멀티 코어 파이버로 잠수함 광학 케이블 용량을 증가시키는 세계 최고의 기술 개발 및 시연
- 기존 시스템보다 7 배 높은 용량의 타당성 -

2022 년 3 월 28 일

KDDI Research, Inc
Tohoku University
Sumitomo Electric Industries, Ltd
Furukawa Electric Co, Ltd
1사회 문제에 대한 이니셔티브
1조달 정책 / 책임있는 광물 소싱 정책

1CSR 조달 지침 / 녹색 조달 지침 / 품질 보증 지침

멀티 코어 섬유는 기존의 광학 섬유보다 더 높은 전송 용량을 노출시키는 다수의 광선 전파 코어를 갖는 광 섬유이다 이 R & D 프로젝트는 실험실에서 장거리 광학 잠수함 케이블 시스템의 전송 용량을 평가했습니다 우리는 멀티 코어 섬유, 소형 멀티 코어 섬유 광학 증폭기 및 잠수함 광학 케이블 성능 평가 기술을 사용하여 잠수함 광학 케이블을 사용하여 잠수함 광학 케이블 시스템의 용량을 높이는 데 필요한 기본 기술을 확립했습니다 우리는 멀티 코어 섬유가 3,000km 클래스 잠수함 광학 케이블 시스템 (아시아 태평양 지역 커버)의 전송 용량을 초당 약 17 페타 비트 (PBIT/S)로 기존 시스템보다 7 배 높은 타당성을 입증했습니다(주 1).

이 R & D 프로젝트는 멀티 코어 섬유를 사용하여 글로벌 데이터 통신 인프라의 확장을 촉진하는 기본 기술을 확립했습니다 또한, 우리는 2020 년대 중반까지 기술의 상업화를 가능하게하기 위해 인프라의 대량 생산, 운영 및 유지 보수를 포함한 실제 응용 프로그램을위한 R & D를 홍보 할 것입니다

배경

5G 모바일 통신과 데이터 센터 간의 데이터 전송이 강화되어 글로벌 데이터 전송 속도가 크게 증가했습니다 그러나 국제 커뮤니케이션 트래픽에 대한 연간 수요는 2020 년에서 2026 년 사이에 30-40% 증가 할 것으로 예상됩니다(참고 2)온라인 활동이 계속 발전함에 따라 이러한 추세가 가속화 될 수 있습니다 잠수함 광학 케이블 인프라는 대용량 국제 데이터 전송을 가능하게하며 케이블에 여러 광학 섬유를 사용하여 전송 용량을 향상시킬 수 있습니다 그러나 기존의 광 케이블은 케이블의 외경을 변경하지 않고 제한된 수의 광 섬유 만 수용 할 수 있습니다 따라서 신흥 기술이 없으면 데이터 전송 용량이 증가하는 것은 어려운 일이었습니다

R & D 개요 및 결과

KDDI Research, Tohoku University, Sumitomo Electric, Furukawa Electric, NEC 및 Optoquest는 광학 섬유에 다중 광선 전파 코를 수용하는 다중 광섬유의 연구 및 개발을 수행하도록 의뢰하여 기존의 광학 섬유의 한계를 극복하는 데 도움이됩니다 6 개의 조직은 지속 가능한 고용량 잠수함 광학 케이블 시스템을 실현하는 데 필요한 기본 기술 (그림 1, 1 단계)을 개발하고 시연했습니다 모든 개발 및 검증 결과를 결합하여 전송 용량을 약으로 확장 할 수있는 타당성 174 PBIT/S는 4 층 섬유, 다기능 장치 및 광학 증폭 레터의 32 개 섬유 (16 쌍)를 포함하는 잠수함 광학 케이블을 사용하여 아시아 태평양 지역을 덮는 3,000km 클래스 광학 잠수함 케이블 시스템에 대해 확인되었습니다
* 6 개 회사에서 1, 2 및 4 단계를 발표했습니다

1-5 단계는 아래에 설명되어 있습니다
1) 멀티 코어 섬유 기반 장거리 전송 시스템의 개발 및 데모

우리는 세계에서 가장 낮은 전송 손실 수준을 가진 멀티 코어 섬유를 개발했습니다 우리의 멀티 코어 섬유에는 4 개의 코어 (4 코어 섬유)가 포함되어있어 기존 광 섬유보다 4 배 높은 전송 용량이 가능합니다 또한, 우리는 태평양 거리에 걸쳐 멀티 코어 섬유에 대한 초고속 광학 신호를 성공적으로 전송했습니다 구체적으로, 각각 3,120 및 12,000 km의 거리에 걸쳐 초당 109 및 56 테라 비트에서 성공적인 장거리 멀티 코어 섬유 전송이 입증되었습니다 Intercore Crosstalk는 멀티 코어 섬유 전송에서 주요 문제 였으므로 광섬유 구조 및 제조 방법을 최적화하여 인터 코어 신호 간섭이 낮은 다중 코어 섬유를 생성했습니다 4 코어 광섬유 케이블은 0155 dB/km 클래스 전송 손실과 -60 dB/100km보다 낮은 크로스 토크 노출

