相干光通訊技術(shù)面向服務(wù)提供商邊緣和接入的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用

  以經(jīng)濟(jì)有效和操作簡(jiǎn)單的方式滿足帶寬需求

  摘要

  服務(wù)提供商的邊緣和接入網(wǎng)絡(luò)正在繼續(xù)發(fā)展。由于向消費(fèi)者和企業(yè)客戶提供令人興奮的新應(yīng)用，帶寬需求成倍增長(zhǎng)，他們基于舊的光傳輸技術(shù)的傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，無(wú)法擴(kuò)展到將來(lái)處理這些需求所需要的帶寬。需要新的技術(shù)和策略來(lái)升級(jí)目前支持10G鏈路的有線和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)設(shè)施，使其能夠支持100G及以上的光鏈路，同時(shí)還要適應(yīng)現(xiàn)有的許多不同的光纖類型，如點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、DWDM和BiDi鏈接。本文討論了相干光技術(shù)的進(jìn)步如何為應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)鋪平道路，為服務(wù)提供商提供他們所需的路徑，以滿足今天和未來(lái)不斷增長(zhǎng)的帶寬需求。

  服務(wù)提供商的邊緣和接入需求繼續(xù)增長(zhǎng)

  應(yīng)用正在推動(dòng)離終端用戶更近的網(wǎng)絡(luò)邊緣對(duì)帶寬的需求增加。為消費(fèi)者和企業(yè)客戶提供服務(wù)的新的和下一代應(yīng)用是邊緣和接入帶寬需求增長(zhǎng)的主要原因。根據(jù)思科的年度互聯(lián)網(wǎng)報(bào)告[1]，預(yù)計(jì)到2023年，全球超高清互聯(lián)網(wǎng)連接的4K電視將占平板電視的66%(8.91億)。預(yù)計(jì)到2023年，家庭自動(dòng)化、家庭安全和視頻監(jiān)控等互聯(lián)家庭應(yīng)用將占所有機(jī)器對(duì)機(jī)器連接的近一半(估計(jì)機(jī)器對(duì)機(jī)器連接總數(shù)為147億)。此外，根據(jù)CableLabs [2]的數(shù)據(jù)，到2019年12月，有線電視千兆網(wǎng)已經(jīng)覆蓋有線電視寬帶供應(yīng)商聯(lián)通的所有美國(guó)家庭的93%，可獲得的下載速度每年增長(zhǎng)約50%(CAGR)。

  根據(jù)《年度互聯(lián)網(wǎng)報(bào)告》，家庭以外的應(yīng)用，如車輛導(dǎo)航/診斷/娛樂(lè)和車隊(duì)管理，預(yù)計(jì)將代表增長(zhǎng)最快的機(jī)器對(duì)機(jī)器領(lǐng)域，到2023年的年復(fù)合增長(zhǎng)率為30%。到2023年，用于多個(gè)行業(yè)領(lǐng)域的物聯(lián)網(wǎng)(IoT)設(shè)備預(yù)計(jì)將占到全球所有聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的50%(147億)。

  除了上述的帶寬增長(zhǎng)的驅(qū)動(dòng)力，其他應(yīng)用，如游戲、遠(yuǎn)程醫(yī)療和自動(dòng)駕駛汽車，以及用于混合云連接到集中云網(wǎng)絡(luò)的高容量企業(yè)服務(wù)，預(yù)計(jì)也將推動(dòng)服務(wù)提供商邊緣和接入網(wǎng)絡(luò)的帶寬需求上升。

  為支持聚合住宅客戶流量和企業(yè)業(yè)務(wù)服務(wù)而部署的有線和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，正在推高帶寬容量，超過(guò)了基于傳統(tǒng)光傳輸技術(shù)的傳統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施的能力。例如，預(yù)計(jì)5G無(wú)線連接產(chǎn)生的流量將是4G連接的3倍左右。所有這些帶寬增長(zhǎng)的驅(qū)動(dòng)力都給傳統(tǒng)的光通訊服務(wù)提供商的邊緣和接入基礎(chǔ)設(shè)施帶來(lái)了挑戰(zhàn)，以支持這些流量。

  相干光技術(shù)面對(duì)廣泛的接入挑戰(zhàn)

  接入網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的一個(gè)共同主題是，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商希望在確保有足夠的網(wǎng)絡(luò)容量方面保持領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，來(lái)滿足不斷增長(zhǎng)的帶寬需求。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，許多接入架構(gòu)需要進(jìn)行擴(kuò)容，它們可能至少包括以下一種鏈路設(shè)計(jì)，每一種都有其自身的挑戰(zhàn)。

