公告/发布日期:2010/08/24

米乐(中国)官方网站 支持高清大容量视频时代的新型光通信网络演示实验成功

-AIST、五家公司、NICT、NHK STRL 的合作实验-

积分

  • 以比传统技术低得多的功耗提供高清视频,例如超高清视频
  • 开发了一种紧凑型光开关,可在光路网络上切换路由、与之相关的光信号劣化补偿技术以及路由和分配服务器的集成资源管理技术
  • 在与实际环境相似的环境中构建光包/光路集成网络,并展示适合用户使用模式的灵活网络操作和节能

摘要

 “光网络超低能耗技术中心”(以下简称“AIST中心”)以米乐m6官方网站(所长野间口裕)(以下简称“AIST”)、国立信息通信技术研究所(所长宫原秀夫)(以下简称“NICT”)为基础,与NHK放送技术研究所(以下简称“NHK技研”)合作,已成功进行了联合实验可以以低功耗传送高清视频等大量信息的新型网络互连。

 AIST以实现视频时代的超低功耗网络为目标,以科学技术振兴协调基金“建立先进交叉领域创新中心”计划为基础,建立了AIST基地。 Fujitsu Laboratories Ltd(以下简称“Fujitsu Laboratories”)、古河电工株式会社(Furukawa Electric Co, Ltd)(以下简称“古河电工”)、Trimatis Co, Ltd(以下简称“Trimatis”)和NEC Corporation(以下简称“NEC”)参与了此次活动。光路网络新一代网络在研究理念下,“光包/光路一体化网络''技术已经开发出来。预计这些基本技术将把合适的人放在合适的位置来建设新网络,超越当前网络的限制,例如功耗和通信容量。在这个实验中,JGN2plus使用测试台,我们将每个人开发的网络互连起来(图 1)。这个实验包括NEDO项目“下一代高效网络设备技术开发”由 NHK Giken 开发超高清 (SHV)还介绍了传输和接收技术。

 该实验的演示将于 8 月 25 日星期三发布。此次演示预计将成为构想和在日本各地建立新一代网络的绝佳机会。

互连实验概览图
图1 互连实验概述
① AIST基础网络
 使用光路集成控制的视频分配
②NICT网络
 高清视频会议(光路),
同时使用文件传输(光包)
③ AIST基地、NICT协作
秋叶原-大手町-小金井往返
NHK 超高清电视发行
小金井和大手町之间的 JGN2Plus 试验台

发展的社会背景

 如图2所示,在对更大容量网络的需求不断增加的同时,能源消耗的增加也成为一个问题。特别是高清视频有望通过远程医疗、视频会议、体育电影等的高度沉浸来丰富人们的生活,同时也带来创新的创造,但当前的互联网路由器存在功耗与信息量成比例增加的问题。为了克服互联网的这些限制,创造一个可以舒适地提供大量信息的视频相关服务的世界,创造新的网络技术至关重要。在日本,新一代网络推进论坛、绿色IT推进协议会等组织正在进行讨论。同样,在海外,一个国际财团``绿色触摸'' 和其他人开始考虑创建新的网络。

 

网络流量增长与路由器功耗关系图
图2 网络流量和路由器功耗的增加

研究历史

在AIST,我们认为从电力消耗的角度来看,基于互联网的网络将成为视频分发的瓶颈,我们是最早提出并开始研究一种被称为“光路网络”的新网络的人之一。该提案被2008财年文部科学省科学技术促进协调基金“形成先进交叉领域创新创造中心”计划所采纳,NTT、富士通实验室、古河电工、Trimatis 和 NEC。实现理想节能的光路由技术垂直集成中心)''并正在进行研究和开发。该项目的目标是开发一种技术,能够实现大容量数据传输,而功耗低于传统技术的1/1000倍。为此,我们正在开发必要的光开关器件、维持传输线路信号质量的技术,以及通过垂直集成管理和控制网络和网络上的存储的技术。

 NICT于2006年成立了新一代网络研究中心,开始了超越互联网限制的新一代网络的研发。做这个概念设计AKARI 建筑设计项目,我们一直在研究“光包/光路一体化网络”。这提供了一个环境,用户可以根据当时的使用场景,在高速、低成本服务和高质量服务之间灵活选择,不会出现延迟或数据丢失,并通过全光技术和集成、简单的控制显着节省能源。该研究中心正在其超高速光节点技术项目中进行世界领先的光分组交换研究,并一直在开发融合该研究成果的综合网络。今年6月,在实验室成功进行了演示实验,并举行了公开演示。

与此同时,NHK Giken正在进行Super Hi-Vision (SHV)的研究和开发,并作为NEDO项目“下一代高效网络设备技术的开发”的一部分,正在开发广播电台大楼内的SHV分配技术。在此演示实验中,我们使用了目前正在开发的 2011 财年技术来生成 43千兆位/秒的通信比特率发送和接收数据的技术。

