TOKIO--(BUSINESS WIRE)--NTT Corporation (President und CEO: Akira Shimada, „NTT“) ist das weltweit schnellste1 optische Übertragungsexperiment für digitale kohärente2 optische Signale mit mehr als 2 Tbit/s pro Wellenlänge gelungen.
In diesem Experiment hat NTT ein Verstärker-IC3-Modul für einen Ultrabreitbandverstärker and und eine digitale Signalverarbeitungstechnologie entwickelt, die mit extrem hoher Genauigkeit Verzerrungen in der optischen Transceiver-Schaltung kompensieren können. Anschließend haben wir die Übertragung und den Empfang digitaler kohärenter optischer Signale mit mehr als 2 Tbit/s pro Wellenlänge demonstriert und unter Verwendung eines optischen Verstärkers ein optisches Signal mit 2,02 Tbit/s erfolgreich über 240 km übertragen.
Dieses Ergebnis legt nahe, dass durch die weitere Skalierbarkeit der digitalen, kohärent-optischen Übertragungstechnologie sowohl eine hohe Kapazität pro Wellenlänge – die mehr als doppelt so hoch ist wie die herkömmliche – als auch eine lange Übertragungsstrecke erreicht werden kann. Diese Kerntechnologie soll die Entwicklung des All-Photonics-Netzes der Initiativen IOWN4 und 6G vorantreiben.
In Zukunft dürfte der Kommunikationsverkehr infolge der Verbreitung von 5G-Diensten, die verschiedene soziale Probleme angehen werden, sowie der Entwicklung von IOWN- und 6G-Diensten zunehmen. Das All-Photonics-Netz, das Backbone-Netz für die optische Kommunikation der IOWN, muss auf kosteneffiziente Weise eine noch größere Kapazität erreichen. Um zukünftig Ultra-High-Speed-Ethernet-Signale von 1,6 Terabit pro Sekunde oder mehr über große Entfernungen wirtschaftlich übertragen zu können, hoffen wir, durch eine Erweiterung der Übertragungskapazität pro optischer Signalwellenlänge und der Signalsymbolrate6 eine optische Fernübertragung mit mehr als 2 Tbit/s pro Wellenlänge zu erreichen und die Informationsmenge pro Symbol zu optimieren.
Um die Übertragungskapazität pro Wellenlänge zu erhöhen, muss die Geschwindigkeitsgrenze von Silizium-CMOS7-Halbleiterschaltungen überwunden werden. Bis dato hat NTT optische Übertragungssysteme und integrierte Geräte unter Verwendung der Bandverdopplertechnologie erforscht und entwickelt, die die Geschwindigkeitsgrenze von Silizium-CMOS unter Verwendung von AMUX überwindet, und es ist uns gelungen, optische Signale mit einer Symbolrate von über 100 Gigabaud8 zu erzeugen. Um jedoch optische Übertragungen von mehreren Terabit pro Sekunde oder mehr zu realisieren, muss sowohl eine größere Bandbreite als auch eine höhere Leistung des elektrischen Verstärkers (Treiberverstärker zur Ansteuerung des optischen Modulators) im optischen Transceiver erreicht werden. Da die Geschwindigkeiten weiter steigen, besteht außerdem ein Bedarf an Technologien, die in der Lage sind, Abweichungen von der idealen optischen Übertragungs-/Empfangsschaltung (Unterschiede in der Signalpfadlänge, Verlustvariationen aufgrund von Signalpfaden usw.) mit extrem hoher Genauigkeit zu kompensieren.
Jetzt haben wir weltweit erstmals die Übertragung und den Empfang eines digitalen, kohärent-optischen Signals mit mehr als 2 Tbit/s pro Wellenlänge demonstriert (Fig. 1, links) und erfolgreich ein Übertragungsexperiment mit einem optischen Verstärkungs-Repeater mit 2,02 Tbit/s über 240 km durchgeführt (Fig. 1, rechts). Unser Team hat diese Leistung durch die fortschrittliche Verschmelzung des originalen IC-Moduls von NTT für Ultrabreitband-Basisband-Verstärker und ultrapräziser digitaler Signalverarbeitungstechnologie erreicht.
Ein IC-Modul für Ultrabreitband-Basisband-Verstärker
NTT hat einen Ultrabreitband-Basisbandverstärker-IC3 erforscht und entwickelt, der auf der InP-basierten Heterojunction Bipolar Transistor (InP HBT)-Technologie9 basiert und mit einem 1-mm-Koaxialstecker ausgestattet ist, der Frequenzen bis zu 110 GHz unterstützt. Es ist uns gelungen, ein Modul zu entwickeln, das in einem Gehäuse montiert ist und eine Ultrabreitbandleistung (Fig. 2, links) sowie eine ausreichende Verstärkung und Ausgangsleistung (Fig. 2, rechts) aufweist. Gegenwärtig haben wir dieses Basisbandverstärker-IC-Modul als Treiberverstärker zur Ansteuerung eines optischen Modulators eingesetzt.
