使用10Gbps传输组件实现100Gbps高速通信

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发布于 2013-03-27 #吐槽生活直接看回复推送文章

　　株式会社富士通研究所和富士通研究开发中心联合开发了世界上第一个仅利用传统10Gbps组件就实现100Gbps速度的高速光传输技术。
　　为了提高数据的传输速率，一般面临两个难题：一、不能使用传统组件，而需要新的高速元器件；二、传统的简单调制和解调方式达不到所需的传输速度。为此，我们开发了DMT(Discrete Multi-Tone，离散多音频)调制解调方式，使用数字信号处理，在仅采用传统10Gbps元器件的条件下，实现了每个通道100Gbps的高传输速度。
　　应用本技术后，由4个通道组成的光收发机传输速度可达到400Gbps，这为400Gbps以太网收发机在下一代数据中心的应用铺平了道路。由此，数据中心处理能力的提升有望更好地支持云服务。
　　【开发背景】
　　近年来，随着云计算和云服务的普及，人们对数据中心的处理能力以及传输速度要求越来越高。目前用于传输数据的光收发器件由4个简单调制的通道组成，总传输速度达到100Gbps，而下一代数据中心使用的以太网收发机需要达到400Gbps的速度。
　　

　　图1 本技术的应用范围
　　【课题】
　　为了提高数据传输速度，需要更快的发送和接收电路。在传统技术的基础上，用现有组件恐怕难以实现，对应的高速度电子和光器件将不可或缺。另外，目前使用的调制解调方式是将光信号的开/关状态简单地对应于数字信号的1/0，这种方式同样也限制了数据传输的速度。
　　【所开发技术】
　　在本次开发的新技术中，我们通过采用基于数字信号处理的DMT调制解调方式，在不改变元器件(用于10Gbps的直接调制激光器)的前提下，使每一通道的传输速度达到100Gbps。新技术的主要特点如下：
　　1） DMT调制解调方式
　　本技术中，我们将xDSL注4中的DMT调制解调方式第一次用于100Gbps高速光通信。DMT技术的特点是将数据分割到多个子载波上，并在各个子载波中使用多级调制，从而实现高速传输（图2）。为优化各子载波的功率和调制级数，我们开发了新的算法。该算法在系统启动时，确认光接收机和发送机的状况和接收条件，并根据收发机及链路特征，优化分配在各子载波上的功率以及调制级数。
　　2）仅使用原有组件的新技术
　　本技术仅使用原有组件就实现了DMT调制解调。例如，对线性特征原本不理想的现有组件，可以事先根据其特征采用补偿的方式，使其获得理想的线性度之后再运用于本技术。
　　在四通道光收发机（图3）中应用本技术，就可以实现下一代数据中心所需要的400Gbps以太网收发信机。
　

　
　　图2 DMT调制技术
　　

　　
　　图3 预计的四通道光收发机
　　【效果】
　　通过本技术，今后即使采用传统组件也可以实现100Gbps的高速通信。同时数据中心处理能力的提升有望更好地支持云服务。
　　【今后】
　　面向实际应用，进一步研究DMT调制解调器的集成状况，不断改善和提高新技术。
　　【注释】
　　（注1）株式会社富士通研究所：代表取缔役社长：富田达夫，总公司：神奈川县川崎市。
　　（注2）富士通研究开发中心有限公司：董事长：佐佐木繁，总公司：中国北京市。
　　（注3） DMT(Discrete Multi-Tone)调制解调方式：将数据分割在多个子载波上，在每个多子载波通过高阶调制实现高速数据传输。
　　（注4） xDSL：使用电话线实现高速数字数据通信。