Il ruolo critico della sensibilità del ricevitore in ottica a fibre lunghe

I sistemi di trasmissione a distanza di trasmissione a distanza di trasmissione a distanza di trasmissione a distanza di trasmissione a distanza di tipo orizzontale, sono in grado di migliorare la sensibilità dei sistemi di trasmissione a distanza di trasmissione a distanza di tipo orizzontale.

Principali innovazioni Guidare i miglioramenti della sensibilità

Materiali e strutture per Photodiode avanzati

I moduli di elaborazione di immagini in uscita (in inglese) e i modelli di immagini in uscita (in inglese) sono più alti e più bassi (in inglese) e più bassi (in inglese) (in inglese) e in inglese (in inglese)

Amplificatore ottico a basso rumore

Gli amplificatori ottici sono distribuiti ogni 80–120 km in sistemi a lungo raggio per compensare la perdita di fibra. La figura rumore di questi amplificatori definisce l'OSNR che raggiunge il ricevitore accumulato. Gli amplificatori a fibra a dosatura di Erbium (EDFAs) rimangono il cavallo di lavoro dell'industria, con dispositivi commerciali che raggiungono cifre di rumore inferiori a 4–5 dB rispetto alla banda C.

Rilevazione coerenti con DSP avanzato

Il passaggio da un'intensità a una rilevazione diretta (IM-DD) a un rilevamento coerente à ̈ stato il solo piÃ1 grande salto nella sensibilità del ricevitore ottico. I ricevitori coerenti mescolano il segnale in entrata con un laser oscillatore locale, preservando sia l'ampiezza che le informazioni di fase.

Correzione di errore avanzata

I codici di correzione degli errori (FEC) aggiungono bit ridondanti ai dati trasmessi, permettendo al ricevitore di correggere gli errori senza ritrasmissione.

Impatto sull'economia e la performance della rete a lungo raggio

Spaziatura estesa del ripetitore e Rigenerazione ridotta

I miglioramenti nella sensibilità del ricevitore ottico hanno un effetto diretto e quantificabile sull'economia di rete. In un tipico cavo sottomarino che si estende a 6000 km, ogni decibel di guadagno di sensibilità può eliminare uno o due ripetitori ottici, ogni costo di centinaia di migliaia di dollari. Per le rotte terrestri, meno siti di rigenerazione intermedia ridurre i costi di proprietà, potenza e manutenzione.

Efficienza e capacità di spettro più elevati

I miglioramenti della sensibilità consentono agli operatori di utilizzare formati di modulazione più aggressivi che imballano più bit al secondo per hertz di spettro. Ad esempio, un sistema che può ricevere DP-64QAM con un BER di 10−3 (correttabile da FEC) può supportare 600 Gbps per 50 GHz canale, rispetto a 200 Gbps con DGR-QPSK. La combinazione di velocità di trasmissione di fibra di alto ordine, 25%

Flessibilità e Resilienza di rete migliorate

Con la capacità di rilevare segnali deboli, gli ingegneri possono introdurre elementi di routing ottico e commutazione (ROADMs) con una maggiore perdita di inserimento senza compromettere la portata. Questo consente di ottenere topologie di rete e di ottenere una lunghezza d'onda dinamica che erano precedentemente impossibili. Inoltre, una migliore sensibilità riduce l'impatto dei tagli o delle riparazioni dei cavi: un collegamento che era marginale prima ha abbastanza margine da essere ripristinato rapidamente

Tecnologie emergenti e Frontiere di ricerca

Fotodetetectori di materiale di Graphene e 2D

I fotodetetectori di Grafene offrono il potenziale per la larghezza di banda ultra-alte (oltre 500 GHz) grazie all'elevata mobilità dei vettori. La loro natura zero-bandgap consente l'assorbimento attraverso l'intero spettro di telecomunicazioni, consentendo soluzioni mono-detector per i ricevitori di S, C e L.

Ricevitori coerenti integrati fotonici Silicon

I fotonici del silicio stanno guidando la miniaturizzazione e la riduzione dei costi dei ricevitori coerenti. Ibridi ottici a 90°, i fotodiodi e gli amplificatori di transimpedenza su un singolo chip riducono i parassiti e migliorano la sensibilità. Ad esempio, il Acacia (ora Cisco) Modulo di CFP2-DCO utilizza un ricevitore fotonico di silicio disperfezione coerente per ottenere prestazioni del modulo di rendimento del segnale del sistema di

Fibre e supporti di trasmissione del rumore

I risultati del laboratorio hanno raggiunto l'attenuazione inferiore a 0,2 dB/km nella finestra di telecomunicazione, ma più importante, il coefficiente non lineare è 3-4 ordini di grandezza inferiore a quello delle fibre solid-core.

Imparare la macchina al ricevitore

Oltre al DSP tradizionale, le tecniche di apprendimento automatico sono incorporate nei ricevitori per equalizzare adattativamente i difetti non lineari, stimare lo stato del canale, e anche eseguire demodulazioni e decodifica comuni. Una dimostrazione 2022]] ha usato una rete neurale per sostituire i complessi passi di compensazione della non linearità in un ricevitore coerente, ottenendo 0.7 dB miglioramento nella sensibilità per un canale di 400G su 800 km

Prospettive future: Approccio dei limiti fondamentali

Il limite ultimo della sensibilità del ricevitore ottico è impostato da rumore quantistico: per il rilevamento coerente, il limite di rumore del colpo corrisponde a circa 1,5 fotoni per bit a un dato fornitore OSNR. I ricevitori commerciali attuali operano circa 5-7 dB sopra che il limite per la modulazione di 100G. Con i progressi in efficienza quantistica del ricevitore del fotodetector (attualmente ~0.8; max 1.0 teorica), ridotto rumore in eccesso in APDs, e migliore potenza oscillatore locale è

In sintesi, le innovazioni nella sensibilità del ricevitore ottico — dalle fotodiodi avanzate e dall'amplificazione al rilevamento coerente, DSP, FEC e materiali emergenti — stanno rimodellare fondamentalmente le capacità delle reti a fibra lunga. Questi miglioramenti si traducono in una maggiore portata, una maggiore capacità, un costo inferiore e una maggiore flessibilità.