研究内容

 AIST的秋叶原办公室安装了作为NICT“光分组/光路综合网络”一部分的AIST的“光路网络”以及NHK的SHV存储和发送/接收设备。在大手町和NICT总部(小金井)安装了NICT的“光分组/光路综合网络”,使用JGN2plus线路,从秋叶原经大手町和小金井分发SHV视频。对于秋叶原和小金井之间的 SHV 传输,维持 AIST 基地开发的传输信号质量色散补偿技术,由 NICT 开发光包的光路设置技术被使用了。

“光路网络”仅通过光交换机直接连接用户电路交换型这是一个网络。路由在 AIST 开发,作为光开关的一部分硅光子学使用基础光开关。另外,分发服务器分布在“光路网络”内,网络与存储服务器资源管理控制技术将服务器上存储的高清视频传送到指定终端。

“光包/光路一体化网络”是NICT的先进技术光分组交换集成技术和光路技术节点实现了利用光包交换技术传输建立光路所需的控制消息的功能,简化了网络控制和管理设备。它还具有边界控制功能,允许分组业务和路径业务使用的数据通过同一光纤路由,以实现资源的高效利用,并根据两种业务的流量变化灵活地改变网络内的资源。这次叫JGN2plus现场测试平台在此之上构建的,不仅可以验证功能,还可以演示更实际的操作。

 通过将两个网络切换为光纤路由,可以节省主干网络的电力。光路交换研究表明,可以将功耗降低1/1000或更多,并且即使比特率增加10倍以上,光分组交换也不会增加功耗。

 本次实验中,将AIST基地的“光路网络”与NICT的“光分组/光路综合网络”的路径部分相互连接,根据“久”的要求,AIST基地的“光路网络”NICT的“光分组/光路综合网络”提供了秋叶原、大手町、小金井、大手町、秋叶原之间的光路,并成功合作传输视频会议和SHV信号的操作。这表明,使用各公司开发的新网络可以共同处理大量信息,例如高清视频信息。这项关于新型网络互连的研究成果将使以低功耗分发高清视频信息等大量信息成为可能,并有望加速推动绿色创新。

 该演示实验包含以下研究结果。 1) AIST基地“光路网络的研究开发成果”
  • 无论传输速度如何,都可以提供高清视频
    光路网络可以以任何传输速度发送信号。这次,1 Gbit/s、10 Gbit/s 和 43 Gbit/s 信号正在同一网络上分发。
  • 网络资源和视频存储一体化管理
    我们正在使用 NTT Future Net Research Laboratories 和 AIST 基地开发的集成和管理网络和视频存储服务器的技术来集成和管理秋叶原办公室内光路网络上的视频分发。
  • 首次实现硅光子开关
    硅光子光开关(一种是AIST开发的,一种是富士通实验室开发的)已部分实现,体积小,省电,可以切换路由。
  • 使用新方法进行光纤色散补偿
    为了即使在长距离传输时也能保持高清视频信号等高速光信号的波形,我们开发了一种称为光参量波长转换的色散补偿技术,并将其应用于从秋叶原到小金井NICT的SHV往返行程。该技术采用古河电工的高非线性光纤和Trimatis的波长转换高速控制技术。
  • 动态波长资源管理技术
    为了按波长扩展光路,我们引入了NEC开发的动态波长资源管理设备。
2) NICT“光分组和光路集成网络的研发成果”
  • 光分组交换
    将数据包交换为光信号。光缓冲器用于最大限度地减少数据冲突造成的损失。 2009年,我们在基础实验中实现了128Tbit/s(1280Gbit/s)的光包交换。这次IP 数据包
  • 同时使用光包交换和光路交换
    光包(间歇光信号)和光路(比特流)通过同一光纤传输。光包交换允许多个用户使用系统,例如文件传输,同时可以使用视频会议,这利用单独通道的光路保证了稳定性和实时性。
  • 网络资源动态变化(边界控制功能)
    光包和光路的资源量(通道数)可以动态改变。通过灵活地使用光包交换和光路交换,可以轻松应对突发的用户需求。
  • 光包交换和光路交换控制单元的统一
    传统上传输到另一个网络的光路径控制消息现在使用光数据包交换网络进行传输。两个交换机的控制网络将统一,控制管理设备也将简化。
 我们已经证明,上述世界首创的全面技术可以应用于包括通用色散补偿光纤和超过40公里的JGN2plus光纤光路的网络。

 

未来计划

 我们将继续开发和完善构成“光路网络”和“光分组/光路融合网络”的基础技术,为新一代网络推进论坛上考虑的新网络做出贡献,旨在为未来的超低功耗网络做出重大贡献。此外,通过加强AIST基地和NICT之间的合作,我们的目标是增强协同作用,并通过新网络维持和促进国际举措。

