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开发基于深度学习的光传输信号参数估计技术

株式会社富士通研究所,Fujitsu Laboratories of America Inc.,富士通研究开发中心有限公司

北京, 2018-03-12

株式会社富士通研究所(注解1)(以下简称:富士通研究所)、Fujitsu Laboratories of America, Inc.(注解2)与富士通研究开发有限公司(注解3)为了便于光网络的构建和运营管理,共同开发了一套从光接收机的输入信号中直接估计光传输信号参数的技术。该技术利用深度学习来估计光信噪比(注解4)、调制格式、符号率(注解5)等光传输信号参数,并消除了在训练阶段光通信系统特有的光传输信号特性偏差导致的问题。我们构建了一个模拟实际光网络的传输实验系统,并利用大约1万个数据来进行实验验证,结果证明光信噪比的监测误差仅有1%,调制格式和符号率的监测误差为5%。 

通过使用该技术,在光网络构建和运行过程中出现问题时,几分钟内便可完成以前专家使用专用测量仪表需要几天才能完成的工作 ,这将有助于简化网络构建及运营管理。 

该技术的详细信息将于3月11日(星期日)至15日(星期四)在美国圣地亚哥举行的全球最大的光纤通信国际会议《OFC 2018(The Optical Networking and Communication Conference & Exhibition 2018)》上发布。

【开发背景 】

支持ICT社会的光网络通信流量将随着连接到互联网的终端的增加而急剧增加。为了适应这些变化,各种新的光传输技术相继被应用于光网络,今后光网络也将变得更加多样化、复杂化。因此,需要一项技术来促进光网络的构建和运营管理。

图1  新开发技术概要图1 新开发技术概要

【 课题 】

到目前为止,在光网络构建或运营中出现问题时,都要派遣光通信专家到现场并利用专用测量仪表进行测量,对故障原因进行调查。由于大容量、长距离光网络中的光传输信号类型和设备参数设置越来越复杂,可能需要几天的时间才能解决问题。这样,快速构建和管理光网络成了一项巨大的挑战。为了解决这个问题,需要开发一项可远程监测和控制光网络的技术,同时该项技术还不能依赖于昂贵的专用测试仪表。

【 所开发的技术 】

我们开发了一项技术,该技术可通过远程光接收机接收到的光信号,监测用于构建和管理网络所需要的光传输信号参数(光信噪比,调制格式,符号率)。 

在该开发技术中,我们将光接收机收到的信号作为深度神经网络的输入,用专用测量仪表得到的结果作为训练标签,并通过深度神经网络来估计光传输信号参数。由于激光频率在训练阶段和实际应用阶段会有偏差,如果我们把接收的信号直接作为训练数据使用,就会造成估计的系统性偏差。为此,我们基于接收到的光信号,虚拟生成其他激光频率下应该得到的光信号,并将它们一起组合作为训练数据。这样即可将各种情况反映在学习结果中,同时还可以减少估计误差。

图2  新开发技术概要图2 新开发技术概要

【 效果】

我们构建了一个模拟在实际光网络中运行的光接收机的传输实验系统,并利用大约1万个数据进行了实验验证。结果表明,光信噪比的监测误差仅有1%、调制格式和符号率的监测误差为5%。利用该项技术,预计仅用几分钟即可远程完成以前专家使用专用测量仪表需要几天才能完成的工作。

【 未来 】

我们将在今后的实际网络环境中进行演示,力争在2019财年后实现商业化。我们也将继续研究光网络的自动运营。

【 关于商标 】

所提及的产品名等专有名词为各公司的商标或注册商标。

【 注释 】

  • (注解1)株式会社富士通研究所: 总部: 神奈川县川崎市 代表取缔役社长: 佐佐木 繁。 
  • (注解2)Fujitsu Laboratories of America, Inc:总部:美国Sunnyvale, CA、CEO 加藤 雅之。 
  • (注解3)富士通研究开发中心有限公司:总部:中国北京市 董事长:佐佐木 繁。 
  • (注解4)光信噪比:光信号(signal)与噪声(noise)的比例。 
  • (注解5)符号率:把数据调制到光信号上时,切换幅度和相位信息的速度。 
  • (注解6)数字相干接收机:一种接收机,它将数字信号处理应用于光接收机,解决了传统相干接收机相位恢复不稳定的问题。

关于Fujitsu(富士通)集团

Fujitsu(富士通)是世界领先的日本信息通信技术(ICT)企业,提供全方位的技术产品、解决方案和服务。在全球拥有约155,000名员工,客户遍布世界100多个国家。我们凭借在ICT领域的丰富经验和实力,致力于与客户携手共创美好的未来社会。富士通集团(东京证券交易所上市代码:6702)截至2017年3月31日财政年度的合并收益为4.5兆日元(400亿美元)。
如需更多资讯,请浏览:http://www.fujitsu.com

关于富士通研究开发中心

富士通研究开发中心有限公司是日本富士通株式会社投资440万美元在中国境内设立的第一家独资法人研发机构。公司的研究领域覆盖了富士通株式会社的所有业务范围,即信息处理、通信、半导体和软件服务4大领域。
公司成立于1998年2月,公司的经营范围涉及多媒体系统的硬件、软件、半导体元器件与材料的技术开发和技术转让,提供相关的技术服务与咨询。
如需更多资讯,请浏览:http://www.fujitsu.com/cn/frdc/

电话: 电话: 044-754-2643
邮箱: 邮箱:onw_dl@ml.labs.fujitsu.com
公司:株式会社富士通研究所

新闻ID: 2018-03-12
日期: 2018-03-12
城市: 北京
公司: 富士通研究开发中心有限公司