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你想知道的关于接入网相干光学的一切(但又不敢问)

史蒂夫贾娅

史蒂夫贾娅
Wired Technologies公司的杰出技术专家

阿尔贝托·坎波斯

阿尔贝托·坎波斯
的家伙,下一代系统

2019年11月19日

在最初的混合光纤-同轴电缆(HFC)建设期间,广泛的光纤部署为电缆行业提供了良好的服务。尽管有线电视运营商已经在特定的高需求情况下通过光纤节点拆分来满足容量需求,但直到最近运营商才开始实施更深入的光纤铺设战略,作为全面长期发展计划的一部分。

对容量需求的指数增长促使Cablelabs探索如何最佳使用电缆的光学基础设施资源。金宝搏188BET金宝搏备用这项探索导致研究活动的介绍访问环境中的相干光学。我们很高兴宣布这本书的出版物“接入网络的相干光学器件“通过CRC媒体(Taylor&Francis Group),突出了许多Cablelabs的研究活动。金宝搏188BET

这本书讨论了接入网中的相干光学如何被重新设计,以同时实现较低的复杂性和更高的性能,由较短的链路中慷慨的链路裕度特性提供。这种相干光学的实例不仅适用于电缆接入,也适用于电信和蜂窝光纤接入网络。

本文研究了接入网应用中相干光学领域的最新发展,这些应用将支持点对点(P2P)聚合用例和点对多点(P2MP)光纤到用户的无源光网络。此外,本文还介绍了光学行业的发展趋势,以及传统的强度调制和直接检测(IM-DD)系统和新开发的利用四电平脉冲幅度调制格式的先进直接检测体系结构、Stokes接收器和Kramers-Krönig接收器。

本书专注于如何以解决重大成本挑战的方式调整如何适应接入环境的通信技术,例如简化的收发器设计和光子集成。一个例子,是介绍全双工相干光学,这使得能够在相同波长上同时双向传输,从而加倍纤维的容量。全双工相干光学器件是一种在短链路长度访问环境中实现的方法。

本书为聚合提供经济建模,使用案例与传统的10G IM-DD DWDM解决方案相比。当在接入方案中引入相干光学器件时,还提供了访问环境的实现要求,包括与现有服务和安全挑战共存时的相干光学器件。进展最近的规格开发活动为许多工业组织进行了审查,专注于短距离相干光学互操作性。

在写这本书的过程中,作者已经从与光学通信组件和系统社区内的专家的大量互动中受益,特别是与CableLabs的供应商和运营商成员的互动。金宝搏188BET点对点相干光学规范。本书代表了连贯光学技术进步的首次外观,以未来的访问网络的缺失。

良好的相干组件成本降低趋势预计将继续,技术进步将使更高的性能,更简单的实现将使相干技术在接入网中更加普及,从而实现容量的指数级增长。鉴于规格生成机构取得的进展,以及专注于更短链路距离的光组件和光收发器制造商的发展进展,一个在接入网中使用相干光学的未来正在我们眼前。


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前向纠错(FEC):光传输互操作性的基本要素入门

史蒂夫贾娅

史蒂夫贾娅
Wired Technologies公司的杰出技术专家

2019年4月4日

前向纠错(FEC)在电缆行业多年来一直是电缆行业的强大工具。事实上,也许通过改变以前版本的FEC - Reed-Soloman(RS) - 以改善性能的新编码方案来实现DOCSIS 3.1规范的最大性能改进:低密m188bet体育度奇偶校验检查(LDPC)。类似地,FEC也成为高速光传输系统的不可缺少的元件,尤其是在电流相干光传输时代。

选举委员会是一种有效的数字信号处理方法,提高了通信链路的比特误码率增加冗余信息(奇偶校验比特)的数据然后发射器,接收器一起使用的冗余信息来检测并纠正错误可能已经介绍了传输链接。如下图所示,为了提取原始信号信息,在发送端发生的信号编码必须被接收端正确解码。需要对编码规则进行精确的定义和实现,以避免被解码信号的接收者对信息的误解。只有当发送方和接收方遵循并实现相同的编码和解码规则时,才能实现成功的互操作性。

