コヒーレント光学系で大容量伝送を処理

 

 

コヒーレント光学は、光波の振幅、位相、偏光を変調することで大容量伝送を可能にし、ファイバー ネットワークが従来の強度ベースの方法よりも大幅に多くのデータを送信できるようにします。-この技術は、送信側と受信側の両方でデジタル信号処理を使用して光信号の多次元をエンコードし、1,000 キロメートルを超える距離で波長あたり 100G から 1.6T の伝送速度を達成します。

 

 

容量倍増効果

 

コヒーレント光学の基本的な利点は、光の物理的特性をどのように利用するかにあります。従来のオン-キーイング システムは光の強度を切り替えてバイナリ データを表現するため、容量が波長あたり約 10 Gb/s に制限されます。コヒーレント システムは、振幅変化、位相シフト、2 つの直交面にわたる偏光状態という 3 つの独立した特性を同時に変調します。

この多次元エンコードにより、エンジニアがスペクトル効率の向上と呼ぶものを生み出します。{0}デュアル偏波直交位相シフト キーイングを使用するコヒーレント システムは、従来のシステムでは 1 ビットであったのに対し、シンボルごとに 4 ビットの情報を送信します。 64-QAM (直交振幅変調) などの高度な変調方式と組み合わせると、コヒーレント トランシーバーはスペクトル効率を理論上のシャノンの限界に近づけます。

容量の大幅な増加-コヒーレント光は、従来のオンオフ キーイング方式と比較して最大 80 倍の伝送容量を実現します。-この増大効果は追加のファイバーを設置することなく発生するため、帯域幅の制約に直面しているネットワーク事業者にとってコヒーレント技術は経済的に魅力的になります。

コヒーレント システムのデジタル信号プロセッサは、現在の実装では 100 Gbaud を超えるシンボル レートを処理します。各シンボルは、位相角と振幅レベルの正確な制御を通じて複数のビットを伝送します。たとえば、64-QAM システムは、シンボルごとに 6 ビットを組み合わせることで 64 の異なる信号状態を表しますが、これには伝送距離全体にわたって正確な信号品質を維持する必要があります。

 

デジタル信号処理により長距離伝送が可能になる仕組み-

 

距離機能により、コヒーレント光学系と代替光学系が区別されます。コヒーレント トランシーバーに組み込まれた DSP チップは、信号を劣化させる可能性があるファイバー障害に対してリアルタイムの数学的補償を実行します。-

波長分散により、異なる光の波長がわずかに異なる速度でファイバー中を伝わり、光パルスが拡散します。 10G システムでは、60 ～ 80 キロメートルごとに物理分散補償モジュールが必要でした。コヒーレント DSP は、逆数学的変換を適用して元の信号をデジタル的に再構築し、かさばるハードウェアを排除します。

偏波モード分散には別の課題があります。光ファイバーには微細な欠陥があり、光を異なる速度で伝わる 2 つの偏光成分に分割します。コヒーレント プロセッサは、偏波状態を迅速に追跡してビット エラーを回避すると同時に、偏波-に依存する損失に対する許容度も向上します。 DSP はこれらの補正を毎秒数千回更新し、ファイバーの状態の変化に適応します。

DSP に統合された前方誤り訂正アルゴリズムにより冗長データ パターンが追加され、受信機が再送信せずに送信誤りを検出して修正できるようになります。高ゲイン軟判定 FEC- により、信号はより長距離を通過できるようになり、必要な再生ポイントが少なくなり、より高いビットレートの信号がより長距離を通過するためのマージンが広がります。-

このデジタル補償技術の組み合わせにより、コヒーレント システムが 2,000 キロメートル以上、一部の構成では 10,000 キロメートルを超えるエラーのない伝送を日常的に達成できる理由が説明されています。{0} DSP は基本的に、光工学の課題を物理層からソフトウェア アルゴリズムに移行します。

 

市場の軌跡と展開規模

 

