photonic Service Engine (PSE), разработанного совместно с Лабораториями Белла.

Лаборатории Белла, научно-исследовательское подразделение Alcatel-Lucent, с 1925 г. являются источником новых коммуникационных технологий, играя ключевую роль в создании и совершенствовании таких технологий, как лазеры и оптоволоконные системы связи. Среди достижений и изобретений Лабораторий Белла в сфере оптических сетей: технология плотного волнового мультиплексирования Dense Wavelength Division Multiplexing (DWDM), оптоволокно с ненулевой дисперсией, первые в мире полевые испытания технологии 100 Gigabit Ethernet, продвинутая технология оптической модуляции и когерентного детектирования.