转发错误校正-FEC

如您所见,FEC是需要定义的基本要素,以便在点对点链路上使用光学技术开发可互操作的收发器。行业趋势目前正在迁移专有的方面,并在经营者在大批量短期应用中倡导更开放和分列的运输时互操作。

当考虑为新规范选择哪个FEC时,您需要考虑一些关键指标,包括以下:

  • 编码开销率-冗余比特数与信息比特数的比率
  • 净编码增益(NCG) - 通过使用与增加比特率相关的FEC相关的接收光学灵敏度的改善
  • 前fec误码率阈值-一个由NCG确定的用于无错误后fec传输的预定义阈值

其他考虑因素包括硬件复杂性,延迟和功耗。

FEC编解码的一个主要决策点是在硬判决FEC (HD-FEC)和软判决FEC (SD-FEC)之间。HD-FEC根据精确的阈值执行是否发生1或0的决策,而SD-FEC根据发生1或0的概率进行决策。SD-FEC可以提供更高的NCG以接近理想的Shannon极限,但牺牲更高的复杂度和更大的功耗。

第一代FEC码,为光通信标准化,是RS码。根据ITU-T G.709和G.975的建议,RS用于长途光传输。在这个RS实现中,每个码字包含255个码字字节,其中239个字节是数据,16个字节是奇偶校验,通常表示为RS(255,239),名称为通用FEC (GFEC)。ITU-T G. 975.1为第二代FEC码的高比特率密集波分复用(DWDM)潜艇系统推荐了几种FEC编码方案。增加NCG的共同机制是使用串联编码方案与迭代硬判决译码。最常用的例子是G.975.1 Clause I.4中关于10G和40G光接口的增强FEC (Enhanced FEC, EFEC)。

在100gbps的数据速率下,cabllabs采用了H金宝搏188BETard-Decision (HD) Staircase FEC,在ITU-T G.709.2中定义并包含在ITU-T G.709.2中金宝搏188BETCableLabs P2P相干光学物理层v1.0 (PHYv1.0)规范。该楼梯FEC,也称为高增益FEC(HG-FEC),是第一个连贯的FEC,提供9.38 dB的NCG,具有4.5e-3的FEC BER。在第一CableBAB的点对点(P2P)相干光学互操作性事件中已经验证了100G线路侧互操作性。金宝搏188BET

在200 Gbps数据速率下,在Cablelabs最近发布的Cablelabs中选择了OpenFec(OFEC)金宝搏188BETP2P相干光学PHYV2.0规范。OFEC为正交相移键控(QPSK)提供了11.1dB的NCG,其中FEC BER为2E-2和11.6 dB,在3个软决策迭代之后为16QAM格式介绍多个用例。该OFEC也由瞄准地铁应用的开放式道路标准化。

虽然Cablela金宝搏188BETbs没有指定400g相干光学传输,但光学互通论坛(OIF)采用了400g Compated FEC(CFEC),其中400g ZR标准中的软决策内汉明码和硬决策外楼梯码;在IEEE 802.3ct任务力中被选为基准提案。这项400G实施协议(IA)为NCG为1.22E-2的NCG为1.22E-2,专门用于数据中心互连(DCI)的相干双极化16QAM调制格式。

下表总结了光纤传输系统中标准化FEC的性能指标。

A-PRIMER-ON-基本元素用于光学传输

金宝搏188BETCablelabs是第一个规范组织展示100G相干光学互操作性有相当多的参与者。请注册我们的下一个相干光学互操作性测试


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什么是全双工相干光学器件?