  · 專用的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)(P2P)光纖鏈路

  · 更高容量的密集波分復(fù)用(DWDM)鏈路

  · 需要單纖雙向(BiDi)P2P或DWDM鏈路的光纖受限路線

圖1. 服務(wù)提供商網(wǎng)絡(luò)邊緣/接入部分的不同連接解決方案的例子。

  本文研究了在這些不同類型的接入網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中增加帶寬的不同挑戰(zhàn)，并討論了相干光技術(shù)如何提供一個(gè)可擴(kuò)展的解決方案來(lái)解決高帶寬需求，以及在將帶寬增加到100Gbps及以上時(shí)，這些網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營(yíng)和可擴(kuò)展性優(yōu)勢(shì)。

  專用的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光纖鏈路

  不需要光放大或DWDM就能到達(dá)服務(wù)提供商邊緣/接入終端設(shè)備的光纖部署，依賴于經(jīng)濟(jì)優(yōu)化的專用P2P光纖鏈路，在城域核心和邊緣/接入?yún)R聚終端設(shè)備或企業(yè)站點(diǎn)之間使用一對(duì)光纖。在此，我們使用專用P2P光纖這一術(shù)語(yǔ)來(lái)表示用于單一應(yīng)用或客戶服務(wù)的光纖鏈路的端點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)路徑。如本文后面所述，在一些光通訊實(shí)施方案中，光鏈路可以利用多個(gè)間隔較遠(yuǎn)的波長(zhǎng)，構(gòu)成專用P2P光纖鏈路的單一數(shù)據(jù)路徑。

圖2. 典型的專用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光纖鏈路。

  隨著這些類型的網(wǎng)絡(luò)的帶寬需求增加，遇到了一些限制，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的光傳輸技術(shù)在擴(kuò)展到100Gbps及以上時(shí)有距離限制。對(duì)于服務(wù)提供商的邊緣和接入網(wǎng)絡(luò)，有一個(gè)新的要求，把直接從傳統(tǒng)的10Gbps發(fā)展到100Gbps的光鏈接，作為增加帶寬的首選手段。一個(gè)有吸引力的解決方案是能夠在不需要改變網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的情況下提供10倍的帶寬容量，從而最大限度地降低總擁有成本。

  更高的數(shù)據(jù)速率在沖擊傳統(tǒng)的專用P2P光纖解決方案的極限

  在單模光纖上的可插拔式光收發(fā)模塊解決方案中使用的傳統(tǒng)直接探測(cè)光傳輸技術(shù)，在通過(guò)服務(wù)提供商的邊緣/接入網(wǎng)絡(luò)以10Gbps的速度提供可靠的專用P2P光纖方面，為業(yè)界提供了良好的服務(wù)。然而，超過(guò)10Gbps后，使用的便利性變得更具挑戰(zhàn)性。使用直接探測(cè)技術(shù)將專用P2P光纖鏈路的帶寬從10Gbps提高到100Gbps，有賴于在100Gbps的子倍數(shù)的多個(gè)光通道上進(jìn)行傳輸(參見(jiàn)100Gbps邊緣/接入的直接探測(cè)和相干性比較)，如25Gbps的四個(gè)通道。使用相同的技術(shù)來(lái)解決超過(guò)10公里的邊緣/接入是具有挑戰(zhàn)性的。為了盡量減少光纖色散造成的損害，這四個(gè)波長(zhǎng)需要保持在1310納米范圍內(nèi)。在這個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)擴(kuò)展到更遠(yuǎn)的距離將需要額外的功率余量來(lái)克服光纖損耗。例如，與10公里相比，擴(kuò)展到80公里的長(zhǎng)距離不僅需要額外的28dB*功率余量，而且還會(huì)有來(lái)自光傳輸損傷的額外損失，如色散和偏振模色散(PMD)。