2) 잠수함 케이블 개발 멀티 코어 섬유 구현

1Furukawa Electric Platform

3) 멀티 코어 섬유를위한 품질 평가 기술

우리는 멀티 코어 섬유의 광학적 특성 (하우스 4 개 이상의 코어)과이를 수용하는 잠수함 케이블의 광학적 특성을 평가하기위한 두 가지 평가 기술을 개발했습니다 첫째, 파장 스윕 방법은 멀티 코어 섬유의 모드 의존적 손실 및 크로스 토크를 평가했습니다 둘째, OTDR (광학 시간 도메인 반사계) 방법은 멀티 코어 섬유의 손실 및 크로스 토크의 종단 분포를 평가 하였다 이 방법은 60km 4 코어 섬유 케이블을 평가했습니다 케이블의 크로스 토크는 섬유 특성을 사용하여 예측 된 것과 유사했습니다 두 방법 모두 1dB 미만의 오류에 동의했습니다

4) SDM (Space-Division Multiplexing) 기술을 사용한 고밀도 광학 장치 개발

우리는 멀티 코어 섬유 광학 증폭기를위한 3 가지 다기능 장치 유형을 개발했습니다 4- 코어 섬유에 대한 3 가지 다기능 장치는 a) 광학 차단기를 호스팅하는 팬인/팬 아웃 장치, b) 팬 아웃이있는 탭 모니터링 장치 및 c) O/E (광학 대 전기) 변환기를 갖는 탭 모니터링 장치 이러한 기능을 단일 장치에 통합하면 멀티 코어 광섬유 앰프의 경우 초저 손실 (일반적으로 04dB) 및 소형 광학 장치 (크기 감소)를 가능하게했습니다

5) 멀티 코어 광학 증폭 및 광학 리피터 시스템의 개발 및 검증

단일 코어 광학 증폭기와 팬 인/팬 아웃 장치를 포함하는 기존의 멀티 코어 앰프가 크고 코어 수에 비례하여 이득 블록이 필요합니다(주 3)결과적으로, 성장하는 데이터 전송 수요를 충족시키고 잠수함 케이블 리피터 내의 대형 앰프를 수용하기위한 잠수함 광학 케이블의 용량을 증가시키는 데 어려움이있었습니다 따라서, 우리는 더 작은 멀티 코어 광학 증폭기를 개발하고 기본 광학 증폭기 작동을 평가했습니다 우리의 앰프 직원 클래딩 펌핑 시스템은 한 번의 게인 블록으로 여러 코어를 증폭시키고 게인 블록 구성 요소를 재구성함으로써 기존 장치에 비해 앰프의 부피를 절반 정도 낮추는 데 성공했습니다

18토토 월드 Koga Electric Co., Ltd.

(주 1)가장 큰 전송 용량을 보여주는 현재 장거리 잠수함 잠수함 광섬유 케이블 : Dunant (250 tbit/s)
유럽을 연결하는 Dunant Subsea 케이블은 서비스 준비가되었습니다

(주 2)출처 : 원격

(주 3)증폭 된 광 신호는 전송 중에 증폭 매체와 광학 증폭기에 부착 된 광학 성분으로 인해 약해졌습니다

Furukawa Electric Group의 SDG에 대한 노력

유엔이 채택한“지속 가능한 개발 목표 (SDGS)”에 근거하여, Furukawa Electric Group은 2030 년을 목표로 설정하고“지속 가능한 세계를 구축하고 사람들의 생명을 창출하고 평화롭고 평화롭게 만들기위한 노력으로 2030 년을 목표로하는“Furukawa Electric Group Vision 2030”을 공식화했습니다 정보, 에너지 및 이동성을 결합한 인프라 " 비전 2030의 성취를 위해, 우리는 중기에서 장기적으로 기업 가치를 높이고 SDGS의 성취에 기여할 ESG 관리를 촉진하기위한 개방적이고 민첩하며 혁신적인 접근 방식을 취할 것입니다