コヒーレント光学機器市場は、この技術の商業的な勢いを示しています。世界のコヒーレント光機器市場は、2024 年に 169 億 1000 万ドルと評価され、年平均成長率 7.8% を反映して、2033 年までに 332 億 4000 万ドルに達すると予測されています。この成長は、複数のセクターが一貫したテクノロジーを同時に導入していることに起因しています。

データセンターの相互接続は、コヒーレント モジュールを最も大量に消費します。データセンター アプリケーションはデジタル コヒーレント光トランシーバーの需要の 58% を占めており、これは地下鉄や地域の距離を超えて施設を接続するハイパースケール オペレーターによって推進されています。クラウド プロバイダは地理的に分散したセンター間でデータを同期する必要があり、大容量リンクに対する持続的な需要が生じます。-

テクノロジーの範囲は複数の世代に及びます. 100G コヒーレント トランシーバーは市場シェアの 32% に貢献しており、引き続き既存のネットワークのアップグレードに不可欠であり、北米とヨーロッパの通信事業者の 40% が 100G テクノロジーに依存しています。一方、400G システムは現在の導入のスイート スポットを表し、成熟したテクノロジーと大容量のバランスをとります。

新しい世代が量産に入ります。. 800G コヒーレント モジュールは 2024 年に発売され、2025 年に稼働を開始します。一方、1.6T コヒーレント テクノロジーは 2025 年に一部のアプリケーションで量産に入ります。業界のロードマップは 3.2T システムにまで及びますが、これらはまだ研究段階です。

プラグイン可能なコヒーレント モジュールは、特に導入の加速を促進します。これらのホットスワップ可能なトランシーバーは、DSP、レーザー、変調器、受信機を QSFP-DD などのフォーム ファクターに統合し、ルーターやスイッチに直接挿入できます。 2024 年に導入されたコヒーレント帯域幅の 70% 以上がプラガブル モジュールにあり、独自のラインカードから標準化されたコンポーネントへの移行を示しています。

 

さまざまなユースケースに応じたアーキテクチャのバリエーション

 

ネットワーク事業者は、距離と容量の要件に基づいて一貫したテクノロジーを選択し、明確な導入パターンを作成します。

メトロおよび地域ネットワーク (80 ～ 500 km)

400ZR 標準は、地下鉄の短距離で主流です。これらのモジュールは、データセンターの相互接続用に最適化された固定変調形式を使用して、最大 120 キロメートルまで 400G 容量を提供します。 ZR+​​ 拡張機能は、リンク状態に基づいて変調を動的に調整する確率的コンスタレーション シェーピングを通じて、500 キロメートルに近い距離をサポートします。

2025 年に発売される 800G ZR/ZR+ モジュールはこのパターンを拡張し、ZR モードで 500 キロメートルを超え、高性能 ZR+ モードで 1,000 キロメートルを超える伝送をサポートします。{6}}ネットワーク事業者は、大都市圏内および近隣都市間のデータセンターを接続するためにこれらを使用します。

長距離ネットワーク（500～2,000 km）-

長距離伝送には、より高度な変調とより高い送信電力が必要です。これらのシステムは、より強力な前方誤り訂正符号を備えた QPSK または 16-QAM 変調を使用します。地下鉄システムと比較してスペクトル効率が低下すると、到達距離と引き換えに容量が犠牲になりますが、通信事業者は高密度の波長分割多重を導入することでそれを補います。

一般的な長距離システムは、80-96 波長を単一のファイバー ペアに多重化します。{0}波長あたり 400G の場合、ファイバーの総容量は 32-38 テラビット/秒に達します。再構成可能な光アド-ドロップ マルチプレクサにより、光から電気への変換を行わずに、中間ノードでの動的な波長ルーティングが可能になります。

海中および超長距離--距離（2,000～10,000 km）

大陸間を接続する海底ケーブルには、最先端のコヒーレント テクノロジーが導入されています。世界のデータ トラフィックの . 99% が海底リンクを通過しており、コヒーレント光テクノロジーによって得られる大容量、長距離、信頼性が不可欠です。-