  邊緣/接入的獨(dú)特要求

  除了可插拔式直接檢測(cè)解決方案在擴(kuò)展到更高帶寬和覆蓋范圍方面的技術(shù)限制外，服務(wù)提供商邊緣/接入網(wǎng)絡(luò)的情況也提供了其自身的獨(dú)特挑戰(zhàn)。多年來(lái)，在網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)部分部署了具有一系列損耗和色散特性的不同類型的光纖，以優(yōu)化不同年代傳輸技術(shù)的傳輸。這一系列的光纖類型包括ITU-T G.652A/B/C/D、G.653、G.654、G.655、G.656和G.657。因?yàn)榘惭b光纖需要大量的資本投資，所以每當(dāng)有新的技術(shù)進(jìn)步時(shí)，就把光纖扯掉是沒(méi)有意義的。相反，可能需要對(duì)終端設(shè)備的光收發(fā)機(jī)/應(yīng)答器進(jìn)行調(diào)整，以便在傳統(tǒng)的非優(yōu)化光纖上運(yùn)行。

  如圖3所示，在邊緣/接入網(wǎng)的光纖線路上有多個(gè)隔板光纖連接器和熔接點(diǎn)是很常見(jiàn)的。這些的累積效應(yīng)是損耗和反向反射的累積(因不干凈的連接器而加劇)，這對(duì)直接探測(cè)鏈路的光傳輸性能是有害的。

*假設(shè)衰減量為0.4分貝/公里。

圖3. 接入鏈路中的額外余量將為部署提供操作上的靈活性，從增加可尋址到達(dá)的數(shù)量到可能避免需要卡車滾動(dòng)

來(lái) "拍攝光纖"(OTDR測(cè)量)的需要，特別是對(duì)于使用直接探測(cè)傳輸被認(rèn)為是邊緣的路線。

  為了說(shuō)明取決于光纖工廠條件(光纖類型、連接器反射和損耗)的眾多潛在損傷，在認(rèn)證一條鏈路為可操作鏈路之前，可能需要卡車卷 (truck rolls) 對(duì)每條光纖線路(色散、PMD、光纖損耗和反射)進(jìn)行表征，以確保在鏈路余量不確定的情況下可以關(guān)閉一條光路。

  除了光纖類型和連接器/接頭引起的損傷外，還必須考慮服務(wù)提供商邊緣/接入網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境條件。邊緣/接入設(shè)備終端可能位于不受控制的室外機(jī)柜中，要求光模塊承受的溫度范圍會(huì)超過(guò)通常在室內(nèi)溫控環(huán)境中的溫度。要管理多激光器直接探測(cè)解決方案的性能以滿足整體傳輸要求，包括較長(zhǎng)距離的鏈接，可能會(huì)使戶外溫度適應(yīng)性成為一個(gè)挑戰(zhàn)。

  DWDM接入?yún)R聚鏈路

  多條專用P2P光纖鏈路匯聚到一個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)(如圖1所示)是很常見(jiàn)的，如服務(wù)提供者邊緣或接入?yún)R聚站點(diǎn)，流量被組合成較大的多傳輸帶寬管道，通過(guò)DWDM鏈路傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)的核心。這些DWDM鏈路可以是放大的或未放大的(圖4)。

  圖4. 典型的DWDM鏈路，可能被放大或不被放大。

  這些鏈路比專用的P2P光纖鏈路更復(fù)雜，因?yàn)樗鼈冃枰~外的光復(fù)用/解復(fù)用組件，還可能包括光放大器，以便在不沿光纖路徑進(jìn)行電氣再生的情況下延長(zhǎng)鏈路。

  每個(gè)單獨(dú)的DWDM波長(zhǎng)都經(jīng)歷著與單波長(zhǎng)專用P2P光纖鏈路類似的損傷。利用可調(diào)諧激光器的功能，一個(gè)普通的模塊可以用來(lái)覆蓋多個(gè)DWDM通道，從而降低了部署和節(jié)約成本。

  單纖雙向(BiDi)鏈路

  獲得路權(quán)和挖掘街道以安裝光纜是部署服務(wù)提供商邊緣和接入光基礎(chǔ)設(shè)施以解決帶寬需求持續(xù)增長(zhǎng)的主要障礙。這種困境導(dǎo)致了城市、郊區(qū)、農(nóng)村和大都市等各種環(huán)境中的光纖受限情況。之前討論過(guò)的服務(wù)提供商邊緣和接入網(wǎng)絡(luò)中的專用P2P和DWDM鏈路通常都采用單模雙工光纖，從站點(diǎn)A到Z的數(shù)據(jù)傳輸在一根光纖上進(jìn)行，而從站點(diǎn)Z到A的數(shù)據(jù)傳輸則不同(圖2和4)。

