Новая технология шумоподавления позволяет передать 400 Гб/сек по оптоволокну на 12 800 км без повторителей сигнала

    Учёные из Bell labs разработали и протестировали новый способ борьбы с шумом и искажениями при передаче оптического сигнала. Они продемонстрировали эффективную скорость передачи данных на уровне 400 Гб/сек на расстояние 12 800 километров. Принцип работы системы шумоподавления напоминает давно используемое в аудиотехнике балансное (симметричное) подключение — сигнал разделяется на две части, одна из них передаётся как обычно, а вторая — в противофазе. На принимающей стороне вторая часть снова переворачивается и складывается с первой. В результате искажения и помехи, попавшие в оба сигнала, взаимно уничтожаются, а сам сигнал усиливается на 6 дБ:



    В оптоволокне всё происходит примерно так же, только основная волна и её «близнец» в противофазе передаются во взаимно перпендикулярных плоскостях поляризации. Благодаря этому уровень нелинейных искажений удалось уменьшить на 8.5 дБ. В ходе главного эксперимента они, используя волновое уплотнение каналов, добились «сырого» битрейта в 512 Гб/сек, что, после вычитания оверхеда на коды коррекции ошибок дало 406,6 Гб/сек. Сигнал передавался через кабель, состоящий из 160 сегментов по 80 километров, между которыми были лишь оптические усилители EDFA.


    a. Схема экспериментальной установки. b. Сравнение качества сигнала с использованием новой схемы шумоподавления и без неё. с. Количество ошибок в сигнале, прошедшем 12800 км до и после коррекции ошибок.

    Технология, получившая название PCTW (Phase-Conjugated Twin Waves), позволит уменьшить количество повторителей на длинных дистанциях или даже полностью отказаться от них, оставив лишь усилители. Это может заметно снизить стоимость прокладки трансконтинентальных оптоволоконных линий связи. На коротких дистанциях возможно уменьшение накладных расходов на коды коррекции ошибок и увеличение полосы пропускания.

    Поделиться публикацией
    Ой, у вас баннер убежал!

    Ну. И что?
    Реклама
    Комментарии 38
    • +15
      Прямо вижу, как прочитав эту новость, ученые из других лабораторий хлопают себя по лбу и произносят: «Блин, решение же было на поверхности, почему мы первые не догадались!»
      • +1
        Не очень понятно, что тут нового конечно.
        • +2
          В каком-то смысле можно сказать, что они впервые применили оптический дифференциальный сигнал для передачи информации.
        • +1
          Не думаю, что там всё так просто. Мало догадаться, надо ещё и реализовать это всё. Дьявол в деталях. Похожий принцип использовался и раньше — посреди участка оптоволокна переворачивали фазу, в результате в первой половине пути образно говоря сигнал «уплывал» в одну сторону, а во второй — в противоположную, компенсируя первую половину.
          • 0
            Ребята подняли мощность сигнала в 2 раза, не удивительно что отношение сигнал/шум стало лучше и соответственно увеличилась дальность. А вот как они синхронизировали сигналы и компенсировали расхождение частот ЦАП/АЦП интересно.
            • +2
              Увеличение мощности имеет ограничение сверху по увеличению дальности связи из-за нарастания различных нелинейных эффектов в волокне (рассеяние Рамана, рассеяние Бриллюэна...), которые приводят к повышению фазовых и частотных шумов. Собственно, про то как избежать этих эффектов и написано в статье.

              Опорная частота для синхронизации приемника и передатчика обычно заложена в самом сигнале. Это обязательное условие многих высокоскоростных асинхронных линий передачи данных.
      • +2
        сигнал разделяется на две части

        сам сигнал усиливается на 6 дБ


        По-моему, противоречие. Может имелось в виду: На передатчике уменьшили на 3 дБ мощность на компоненту, на приемнике сложили — восстановили прежнюю мощность. Иначе получается, что сигнал просто усилили в два раза.
        • +4
          Сигналы отправляются в противофазе. Помехи же действуют на два сигнала абсолютно одинаково, то есть в одной и той же фазе. Когда один из сигналов инвертируют в конце, шум на одном канале складывается в противофазе с шумом на другом канале, и таким образом уничтожается, а полезный сигнал, перевернутый обратно в фазу со своим собратом, при сложении усиливается ровно в два раза (+6,02 дб).
          • +4
            Тут важно не путать, что с чем сравнивать. Суммарный сигнал конечно в 2 раза больше, чем обе компоненты по отдельности. Но общая излучаемая мощность равна общей принятой мощности минус потери на распространение.
            Когда сравнивают различные способы формирования, одинаковой считают именно общею излученную мощность. Если надо сформировать две компоненты (как в статье), эту общую мощность делят пополам. Иначе любые сравнения некорректны.
            Более того, если имеют дело с мобильными устройствами, также учитывают мощность, потребляемую от батареи, расходуемую на формирование сигнала.
            Грубо говоря, задача в общем случае формулируется так: вот тебе источник энергии, дающий, например, 1 Вт. Потрать его так, чтобы передать информацию как можно дальше с оговоренным качеством приема.
          • 0
            Зачем его делить если можно через повторители пропустить и передавать по каждой из двух линий сигнал исходной мощности?
          • 0
            Alcatel на нынешней выставке СвязьЭкспо показала уже чип на 400Гбит по DWDM лямбдам. Они уже работают без регенераторов и только на усилителях. В этой статье не описано, производится ли компенсация дисперсии или нет. Alcatel утверждают, что у них работает без компенсатора. Импульсы на столько короткие, что чип математически компенсирует растягивание сигнала.
            • +1
              Пруф: плата по середине с 4 портами CFP


              Расстояние не на столько гигантское, но для серийного применения подходит и переход через океан осилит.
              • 0
                4 CFP модуля — это 16 длин волн/каналов. В статье использовали только 8 каналов, т.е. аналогично только двум CFP модулям. Но Alcatel все равно молодцы, конечно.
                • 0
                  В Alcatel 100Гбит CFP — клиентское подключение, т.е. примерно 1310нм. А из WAN порта уже выходит две лямбды TX и RX. В DWDM систему можно с десяток каналов по 400Гбит мультиплексировать.
                  • 0
                    я так и не понял, какая скорость приходится на одну длину волны?