海底システムは、信号対雑音比に基づいてコンスタレーション ポイントを調整する確率的シェーピングを使用し、エラーのない伝送を維持しながら各波長から最大容量を抽出します。-これらのシステムは 50 ～ 80 キロメートル間隔で外部増幅を採用していますが、蓄積されたファイバーの非線形性を補償するために DSP 機能に大きく依存しています。

 

高速化における技術的課題

 

コヒーレント システムを 800G、1.6T、およびそれ以降に拡張すると、100G では重要ではなかったエンジニアリング上の制約が生じます。

信号対-比の低下

高次の変調方式では、シンボルあたりにより多くのビットが詰め込まれますが、コンスタレーション ポイント間の間隔は減少します。 64 の信号状態を持つ 64-QAM システムは、QPSK の 4 つの状態と比較して、ポイント間のユークリッド距離がはるかに小さくなります。ノイズや歪みがあるとシンボルの区別が難しくなり、ビット誤り率が増加します。

このソリューションには、より強力な前方誤り訂正アルゴリズムが含まれますが、FEC により計算オーバーヘッドが追加されます。 DSP に統合された強力な FEC は電力と熱のバジェットを増加させる可能性があり、高密度に実装された機器では熱管理の課題が生じます。-ベンダーは、FEC の強度と消費電力および遅延のバランスをとります。

アナログコンポーネントの帯域幅制限

シンボル レートが 32 Gbaud から 100 Gbaud 以上に増加するにつれて、アナログ コンポーネントはより広い周波数範囲を処理する必要があります。シンボル レートが増加し、変調レベルが高くなるにつれて、送信機と受信機のアナログ コンポーネントによって引き起こされる信号の歪みが大きな問題になります。

変調器は高速信号を正確にエンコードするために、より広い電気帯域幅を必要とします。{0}光検出器とトランスインピーダンス アンプは、周波数に依存する減衰を生じさせることなく、光信号を電気領域に変換する必要があります。{2}}アナログ-から-デジタル コンバータには、より高いサンプリング レートと分解能が必要であり、消費電力とコストが増加します。

非線形ファイバー効果

光ファイバーは高出力レベルで非線形挙動を示します。カー効果により、光強度に応じて屈折率が変化し、DWDM システムの波長間で自己位相変調と相互位相変調が発生します。-四波混合により、新しい周波数でスプリアス信号が生成され、データを伝送する波長からエネルギーが盗まれます。-

DSP は非線形補償アルゴリズムを適用しますが、これには大量の計算リソースが必要です。数学には、ファイバーを通る光の伝播を記述する非線形シュレーディンガー方程式を解くことが含まれます。処理の複雑さは距離や波長の数に応じてあまり調整されないため、補償精度と DSP の電力バジェットとの間でトレードオフが生じます。-

 

 

相互運用性の進化

 

初期のコヒーレント システムはベンダー ロックインの影響を受けていました。{0}各メーカーは独自の変調方式と FEC アルゴリズムを DSP に実装しており、リンクの両端に整合したトランシーバーが必要です。これにより、調達上の制約が生じ、ネットワーク設計の柔軟性が制限されました。

コヒーレント光モジュールは歴史的に相互運用性の欠如に悩まされており、変調とコーディングの違いによりリンクの両端に同じ会社の光モジュールが必要でした。光インターネットワーキング フォーラムは、変調形式、FEC コード、および管理インターフェイスを標準化する実装協定を通じてこの問題に対処しました。

2020 年に完成した 400ZR 仕様では、特定の FEC パラメーターを使用した固定 QPSK 変調方式が定義されました。これにより、コヒーレント光学分野で初めてマルチベンダーの相互運用性が可能になりました。-ネットワーク オペレータは、さまざまなサプライヤーからモジュールを購入し、互換性テストを行わずに動作リンクを確立できます。

OpenZR+ は、確率的シェーピングと複数の変調フォーマットを標準化することにより、相互運用性をより長い到達距離まで拡張します。トランシーバーは、リンクの初期化中に動作モードをネゴシエートし、現在のファイバーの状態に最適なパラメーターを選択します。この柔軟性により、オペレーターは既存のファイバープラントの能力を最大化することができます。