  服務(wù)提供商依靠單股光纜在該基礎(chǔ)設(shè)施上提供服務(wù)的情況并不罕見(jiàn)，特別是當(dāng)服務(wù)提供商與其他公司共享一個(gè)電纜束或管道空間時(shí)。在這些單光纖線路中，光傳輸是在同一根光纖上雙向傳輸和接收的，而不是在更典型的雙工光纖線路中的不同光纖。一個(gè)復(fù)雜的挑戰(zhàn)是如何在單纖BiDi線路上對(duì)傳統(tǒng)的帶寬/距離有限的光直接檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行升級(jí)，因?yàn)榍懊嬗懻摰墓饫w損傷也會(huì)影響B(tài)iDi線路。

  與其挖掘街道，不如在服務(wù)提供商的邊緣/接入單光纖線路上增加帶寬的另一種方法是，升級(jí)在終端設(shè)備端點(diǎn)使用的BiDi傳輸技術(shù)。

  圖5a和5b說(shuō)明了單光纖鏈路和DWDM鏈路的BiDi部署的例子。圖5a說(shuō)明了一個(gè)可用的單光纖路徑的例子，其中A到Z的傳輸和Z到A的傳輸在不同的波長(zhǎng)上沿著同一光纖路線雙向行駛。圖5b說(shuō)明了一個(gè)類似的A到Z的情況，只是使用了DWDM傳輸。

(a)

(b)

  圖5. 服務(wù)提供商邊緣/接入網(wǎng)絡(luò)中的光傳輸(a)單光纖BiDi鏈路和(b)DWDM單光纖BiDi鏈路-- 在這兩種情況下，每個(gè)數(shù)據(jù)傳輸流的發(fā)射波長(zhǎng)與接收波長(zhǎng)不同。

  如圖5所示，用于單纖BiDi部署的光收發(fā)模塊必須具有在獨(dú)立波長(zhǎng)上發(fā)射和接收的能力，這一能力取決于模塊的設(shè)計(jì)。

  相干光通訊技術(shù)解決了服務(wù)提供商邊緣和接入方面的挑戰(zhàn)

  光相干技術(shù)從早期的需要整條線路的電子和光學(xué)設(shè)備到現(xiàn)在已經(jīng)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步。今天，這種技術(shù)可以裝在一個(gè)小型的、緊湊的可插拔模塊中，通過(guò)硅光電子學(xué)、光電子集成和低功耗的CMOS工藝節(jié)點(diǎn)的進(jìn)步，這種技術(shù)已經(jīng)成為可能。這些持續(xù)的創(chuàng)新使相干光通訊解決方案能夠進(jìn)入更短的應(yīng)用范圍(圖6)，如服務(wù)提供商的邊緣和接入網(wǎng)絡(luò)。

圖6. 相干光通訊解決方案正朝著更短的范圍發(fā)展。

  與用于服務(wù)提供商邊緣和接入鏈路的帶寬/距離有限的直接檢測(cè)解決方案不同，相干光通訊技術(shù)可以在任何部署的光纖類型上輕松地縮小與更高帶寬和更遠(yuǎn)距離的差距。相干光通訊技術(shù)還提供了一個(gè)操作簡(jiǎn)單的解決方案，這在推動(dòng)其在更遠(yuǎn)距離環(huán)境中的采用方面發(fā)揮了重要作用。讓我們更詳細(xì)地探討這些優(yōu)勢(shì)中的一些。

圖7. 100Gbps QPSK調(diào)制的無(wú)錯(cuò)誤相干光傳輸實(shí)例，可容忍多種損傷(僅顯示一個(gè)傳輸方向)。

  相干光傳輸能夠容忍各種服務(wù)提供商的邊緣/接入線路損傷

  相干光通訊解決方案有能力以電子方式克服色度和PMD傳輸損傷，這使得傳輸能夠以即插即用的方式適應(yīng)不同的邊緣/接入光纖類型和條件。它還能容忍來(lái)自多個(gè)光纖連接器/接頭接口的損耗和反向反射的不利影響。

  與強(qiáng)度調(diào)制的直接探測(cè)傳輸不同，在光纖線路上遇到的反射會(huì)在傳輸鏈路中產(chǎn)生噪聲，而相干光調(diào)制格式，如QPSK，對(duì)光學(xué)反射的容忍度要高得多。由于單激光相干發(fā)射器在單模光纖中最低損耗的1550納米窗口中工作，而相干光接收器由于其相干檢測(cè)技術(shù)而具有極高的靈敏度，相干光可插拔模塊具有充足的功率預(yù)算。這使它們不僅能夠補(bǔ)償由于多個(gè)光纖連接器/接頭造成的損失，還能解決長(zhǎng)傳輸鏈路。

