CNS Core: Small: Migration to Next-Generation Multi-Band Optical Networks

CNS 核心:小型:迁移到下一代多频段光网络

基本信息

  • 批准号:
    2226042
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 50万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2022
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2022-10-01 至 2025-09-30
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Optical networks are deployed worldwide to carry Internet traffic over high-speed optical paths. As traffic demands continue to grow exponentially, especially with the emergence of next-generation 5G/6G networks, optical spectrum is becoming scarce, leading to a “capacity crunch”. With the inevitable exhaustion of the single-mode fiber’s C band (around which, for the past decades, optical communication systems flourished due to its minimum attenuation), operators are now looking for solutions to address this capacity crunch. Exploitation of other transmission bands beyond C band – i.e., the entire low-loss spectrum encompassing O, E, S, C, and L bands – can utilize the full potential of a standard single-mode fiber. This research will investigate novel strategies for brownfield migration from current C-band-only networks towards next-generation multi-band optical networks. This project will develop new insights on multi-band network technology and related science, leading to substantial improvement in next-generation network design and operations. This, in turn, will help improve our national and global network infrastructures and provide benefits for Internet users in future years.Multi-band technology holds enormous potential towards capacity enhancements in our networks, but also brings with it unique challenges and complexity. Migration from C-band to multi-band systems will require careful planning to efficiently exploit the performance variations across different bands. This project tackles two main research areas associated with gradual migration from C-band to multi-band systems. First, it will investigate efficient brownfield migration strategies from C to C+L bands and study the physical-layer modeling challenges during the upgrade. The project will systematically address critical questions for multi-period batch upgrade, such as which and how many network links and nodes should be upgraded, and when… by considering network topology, traffic profile, network load, etc. The project will also investigate how to efficiently upgrade beyond C+L bands and different orders and configurations for upgrade scenarios will be explored (e.g., C only, C+L, C+L+S, C+S+E, etc.). It will investigate different band-selection techniques based on transmission characteristics of each band, and will explore which and how many bands are commercially viable for upgrade at which network locations. For efficient connection provisioning in a multi-band network, different band-assignment strategies will be studied considering connection requirements and band availability (as availability of different bands may vary in different parts of the network). This project will expand the critical physical-layer modeling across multiple bands to address the additional complexities imposed by different bands. The project has plans to involve undergraduates and underrepresented groups in the research effort.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
全世界都部署了光网络,以通过高速光路径传输互联网流量。随着流量需求持续呈指数级增长,特别是随着下一代5G/6 G网络的出现,光频谱变得稀缺,导致“容量紧缩”。随着单模光纤C波段的不可避免的耗尽(在过去的几十年里,光通信系统由于其最小的衰减而蓬勃发展),运营商现在正在寻找解决这一容量危机的解决方案。C波段以外的其他传输波段的利用,即,包括O、E、S、C和L波段的整个低损耗频谱-可以利用标准单模光纤的全部潜力。本研究将探讨新的策略,布朗菲尔德迁移从目前的C波段只有网络到下一代多波段光网络。该项目将开发多频段网络技术和相关科学的新见解,从而大大改善下一代网络设计和运营。这反过来将有助于改善我们的国家和全球网络基础设施,并在未来几年为互联网用户带来好处。多频带技术在提高我们网络容量方面具有巨大潜力,但也带来了独特的挑战和复杂性。从C波段到多波段系统的迁移需要仔细规划,以有效利用不同波段之间的性能差异。该项目涉及与从C波段到多波段系统的逐步迁移相关的两个主要研究领域。首先,它将研究从C到C+L波段的有效布朗菲尔德迁移策略,并研究升级过程中的物理层建模挑战。该项目将系统地解决多周期批量升级的关键问题,例如应该升级哪些和多少网络链路和节点,以及何时......通过考虑网络拓扑,流量概况,网络负载等。该项目还将研究如何有效地升级到C+L频段之外,并将探索升级场景的不同顺序和配置(例如,仅C、C+L、C+L+S、C+S+E等)。它将根据每个波段的传输特性研究不同的波段选择技术,并将探讨哪些波段和多少波段在哪些网络位置进行商业升级是可行的。为了在多频带网络中有效地提供连接,将考虑连接要求和频带可用性(因为不同频带的可用性在网络的不同部分中可能不同)来研究不同的频带分配策略。该项目将扩展跨多个频段的关键物理层建模,以解决不同频段带来的额外复杂性。这个奖项反映了NSF的法定使命,并被认为是值得通过使用基金会的智力价值和更广泛的影响审查标准进行评估的支持。

项目成果

期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Selective Hybrid EDFA/Raman Amplifier Placement to Avoid Lightpath Degradation in (C+L) Networks
选择性放置混合 EDFA/拉曼放大器以避免 (C L) 网络中的光路退化
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Ibrahimi, Memedhe;Sticca, Giovanni S.;Musumeci, Francesco;Castoldi, Andrea;Pastorelli, Rosanna;Tornatore, Massimo
  • 通讯作者:
    Tornatore, Massimo
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GSNR-aware resource re-provisioning for C to C+L-bands upgrade in optical backbone networks
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  • 作者:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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