OIF は 2024 年に 1.6T コヒーレント光相互接続ソリューションの取り組みを開始し、相互運用可能な 1600ZR および 1600ZR+ の導入協定に向けて前進しています。各世代では、相互運用性の制約に対してパフォーマンスの最適化のバランスをとるために、新しい標準化作業が必要になります。

 

エネルギー効率の考慮事項

 

コヒーレント システムは、直接検出方式に比べて送信ビットごとに多くの電力を消費するため、データ トラフィックが急激に増加するため、持続可能性について疑問が生じます。{0}

400G コヒーレント プラガブル モジュールは通常 15-20 ワットを消費し、DSP は 8-12 ワットを占めます。比較すると、400G 直接検出モジュールは合計 10 ～ 12 ワットを消費します。この差はラックスケールで拡大します。36 個のコヒーレント ポートを備えたルータは、光学系だけで 550 ～ 700 ワットを消費します。

ただし、システム-レベルの効率では話が異なります。インフラストラクチャ プロバイダーの Colt Technology Services は、ルーター-ベースのコヒーレント光学系を使用して 97% のエネルギー節約を報告し、別の通信事業者は 64% の設備投資削減を達成しました。これらの節約は、別個の光伝送装置を排除し、ラックスペース、冷却要件、および管理オーバーヘッドを削減することで実現します。

効率の計算は、アーキテクチャの選択によって異なります。従来のネットワークはスイッチングにルーターを使用し、長距離転送には別個の DWDM システムを使用します。-、各境界で光-から-電気-から-への変換が必要です。コヒーレント プラガブルにより、IP{7}}over-DWDM が可能になります。これにより、ルーターが DWDM 波長を直接生成し、トランスポンダ層が不要になります。

DSP の消費電力は、CMOS プロセス ノードの小型化により世代が進むごとに向上します。{0}nm DSP 製造プロセスにより、前世代に比べて消費電力が大幅に削減され、5nm および 3nm プロセスではさらに消費電力が向上しました。シリコンフォトニクス統合などの高度なパッケージング技術も、電気相互接続を短縮することで電力を削減します。

 

コストのダイナミクスと経済的限界

 

コヒーレント オプティクスはこれまで、プレミアム価格を設定しており、代替手段が到達距離で競合できない長距離ネットワークへの導入を制限していました。-市場の力学により、これらの経済境界は変化しつつあります。

コンポーネントの統合によりコスト削減が促進されます。シリコン フォトニック パッケージングと 7nm DSP の開発により、DSP、レーザー、増幅器、光検出器、RF 集積回路を含むモジュールをモノリシック基板上に製造できるようになりました。この統合により、製造の複雑さが軽減され、歩留まりが向上します。

プラグイン可能なフォーム ファクターは、開発コストを大規模なボリュームに分散することで導入を促進します。生産稼働が制限されている独自のラインカードとは異なり、単一の QSFP-DD 設計は複数のベンダーとアプリケーションに対応します。 2024 年には 2,000 万個を超える 400G および 800G データコム光モジュールが出荷され、以前の世代では不可能だったスケールメリットが生まれました。

コストのクロスオーバー ポイントはネットワーク エッジに近づきます。 5 年前、コヒーレント技術は 500 キロメートルを超えてのみ意味をなしていました。現在、400ZR モジュールは、特に簡素化されたアーキテクチャによる運用コストの節約を考慮すると、80 ～ 120 キロメートルで経済的に競合します。一部の事業者は、総所有コストが初期資本支出に見合う、40 キロメートルの地下鉄リンクにコヒーレント システムを導入しています。

競争の激化に伴い、価格下落が続いています。データセンター相互接続アプリケーションは、2024 年に記録的な数のプラガブル コヒーレント モジュールを消費し、Marvell、Acacia、Ciena が主要サプライヤーとなりました。複数のベンダーが競合製品を提供しているため、価格はコモディティレベルに近づいていますが、最新世代におけるテクノロジーのリーダーシップには依然としてプレミアムが付いています。

