中國移動攜手暨南大學、烽火通信、北京大學在OFC 2024發(fā)表全球首個基于空芯光纖的超200Tb/s實時傳輸研究成果

  ICC訊 近日，中國移動研究院聯(lián)合暨南大學、烽火通信和北京大學共同撰寫的論文“First Penalty-free Real-time Co-frequency Co-time Full-duplex Optical Fiber Transmission with 202.1Tb/s Net Capacity Enabled by Hollow-core 5-element NANF”被全球光通信領域頂級學術會議Optical Fiber Communication Conference 2024(簡稱OFC 2024)發(fā)表，為OFC 2024空芯光纖分論壇唯一來自運營商的研究成果。

  經(jīng)過近50年的發(fā)展和大規(guī)模應用，基于實芯單模光纖的光通信陸續(xù)開發(fā)了時間、頻率、調制和偏振四個獨立維度，已經(jīng)觸達非線性香農極限，面臨容量瓶頸和時延瓶頸。如何找到第五個新的物理維度，在不引入新的損傷的條件下實現(xiàn)容量的擴充，是當前研究的焦點。方向作為光纖的天然維度，受限于實芯光纖無法消除的背向瑞利散射，始終無法在不損傷已利用維度的情況下得到利用，通常需要采用兩根獨立光纖、不同的波長或時隙來實現(xiàn)雙向通信。反諧振空芯光纖基于反諧振反射理論，以空氣替代實芯石英介質，可從根本上破解物理介質帶來的通信性能瓶頸，具備理論上的最低時延、最低損耗、最低非線性和最大通光帶寬，是理論上性能最優(yōu)的光通信介質。除此以外，反諧振空芯光纖的背向瑞利散射相比于實芯光纖低近1000倍，具備了將方向維度開發(fā)為無損傷獨立維度的理論潛力。

  中國移動與暨南大學、烽火通信和北京大學合作，利用反諧振空芯光纖超低背向瑞利散射優(yōu)勢，提出基于空芯光纖的同頻同時全雙工(Co-frequency co-time full-duplex，CCFD)光通信概念，創(chuàng)新引入了方向維度復用(Direction division multiplexing，DDM)，并實現(xiàn)了首個超低背向瑞利散射和超低背向菲涅爾反射的空芯光纖鏈路，具備在超過一萬公里距離上進行T比特級單波傳輸?shù)木薮鬂摿?。通過結合4個傳統(tǒng)物理維度和新開發(fā)的方向維度，在單纖單芯單模條件下，實現(xiàn)了202.096Tb/s(2方向×120波長×842.065Gb/s)的實時凈吞吐量，性能與單向傳輸完全一致，無雙向引入的傳輸損傷，凸顯了空芯光纖傳輸系統(tǒng)重方向維度的獨立性。

  近年來，中國移動在反諧振空芯光纖及其光傳輸系統(tǒng)和超800G傳輸技術方面持續(xù)發(fā)力。2022年，提出了基于高階調制非線性相移估計得空芯光纖克爾非線性系數(shù)測量理論，首次實現(xiàn)了空芯光纖的克爾非線性系數(shù)上限測定;首次完成空芯光纖單波5W量級入纖功率的400G/800G超高速傳輸驗證，支持了空芯光纖無非線性損傷傳輸?shù)睦碚摗?023年，中國移動聯(lián)合華為、中興、烽火相繼開展單通道T比特級和S+C+L滿波配置傳輸實驗，基于130GBd核心光電器件，完成全球首個頻譜總寬度19.5THz，單波凈速率最高達1.2Tb/s、通道數(shù)達156個的S+C+L多波段滿波配置超寬帶實驗驗證，單芯總容量達150.72Tb/s、傳輸距離達150km，初步驗證了S波段光層的可行性。

  面向下一代光通信前沿技術探索，中國移動愿與企業(yè)、高校、科研院所緊密合作，協(xié)同深入光通信無人區(qū)領域研究，推進核心技術、芯片、器件、系統(tǒng)的代際演進。