Cáp quang thế hệ mới sợi đa lõi của NEC và NTT

Cáp quang thế hệ mới sợi đa lõi của NEC và NTT

Tokyo, Nhật Bản, ngày 21 tháng 3 năm 2024 – Tập đoàn NEC và Tập đoàn NTT (NTT) hôm nay thông báo rằng họ đã tiến hành thành công một thí nghiệm truyền dẫn xuyên đại dương đầu tiên có độ dài 7.280 km bằng cách sử dụng sợi quang đa lõi 12 lõi ghép nối (*1), bao gồm 12 đường truyền tín hiệu quang trong sợi quang có đường kính ngoài tiêu chuẩn (0,125 mm).

Thành tựu này được kỳ vọng sẽ là công nghệ cơ sở hạ tầng truyền dẫn thế hệ tiếp theo, góp phần hiện thực hóa các mạng quang dung lượng lớn, bao gồm cả cáp quang ngầm trong tương lai.

Hình 1: Mặt cắt ngang của sợi quang một lõi (trái) và sợi quang đa lõi 12 lõi ghép nối (phải)

Bối cảnh

Với sự lan rộng của 5G trên toàn cầu và sự gia tăng liên lạc giữa các trung tâm dữ liệu, lưu lượng truy cập Internet quốc tế đã tăng với tốc độ trung bình hàng năm là 30% từ năm 2018 đến năm 2022 (*2) và xu hướng này dự kiến ​​sẽ tiếp tục. Để đáp ứng nhu cầu truyền thông mạnh mẽ, nhu cầu tăng dung lượng truyền dẫn trên mỗi hệ thống cáp quang ngầm ngày càng tăng ngoài việc tăng số lượng cáp quang ngầm.

Các loại cáp quang ngầm hiện tại sử dụng sợi đơn lõi, có một đường truyền quang duy nhất được gọi là lõi trong một sợi đơn. Ngược lại, nghiên cứu và phát triển đang được tiến hành trên toàn thế giới để tăng dung lượng cáp bằng cách sử dụng sợi đa lõi, có nhiều lõi để tăng dung lượng truyền dẫn mà không làm thay đổi đường kính ngoài tiêu chuẩn của sợi. NEC hiện đang tham gia vào một dự án lắp đặt hệ thống cáp quang ngầm đường dài sử dụng sợi đa lõi hai lõi với hai đường truyền quang.

Kết quả nghiên cứu Cáp quang thế hệ mới sợi đa lõi 

Khi thêm nhiều lõi hơn vào một sợi quang có đường kính ngoài tiêu chuẩn, nhiễu xuyên âm xảy ra khi tín hiệu quang rò rỉ từ lõi gây nhiễu tín hiệu quang trong các lõi liền kề, dẫn đến nhiễu, làm giảm chất lượng truyền thông lẫn nhau. Đặc biệt trong truyền dẫn đường dài, ngoài mức độ nghiêm trọng của nhiễu xuyên âm, việc nhận tín hiệu truyền đi một cách chính xác trở nên khó khăn do độ trễ và mất tín hiệu giữa các tín hiệu quang không đồng đều.

NEC và NTT đã phát triển các công nghệ sau để giải quyết các vấn đề này.

Hình 2: Sơ đồ các công nghệ đã phát triển

1. Phát triển thuật toán của NEC để giải điều chế tín hiệu đã nhận bằng công nghệ MIMO (Multiple Input Multiple Output)

Mặc dù công nghệ MIMO thường được sử dụng để tách nhiều tín hiệu vô tuyến gây nhiễu, nhưng quy mô xử lý tín hiệu MIMO đã được đưa vào sử dụng thực tế trong truyền thông quang hiện tại chỉ giới hạn ở các tín hiệu ghép kênh hai phân cực.

Ngoài ra, sợi quang đa lõi với nhiều lõi đòi hỏi xử lý tín hiệu mở rộng hơn vì các tín hiệu quang được ghép kênh thêm. Ngoài ra, hiện tượng nhiễu xuyên âm ngẫu nhiên trong truyền dẫn đường dài là một vấn đề cần được giải quyết. NEC hiện đã phát triển một thuật toán để truyền dẫn đường dài và áp dụng cho MIMO 24 x 24 (12 lõi x 2 phân cực), cho phép tách và giải điều chế chính xác các tín hiệu đã nhận tốc độ cao.

2. Phát triển đường truyền quang đa lõi 12 lõi ghép nối của NTT

Trong truyền thông quang đường dài sử dụng sợi đa lõi, khi xảy ra độ trễ và mất mát không đồng đều trong quá trình truyền giữa các tín hiệu quang ghép kênh, tài nguyên mạch cần thiết để xử lý tín hiệu MIMO trong quá trình thu tăng lên, khiến việc triển khai và thực hiện trở nên khó khăn. Ngoài ra, độ mất mát không đồng đều trong quá trình truyền sẽ hạn chế rất nhiều khoảng cách có thể truyền.

Trong nghiên cứu này, NTT đã phát triển các công nghệ thiết kế cho các thiết bị đầu vào/đầu ra quang và sợi đa lõi ghép nối (kết nối quạt vào/quạt ra) có thể giảm tác động của độ trễ và mất mát tín hiệu không đồng đều, cũng như các công nghệ đánh giá thiết kế đường truyền quang cho các ứng dụng đường dài.

Kết hợp các công nghệ này, NEC và NTT đã tiến hành các thí nghiệm truyền dẫn đường dài trên 7.280 km, giả sử là cáp quang ngầm xuyên đại dương và lần đầu tiên trên thế giới đã thành công trong việc giải điều chế chính xác 12 tín hiệu quang ghép kênh không gian ngoại tuyến.

Hình 3: Xu hướng truyền dẫn quang đường dài sử dụng sợi quang ghép kênh phân chia không gian có đường kính ngoài tiêu chuẩn và vị trí của các kết quả nghiên cứu này

Phát triển trong tương lai

Hai công ty sẽ tiếp tục thúc đẩy nghiên cứu và phát triển các công nghệ này với mục đích thương mại hóa chúng thành hệ thống cáp ngầm quang đường dài, dung lượng cao và hệ thống mạng lõi trên mặt đất, góp phần hiện thực hóa cơ sở hạ tầng truyền dẫn quang dung lượng cao trong khái niệm IOWN® (*3) và kỷ nguyên Beyond 5G/6G vào những năm 2030.

NEC và NTT sẽ trình bày kết quả dưới dạng một bài báo được đánh giá cao tại Hội nghị Kỹ thuật OFC 2024, sự kiện lớn nhất thế giới về truyền thông quang (từ ngày 24 tháng 3 đến tháng 3)

Vui lòng liên hệ HNT để biết thêm thông tin