 

波長分割多重との統合

 

コヒーレント光は、DWDM と組み合わせると最大の効果を発揮し、ファイバーあたりの容量がテラビット範囲に増加します。{0}

DWDM は、各色が個別の信号を伝送する最大 96 チャネルに対応します。各波長がコヒーレント変調によって 400G を伝送すると、合計容量はファイバー ペアあたり 38.4 テラビットに達します。この相乗効果は、単一のファイバーが数百の並列接続を置き換えることができる理由を説明します。

コヒーレント システムは、直接検出アプローチと比較して DWDM 導入を簡素化します。{0}コヒーレント光ファイバ通信では、この機能が DSP によって完了されるため、DWDM システムの分散補償モジュールが不要になります。以前の DWDM 世代では、波長分散の蓄積を補償するために特定の間隔で DCM を配置する、慎重に設計された分散マップが必要でした。

柔軟なグリッド アーキテクチャにより、追加の容量が解放されます。従来の DWDM は、固定の 50 GHz または 100 GHz のチャネル間隔を使用します。スペクトル整形により、キャリアを互いに近づけることができ、柔軟なグリッド システムの容量を最大化できます。 400G コヒーレント チャネルは、適切なフィルタリングを使用すれば 75 GHz のスペクトルを占有することができますが、100G チャネルでは 37.5 GHz しか必要としないため、通信事業者はより多くの波長を既存のファイバに詰め込むことができます。

ナイキスト パルス整形は、DSP で正確なフィルタリングを適用することにより、送信信号のスペクトル幅を狭めます。これにより、隣接する DWDM チャネル間のガードバンドが削減され、フィルタリングされていない信号と比較してシステムの総容量が 10 ～ 20% 増加します。この技術では、信号の劣化を避けるために、送信機と受信機の DSP 間の慎重な調整が必要です。

 

確率的シェーピングによるパフォーマンスの最適化

 

高度なコヒーレント システムでは、確率論的なコンスタレーション シェーピングを採用して、ファイバ リンクから追加の容量を抽出します。この技術は、送信信号に異なるシンボル振幅が現れる頻度を調整します。

従来の QAM システムは、振幅空間と位相空間にわたってコンスタレーション ポイントを均一に分散させます。確率的整形では、意図的に低振幅シンボルを高振幅シンボルよりも頻繁に送信し、シャノン理論に基づいてチャネル容量を最大化する特性に送信信号の分布を一致させます。-

この利点は、ファイバー スパン全体での信号対雑音比の変化によるものです。{0}{1}高振幅シンボルはより多くの送信電力を必要とし、ノイズの影響を受けやすくなります。-発生頻度を減らすことにより、システムは、制約された SNR 条件下でより高い情報レートを達成しながら、より低い平均電力を維持します。

800G ZR+ モジュールは、確率的シェーピングを使用した高性能モードで 1,000- キロメートルを超える伝送を実現し、より低いデータレートでは 2,000 キロメートルを超える伝送を実現します。オペレーターは、特定のルートのファイバー品質とアンプの間隔に基づいて、距離と容量を交換するようにモジュールを構成します。

この技術には高度な DSP アルゴリズムが必要であり、計算がさらに複雑になります。送信機はデータを不均一なシンボル分布にエンコードする必要がありますが、受信機はこれらのパターンを正確にデコードする必要があります。-現在の実装は、管理可能な複雑さで最適に近いパフォーマンスを提供するガウス形状の分布に焦点を当てています。{{3}

 

海底ケーブルシステムへの応用

 

海底ファイバー ネットワークは、コヒーレント テクノロジーにとって最も要求の厳しいアプリケーションであり、信頼性と容量が世界的な通信インフラに直接影響します。

海底ケーブルは数千キロメートルに及び、メンテナンスやアップグレードのための中間アクセス ポイントはありません。コヒーレントオプティクスは、海底ネットワークの初期コストと消費電力を削減すると同時に、そのセキュリティと信号の完全性を向上させます。長距離にわたってエラーのない伝送を維持できるこのテクノロジーの機能は、このような設備には不可欠です。{2}}

