慕尼黑工業(yè)大學(xué)研究人員（從左到右）Fabian Steiner, Georg Böcherer, 和Patrick Schulte與信息論之父克勞德香農(nóng)（Claude Shannon）的雕像合影。
諾基亞貝爾實(shí)驗(yàn)室，德意志電信的T-Lab實(shí)驗(yàn)室以及慕尼黑工業(yè)大學(xué)（Technical University of Munich，TUM）在一次光纖通信現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)中，通過(guò)一項(xiàng)新的調(diào)制技術(shù)，研究人員達(dá)到了前所未有的傳輸容量和光譜效率。這項(xiàng)突破性的進(jìn)展可以擴(kuò)展光網(wǎng)絡(luò)的容量以滿足激增的數(shù)據(jù)通信需求。
在一次光纖通信現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)中，諾基亞貝爾實(shí)驗(yàn)室，德意志電信的T-Lab實(shí)驗(yàn)室以及慕尼黑工業(yè)大學(xué)展示了，當(dāng)可調(diào)傳輸速率隨著信道情況和通信量需求而進(jìn)行動(dòng)態(tài)適應(yīng)的時(shí)候，光網(wǎng)絡(luò)的靈活性和性能可以得到最大化。作為安全保障的歐洲路由技術(shù)(Safe and Secure European Routing,SASER)項(xiàng)目的一部分，這個(gè)在德意志電信已經(jīng)部署的光纖網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)達(dá)到了1Tb/s的傳輸速率。
這已經(jīng)接近了該信道信息傳輸速率的理論最大值，因此也就接近了光纖鏈路的香農(nóng)極限。香農(nóng)極限由貝爾實(shí)驗(yàn)室的先驅(qū)者和“信息論之父”克勞德香農(nóng)在1948年發(fā)現(xiàn)。
新的調(diào)制方式
這個(gè)被稱為概率星座整形（Probabilistic Constellation Shaping，PCS）的新調(diào)制方式的試驗(yàn)，使用正交幅度調(diào)制（QAM）格式來(lái)在給定的信道上達(dá)到更高的傳輸容量，顯著地改善了光通信的光譜效率。
PCS修改了星座點(diǎn)——該傳輸?shù)淖帜副?mdash;—所使用的概率。通常來(lái)講，所有的星座點(diǎn)都以相同的頻率進(jìn)行使用。PCS聰明地以相比于小幅度的星座點(diǎn)更低的頻率來(lái)使用那些具有大幅度的星座點(diǎn)來(lái)傳輸信號(hào)，這樣平均來(lái)講，對(duì)于噪聲和其他損傷具有更好的適應(yīng)性。這使得能夠?qū)鬏斔俾蔬M(jìn)行調(diào)整以完美的適應(yīng)傳輸信道，從而得到30%的容量提升。
最大傳輸容量
光纖的引入已經(jīng)有了50年的歷史。隨著5G無(wú)線技術(shù)的即將到來(lái)，今天的光傳輸系統(tǒng)在持續(xù)的進(jìn)化以幫助電信運(yùn)營(yíng)商和企業(yè)滿足以復(fù)合年增長(zhǎng)率高達(dá)100%的成長(zhǎng)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信。
通過(guò)在不增加光網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜度的情況下提高光纖中的靈活性和性能，從而使得數(shù)據(jù)通信傳輸?shù)酶旌蛡鬏數(shù)木嚯x更遠(yuǎn)，PCS現(xiàn)在已經(jīng)成為這個(gè)進(jìn)化的一部分。
該研究是證明PCS將來(lái)能夠用來(lái)擴(kuò)展光通信技術(shù)的一個(gè)關(guān)鍵的里程碑。這個(gè)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)的結(jié)果在9月19日于德國(guó)杜塞爾多夫舉行的2016年光通信歐洲會(huì)議（European Conference on Optical Communication，ECOC）進(jìn)行了報(bào)道。
將數(shù)據(jù)傳輸?shù)酶欤h(yuǎn)以及具有無(wú)與倫比的靈活性
“在已經(jīng)鋪設(shè)的光纖基礎(chǔ)設(shè)施上增加容量，覆蓋距離以及靈活性，”德國(guó)電信技術(shù)總監(jiān)和德意志電信首席技術(shù)官Bruno Jacobfeuerborn說(shuō)，“德意志電信提供了一個(gè)獨(dú)特的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施來(lái)評(píng)估和演示類似此類的高度創(chuàng)新的傳輸技術(shù)。將來(lái)，它還將支持更高層級(jí)的測(cè)試場(chǎng)景和技術(shù)。”
“信息論是數(shù)字技術(shù)的數(shù)學(xué)，在2016年克勞德香農(nóng)的百年誕辰之際，看到他的思想繼續(xù)在改變著工業(yè)界和社會(huì)是一件令人興奮的事，”慕尼黑工業(yè)大學(xué)通信工程研究所所長(zhǎng)Gerhard Kramer教授說(shuō)。
“概率星座整形，一個(gè)獲得了貝爾實(shí)驗(yàn)室獎(jiǎng)的想法，直接應(yīng)用香農(nóng)原理并使光纖光學(xué)系統(tǒng)將數(shù)據(jù)傳播得更快，更遠(yuǎn)以及具有無(wú)與倫比的靈活性，”Kramer教授補(bǔ)充說(shuō)。“進(jìn)一步開發(fā)該技術(shù)的諾基亞貝爾實(shí)驗(yàn)室和在實(shí)際條件下測(cè)試該技術(shù)的德意志電信T-Labs實(shí)驗(yàn)室的緊密合作的成功，完美地證明了慕尼黑工業(yè)大學(xué)的工程學(xué)是優(yōu)越質(zhì)量的一個(gè)標(biāo)簽，其教學(xué)給予了我們的學(xué)生智力上的工具以在全球內(nèi)去競(jìng)爭(zhēng)、成功和引領(lǐng)前進(jìn)。
諾基亞貝爾實(shí)驗(yàn)室主席和諾基亞首席技術(shù)官M(fèi)arcus Weldon說(shuō)：“未來(lái)的光網(wǎng)絡(luò)不僅需要支持高幾個(gè)數(shù)量級(jí)的容量，還需要有動(dòng)態(tài)適應(yīng)信道條件和通信量需求的能力。概率星座整形通過(guò)使光網(wǎng)絡(luò)能夠運(yùn)行在接近香農(nóng)極限下，支持大量的數(shù)據(jù)中心互聯(lián)和提供在數(shù)字時(shí)代的現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)所要求的靈活性和性能，為運(yùn)營(yíng)商和企業(yè)提供了極大的好處。
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