光纤通信新突破：速率1Tb/s接近“香农极限”

诺基亚贝尔实验室，德意志电信的T-Lab实验室以及慕尼黑工业大学的研究人员在一次光纤通信现场试验中，达到了前所未有的传输容量和光谱效率。

在一次光纤通信现场试验中，诺基亚贝尔实验室，德意志电信的T-Lab实验室以及慕尼黑工业大学向人们展示了，当可调传输速率随着信道情况和通信量需求而进行动态适应的时候，光网络的灵活性和性能可以得到最大化。作为安全保障的欧洲路由技术(Safe and Secure European Routing, SASER)项目的一部分，这个在德意志电信已经部署的光纤网络上进行的实验达到了1Tb/s的传输速率。

这已经接近了该信道信息传输速率的理论最大值，因此也就接近了光纤链路的香农极限。香农极限由贝尔实验室的先驱者和“信息论之父”克劳德·香农在1948年发现。

新的调制方式

这个被称为概率星座整形（Probabilistic Constellation Shaping，PCS）的新调制方式的试验，使用正交幅度调制（QAM）格式来在给定的信道上达到更高的传输容量，显著地改善了光通信的光谱效率。

PCS修改了星座点——该传输的字母表所使用的概率。通常来讲，所有的星座点都以相同的频率进行使用。PCS聪明地以相比于小幅度的星座点更低的频率来使用那些具有大幅度的星座点来传输信号，这样平均来讲，对于噪声和其他损伤具有更好的适应性。这使得能够对传输速率进行调整以完美的适应传输信道，从而得到30%的容量提升。

最大传输容量

光纤的引入已经有了50年的历史。随着5G无线技术的即将到来，今天的光传输系统在持续的进化以帮助电信运营商和企业满足以符合年增长率高达100%的成长的网络数据通信。

通过在不增加光网络复杂度的情况下提高光纤中的灵活性和性能，从而使得数据通信传输得更快和传输的距离更远，PCS现在已经成为这个进化的一部分。

该研究是证明PCS将来能够用来扩展光通信技术的一个关键的里程碑。这个联合实验的结果在9月19日于德国杜塞尔多夫举行的2016年光通信欧洲会议（European Conferenceon Optical Communication，ECOC）进行了报道。

将数据传输得更快，更远以及具有无与伦比的灵活性

“在已经铺设的光纤基础设施上增加容量，覆盖距离以及灵活性，”德国电信技术总监和德意志电信首席技术官Bruno Jacob feuerborn说，“德意志电信提供了一个独特的网络基础设施来评估和演示类似此类的高度创新的传输技术。将来，它还将支持更高层级的测试场景和技术。”

“信息论是数字技术的数学，在2016年克劳德·香农的百年诞辰之际，看到他的思想继续在改变着工业界和社会是一件令人兴奋的事，”慕尼黑工业大学通信工程研究所所长Gerhard Kramer教授说。

“概率星座整形，一个获得了贝尔实验室奖的想法，直接应用香农原理并使光纤光学系统将数据传播得更快，更远以及具有无与伦比的灵活性，”Kramer教授补充说。“进一步开发该技术的诺基亚贝尔实验室和在实际条件下测试该技术的德意志电信T-Labs实验室的紧密合作的成功，完美地证明了慕尼黑工业大学的工程学是优越质量的一个标签，其教学给予了我们的学生智力上的工具以在全球内去竞争、成功和引领前进。

诺基亚贝尔实验室主席和诺基亚首席技术官Marcus Weldon说：“未来的光网络不仅需要支持高几个数量级的容量，还需要有动态适应信道条件和通信量需求的能力。概率星座整形通过使光网络能够运行在接近香农极限下，支持大量的数据中心互联和提供在数字时代的现代网络所要求的灵活性和性能，为运营商和企业提供了极大的好处。

（ 来源：实验帮）

克劳德·香农

香农定理给出了信道信息传送速率的上限（比特每秒）和信道信噪比及带宽的关系。香农定理可以解释现代各种无线制式由于带宽不同，所支持的单载波最大吞吐量的不同。

在有随机热噪声的信道上传输数据信号时，信道容量Rmax与信道带宽W，信噪比S/N关系为：Rmax=W⋆log2(1+S/N)。香农定理用来求信道的最大传输速率，即信道容量，当通过信道的信号速率超过香农定理的信道容量时，误码率显著提高，信息质量严重下降。需要指出的是这里的信道容量只是理论上可以达到的极限，实际如何达到，该定理不能说明。