🔬 optics

389.3-Tb/s 1017-km C-band Transmission over Field-Installed 12-Coupled-Core Fiber Cable with >12-Tb/s Spatial MIMO Channels

In dit artikel wordt een recordbrekende optische transmissie van 389,3 Tb/s over 1017 km via een in het veld geïnstalleerde 12-kernkabel met standaard manteldiameter gedemonstreerd, waarbij ruimtelijke MIMO-kanalen met een netto bitrate van meer dan 12 Tb/s per golflengte worden gebruikt.

Oorspronkelijke auteurs: Akira Kawai, Kohki Shibahara, Megumi Hoshi, Masanori Nakamura, Takayuki Kobayashi, Ryota Imada, Takayoshi Mori, Taiji Sakamoto, Yusuke Yamada, Kazuhide Nakajima, Munehiko Nagatani, Hitoshi Wakita, Yut

Gepubliceerd 2026-04-02

📖 4 min leestijd☕ Koffiepauze-leesvoer

CC BY 4.0

Oorspronkelijke auteurs: Akira Kawai, Kohki Shibahara, Megumi Hoshi, Masanori Nakamura, Takayuki Kobayashi, Ryota Imada, Takayoshi Mori, Taiji Sakamoto, Yusuke Yamada, Kazuhide Nakajima, Munehiko Nagatani, Hitoshi Wakita, Yuta Shiratori, Hiroshi Yamazaki, Hiroyuki Takahashi, Soichi Endo, Takemi Hasegawa, Ryo Nagase, Yutaka Miyamoto

Oorspronkelijk artikel gelicentieerd onder CC BY 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). ✨ Dit is een AI-gegenereerde uitleg van het onderstaande artikel. Het is niet geschreven of goedgekeurd door de auteurs. Raadpleeg het oorspronkelijke artikel voor technische nauwkeurigheid. Lees de volledige disclaimer

Stel je voor dat we al eeuwenlang proberen meer data door onze glasvezelkabels te sturen, maar we zitten vast in een smalle tunnel. We hebben de "ruimte" in de kabel (de verschillende lagen van het glas) nog niet echt gebruikt. Dit nieuwe onderzoek van NTT is alsof we die tunnel hebben verbouwd tot een gigantisch, 12-lane snelweg, en we hebben bewezen dat je er met razendsnelheid over kunt rijden, zelfs als de weg vol zit met bochten en kruispunten.

Hier is het verhaal van dit doorbraak-experiment, vertaald in simpele taal:

1. De "Super-Highway" (De Kabel)

Normaal gesproken heeft een glasvezelkabel één "buisje" waar licht doorheen gaat. Deze onderzoekers hebben een kabel gebruikt met 12 buisjes die heel dicht tegen elkaar aan liggen (een "12-core fiber").

De analogie: Stel je een gewone kabel voor als een fietspad. Dit nieuwe kabeltype is als een autosnelweg met 12 rijbanen.
Het probleem: Als je 12 rijbanen zo dicht op elkaar legt, beginnen ze met elkaar te "praten" (het licht springt van de ene naar de andere rijbaan). Dit heet "gekoppelde kernen".
De oplossing: Ze hebben een heel slim systeem bedacht (MIMO) dat dit praten niet als een probleem ziet, maar als een hulpmiddel. Het is alsof je 12 mensen hebt die allemaal tegelijk spreken; een slimme vertaler (de computer) kan hun stemmen weer perfect uit elkaar halen.

2. De "Reis" (Het Experiment)

Ze wilden niet zomaar in een laboratorium testen, maar in de echte wereld.

De route: Ze legden de kabel in de grond en boven de grond (zoals een echte telefoonkabel). De totale reis was 1017 kilometer lang.
De obstakels: Onderweg moesten ze de kabel 19 keer verlengen (via "splices" of connectors). In de echte wereld zijn dit de knelpunten waar data vaak vastloopt of verdampt.
De prestatie: Ondanks deze lange reis en alle knelpunten, stuurden ze een ontzettend groot pakket data door de kabel.
- Op 53 km: 455 Terabit per seconde.
- Op 1017 km: 389 Terabit per seconde.

