Bedrijfsnetwerken en datacenters blijven hun vraag naar connectiviteit verhogen, met steeds grotere hoeveelheden gegevens die naar verwachting in de nabije toekomst zullen worden verzonden. In de afgelopen 20 jaar, glasvezeltechnologie heeft enorm veel succes gehad door ons een snelle, wereldwijd verbonden internet. Het bieden van een grotere capaciteit voor informatieoverdracht is essentieel om aan toekomstige behoeften te voldoen. Een recente vooruitgang in vezelkernstructuren belooft ons te helpen dit doel sneller te bereiken.

Single-mode optische vezels, waar licht langs een enkel pad reist, de capaciteitslimieten van de huidige netwerken snel naderen. Onderzoek naar dit onderwerp was gericht op het toevoegen van meer transmissieroutes binnen deze optische vezels. Multimode-vezels - waarvan de kernen de voortplanting van meerdere lichtmodi kunnen ondersteunen - lijkt misschien een voor de hand liggende oplossing, maar lijden aan spreiding en beperkingen over een lange-afstandsnetwerk.

Nutsvoorzieningen, onderzoekers onderzoeken multi-core fiber (MCF) technologie, het plaatsen van meerdere single-mode cores in een enkele optische vezel. Het vergroten van het aantal kernen in een optische vezel is een uitdaging omdat het toevoegen van kernen leidt tot dikkere optische vezeldiameters, die lijden aan hun eigen beperkingen in de toepassing.

Een onderzoeksteam van NTT Access Network Service Systems Laboratories, Japan, een MCF-ontwerp hebben ontwikkeld, Voor de eerste keer, met 12 kernpaden. De kernen worden vervolgens "willekeurig gekoppeld" op een manier die grotere hoeveelheden gegevens kan verzenden via een vezel met een standaarddiameter van 125 micrometer. Het NTT-team zal hun bevindingen presenteren op de Optical Fiber Communication Conference and Exhibition (OFC), gehouden van 19-23 maart in Los Angeles, Californië, VS.

"De 12-core paden in een optische vezel met de standaard 125 micrometer bekleding is een nieuwe prestatie in optische netwerktransmissietechnologie, " zei NTT-onderzoeksingenieur, Taiji Sakamoto. "NTT heeft middelen geïnvesteerd in deze nieuwe technologie voor gebruik in transmissiesystemen en datacenters. We moeten onze netwerken opschalen om te anticiperen op toekomstige vraag naar bandbreedte."

Maar, Sakamoto legde uit, De ontwikkeling van MCF kent een aantal uitdagingen. De eerste beperking op MCF-ontwikkeling is een ruimtelijke beperking. Vezels moeten worden ingezet binnen beperkte ruimtes, zoals ondergrondse leidingen, dus het aanhouden van standaard diameters is een prioriteit.

Om aan de maatbeperkingen te houden, het team keek naar de ontwikkeling van MCF met kleine kernvelden, of tussenruimten, om het aantal kernen in de vezel te maximaliseren. Rekening houdend met de limieten voor vezeldiameters, de NTT-onderzoekers gebruikten een gekoppelde kernopstelling binnen de bekleding van 125 micrometer van de vezel. Het team was in staat om in totaal 12 kernen in het raam te plaatsen, door ze te rangschikken met een speciale verdraaiing van de vezels in een willekeurig gekoppelde MCF die volgens NTT-onderzoekers maximale capaciteit mogelijk zou maken.

De onderzoekers onderzochten ook de geometrische opstelling van de kernen in de vezel. Onder de drie mogelijkheden:een 19-kern hexagonaal arrangement, een cirkelvormige opstelling met 10 kernen, en een vierkant rooster met 12 kernen. Ze concludeerden dat het 12-core vierkante roosterontwerp de ruimtelijke dichtheid het best optimaliseerde, terwijl de koppeling in willekeurige modus behouden blijft.

Een dringende uitdaging voor het onderzoeksteam wordt ruimtelijke modusdispersie (SMD) genoemd, waar signalen zich verspreiden in het tijdsdomein, waardoor het moeilijk wordt om de real-time DSP te realiseren die onvermijdelijk is voor het implementeren van multiplextechnologie met ruimteverdeling in het echte systeem. Het toevoegen van kernpaden binnen een enkele vezel vergroot die uitdagingen. Sakamoto en zijn team concludeerden dat een MCF met een willekeurig gekoppelde kernopstelling de spreiding in ruimtelijke modus minimaliseert, wat resulteert in een lagere DSP-complexiteit.

"De complexiteit van de signaalverwerking die wordt veroorzaakt door de grote SMD is een serieus probleem. In ons artikel dat op OFC wordt gepresenteerd, wordt uitgelegd hoe we SMD voor MCF verminderen met meer dan 10 cores, " voegde Sakamoto toe.

Volgens Sakamoto, de volgende stap is om de schaalbaarheid van hun willekeurig gekoppelde MCF te onderzoeken. Indien succesvol, hij verwacht dat de technologie over ongeveer tien jaar beschikbaar kan zijn voor grootschalige markten. De groep zal doorgaan met het onderzoeken van het maximale aantal kernen dat kan worden ingezet met willekeurig gekoppelde MCF, met behoud van het belangrijkste voordeel van het minimaliseren van spreiding in ruimtelijke modus en complexiteit van signaalverwerking.

"We zagen succes met willekeurig gekoppelde MCF, "Zei Sakamoto. "Dus de volgende stap is om uit te zoeken hoe we meer cores kunnen realiseren met behoud van de random-coupling-status, wat resulteert in een nog grotere capaciteit per vezel."