史蒂夫贾娅

史蒂夫贾娅
Wired Technologies公司的杰出技术专家

2018年5月24日

一个全新的创新,全双工相干光学同时使用相同的波长,在两个不同的方向上,同时在相同的光纤上。结果,全双工相干光学技术支持超过200次与单根光纤上的非相干数字传输相比,更多的容量。这使得相干光学技术适用于更多电缆接入网络纤维的部署。观看我们的视频,了解这项技术将如何显着增加当前部署的光纤基础架构的价值。

点击下面了解更多关于全双工相干光学。

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光纤容量加倍:全双工相干光学的制胜策略

史蒂夫贾娅

史蒂夫贾娅
Wired Technologies公司的杰出技术专家

2018年3月8日

在我们2017年冬季会议Ca金宝搏188BETbleLabs宣布启动点对点(P2P)相干光学规范项目,可能乘以每个现有电缆接入网络的容量光纤超过100次,并且可能无限期地推迟了现有路线上的新纤维。现在,全新的Cable金宝搏188BETbabs创新,全双工相干光学器件:

  • 使每个光纤的双向容量加倍
  • 将现有接入网光纤的容量增加200倍以上
  • 同时使得相干光学技术适合于更多的电缆接入网络纤维进行部署

为什么C金宝搏188BETablelabs开始是连贯的光学项目

大多数电缆运营商在头部和光纤节点之间具有稍微有限的光纤计数,因此最大化该稀缺资源提供的容量具有实际的电缆运营商的经济优势。从现有的纤维中获得更多能力可以消除需要挖掘更多沟槽以更好地铺设更多的光纤。这使得运营商能够最佳利用现有的光纤基础设施,以承受住宅和商业用户的能力和服务的指数增长。

运输方法论

实现双向P2P相干运输有两个基本拓扑结构:

  • 双纤维
  • 单纤维

根据最近的运营商调查,20%的现有电缆接入网络使用单纤维拓扑。这意味着在一条纤维的纤维上发生下游和上游传输。据估计,在未来5年内,此数字将增长到60%。因此,需要通过单纤维的双向传输来支持单光纤拓扑,并促进光学链路的冗余。

全双工相干光学传输

双纤维方法

如今,在具有单个激光的光学畴中实现双向传输需要两个纤维。这是使用当今的相干光学技术的标准练习。收发器中的一个激光执行两个功能:

  • 在发射机中作为光信号源
  • 作为接收器中的参考本地振荡器信号

由于使用来自同一激光的相同波长,因此对于上游的下游和第二纤维,第二纤维必须用于另一个方向 - 一个光纤可用于上游。

全双工相干光学双光纤方法

单纤维的方法

第二种典型的方法是使用单一光纤,但以不同的频率或波长传输,类似于我们在HFC网络中实现的上下行频谱分离。要实现这种频率/波长多路复用方法,需要两个不同波长的激光器。需要采用波长管理和分配策略的波长多路复用器和解复用器在同一光纤上组合这些不同的波长。第二种激光器的成本远远超过金钱——耗电量、操作复杂性和收发器占地面积。

全双工相干光学 - 单光纤方法

金宝搏188BETCablelabs的全双工相干光学方法

金宝搏188BETCablelabs提出了一种实现全双工相干光学器件的替代方法。我们以特殊配置杠杆在每一端的两个光学循环器。循环器是一种低成本,被动,但定向设备 - 就像汽车的交通环形交叉路口一样,但这是一个光学环形交叉路口。代替使用两个光纤,单个光纤连接用于双向传输。最重要的是,代替使用两个激光器,用于单纤维相干系统。

金宝搏188BETCablelabs全双工相干光学方法

如何在电缆中工作?

电缆中的许多情景聚焦在具有有限传输距离的访问环境上。与骨干和大都市相干光网络不同,接入网络不需要级联的多个定向光放大器。根据定义,引入定向部件妨碍双向传输。

在处理相干信号时,我们对噪声比(OSNR)灵敏度的光信号具有远得更高的光信号,以及与强度调制系统的自发瑞利反向散射的损伤较高的耐受性。另外,由于在减少光学载体功率和有效线宽的增加,因此刺激的布里渊散射(SBS)非线性效果的阈值要高得多。

在光学畴中的这种方向分割复用(DDM)的新尺寸,可以使用两次相干波长,每个方向一次,从而使整个光纤系统容量翻倍。这种全双工实现不受带宽限制。它可以工作100G, 200G和未来400G。它也不是波长选择性的。它适用于短波和长波,不仅能覆盖整个c波段,还能覆盖不同光源的整个光纤光谱。所有这些功能都在Cablelabs的光学卓越中心(OCE)中经过实验验证,远距离高达100公里。金宝搏188BET

