Значительный прорыв в области оптической передачи данных: Одномодовое волокно превышает 254,7 Тбит/с

Недавно в области оптических коммуникаций произошел крупный технологический прорыв:

“Сверхвысокоскоростная передача 254,7 Тбит/с на расстояние 200 км по стандартному одномодовому оптическому волокну”

Эта метрика передачи данных установила новый мировой рекорд для оптоволоконной связи.

Давайте рассмотрим подробности:

• Партнеры по исследованию: FiberHome в сотрудничестве с China Mobile, Национальной ключевой лабораторией оптических коммуникационных технологий и сетей, лабораторией Pengcheng и другими учреждениями.
• Сверхвысокоскоростная передача 254,7 Тбит/с на 200 км стандартного одномодового оптического волокна, основанная на технологии нейросетевого выравнивания с трансферным обучением.
• Эта технология охватывает полосу спектра 19,8 ТГц и достигает спектральной эффективности 12,86 б/с/Гц, что окажет глубокое влияние на архитектурный дизайн, сценарии применения и отраслевую экосистему будущих оптических сетей.

Традиционные оптические системы связи всегда стремились к балансу в треугольнике “емкость-расстояние-эффективность”. Однако сейчас этот баланс нарушается под воздействием потока данных, вызванного искусственным интеллектом.

Оптическая система передачи данных достигла трех основных технологических прорывов

1. Сверхвысокая пропускная способность трансмиссии: Представляя плотное мультиплексирование с разделением по длине волны (DWDM) и многодиапазонная совместная передача (S+C+L), Система охватывает полосу спектра 19,8 ТГц, что более чем в четыре раза превышает возможности традиционных систем. Чтобы обеспечить равномерную мощность сигнала во всех диапазонах, в систему интегрированы передовые Технология спектрального сглаживания и гибридная схема усиления, достигая спектральной эффективности 12,86 б/с/Гц.

2. Прорыв в качестве передачи данных: Система разработана таким образом, чтобы сохранять превосходное качество сигнала даже после 200 км передачи. Это достигается благодаря сочетанию передовых технология поляризационного мультиплексирования с вероятностная формирующая схема модуляции высокого порядка для точной оптимизации энтропии сигнала. Кроме того, он использует комбинацию гибридное усиление и Технологии рамановского усиления для эффективного ослабления затухания сигнала и нелинейных эффектов, обеспечивая стабильность передачи.

3. Оптическая передача + прорыв в области искусственного интеллекта: Использование алгоритмов искусственного интеллекта, в частности технология выравнивания с помощью нейронной сети с трансферным обучением, и увеличила общую пропускную способность системы на 11,7%. Традиционные алгоритмы цифровой обработки сигналов сталкиваются с проблемой нехватки точности при компенсации сложных нелинейностей. Однако алгоритм, основанный на искусственном интеллекте, позволяет каждому диапазону иметь собственную выделенную NN-модель для выравнивания сигнала, компенсируя и исправляя нелинейные ошибки при значительном снижении энергопотребления системы.

Ключевая технология: ИИ + оптические коммуникации

В основе этого исследования лежит использование нейронная сеть (НС) для исправления ошибок в системе передачи по оптическому волокну. Традиционные оптоволоконные системы полагаются на математические модели и аппаратные схемы для компенсации нелинейных эффектов, но их эффективность и точность часто ограничены. Этот алгоритм искусственного интеллекта способен повысить эффективность системы.

• Повышение эффективности: Традиционные методы требуют обучения независимых NN-моделей для диапазонов S, C и L, что требует больших объемов данных и длительных периодов обучения. В данном исследовании используется стратегия “обучение базовой модели, а затем перенос ключевых параметров”. Это позволяет нейронной сети применять то, чему она научилась в процессе обучения для диапазона C, к диапазонам S и L, сокращая требования к данным на 70% и уменьшая период обучения на 50%. Этот прорыв решает проблему “сложного сбора данных и медленного развертывания модели” в оптической связи, ускоряя внедрение NN-эквалайзеров в живые сети.
• Улучшенное обобщение: После переноса параметров диапазона C модели диапазонов S и L сохраняют стабильную производительность даже при различных характеристиках длин волн, распределении мощности и нелинейных средах. В диапазоне L после внедрения NN-эквалайзера чистая скорость передачи данных увеличилась на 12,3%, что сопоставимо с увеличением производительности в диапазоне C.

Этот отечественный технологический прорыв приведет оптические сети в Эра P-битов. Это, вероятно, не просто техническое достижение; оно также может повлиять на будущее направление и ландшафт развития сетей. Глубокая интеграция технологий искусственного интеллекта и оптических коммуникаций, постоянный прогресс в расширении многодиапазонности, оптимизации алгоритмов и интеграции аппаратного обеспечения действительно откроют эру “интеллектуальных, сверхшироких и сверхвысокоскоростных” P-битов для оптических сетей.