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世界首例空间光开关样机成功实现15模复用信号光切换

由RubenSoaresLuís领导的日本国家信息和通信技术研究所(NICT,日本)网络研究所的一组研究人员及其合作伙伴已经实现了现场部署的15模光纤网络的首次演示,相当于在意大利拉奎拉市使用一根光纤安装15个并行光纤网络。

到目前为止,模分复用光纤通信网络仅在实验室环境中进行了演示,切换模式的数量限制在10个。在本次演示中,世界上第一个现场部署的具有标准包层直径的15模光纤,安装在意大利拉奎拉市,用于支持能够切换多达六个15模式空间超级信道的网络节点,每个信道使用模式多路复用传输高达每秒5太比特(Tbit/s)的信号。

这相当于使用单根光纤和单个网络节点实现15个并行光纤网络,展示了空分复用(SDM)系统在现实环境中极大扩展当前光纤网络容量的潜力。大都市15模光纤网络长6.1公里,安装在拉奎拉市的地下隧道中。15模网络节点是第一个15模可重构光分插复用器(ROADM),它使用重新编程的传统波长选择开关(WSS)。这允许使用相同的交换结构同时切换多种模式,从而大大降低系统的总体成本。

该演示表明,具有标准包层直径的多模光纤的模式复用与当前的布线技术兼容并具有高空间信道数,可以在已部署的网络中采用,是实现骨干网的重要一步支持Beyond5G之后各种信息通信服务的通信系统。

该实验的结果在第48届欧洲光通信会议(ECOC2022)上被接受为截止日期后的论文报告,并于当地时间2022年9月22日星期四提交。

大容量SDM技术一直在研发中,以应对不断增长的业务量。此前,NICT已成功展示了多芯光纤支持的大容量传输和交换。

然而,已经改进了空间密度(每根光纤的通道数)的多模光纤网络系统的使用正在开发中。在实验室环境中,每条多模光纤可进行10种或更少模式的光学切换已得到证明。尽管如此,预计在现实环境中进一步扩展模式数量和验证。

NICT及其合作伙伴利用意大利拉奎拉市现场部署试验台的多模光纤实施了一个15模光纤网络。部署的15模光纤用于演示长达48.8公里(8轮)的模式复用传输。此外,首次实现了使用现场部署光纤对15模复用信号进行光切换。

SDM光开关原型是使用常规波长选择开关(WSS)构建的,该开关被编程为同时处理来自多种模式的信号。实际上,每个WSS相当于5个波长交叉连接(WXC),每个具有2×2交换能力。总共使用3个WSS来切换每根光纤总共15个模式。支持15模复用信号的发射器和WXC节点位于拉奎拉大学的设施中,并连接到现场部署的6.1公里15模光纤环。

在光开关演示中,生成了具有6个波长的15模信号。每个波长对应一个容量为5Tbit/s的15模空间超级信道,每根光纤的总数据速率为30Tbit/s。在网络节点,模式复用信号的每个波长的路径根据编程配置进行定向。评估了ROADM系统的三个一般功能,包括所有波长的添加/删除、所有波长的快速通过以及单个波长的部分快速或添加/删除。对于所有情况,模式多路复用信号在光切换后都被适当地接收到。

尽管模式复用需要在接收器处进行数字信号处理以补偿模式混合,但使用标准直径的多模光纤的模式复用网络可以以低成本提供高密度、高容量的网络。多模光纤易于制造,与现有电缆技术兼容,能够以低成本提供高密度、大容量的网络。此次在试验台上演示模式复用信号的光传输和切换,是加速模式复用通信研究和实现支持通过Beyond5G向各种信息服务演进的骨干通信系统迈出的重要一步。

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