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Dec 15, 2023

55 秒間に 1.53 ペタビットの伝送

2022 年 11 月 10 日、国立研究開発法人情報通信研究機構 (NICT) による あらゆる規格において 1.53 ペタビット/秒の記録的なデータレートでの世界初の 55 モード伝送

2022 年 11 月 10 日

情報通信研究機構 (NICT) による

標準的なクラッド直径の光ファイバにおいて、毎秒 1.53 ペタビットの記録的なデータレートでの世界初の 55 モード伝送が実証されました。 この新しい 55 モード ファイバーは、最も一般的な光通信 (C-) 帯域のみを使用して達成される高速データレートによる超高スペクトル効率を可能にします。 このデモンストレーションは、将来の大容量バックボーン ネットワークにおけるマルチモード伝送の可能性を示しています。

Georg Rademacher が率いる情報通信研究機構ネットワーク研究所 (NICT、日本) の研究者グループは、Nokia Bell Labs (米国)、Prysmian Group (プリズミアン、フランス、オランダ) と協力し、オーストラリアのクイーンズランド大学が、55モードによるラージモード多重技術による大容量伝送実験に世界で初めて成功した。

この実験では、データレートが 1.53 ペタビット/秒であることも報告されており、これはこれまでの標準クラッド直径 (0.125 mm) 光ファイバーの記録です。 商業的に採用されている光ファイバー伝送ウィンドウ (C バンド) 全体で 55 のモードを多重化することに成功し、従来のファイバーや以前のマルチモード伝送と比較してスペクトル効率が劇的に向上しました。 本技術とマルチバンド波長分割多重技術を組み合わせることで、さらなる伝送容量の拡大が期待できます。

この実証は、高モード数のマルチモード伝送技術の成熟と、Beyond 5G およびそれに続く情報通信インフラ技術の開発における重要なステップとして機能します。

近年、標準的なシングルモードファイバと同じクラッド直径を持ち、複数の伝播経路をサポートできる高度な光ファイバを使用する伝送システムが研究されています。 NICTは、標準クラッド径の4芯光ファイバと1芯15モード光ファイバのいずれかを用いた伝送システムを構築し、両ファイバで毎秒1ペタビットの伝送実験に成功した。

標準的なクラッド径のマルチコア ファイバのコア数はコア間クロストークによって制限されますが、マルチモード ファイバのコアを拡大することで、標準的な直径の光ファイバの空間チャネル数をさらに増やすことは可能です。 ただし、各モードの伝播特性は変化する可能性があり、信号品質の劣化や信号処理の複雑さの増加につながります。 したがって、モード数を増やすには、マルチプレクサやファイバーなどの精密に設計されたコンポーネントと、モード混合後に信号を回復し、すでに実証されている 15 モードを超える大容量伝送を可能にする複雑な処理技術が必要です。

NICTは、Prysmian社のシングルコア55モード光ファイバと、Nokia Bell Labsおよびクイーンズランド大学が設計・製造したモード多重化器/逆多重化器を用いた伝送システムを構築した。 これらのコンポーネントを使用して、グループは 25.9 km にわたって合計 1.53 ペタビット/秒の伝送に成功しました。

55 モード信号を評価するために、高速並列受信機システムを構築しました。 55 の独立した信号ストリームは、110 x 110 MIMO 処理によって分離され、送信されたデータを復元できます。 C波長帯の184波長で偏波多重16QAM信号を受信することに成功した。 従来の15モード多重伝送と比較して、モード数の増加により周波数利用効率が3倍以上（332bit/s/Hz）向上しました。