3. De "Vrachtwagens" (De Data)

Hoe snel was dit eigenlijk?

Ze gebruikten een heel snelle "motor" (140 Gbaud).
Ze vulden 31 verschillende "kleuren" licht (golflengtes) met data.
De schaal: Stel je voor dat je in één seconde de gehele inhoud van alle films van Netflix op aarde naar iemand kunt sturen. Dat is de snelheid die ze hier haalden.
Per "rijbaan" (golflengte) stuurden ze meer dan 12 Terabit. Dat is een record voor dit type kabel.

4. De "Slimme Vertaler" (De Technologie)

Het geheim van dit succes was een heel slimme computer aan het einde van de lijn.

Omdat de 12 rijbanen met elkaar "praten" (het licht mengt zich), is het alsof je een radio luistert waar 12 zenders door elkaar heen klinken.
Ze gebruikten een 96x24 MIMO-equalizer.
De analogie: Dit is een super-slimme vertaler die in een fractie van een seconde de 12 gemengde stemmen hoort en ze weer in 12 perfecte, losse gesprekken verdeelt. Zonder deze vertaler zou de data een onbegrijpelijke warboel zijn.

Waarom is dit belangrijk?

Vroeger dachten we dat we de grens van wat mogelijk is in glasvezel hadden bereikt. Dit onderzoek bewijst dat:

We veel meer ruimte kunnen gebruiken in dezelfde dikte kabel (de standaarddikte).
Het werkt in de echte wereld, niet alleen in een schoon laboratorium.
We klaar zijn voor de toekomst, waar we misschien wel 1000 keer meer data nodig hebben dan nu (voor bijvoorbeeld 8K-video, VR, en AI).

Kortom: Ze hebben bewezen dat je een 12-lane snelweg kunt bouwen in een tunnel die net zo smal is als een gewone fietspad, en dat je er met recordtempo overheen kunt rijden, zelfs als de weg vol zit met bochten. Dit is een enorme stap voorwaarts voor de internet van de toekomst.

Titel: 389,3-Tb/s 1017-km C-band Transmissie over Veld-geïnstalleerde 12-Gekoppelde-Kernvezelkabel met >12-Tb/s Ruimtelijke MIMO-kanalen

1. Het Probleem en de Context

Ruimtelijke multiplexing (SDM) wordt gezien als een cruciale technologie om de capaciteit van optische vezels verder te verhogen. Gekoppelde-kern-multicore-vezels (CC-MCF) maken het mogelijk om meer dan tien kanalen te multiplexen binnen de standaard cladding-diameter, met lage niet-lineariteit en ruimtelijke modedispersie (SMD).
Tot nu toe zijn de hoogste capaciteiten (tot 1,7 Pb/s) bereikt in laboratoriumomgevingen. Velddemonstraties bleven echter beperkt tot ongeveer 21 Tb/s. Voor de daadwerkelijke implementatie van CC-MCF in terrestrische systemen met een bereik van 1000 km, bleven twee grote uitdagingen bestaan:

Het valideren van de haalbaarheid van hoge-capaciteit transmissie in veld-geïnstalleerde kabels met vele verbindingspunten (spleten en connectoren).
Het onderzoeken van volledig ruimtelijk gekoppelde Multiple-Input/Multiple-Output (MIMO) transmissie met breedbandige signalen van meer dan 100 Gbaud.

2. Methodologie en Experimentele Opstelling

Het onderzoek rapporteert voor het eerst transmissie-experimenten over een veld-geïnstalleerde 12-gekoppelde-kernvezel (12CCF) kabel.