Eine ultrapräzise optische Transceiver-Schaltung zur Kompensation von Verzerrungen auf der Grundlage digitaler Signalverarbeitungstechnologie
NTT hat ein IC-Modul für Ultrabreitband-Basisband-Verstärker entwickelt, das auf der InP HBT-Technologie basiert und die Erzeugung von Ultra-Hochgeschwindigkeitssignalen ermöglicht. Wenn es jedoch als Treiberverstärker zur Ansteuerung eines optischen Modulators verwendet wird, muss es in einem hohen Leistungsbereich arbeiten, so dass die Nichtlinearität des Treiberverstärkerausgangs (bei der die Ausgangsleistung nicht proportional zur Eingangsleistung ist) zu einem Problem wird und sich die optische Signalqualität (Signal-Band-Rauschverhältnis) verschlechtert. Zudem macht sich bei ultraschnellen Signalen eine Verschlechterung der Signalqualität bemerkbar, die auf die Abweichung vom Idealwert innerhalb des optischen Transceivers zurückzuführen ist.
In diesem Experiment kompensierte die weltweit führende digitale Signalverarbeitungstechnologie von NTT die im Modulatortreiber erzeugte nichtlineare Verzerrung und die Abweichung vom Idealwert innerhalb des optischen Transceivers mit höchster Präzision. Wir haben den Betriebsbereich des IC-Moduls erweitert und konnten die optische Signalqualität verbessern (Fig. 3). Mit diesem hochwertigen optischen Ultra-Hochgeschwindigkeitssignal haben wir ein Übertragungsexperiment mit optischer Verstärkung durchgeführt. Das PCS-144QAM5-Verfahren, das die Verteilung der Signalpunkte optimiert, wurde auf ein optisches Ultrahochgeschwindigkeitssignal von 176 Gigabaud angewandt, um ein optisches Signal von bis zu 2,11 Tbit/s zu erzeugen. Außerdem ist es uns gelungen, ein optisches Signal von 2,02 Tbit/s über 240 km zu übertragen. Dabei kam eine Technologie zum Einsatz, die entsprechend der Übertragungsdistanz die optimale Informationsmenge zuordnet (Fig. 4).
Diese Technologie soll eine äußerst zuverlässige Übertragung von Hochleistungssignalen mit mehr als 2 Tbit/s pro Wellenlänge ermöglichen, indem sie optische Signale bündelt. Insbesondere die Technologie zur Erhöhung der Modulationsgeschwindigkeit optischer Signale trägt nicht nur zur Erhöhung der Kapazität pro Wellenlänge bei, sondern kann, wie in Fig. 5 gezeigt, in Kombination mit der Technologie zur Erweiterung der Wellenlängenressourcen10 auch Hochleistungssignale erzeugen. Unsere Technologie soll auch die Übertragung über große Entfernungen ermöglichen. NTT wird die Forschung und Entwicklung vorantreiben, indem es die Integration der eigenen Gerätetechnologie, der digitalen Signalverarbeitungstechnologie und der optischen Übertragungstechnologie im Hinblick auf die Realisierung eines All-Photonics-Netzes im Rahmen der IOWN- und 6G-Initiativen fortsetzt.
1 Laut NTT-Recherche vom September 2022
2 Die digitale kohärente Technologie ist ein Übertragungsverfahren, das digitale Signalverarbeitung und kohärenten Empfang kombiniert. Der kohärente Empfang ist eine Technologie, die es ermöglicht, die Amplitude und Phase von Licht zu empfangen, indem sie Interferenzen zwischen einer Lichtquelle auf der Empfangsseite und dem empfangenen optischen Signal verursacht. Modulationsverfahren wie Polarisationsmultiplexing und Phasenmodulation verbessern die Effizienz der Frequenznutzung, und die hochpräzise optische Signalkompensation durch digitale Signalverarbeitung und kohärenten Empfang führt zu einer deutlichen Verbesserung der Empfangsempfindlichkeit.
