Le reti aziendali e i data center continuano ad aumentare le loro richieste di connettività, con quantità di dati sempre maggiori che dovrebbero essere trasmesse nel prossimo futuro. Negli ultimi 20 anni, la tecnologia in fibra ottica ha avuto un enorme successo nel portarci un veloce, Internet connesso a livello globale. Fornire una maggiore capacità di trasferimento delle informazioni è la chiave per soddisfare le esigenze future. Un recente progresso nelle strutture del nucleo in fibra promette di aiutarci a raggiungere questo obiettivo più rapidamente.
Fibre ottiche monomodali, dove la luce viaggia lungo un unico percorso, si stanno rapidamente avvicinando ai limiti di capacità delle reti odierne. La ricerca su questo argomento si è concentrata sull'aggiunta di più percorsi di trasmissione all'interno di queste fibre ottiche. Le fibre multimodali, i cui nuclei possono supportare la propagazione di molteplici modalità di luce, possono sembrare una soluzione ovvia, ma soffrono di dispersione e limitazioni su una rete a lungo raggio.
Ora, i ricercatori stanno studiando la tecnologia delle fibre multi-core (MCF), posizionando più core monomodali all'interno di una singola fibra ottica. Aumentare il numero di nuclei all'interno di una fibra ottica è impegnativo perché l'aggiunta di nuclei comporta diametri di fibra ottica più spessi, che subiscono i propri limiti nell'applicazione.
Un team di ricerca di NTT Access Network Service Systems Laboratories, Giappone, hanno sviluppato un design MCF, per la prima volta, con 12 percorsi principali. I nuclei vengono quindi "accoppiati in modo casuale" in modo da poter trasmettere grandi quantità di dati attraverso una fibra di 125 micrometri di diametro standard. Il team NTT presenterà i propri risultati alla Conferenza ed esposizione sulla comunicazione in fibra ottica (OFC), tenutasi dal 19 al 23 marzo a Los Angeles, California, STATI UNITI D'AMERICA.
"I percorsi a 12 core in una fibra ottica con il rivestimento standard da 125 micrometri sono un nuovo traguardo nella tecnologia di trasmissione di reti ottiche, " ha detto l'ingegnere di ricerca NTT, Taiji Sakamoto. "NTT ha investito risorse in questa nuova tecnologia da utilizzare nei sistemi di trasmissione e nei data center. Abbiamo bisogno di ridimensionare le nostre reti per anticipare le future richieste di larghezza di banda".
Ma, Sakamoto ha spiegato, Lo sviluppo di MCF presenta una serie di sfide. La prima restrizione allo sviluppo di MCF è spaziale. Le fibre devono essere distribuite in spazi limitati, come condotti sotterranei, quindi mantenere i diametri standard è una priorità.
Per rispettare le restrizioni sulle dimensioni, il team ha esaminato lo sviluppo di MCF con piccoli core pitch, o spazi, per massimizzare il numero di core all'interno della fibra. Tenendo conto dei limiti sui diametri delle fibre, i ricercatori dell'NTT hanno impiegato una disposizione centrale accoppiata all'interno del rivestimento di 125 micrometri della fibra. Il team è stato in grado di inserire nel telaio un totale di 12 nuclei, disponendoli con una speciale torsione delle fibre in un MCF accoppiato casualmente che i ricercatori di NTT hanno concluso consentirebbe la massima capacità.
I ricercatori hanno anche esplorato la disposizione geometrica dei nuclei all'interno della fibra. Tra le tre possibilità:disposizione esagonale a 19 conduttori, una disposizione circolare a 10 core, e un reticolo quadrato a 12 nuclei. Hanno concluso che il design a reticolo quadrato a 12 core ottimizzava al meglio la densità spaziale, mantenendo l'accoppiamento in modalità casuale.
Una sfida urgente per il team di ricerca si chiama dispersione della modalità spaziale (SMD), dove i segnali si diffondono nel dominio del tempo, rendendo difficile realizzare il DSP in tempo reale che è inevitabile per l'implementazione della tecnologia di multiplexing a divisione di spazio nel sistema reale. L'aggiunta di percorsi principali all'interno di una singola fibra aumenta queste sfide. Sakamoto e il suo team hanno concluso che un MCF con una disposizione centrale accoppiata casualmente riduce al minimo la dispersione della modalità spaziale, con conseguente riduzione della complessità del DSP.
"La complessità di elaborazione del segnale causata dal grande SMD è un problema serio. Il nostro documento da presentare all'OFC spiegherà come riduciamo SMD per MCF con più di 10 core, " Ha aggiunto Sakamoto.
Secondo Sakamoto, il passo successivo è studiare la scalabilità del loro MCF accoppiato casualmente. In caso di successo, si aspetta che la tecnologia possa essere disponibile per i mercati su larga scala in circa un decennio. Il gruppo continuerà a indagare sul numero massimo di core che possono essere distribuiti con MCF ad accoppiamento casuale, pur mantenendo il vantaggio chiave di ridurre al minimo la dispersione della modalità spaziale e la complessità dell'elaborazione del segnale.
"Abbiamo riscontrato successo con MCF accoppiati casualmente, " Ha detto Sakamoto. "Quindi il prossimo passo è scoprire come possiamo realizzare più core mantenendo lo stato di accoppiamento casuale con conseguente capacità ancora maggiore per fibra".