最新の海中システムは、ケーブルごとに 16-24 のファイバー ペアを展開し、各ファイバーは 1 波長あたり 200 ～ 400G で 80 ～ 120 の波長を伝送します。ケーブルの総容量は 1 秒あたり数ペタビットに達します。コヒーレントテクノロジーによって実現されるファイバーあたりの容量により、必要なファイバーペアの数が減り、ケーブルのコストと物理的なサイズが削減されます。

海底システムは、特殊な DSP アルゴリズムを使用して、固有の課題に対処します。海深による温度変化は繊維の特性に影響を与えます。海流は偏光状態を変化させるマイクロベンドを引き起こします。 DSP は、海底ケーブルの 25 年の設計寿命を通じて、これらの環境要因に継続的に適応します。

修復シナリオは一貫した柔軟性の恩恵を受けます。ケーブルが接続を必要とする損傷を受けた場合、通信事業者は、接続点からの損失の増加に対応しながら、サービスを維持するために、影響を受ける波長の変調形式と FEC 強度を調整できます。この適応性により、固定システムと比較して修理の複雑さが軽減されます。

 

単一-ファイバーの双方向伝送

 

最近の技術革新により、ファイバーペアではなく単一ファイバーを介したコヒーレント伝送が可能になり、インフラストラクチャの有効容量が 2 倍になります。

単一ファイバを介した従来の光伝送では、ダイプレクサまたはサーキュレータを使用して 2 つの波長を使用して反対方向に情報を伝送します。このアプローチは低速システムでは機能しますが、コヒーレントな速度では波長管理要件により複雑になります。-

XR 光学アーキテクチャはデジタル信号処理を利用して、単一レーザーの送受信をデジタル サブキャリアと呼ばれるより小さな周波数サブチャネルに分割し、単一ファイバー上で最大 200 Gb/s の双方向トラフィックを可能にします。{0} 64 の波長にわたって展開すると、単一ストランドでの容量は 12.8 Tb/s に達します。

この技術では、慎重なスペクトル管理が必要です。デジタル副搬送波は、単一波長の帯域幅内の異なる周波数スロットを占有し、重複しないスペクトル領域を使用して送信および受信方向を設定します。- DSP はフィルタリングを実行してこれらのコンポーネントを分離し、方向間の適切な分離を維持します。

Aire Networks は、インテリジェント コヒーレント プラガブル光を使用したシングル ファイバ コヒーレント伝送を導入して、既存のインフラストラクチャへの投資収益率を最大化し、新しいファイバの設置に必要な多額の設備投資と時間を回避しました。{0}この展開パターンは、導管またはダクト スペースでのファイバー不足に直面しているオペレータに役立ちます。

 

将来の容量拡張経路

 

コヒーレント光のロードマップは現在の 800G および 1.6T システムを超えていますが、世代が進むごとに物理的な制約が難しくなります。

Microsoft やその他のハイパースケール クラウド プロバイダは、2025 年にデータセンター トランシーバの光相互接続とスケーリングに関する研究を積極的に進め、業界では 1.6T やその他の高度なコヒーレント光トランシーバの大規模導入を計画しています。{1}これらの開発は、AI ワークロードとハイパースケール操作によって容量が継続的に増加することを示しています。

シンボル レートの増加により、1 つのスケーリング パスが提供されます。現在の 100 Gbaud システムは 140 Gbaud 以上に進化する可能性がありますが、これにはすべてのアナログ コンポーネントの帯域幅を比例的に増加する必要があります。材料物理学により、電子機器の切り替え速度と光検出器が処理できる帯域幅が制限されます。

高次変調は別の道を提供します。- 64-QAM から 256-QAM、さらには 1024-QAM に移行すると、シンボルあたりのビット数は増加しますが、コンスタレーション ポイントは非常に近くなります。このアプローチは、非常に高品質の短距離リンクでのみ機能するか、または非常に強力な FEC コードを必要とします。

