TDM FDM 2 4 Gbps TDM FDM 2
電気による多重化(TDM, FDM)伝送 変調速度の高速(高ビットレート)化によって多重度を稼ぐ 2. 4 Gbps 光源 光変調 光検出器 復調 光ファイバー 電気によるTDM またはFDM 2. 4 Gbps bps: bit per second Multiplexer 1 Gbps 2. 4 Gbps 100 Mbps 64 kbps Demultiplexer 1 Gbps 100 Mbps 64 kbps
光ファイバー伝送の大容量化の歴史 第一世代(1 st gen. ) ETDM, EFDM (電気的多重化) 10, 000 Laboratory Commercial system Transmission capacity (Gbit/s) ETDM 1, 000 1980年~ 1995年は電気的多重化によって大容量化が図られた(第一世代) 100 10 F-1. 6 G F-2. 4 G FSA-2. 4 G FA-2. 4 G 1 0. 01 FA-10 G F-1. 8 G F-600 M F-400 M FS-400 M new F-600 M With optical amplifier SDH System F-100 M F-32 M 1980 With dispersion shifted optical fiber With DFB-LD With single-mode fiber 1985 1990 1995 2000 Year Developing history of optical-link capacity in Japan 2005
第一世代、第二世代での多重化技術 (1 st generation) 電気的多重化 Ch 1 Ch 2 Ch 3 - Electrical time-division multiplexing (ETDM) - Electrical frequency-division multiplexing (EFDM) Up to 100 Gbps, limited by response speed of electronics time (frequency) (2 nd generation) 光学的多重化 - Wavelength division multiplexing (WDM): 波長多重伝送 Using many different wavelength as different channel More than 10 T bps transmission (40 G bps× 273 wave= 10. 9 T bps, 117 km) have been demonstrated in 2001 λ 2 λ 3 λ 4 λ 5 λ 6 λ 7 λ 1 λ 2 λ 3 λ 4 λ 5 λ 6 λ 7 WDM transmission - Optical time-division multiplexing (OTDM) ~21 THz S-band C-band L-band 1460 nm 1530 nm 1565 nm 1625 nm Bandwidth of silica optical fiber
電気的TDMと光学的WDMの併用による超多重化 Laser λ 1 MOD λ 2 λ 3 40 G bps MOD 40 G bps Electrical Multiplexing Single fiber λ 2 120 G bps Wavelength Multiplexer 40 G bps λ 1 PD PD λ 3 PD DEMOD Wavelength DEMOD Demultiplexer Electrical Demltiplexing 40 G bps DEMOD 40 G bps
第三世代での多重化技術 Code-division multiplexing (CDM) (3 rd generation) Digital coherent optical transmission Multilevel modulation ‥‥ QAM, DPSK/DQPSK/DP-QPSK etc. Electrical Coherent transmission ‥‥ modulating both amplitude and phase of lightwave Optical orthogonal detection, Optical heterodyne/homodyne detection Digital signal processing (DSP) ‥‥ Error correction code (FEC) Electrical
光ファイバー伝送の大容量化の歴史 Transmission capacity per single fiber (bps) 1 P 1 st Gen. 2 nd Gen. 3 rd Gen. 100 T What technology will emerge next Gen. ? Multilevel Modulation Digital coherent 10 T 1 T WDM OTDM 100 G 10 G ETDM EFDM Electrical Mux. (Laboratory) Electrical Mux. (Commercial) Optical Mux. (Laboratory) 1 G Optical Mux. (Commercial) 100 M 1980 1990 2000 year 2010 2020
第四世代での多重化技術 Space-division multiplexing (SDM) Optical (4 th generation) 1. SDM using an optical fiber with multi-core 1. 01 P bps (380 G bps× 222 wavelength× 12 core) 52. 4 km transmission with multi-core fiber (NTT, Fujikura Ltd, Hokkaido Univ. and Technical University of Denmark reported in ECOC 2012) core Ch 1 Ch 2 Ch 3 Ch 4 SDM transmission with a multi-core fiber 125 μm Cross section of 19 core fiber (Furukawa Electric Co. , Ltd) clad core Conventional single-core fiber 125 μm
第四世代での多重化技術 Space-division multiplexing (SDM) Optical (4 th generation) 2. SDM using spatial modes with a multi-mode fiber SDM transmission with a multi-mode fiber LP 01 mode LP 02 mode LP 11 mode LP 21 mode Mode 1 Mode 2 Mode 3 Mode 4 Mode 5 LP 31 mode Propagating modes in a multimode fiber Each spatial mode transmit different signal as different channel
第四世代での多重化技術 3. Multi-input/multi-output (MIMO) transmission with a multi-mode fiber Tx 1 Tx 2 Rx 1 Rx 2 Tx 3 Rx 3 Tx 1 Rx 1 Tx 2 Rx 2 Tx 3 Rx 3 MIMO transmission for wireless systems “Space” is the final frontier of optical communication
信号の多重化伝送 複数の信号を 1本の伝送路に乗せる手法 多重化方式 時分割多重 Time Division Multiplexing (TDM) 多重化を行う領域 電気信号の時間 周波数多重 Frequency Division Multiplexing (FDM) 電気信号の周波数 サブキャリヤ多重 Subcarrier Multiplexing (SCM) 電気信号の周波数 符号分割多重 Code Division Multiplexing (CDM) 電気信号の符号 光時分割多重 Optical Time Division Multiplexing (OTDM) 波長分割多重 Wavelength Division Multiplexing (WDM) 光符号分割多重 Optical Code Division Multiplexing (OCDM) 偏波分割多重 Polarization Division Multiplexing (PDM) 空間多重 Space Division Multiplexing (SDM) 光信号の時間 光の波長 光信号の符号 光の偏波(偏光)面 空間
フォトニックネットワーク 光リンクを流れる光信号を一旦電気に変換することなく、光のまま交換する 次世代の光ネットワーク - Optical Add/Drop Multiplexer(OADM) - Optical Cross Connect(OXC) OADM OXC WDM ring NW OADM リング型ネットワーク - λ-MPLS, G-MPLS (MPLS: Multi-protocol label switching) - Optical Burst Switching(OBS) OPS Mesh NW OPS - Optical Packet Switching(OPS) OPS メッシュ型ネットワーク
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