术语解释

◆光路网络
通过光开关连接用户与用户和数据中心并利用光交换信息的网络。用户之间的光路称为路径。[返回来源]
◆新一代网络
一个从零开始设计的网络,旨在解决仅靠互联网改进难以解决的社会问题,释放人和社会的潜力,从而提高生活质量和生产力。[返回来源]
◆光包/光路一体化网络
我们为高清视频传输、远程医疗、视频会议等需要高质量的最终用户提供光路。网络使用光数据包交换传输来自超大型终端的访问、电子邮件和传感器数据的网络。[返回来源]
◆JGN2Plus
NICT 自 2008 年 4 月以来一直运营的用于开放研究的超高速、高性能研发测试平台网络。[返回来源]
◆NEDO项目“下一代高效网络设备技术开发”
这是一个NEDO(新能源和产业技术开发组织)项目,PETRA(研究会光电技术研究所)、AIST、NHK STRL和ISTEC(国际超导产业技术研究中心)正在参与开发大规模边缘路由器光学技术、超高速LAN系统、光路由器、超高速LAN、超导信号处理技术等。[返回来源]
◆超高清(SHV)
这是 NHK 正在开发的总像素数为 3300 万 (7680 x 4320) 的超高清视频系统。开发工作正在进行中,目标是 2025 年实现全面广播。[返回来源]
◆高清视频
高清电视(1920 x 1080)、4K数字电影(4096 x 2160)、超高清(7680 x 4320)等高像素视频统称为高清视频。[返回来源]
◆路由器
在互联网上的中继点分发数据包、读取地址、将其发送到下一个路由器以及在用户之间传递信息的设备。在互联网上,信息通过多个路由器传输。[返回来源]
◆绿色触摸
这是一个于 2010 年 1 月 11 日成立的国际联盟,其目标是开发必要的技术,将通信网络的能源效率提高到目前水平的 1000 倍。贝尔实验室(美国)、麻省理工学院(美国)、校际微电子中心(IMEC,比利时)和 AT&T(美国)。正式名称是“绿色触摸倡议」。[返回来源]
◆AKARI建筑设计项目
展示新一代网络蓝图的项目。我们正在进行基础技术的整体设计和研发,目标是从2020年起实现商业化。[返回来源]
◆千兆位/秒
信息的单位,其中1位是0或1信息。千兆(G)是10的9次方单位,1 Gbit/s是每秒发送10的9次方信息位数。在每秒10的12次方信息的情况下,表示为1Tbit/s。 T是tera,代表10的12次方。[返回来源]
◆色散补偿技术
当通过光纤传输高速光信号时,由于光的传播速度因波长(色散)而略有不同,因此光信号会恶化。色散补偿技术就是补偿这种色散带来的负面影响的技术。[返回来源]
◆光包
通过光纤传输的数据包,在光数据包节点转换为光信号进行光处理。与在节点处进行电处理的数据包不同,光数据包仅在有数据时才传输,并且看起来好像光信号在光纤上间歇地流动。[返回来源]
◆电路交换型
一种通过从通信开始到结束建立传输路径(线路)来进行通信的方法。使用安装在中继节点上的交换机进行线路设置(切换)。传统的电话网络采用这种方法。光路网络也致力于与此类似的线路交换。[返回来源]
◆路由
将已到达网络中继点的数据发送到其目的地的过程。光数据包/光路集成网络中的互联网路由器和光数据包交换为每个数据包执行此路由。在光路网络中,预先将光开关切换至目的地,并对到达光开关的连续数据进行路由。[返回来源]
◆硅光子学
利用电子电路基板硅半导体的高光学折射率(玻璃的三倍以上),集成光开关等光学功能元件的超小型光电路元件技术。未来,该公司的目标是将硅光学电路和硅电子电路集成在同一基板上。[返回来源]
◆网络及服务器资源管理控制技术
将网络和服务器视为资源进行管理,并动态提供用户所需的网络和服务器的技术。[返回来源]
◆光包交换
通过光交换机的高速交换来传输光数据包,而不将光纤上的光数据包转换为电信号。该技术可以比传统的分组交换方法有效地传输更多的信息,但需要极其先进的光信号处理。[返回来源]
◆节点
网络由光纤等节点和链路组成,数据通过链路和节点传送到所需的点。节点是放置在连接多条链路的中继点的设备,具有分发流经一条链路并到达另一条链路的数据的功能。[返回来源]
◆现场试验台
实验室外的测试环境,用于验证从实验室验证到实际部署的中间阶段的实际可行性。根据安装条件(如地下或架空架空线路)的不同,光纤会受到不同的干扰,因此在光通信和光开关的研发中,不仅要进行实验室验证,还要进行现场试验台验证。[返回来源]
◆光路交换
在两点之间的光信号传输中,如果在传输过程中没有进行任何信息处理就传输了信息,则称光路已经建立。使用安装在网络中的中继节点处的光开关建立到达目的地的光路称为光路交换。这种方法类似于传统电话网络中使用的电路交换方法。[返回来源]
◆IP数据包
互联网数据交换是通过互联网协议(IP)协议进行的。使用这种安排创建的数据包称为 IP 数据包。[返回来源]

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