全双工相干光学的影响/益处

全双工相干光学器件将显着提高当前部署的光纤基础架构的价值。它已以优雅的方式实施,而无需重新设计新的数字信号处理芯片。该方案可以无缝地纳入正在进行的Cablelabs的P2P相干光学规范规范,将于2018年中期发布。金宝搏188BET

Alberto Campos博士,Cab金宝搏188BETlelabs家伙也为这篇文章做出了贡献。

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有兴趣了解我们的点对点(P2P)连贯光学规范项目的更多信息吗?下周将发布包含有关该技术的更多信息的后续视频。点击下方加入我们的工作组。

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只有这段时间是无线的

史蒂夫贾娅

史蒂夫贾娅
Wired Technologies公司的杰出技术专家

2016年8月17日

为什么底层光纤网络对移动通信至关重要。- 移动游戏神奇宝贝的普及爆炸在虚拟现实(VR)和增强现实(AR)上引发了前所未有的注意。许多人认为神奇宝贝Go只是进入全沉浸式VR和AR应用的第一步,即从带宽需求的角度来看,在带宽需求的角度来看,都在物联网(物联网)连接的高端。到十年结束时,分析师预测,500亿个物联网传感器将连接到移动网络,以至于当今移动小工具的数据1000倍。除了云,机器到机器和新的视频流应用,潜在的网络基础架构,可以实现这种恒定的高质量连接至关重要对最终的用户体验至关重要。没有现有的无线电接入技术将能够单独提供能力以有效满足市场需求。下一代5G移动系统专门设计用于支持满足更高数据速率,更低的网络延迟,更好的能效,可靠的无处不在的连接性需求的愿景。

ubiquitous_connectivity.

但是,5G的成功不仅仅是关于新的无线技术!5G技术的部署将取决于有线传输网络连接到无线电接入网络(RANS)的能力。这是因为所有的空气位将从有线系统运输,最有可能的高速光纤网络。网络架构和拓扑也在发展(见图),我们希望看到网络中更深入到最终用户的小型单元的扩散。小型电池在城市和建筑地区内的10至200米的电池半径,农村地区1或2公里。集中式或协调的RAN解决方案,其中基带单元放在一起并在集中位置共享信息,只需要使用光纤网络提供极高的速度和低延迟。现实是......在移动网络中比特只是空气位他们生命中很短的部分!

从历史上看,向新移动技术的过渡导致需要四倍到五倍的回程容量增加。随着3G到4G的进步,RAN每种细胞达到1 Gb / s至10gb / s的容量。如果您考虑为每个用户的有效吞吐量和多天线技术部署,请将未来的5G RAN需要10倍的网络的回程容量。如果以刻度部署5G网络技术,则无线网络将不到Xhaul(回程,中空和Fronthaul)单元站点和核心网络之间的大量数据。

与毫米波自回程等替代方案相比,部署光纤由于带宽可伸缩性、低且确定的延迟和抖动以及高系统可靠性,提供了优越的技术解决方案。光技术还可以增强小区间协调,实现宽网络相干,还可以减少高阶矢量调制中的定时抖动,简化远程无线电头结构。从这个意义上说,光纤不仅是传输管道,它还可以与无线系统集成,实现端到端无缝组网,影响网络控制和功率效率,最小化延迟,提供网络系统保护和恢复,减少数字数据处理开销。

预计光纤和光学传输技术将在RANS中发挥越来越重要的作用,以满足5G的积极性能目标。金宝搏188BETCablelabs大量涉及RAN的无线和有线部分。在无线部分上,Cablelabs正在为5G技术和网金宝搏188BET络架构的持续形成,包括多千兆位无线传输超过毫米波和密集的移动和固定无线接入。在电缆部分上,Cablelabs正在探索新的光纤技金宝搏188BET术,这些技术提高容量和更低的延迟,同时也利用混合纤维同轴网络的独特特性。利用我们扩大的努力大学研究,我们正在通过与国家科学基金会的合作,探索无线和有线的融合光纤无线集成和网络(FIWIN)中心由佐治亚理工学院领导。

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