Il volume del traffico dati che attraversa le reti in fibra ottica del mondo sta crescendo di oltre il 40% all'anno poiché i servizi affamati di dati come lo streaming audio e video diventano sempre più popolari. In modo che le reti future abbiano la capacità di far fronte a questo traffico in continua crescita, e gestire anche le applicazioni emergenti che lo aumenteranno ancora di più, dalle auto connesse ai video HD mobili e all'Internet of Things, le tecnologie che alimentano le reti ottiche a lungo raggio avranno bisogno di un importante aggiornamento a metà degli anni '20.

Alcune delle basi chiave per questo sono state ora gettate dagli ingegneri che lavorano in SAFARI, un progetto di collaborazione UE e giapponese. La parte UE è stata guidata dal coordinatore del progetto Toshio Morioka dell'Università tecnica della Danimarca, mentre la parte giapponese era guidata dal co-coordinatore del progetto Dr. Yutaka Miyamoto di NTT Corporation, Tokio.

Fotoni silurati

La principale metrica che necessita di un vasto miglioramento nelle reti di trasporto ottico (OTN) basate su laser è il throughput dei dati, ovvero il numero di bit di dati al secondo che possono trasportare codificati nei raggi laser. Le singole fibre ottiche di oggi funzionano a diverse decine di terabit al secondo, ma non sarà sufficiente. "Per supportare le enormi richieste di capacità in arrivo in futuro, saranno necessarie reti di trasporto di capacità molto più elevate con velocità della fibra scalabili a petabit al secondo, "dice Morioka.

Per far sì che ciò accada, i collaboratori di SAFARI hanno innovato su più fronti, in termini sia di controllo generale della rete che di componenti portanti la luce, per produrre elementi costitutivi per i futuri OTN in grado di aumentare le loro velocità dagli attuali 1013 (decine di terabit) a 1015 (petabit) al secondo.

La prima innovazione di SAFARI è stata quella di sviluppare fibre ottiche multicore superdense con 30, 32 o 37 nuclei che trasportano la luce al loro interno anziché il nucleo singolo utilizzato oggi. Cosa ha permesso loro di creare questo numero di core da record mondiale, dice Morioka, stava escogitando un modo per impedire alla luce di fuoriuscire da un nucleo in un altro e causare interferenze di segnale che avrebbero avuto un impatto negativo sulla larghezza di banda. "Le fibre hanno un grado molto elevato di soppressione della diafonia, " lui dice.

Nella matrice

Quando si percorrono grandi distanze di 1000 km o più, la luce che viaggia in questa complessa matrice di nuclei perde potenza e deve essere potenziata a intervalli regolari. Per farlo in modo efficiente dal punto di vista energetico, il team del progetto ha sviluppato amplificatori in fibra ottica multicore, a base di erbio e itterbio, che può essere giuntato direttamente nella nuova fibra multicore, consentendo la trasmissione su lunghe distanze con compensazione delle perdite. "Abbiamo infranto record di core-count, e ha consentito una riduzione del consumo energetico per gli amplificatori ottici in linea, migliorare l'efficienza energetica dei futuri OTN, "dice Morioka.

Tuttavia, non si tratta solo di guide d'onda:anche i vettori di telecomunicazioni devono essere in grado di allocare e ottimizzare dinamicamente risorse di rete aggiuntive, mantenendo la qualità, per soddisfare la crescente domanda, come un'intera nazione che desidera guardare il finale di "Game Of Thrones" in streaming video in una volta, ad esempio. Così NTT ha sviluppato un hardware ottico programmabile che consente un'elevata flessibilità, OTN scalabili e adattabili da costruire.

Luce programmabile

È stato sviluppato e costruito un banco di prova SAFARI composto da nuove ottiche che consentono di aggiungere, blocco, passaggio o reindirizzamento dei fasci luminosi in una rete in fibra sotto il controllo del software. Questa rete programmabile "può essere controllata e gestita in modo adattivo in risposta alle effettive richieste di traffico da un'entità centrale, " spiega Morioka. La programmabilità dell'OTN è stata testata anche in esperimenti volti a garantire che sia adatto a soddisfare le esigenze di trasmissione in fibra multicore nelle reti del futuro.

Con SAFARI non impostato per l'implementazione fino alla metà degli anni 2020, non è prevista una commercializzazione immediata per la tecnologia. Ma grazie a questo progetto di ricerca di successo, i settori delle telecomunicazioni europeo e giapponese saranno pronti quando sarà il momento.

"SAFARI ha fornito tecnologia leader a livello mondiale, dimostratori di rete ed esperimenti di sistema da record e primi al mondo, proprietà intellettuale comune e partnership che dureranno a lungo nel futuro, " conclude Morioka.