Fysieke Infrastructuur:
- De kabel is geïnstalleerd in een omgeving met zowel luchtkabels (~~0,2 km) als ondergrondse tunnels (~~4,1 km), met een totale kabellengte van 4,86 km.
- De transmissielijn werd opgebouwd door 11 vezels direct met elkaar te verbinden via MCF-spleten en MCF-connectoren (SC-standaard), resulterend in een totale afstand van 53,5 km voor één span en 1017 km (19 spans) voor de langeafstandstest.
- De vezel heeft een standaard cladding-diameter, een lage SMD (<6 ps/km¹/²) en voldoet aan de G.652.D-buigverlieseisen.
Transmissie-parameters:
- Signaal: 140-Gbaud PS-QAM signalen (geëindigde probabilistisch gevormde 36-ary QAM, afgeleid van PS-64QAM).
- Spectrum: 4,65 THz WDM-bandbreedte (C-band) met een raster van 150 GHz.
- Hardware: Gebruik van een hoogwaardige transmitter met InP-DHBT (Double Heterojunction Bipolar Transistor) bandbreedteverdubbelers en een 32 GHz CMOS DAC.
- MIMO-verwerking: Een frequentiedomein complexe 96×24 MIMO adaptieve equalizer werd gebruikt om de 24 ruimtelijke kanalen (12 kernen x 2 polarisaties) te verwerken.
- Ontvangst: Een SDM-TDM (Time-Division Multiplexed) configuratie waarbij alle 12 kernen door één enkele hoge-snelheid coherent ontvanger worden ontvangen, gesynchroniseerd met de recirculerende lussen.

3. Belangrijkste Bijdragen

Eerste velddemonstratie: Dit is de eerste keer dat transmissie over een veld-geïnstalleerde 12CCF-kabel met meerdere verbindingspunten is aangetoond.
Record-capaciteit in veld: Er is een record-capaciteit bereikt voor een terrestrische veldomgeving met een standaard cladding-diameter.
Hoge symbol-snelheid: Succesvolle implementatie van 140-Gbaud signalen met ruimtelijk gekoppelde MIMO-verwerking, wat essentieel is voor toekomstige sub-petabit systemen.
Stabiliteit: Aantonen dat de transmissie stabiel blijft over tijd en frequentie, ondanks de complexiteit van de veldkabel en de recirculerende lusconfiguratie.

4. Resultaten

De experimentele resultaten tonen de volgende prestaties:

Netto Bitrates:
- 53,5 km (1 span): Een totale netto capaciteit van 455,4 Tb/s (bereikbaar: 465,8 Tb/s).
- 1017 km (19 spans): Een totale netto capaciteit van 389,3 Tb/s (bereikbaar: 409,0 Tb/s).
- Per golflengte: In de 19-span test overschreden alle kanalen 12 Tb/s/golflengte (gemiddeld 12,55 Tb/s).
Kwaliteitsmetingen:
- Geheugenlengte ( $\tau_m$ ): De impulsrespons was beperkt tot 2,1 ns zelfs na 1017 km, wat goed overeenkomt met de theorie voor sterk gekoppelde kernen ( $\tau_m \propto \sqrt{L}$ ).
- MDL (Mode Dependent Loss): De RMS-MDL werd geschat op 0,35 dB per span.
- Stabiliteit: Metingen over een periode van 1 uur (bij 428 km) toonden aan dat zowel $\tau_m$ als $\sigma_{rms}$ tijdstabiel waren, wat de betrouwbaarheid van de techniek in veldomgevingen bevestigt.

5. Betekenis en Conclusie

Deze studie bewijst de haalbaarheid van toekomstige SDM-systemen met een totale capaciteit in de sub-petabit-klasse en kanaalcapaciteiten in de orde van 10 Tb/s. Door te demonstreren dat hoge snelheden (140 Gbaud) en hoge capaciteiten (>12 Tb/s per kanaal) mogelijk zijn over veld-geïnstalleerde kabels met vele verbindingspunten, wordt een belangrijke stap gezet naar de commerciële implementatie van CC-MCF voor terrestrische netwerken. Dit werk vertegenwoordigt momenteel de hoogste transmissiecapaciteit die ooit in een terrestrische veldomgeving is bereikt.