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光模块ACOs与DCOs各自不同的优势
日期:2021-02-25 11:10:28
虽然两者都支持可重新配置的光网络,但是模拟相干光模块和数字相干光模块各自提供不同的优势。
 
在拨号互联网时代,10 Gbps远程传输似乎足够快。快进到今天,在线零售商可能希望每小时处理和备份100万个在线交易,而流媒体视频公司则同时向数十万用户提供视频。实际上,研究表明,从2015年到2020年,全球Internet协议(IP)流量将增加两倍。为了满足对带宽的巨大需求,电信业转向了相干传输技术。这些方法不仅利用光的振幅,而且还利用光的相位和偏振特性,以200 Gbps或更快的速率进行数据传输。

光模块

 
但是,光有速度是不够的。资产所有者需要快速的构建网络,并在各部分到位后灵活地重新配置。为此,他们转向了新一代的集成模拟相干光模块(ACOs)和数字相干光模块(DCOs)。这些设备包含在一个标准化封装中传输和接收所需的所有光学元件。这使电信公司和企业都有选择最能满足其需求的方法的自由。
 
光通信接收器中使用的光电检测器仅检测强度。因此,多年来,光通信使用的幅度调制方案在比特率和波特率(调制解调器可以在一秒钟内关闭和打开的次数)之间具有一对一的相关性。例如,一个10 Gbaud调制解调器只能支持10 Gbps数据速率。波特率实际上有一个电子极限,而带宽需求却没有。为了支持当前应用所需的各种数据速率,需要现代通信系统突破波特率上限。进入相干检测,该检测不仅利用振幅,而且还利用光的相位和偏振来传输每个波特的多个数据位。

偏振调制

 
调制方案
存在多种相干调制方案,让我们看看最常见的两种。
 
偏振复用正交相移键控(DP-QPSK)
在相移键控(PSK)技术中,多个具有不同相位的数据位同时沿光纤传输。正交相移键控(QPSK)利用彼此异相90度的四个符号。此方案对应每个波特2位。双极化QPSK通过以两个波特率每个波特率传输4个正交极化的两个正交数据流,使数据速率再次加倍。
 
正交振幅调制(QAM)
顾名思义,正交振幅调制会同时改变信号的相位和幅度以实现更多符号,从而表示更多比特。存在该方案的更复杂的版本,具有积分幅度偏移和较小的相位差。这些包括16-QAM(16个符号表示每个波特率4位),64位QAM(64个符号表示每个波特率6位)和128-QAM(128个符号表示每个波特率7位)。权衡取舍–在工程中,总会有权衡取舍–随着数据速率的增加,噪声相对于状态之间的间隔也会增加,从而降低了有效的传输距离。
 
尽管对QAM或QPSK信号进行编码有其困难,但真正的挑战在于接收机。由于光电二极管仅测量强度,因此检测方案需要包括一种捕获相位差的方法。解决方案是使用光学干涉仪来检测光信号和参考信号之间的干扰。该技术实质上将相位差转换为可以由光电探测器捕获的强烈变化。该设备称为相干接收器,通常是光子集成电路(PIC),就像电子IC芯片一样,仅用于光信号,而不用于电子信号。
 
趋势:您的方式,只有更快
尽管有分类,但ACO和DCO有很多相同之处。为了突出显示,让我们比较一下CFP2-ACO和CFP-DCO。对于初学者来说,尽管CFP2封装的尺寸仅为CFP的一半,但它们均内置于行业标准的外形尺寸中。符合性确保它们既可插拔又可互操作。
 
这两类光模块均设计为具有多个共同组件的集成设备:
•窄带激光源-线宽越窄,噪声越低,因此该设备可以支持的高阶QAM调制。
•最小损耗的低插入损耗调制器,减少了模块中对增强型掺-光纤放大器(EDFA)的需求。这在降低尺寸和成本的同时提高了光信噪比(OSNR)。信号越强,覆盖范围越长。
•高灵敏度相干接收机。
 
这些设备还需要数字信号处理器(DSPs)来对相干信号进行编码和解码。这带来了ACO和DCO之间的关键区别。对于CFP2-ACO,DSP与其他电子元件位于模块外。这使CFP2-ACO具有更小的外形尺寸和更低的成本,并且还减少了热量的产生。但是,这是一个更为复杂的解决方案,要求用户将光模块与DSP相连。
 
最新的CFP2-ACO已证明数据速率高达200 Gbps,即将出现600 Gbps。由于DSP位于模块之外,因此用户可以自由选择自己的DSP。这使得ACO非常适合希望合并其专有DSP的网络设备制造商。在设计,建造和维护阶段,对内部专业知识的需求更大。
 
对于CFP-DCO,DSP位于模块内。将其转换为即插即用模块,可提供非常有效的部署。这种方法使具有各种内部技能的组织可以轻松地在DCI和长途距离上利用100 Gbps甚至200 Gbps的数据速率。
 
在行业中,提供性能差异化的定制解决方案和简化集成同时最小化成本的商品解决方案之间始终存在平衡。同时,CFP-DCO内的数字信号处理器使用户可以配置模块来满足其应用需求,还可以实时重新配置其网络以应对网络中的变化需求取舍是更大的尺寸和更高的成本,以及增加的热量产生和电力消耗的DSP内模块。管理CFP-DCO模块内部产生的热量的必要性通常意味着限制传输数据速率的范围。由于可以在更大的面积上处理热量,因此可以使用更多电功率的ACO或电路板实现通常可以实现更高的性能。
 
一般的经验法则是,ACO更适合要求最高性能和产品差异化的用户,而DCO方法更适合于希望在未来的市场中获得收益的组织快点。ACO的地理优势是美国在欧洲和欧洲,而DCO在中国更受欢迎。对于某些DCI应用程序来说,它也是一种越来越受欢迎的解决方案。
 
随着带宽需求的增长,服务提供商寻求能够提供所需性能和所需功能的解决方案。无论应用程序要求最高性能还是易于使用,网络设计人员都可以选择集成模块来支持未来网络所需的速度。