                    из WAN порта уже выходит две лямбды TX и RX

                    В смысле на TX и RX приходится по две длины волны?
                    • 0
                      400 гбит\с на TX — одна лямбда
                      400 гбит\с на RX — вторая лямбда

                      а шаг 50Ггц?
                      • 0
                        RX и TX на разных длинах волн?? Во всех пресс-релизах на 1830 пишут о шаге в 50ГГц.
                        • 0
                          Любая WDM система строится на том, что rx и tx на разных длинах волн работает.
                          Ну и минусы, как у и любого мукспондера чтобы достать одну сотню придётся разбирать весь канал.
                          • 0
                            Можно и на одной частоте. 400G в 50GHz передать нельзя. Там говориться о передаче суперченела, на рисунке видно что его ширина примерно 400GHz
                            • 0
                              Теперь понятно. Я сразу не разобрался. У 1830 на входе 4 CFP на выходе один канал со своей модуляцией.
                              • 0
                                Верно. Только в идеале передается все это в меньшей ширине спектра, за счет того, что не требуются большие разделители между поднесущими в суперченеле. Кстати на рисунке CFP2 модули, они меньше стандартных CFP.
                              • 0
                                почему? Ответвляем 5% после усилителя, заводим на демукс, на нем выдергиваем нужное. Тот сегмент кабеля, что уходит дальше просто не использует уже занятую лямбду под страхом смерти. Имхо, вполне себе рабочее решение.
                              • 0
                                dwdm обычно на двух волокнах строят по причине наличия усилителей. Так что можно использовать одну длину волны в разных волокнах.
                    • 0
                      Компенсация дисперсии там присутствует, они провели в том числе и испытания с упором на дисперсию.

                      In dispersive nonlinear transmission, the nonlinearity cancellation additionally requires a dispersion-symmetry condition that can be satisfied by appropriately predispersing the signals.
                      • 0
                        из схемы видно что коагерентный приемник и отстуствуют компенсаторы дисперсии, т.е. «как у всех» :)
                      • –2
                        Принцип уже используется в профессиональной аудиотехнике.
                        Клёво, что и в этой сфере реализовали.

                        • +2
                          Простите мое невежество, но объяснит мне кто нибудь физический принцип формирования шумов в оптической линии? Какого рода помеха дает одновременное и синхронное искажение оптического сигнала в обе линии?
                          • +2
                            Возможно физическое воздействие на стекло. К примеру неравномерное тепловое расширение по всей длине трассы: скорость изменения физических параметров волокна низкая, но этого может быть достаточно, чтобы внести изменения в обе фазы сигнала.
                          • 0
                            В чем новизна решения? Что-то я не понял, системы с когерентным гетеродинным детектированием уже как 2 года используются в современных сетях связи. Именно с разбиением на две поляризационные составляющие и с инвертированием фазы на 90 градусов. Компенсация хроматической дисперсии в таких системах происходит только электронным методом, т.к. дисперсия уменьшает влияние нелинейных эффектов и ее компенсация другими способами крайне не желательна.
                            Кстати на графике указан BER порядка 1E-4, а в стандартных системах используется значение 1E-15. Уменьшение на 10 порядков. В результате если мерять одним аршином то там никаких 12тыс. километров не будет.
                            • 0
                              в стандартных системах используется значение 1E-15
                              Какие системы Вы называете стандартными (Если есть функционирующие системы, и Вы о них знаете, оставьте, пожалуйста, источник)? Интересно, иходя из каких соображений для данного исследования был выбран уровень в 1E-4, может вы знаете?
                              • 0
                                При принятии в коммерческую эксплуатацию как правило к каналам предъявляется требование на определенное значение BER. Нормативных требований на сколько я помню нет, стандартные значения лежат в пределах от 1E-14. Если не ошибаюсь при BER 1E-9 уже обычно идет оповещение о деградации качества сигнала. Ведь чем больше значение тем больше запас прочности по ошибкам на этом канале.
                                TDM каналы регламентируются стандартом G.826
                                Ethernet на сколько помню тестируют на количество переданных и принятых фреймов при различных значения фреймов (64, 1538, 1600)
                              • 0
                                BER = 1e-4 похоже считается на входе декодера FEC.
                                • 0
                                  там написано после применения HD и SD FEC к сигналу.
                              • 0
                                Каким кодом кодируется сигнал?
                                Какие нелинейные эффекты учитывались при расчетах?
                                Насколько сильно шумят EDFA?
                                • 0
                                  Я нашел вот такое упоминание (тут):
                                  Note also that the asynchronous PCTW transmission with sufficient time between the two polarization components is physically identical to conventional polarization-division multiplexed quadrature phase-shift-keying (PDM-QPSK) transmission.
                                  Судя по тому что у них пролеты 80км, там что-то очень малошумящее с NF порядка 5

                                Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                                Самое читаемое