3 Ein von NTT entwickelter Ultrabreitband-Basisbandverstärker-IC (Integrated Circuit) mit der weltweit größten Bandbreite. InP-HBT ist ein Verstärker-IC, der unsere einzigartige hochpräzise Schaltungsentwicklungstechnologie und eine neue Schaltungsarchitekturtechnologie nutzt, die Breitband ermöglicht. Pressemitteilung von NTT: „Achievement of Amplifier IC with World's Widest 241 GHz Bandwidth: Expected as General-Purpose Ultra High-Speed Device Technology for Next-Generation Data Centers and Beyond 5G“
https://group.ntt/jp/newsrelease/2019/06/03/190603b.html
4 NTT Technology Report for Smart World: What’s IOWN?:
https://group.ntt/jp/newsrelease/2019/05/09/190509b.html
5 PCS (Probabilistic Constellation Shaping) ist eine Technologie, die die Anforderungen an das Signal-Rausch-Verhältnis bei der Signalübertragung reduziert, indem die Verteilung und Anordnung der Signalpunkte auf Grundlage der Informationstheorie optimiert wird. QAM (Quadrature Amplitude Modulation) ist eine Modulationsmethode, die Informationen sowohl über die Amplitude als auch über die Phase des Lichtsignals überträgt. 144QAM hat 144 Signalpunkte. Durch Anwendung der PCS-Technologie auf das QAM-System wird es möglich, die Signalqualität entsprechend den Bedingungen der Übertragungsstrecke zu optimieren.
6 Die Anzahl an Umschaltungen der optischen Wellenform in einer Sekunde. Ein optisches 176-Gigabaud-Signal überträgt Informationen, indem es die optische Wellenform 176 Milliarden Mal pro Sekunde umschaltet.
7 Komplementäre Metalloxid-Halbleiter werden verwendet, um umfassende Funktionen wie z. B. eine CPU als Struktur zur Realisierung einer integrierten Halbleiterschaltung zu realisieren. Diese Art von Schaltung wird häufig für die Übertragung und den Empfang von optischen Übertragungen mit großer Kapazität verwendet, da die Signalmenge groß ist. Obwohl die Geschwindigkeit aufgrund der Miniaturisierung zunimmt, sind Verbindungshalbleiter in Bezug auf die hohe Geschwindigkeit überlegen.
8 Pressemitteilung von NTT: „World's First Successful Wavelength Multiplexing Optical Transmission Experiment for Long-distance Transmission of 1 Tbit/s per Wavelength: A Future Large-Capacity Communication Network Technology Supporting the Spread of IoT and 5G Services“
https://group.ntt/en/newsrelease/2019/03/07/190307a.html
9 Ein Bipolartransistor mit Heteroübergang unter Verwendung von Indiumphosphid, einem Halbleiter der Gruppe III-V. Es handelt sich um einen Transistor mit ausgezeichneter Geschwindigkeit und Spannungsfestigkeit.
10 Pressemitteilung von NTT: „World's First Success in Broadband Optical Amplification Relay Transmission Using Optical Parametric Amplifier: Capable of More than Twice the Capacity of Conventional Optical Amplifiers“
https://group.ntt/jp/newsrelease/2021/01/28/210128b.html
Über NTT
NTT glaubt an die Lösung sozialer Probleme durch unsere Geschäftsaktivitäten, indem wir Technologie für das Gute einsetzen. Seit über 150 Jahren ist ein innovativer Ansatz Teil unserer Kultur. Dieser innovative Ansatz führt zu bahnbrechenden Errungenschaften, die eine natürlichere und nachhaltigere Welt ermöglichen. NTT Research and Development gibt Einsichten, Innovationen und Wissen an die Betriebsunternehmen und Partner von NTT weiter, um neue Ideen und Lösungen zu fördern. Unsere Forschungslabors auf der ganzen Welt konzentrieren sich auf künstliche Intelligenz, photonische Netzwerke, theoretische Quantenphysik, Kryptographie, Gesundheits- und Medizininformatik, intelligente Datenplattformen und digitales Twin Computing. Als einer der führenden fünf globalen Anbieter von Technologie- und Geschäftslösungen stellen unsere unterschiedlichen Teams Services für mehr als 190 Länder und Regionen bereit. Wir beliefern mehr als 75 % der Fortune Global 100 Unternehmen und Tausende weiterer Kunden sowie Gemeinschaften weltweit. Weitere Informationen über NTT finden Sie unter https://www.rd.ntt/e/.
###
NTT und das NTT-Logo sind eingetragene Marken oder Marken der NIPPON TELEGRAPH AND TELEPHONE CORPORATION und/oder ihrer Tochtergesellschaften. Alle anderen erwähnten Produktnamen sind Marken der jeweiligen Eigentümer. © 2022 NIPPON TELEGRAPH AND TELEPHONE CORPORATION
Die Ausgangssprache, in der der Originaltext veröffentlicht wird, ist die offizielle und autorisierte Version. Übersetzungen werden zur besseren Verständigung mitgeliefert. Nur die Sprachversion, die im Original veröffentlicht wurde, ist rechtsgültig. Gleichen Sie deshalb Übersetzungen mit der originalen Sprachversion der Veröffentlichung ab.