  圖8說(shuō)明了色散的影響和光纖路線上的損耗如何導(dǎo)致100Gbps直接檢測(cè)解決方案的覆蓋范圍受到限制。相比之下，相干光解決方案對(duì)損傷有更高的容忍度，以額外的余量和更長(zhǎng)的到達(dá)能力的形式提供更好的性能。

圖8. 直接探測(cè)解決方案在一定距離上達(dá)到了一個(gè)極限，而相干光解決方案將在這個(gè)極限之外繼續(xù)運(yùn)行。

  相干光通訊技術(shù)的其他一些主要好處包括以下幾點(diǎn)。

  監(jiān)測(cè)、診斷和故障排除。 可插拔式相干光收發(fā)器內(nèi)置了監(jiān)測(cè)和診斷功能，以確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。如前所述，與同等的直接探測(cè)鏈路相比，相干光的100Gbps解決方案具有非常寬的接收器動(dòng)態(tài)范圍，這使得相干光鏈路能夠容納光環(huán)回，以進(jìn)行故障診斷。相比之下，一些直接檢測(cè)解決方案在接收器處包括內(nèi)部光放大器，以關(guān)閉較長(zhǎng)的鏈接，導(dǎo)致直接光環(huán)回故障排除由于接收器過(guò)載而無(wú)法實(shí)現(xiàn)。

  可靠性。 在專用P2P光纖鏈路的情況下，可插拔的直接檢測(cè)100Gbps解決方案依賴于將單次傳輸流量分割到四個(gè)發(fā)射器激光器上，這可能需要在其發(fā)射器光功率范圍的高端運(yùn)行，特別是對(duì)于邊緣/接入網(wǎng)的長(zhǎng)距離鏈路。對(duì)于這些鏈路，可能還需要在接收端進(jìn)行有源光放大，以關(guān)閉該鏈路。因此，在確定這些類型的模塊的可靠性時(shí)，必須考慮到總共八個(gè)有源元件。相比之下，用于雙工操作的可插拔式相干光100Gbps解決方案只利用了一個(gè)有源光學(xué)元件，即傳輸激光器，這使得它比直接檢測(cè)解決方案更可靠。所有這些優(yōu)點(diǎn)導(dǎo)致了操作的簡(jiǎn)單性和更短的配置時(shí)間，這可以為服務(wù)提供商的邊緣/接入網(wǎng)絡(luò)節(jié)省操作費(fèi)用。

  擴(kuò)展到更高的數(shù)據(jù)率

  可插拔式相干光解決方案可在相同或更遠(yuǎn)的距離上實(shí)現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)速率。與今天的接入數(shù)據(jù)速率相比，更高速率的相干光選項(xiàng)已經(jīng)可以在小尺寸的可插拔模塊中使用，為滿足服務(wù)提供商邊緣/接入帶寬增長(zhǎng)的需求提供了現(xiàn)成的途徑。超過(guò)100Gbps的相干光傳輸解決方案已經(jīng)相當(dāng)成熟，因此，相干光通訊技術(shù)在近期內(nèi)對(duì)服務(wù)提供商的邊緣和接入擴(kuò)展到更高帶寬沒(méi)有根本性的障礙。

  Acacia的解決方案

  Acacia的服務(wù)提供商邊緣和接入相干光可插拔解決方案，是為服務(wù)提供商的邊緣和接入應(yīng)用而設(shè)計(jì)的，有一系列的模塊來(lái)解決不同的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，如單次傳輸?shù)腜2P鏈路、DWDM鏈路和單光纖BiDi鏈路。Acacia的100Gbps相干光插件，這種已近廣泛用于客戶端光學(xué)解決方案的四個(gè)小尺寸雙密度(QSFP-DD)的插件，是專門為服務(wù)提供商邊緣和接入應(yīng)用中的優(yōu)化而設(shè)計(jì)的，包括80公里及以上的非放大鏈路，以及放大或未放大的DWDM鏈路。它們旨在為網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商提供擴(kuò)展到更高數(shù)據(jù)速率的能力，以滿足在一些最具挑戰(zhàn)性的光鏈路上不斷增長(zhǎng)的帶寬需求，同時(shí)還提供操作的簡(jiǎn)便性，可能導(dǎo)致整體網(wǎng)絡(luò)的節(jié)約。