マルチコアまたはマルチモード ファイバーによる空間多重化は、長期的な可能性を表します。-これらのファイバーには、単一のストランド内に複数の独立した空間チャネルが含まれています。この技術はまだ研究段階にあり、空間チャネル クロストークを処理するには新しいタイプのアンプ、マルチプレクサ、DSP アルゴリズムが必要です。

同時パッケージ化された光学素子は、コヒーレント DSP をスイッチ シリコンに直接隣接して配置し、電気経路の長さと消費電力を削減することで、次世代システムを可能にする可能性があります。. 1.6T コヒーレント モジュールは、同時パッケージ化された光学素子とシリコン フォトニクスを活用して、統合とパフォーマンスを新たなレベルに押し上げます。-このアプローチは、歩留まりと熱管理に関する製造上の課題に直面しています。

 

よくある質問

 

従来のファイバーシステムと比較して、コヒーレントオプティクスはどのような容量をサポートしますか?

コヒーレント光学システムは、振幅、位相、偏光を同時に変調することにより、従来のオンオフ キーイング方式よりも 80 倍高い容量を達成します。{1}現在のシステムは実稼働環境で波長あたり 100G から 800G の範囲にあり、2025 年には 1.6T が導入されます。最大 96 波長の DWDM 多重化と組み合わせると、単一ファイバーの容量は 38 テラビット/秒を超えます。{8}}

コヒーレント光は信号を再生成せずにどこまで伝送できますか?

伝送距離は変調方式とファイバーの品質によって異なります。 Metro 400ZR システムは 120 キロメートルに達しますが、ZR+ は 500 キロメートルに達します。 QPSK 変調と強力な前方誤り訂正を備えた長距離構成では、2,000 キロメートルを達成します。{6}}確率的整形と特殊な DSP アルゴリズムを使用する海底ケーブル システムは、再生ポイント間が 10,000 キロメートルを超えます。

大容量伝送にコヒーレント DSP が不可欠なのはなぜですか?{0}

デジタル シグナル プロセッサは、長距離、大容量リンクを可能にする 3 つの重要な機能を処理します。{0}{1}{1}これらは波長分散と偏波モード分散を数学的に補償し、物理的な補償モジュールを排除します。これらは、送信エラーを検出して修正する前方誤り訂正アルゴリズムを実装しています。同相信号成分と直交信号成分の両方を処理することでコヒーレント検波を実行し、追加データを伝送する位相情報を回復します。

コヒーレント テクノロジーが直接検出の代替手段よりも高価なのはなぜですか?{0}

コヒーレント トランシーバーには、高度なプロセス ノード上に製造された高度な DSP チップ、正確な周波数制御を備えた調整可能なレーザー、および位相情報をエンコードする複雑な変調器構造が必要です。 DSP だけでモジュールコストの 40-50% を占めます。ただし、簡素化されたアーキテクチャによる機器の削減と運用コストの節約を考慮すると、システム レベルの経済性から、距離が 80 ～ 120 キロメートルを超える場合にはコヒーレント テクノロジーが有利になります。

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情報源

VIAVI ソリューション - コヒーレント オプティクスとは (https://www.viavisolutions.com)

NTT R&D - デジタルコヒーレント光伝送技術の今後の展開

Ciena - コヒーレント光学とは (https://www.ciena.com)

Straits Research - コヒーレント光学機器市場規模 2024 ～ 2033 年

世界的な成長に関する洞察 - デジタルコヒーレント光トランシーバー市場 2025-2034

Acacia Communications - Coherent Optics Outlook 2025 (https://acacia-inc.com)

Cignal AI - 800GbE オプティクス市場レポート 2025

Coherent Corp. - 800G ZR/ZR+ 製品発表 2025

Infinera - シングル-ファイバー コヒーレント光伝送のケーススタディ 2024

FiberMall - コヒーレント光通信技術 2025