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光纤容量接近极限,日本领跑新一代研发

2021/01/05

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      随着高速通信标准“5G”的登场和远程办公的普及,全球的通信量持续增长,2020年代之内光纤(optical fiber)通信网陷入容量不足的风险已经出现。此前通过改进现有光纤或增加缆线数量加以应对,但已接近本身性能和设置空间的极限。因此,不仅是通信标准,推进光纤本身通信量飞跃式增加的研究也成为当务之急。

   

新一代光纤的传输试验(图由日本情报通信研究机构提供)

         

      日本“情报通信研究机构”(NICT,日本总务省的下属机构,日语的“情报”是“信息”之意)的光子网络(photonic network)系统研究室长古川英昭指出“如果通信量持续增加,2020年代内将超过现行光纤的极限”,对相关状况敲响了警钟。据日本总务省统计,日本国内的通信量在10年里增至10倍以上。

  

      原因是使用智能手机和个人电脑的机会的增加。随着这些终端产品的性能提高,视频也成为人们相互传送的对象。传送信息时,携带信息的数字信号将转变为光信号,通过光纤线缆传输。光纤以海底光缆的形式遍布全世界,成为与世界交流的不可或缺的存在。可以说,光纤是支撑现代社会的“幕后英雄”。

     

现在的光纤(左)的光信号通道为1条,但新一代光纤(右)将为多条(图由日本情报通信研究机构提供)

  

      此前通过增加每根光纤的传输容量来应对通信量的增加。2005年的传输容量为每根每秒1万亿比特,但现在已达到十数万亿比特。

  

      不过,现行的光纤只能将传输容量提高至100万亿比特。如果传输更多的信息,用于通信的激光将过强,存在光纤熔化的风险。如果威胁变为现实,通信将停滞,将对业务高效化和劳动方式改革造成影响。

   

      日本“电子情报技术产业协会”的预测显示,全球通信量预计在截至2030年的10年里增至15倍,今后将持续增加。为了解决这一问题,日本国内外的光纤企业推进开发的是称为“Multi core(多核)”的新一代光纤。

  

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