圖9. 在硅片中的集成為相干光收發(fā)器提供了一條路徑， 可以為服務(wù)提供商邊緣/接入網(wǎng)提供緊湊的可插拔QSFP-DD和CFP2模塊。

  Acacia的相干光BiDi CFP2模塊為網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商提供了一種高效和經(jīng)濟(jì)的方式，可以將單光纖以及不同的發(fā)送/接收網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的容量提高到100Gbps甚至更高。關(guān)于相干光BiDi解決方案與雙工光纖P2P或DWDM解決方案的區(qū)別的更多細(xì)節(jié)，請(qǐng)參閱相干光BiDi的設(shè)計(jì)優(yōu)化插頁(yè)，會(huì)詳細(xì)解釋如何在相干光收發(fā)器中實(shí)現(xiàn)這一功能。

  對(duì)于單光纖BiDi傳輸，需要一個(gè)分光器/合光器(對(duì)于BiDi點(diǎn)對(duì)點(diǎn))或一個(gè)波長(zhǎng)多路復(fù)用器/解復(fù)用器(對(duì)于BiDi DWDM)，以便從雙端口配置轉(zhuǎn)換為單端口連接器配置。該模塊同時(shí)支持以太網(wǎng)和OTN標(biāo)準(zhǔn)化客戶協(xié)議。

  Acacia的100Gbps P2P和DWDM QSFP-DD模塊以及相干光BiDi CFP2模塊都具有Acacia的3D硅集成化技術(shù)，它利用大批量的制造工藝，并受益于Acacia的硅光電子技術(shù)的成熟。圖10說(shuō)明了光/電元件整合的進(jìn)展是如何讓相干光模塊尺寸縮小的。利用硅光電子技術(shù)替代離散的笨重光學(xué)元件，并將其功能整合到基于CMOS的硅芯片中，這是減少模塊尺寸的一個(gè)關(guān)鍵因素。

  三維硅集成將遵循電子世界的例子，將三維堆疊等集成技術(shù)應(yīng)用于電子和硅基光電子集成電路(PIC)共封裝。這種方法使關(guān)鍵部件集成到一個(gè)緊湊的封裝中成為可能，并減少了電氣互連的數(shù)量，同時(shí)保持了強(qiáng)大的信號(hào)完整性。涉及硅基光電子的集成，是在已經(jīng)批量生產(chǎn)和高量率的半導(dǎo)體制造工藝中進(jìn)行的。

圖10. 相干光模塊的尺寸隨時(shí)間的變化。

  結(jié)論

  5G、游戲、遠(yuǎn)程醫(yī)療、自動(dòng)駕駛汽車和云計(jì)算等應(yīng)用正在推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)邊緣的網(wǎng)絡(luò)流量增加，這給傳統(tǒng)服務(wù)提供商的邊緣和接入網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)巨大壓力。提供這些新服務(wù)和應(yīng)用所需的帶寬量，預(yù)計(jì)將高于傳統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施在傳統(tǒng)光傳輸技術(shù)基礎(chǔ)上所能支持的水平。這促使服務(wù)提供商不僅要尋找提供100Gbps光鏈路的方法，這也對(duì)傳統(tǒng)的直接探測(cè)解決方案構(gòu)成了挑戰(zhàn)，而且還要確保這些新的解決方案能夠在現(xiàn)有的專用P2P光纖、DWDM和BiDi基礎(chǔ)設(shè)施上得到支持。

  基于最近在硅基光電子學(xué)、光電子集成和低功耗的CMOS工藝節(jié)點(diǎn)等方面的進(jìn)展，相干光技術(shù)已經(jīng)成為應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)的有效途徑。這些進(jìn)展使Acacia能夠開(kāi)發(fā)并向市場(chǎng)推出一整套邊緣和接入的相干光可插拔模塊，旨在解決不同的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，如專用P2P光纖鏈路、DWDM鏈路和單光纖BiDi鏈路。利用這些解決方案，可以使網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商在未來(lái)擴(kuò)展到更高的數(shù)據(jù)速率時(shí)，以一種經(jīng)濟(jì)有效和操作簡(jiǎn)單的方式克服他們目前面臨的許多挑戰(zhàn)。

  參考文獻(xiàn):

  1 Cisco網(wǎng)站：https://www.cisco.com/c/en/us/solutions/collateral/executive-perspectives/annual-internet-report/white-paper-c11-741490.html。

  2 CableLabs網(wǎng)站：https://www.cablelabs.com/gigabit-internet-speed

  逍遙科技 | 編譯自 ACACIA Communications.Inc