富士通实验室有限公司．开发了超高容量波分复用系统，大大扩展了连接数据中心的光网络中光纤的传输能力。新技术实现这一目标不需要部署专用于新波长的新收发器。以前，为了扩大数据中心之间的传输能力，操作人员要么增加使用的光纤数量，要么需要支持每个波长波段的接收器。现在，富士通实验室开发了世界上第一个宽带波长转换技术，可以将c波段(1)光信号批量转换为新的波段，包括l波段和s波段，并在接收时重新转换回原来的c波段。富士通实验室开发了一种将c波段的光信号转换为L波段和s波段，然后利用这种创新技术进行复用和传输的系统，成功地在原理上演示了传输能力可以提高三倍。这允许数据中心运营商使用现有设备，以提高光纤的利用效率，从而扩大传输能力。这有望消除可能给需要存储、备份或对分布在多个数据中心之间的大量数据执行并行分析的大容量用户带来挑战的网络瓶颈。这包括许多人预计在不久的将来会急剧增加的情况，如非结构化数据的传输，包括8K视频材料和通过5G网络连接的设备日志信息。
开发背景
近年来，社交网络和流媒体视频的使用使得数据中心处理的数据量呈指数级增长。而且，随着5G通信和8K视频技术的普及，未来的数据流通将大幅增长。虽然数据中心运营商已经用光网络连接了多个数据中心，并使用分布式存储进行灾难恢复，使用分布式处理进行高速处理，但他们需要进一步扩大传输能力，以有效地为不久的将来预期的数据量增长做好准备。
图1:连接数据中心的光网络的示意图和示例
问题
扩大数据中心之间的传输能力可以通过增加光纤的数量来实现，但是，额外的费用将根据使用的光纤数量来评估，这对运营商来说是一个巨大的成本负担。另一方面，也可以考虑同时使用c波段以外的新波长波段。光网络通常使用c波段，因为其良好的传输性能，但对于数据中心之间几十公里的中距离传输，使用其他波段，如l波段或s波段，传输损耗的影响被认为是相当小的，也可以考虑使用这些波段。然而，这种方法将需要单独开发能够支持每个波段的收发器。
图2:用于光纤传输的波长带
图3:同时使用不同波段收发器的方法
关于新开发的技术
为了应对这些挑战，富士通实验室开发了一种超大传输容量的光波分复用系统(已申请专利)，该系统将发射机输出的c波段光信号批量转换为新的波长进行传输，然后再将其转换回原始波长，然后再将其发送给接收器。首先，将c波段光信号与两个泵浦光(2)组合，产生混合波长的信号。泵浦光改变信号穿过的非线性光学介质的折射率，并输出不同波长的转换信号。在接收端使用类似的原理将传输的光信号返回到c波段。利用这种新开发的技术，根据各种非线性光学介质的色散特性，通过选择两个泵浦光的波长，可以有效地将光信号转换到任意波长的波段。此外，该技术还可以通过同步控制泵浦光来降低波长转换后叠加在信号上的噪声。这意味着它可以同时有效地转换信号的波长，同时最大化光信号的质量。
图4:提出的新的波长转换技术
图5:使用该技术通过波长转换扩大波段使用的方法
影响
利用该技术，富士通实验室创建了一个原型系统，将c波段的光信号转换为L波段和s波段，然后将它们进行复用传输，成功地在原则上确认了该技术可以使可用波长增加三倍，而无需为每个新的波段使用收发器。使用这种技术，使用更多不同波段的传输成为可能，允许根据需要将传输容量从2倍扩展到10倍。除了这项技术之外，数据中心操作员还可以立即利用新的c波段收发器，这些收发器将在c波段以外的波段发展。
未来的计划
富士通实验室的目标是在2019财年将该技术纳入富士通网络1FINITY系列光传输系统的新系列。此外，富士通实验室正在考虑将该技术扩展到数据中心运营商，为其客户创造新业务做出贡献。
c波段由ITU-T(国际电信联盟电信标准化部门)定义的用于光传输的波长波段。c波段为1530 ~ 1565 nm, l波段为1565 ~ 1625 nm, s波段为1460 ~ 1530 nm。
(2)泵浦光在非线性光学介质中，通过改变折射率对光信号进行调制的光。