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從OFCNFOEC2012看世界光通信發(fā)展
來源: | 作者:pml-5719590f | 發(fā)布時(shí)間: 2016-08-19 | 973 次瀏覽 | 分享到:

一、OFC/NFOEC2012概況

    和去年一樣,今年的OFC/NFOEC舉辦地點(diǎn)仍然在美國加州洛杉磯會(huì)展中心。據(jù)統(tǒng)計(jì),今年的參會(huì)人員總數(shù)有12,000多人,超過了去年,參展廠商有560家左右。值得注意的是:OFC/NFOEC的展會(huì)在悄然發(fā)生變化,之前的展會(huì)純粹是器件商和測(cè)試設(shè)備廠商產(chǎn)品和技術(shù)展示的舞臺(tái)。從2011年起,一些系統(tǒng)商開始加入進(jìn)來,而今年有更多的系統(tǒng)商參加了此次展會(huì),基本上世界上主流系統(tǒng)商悉數(shù)到場(chǎng),這包括阿朗、Ciena、華為、愛立信、Cisco、富士通、諾西、Google Fiber、Infinera、Juniper 等,OFC/NFOEC已經(jīng)開始成為各大系統(tǒng)商展示其高端技術(shù)方案和產(chǎn)品實(shí)力的舞臺(tái)。本次會(huì)議上,系統(tǒng)商們重點(diǎn)展示了其100G系統(tǒng)以及下一代系統(tǒng),如400Gbps/1Tbps,數(shù)據(jù)中心集成等。 


    本屆會(huì)議的日程包括如下活動(dòng):專題討論會(huì)(workshop and panel),全體會(huì)議(Plenary session)、特殊專題討論會(huì)(syMPOsia)、技術(shù)論文報(bào)告會(huì)和短課程等。展會(huì)現(xiàn)場(chǎng)除了展覽外,還安排了市場(chǎng)觀察、業(yè)務(wù)提供商峰會(huì)和新產(chǎn)品發(fā)布等活動(dòng)。全體會(huì)議有三個(gè)主題報(bào)告,題目分別為“Bandwidth, Optics and the age of Abundance”,“How to Design and Build Your Very Own Exascale Computer”和“Disaster Recovery and the R&D Policy in Japan's Telecommunication Network”,這三個(gè)報(bào)告基本上詮釋了本屆會(huì)議的主旨:光學(xué)技術(shù)推動(dòng)了互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展和通信帶寬的快速增長(zhǎng),(纖維)光學(xué)技術(shù)將會(huì)在數(shù)據(jù)通信、云計(jì)算和數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中扮演更為重要的角色,以滿足這些應(yīng)用對(duì)帶寬和功耗和成本的要求。


    本屆會(huì)議大概有800個(gè)技術(shù)報(bào)告,涉及光網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和服務(wù),網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和應(yīng)用,F(xiàn)TTX技術(shù)、發(fā)展和應(yīng)用,光纖和光學(xué)傳播效應(yīng),光纖和波導(dǎo)的器件:放大器、激光器、傳感器、以及性能監(jiān)視,用于交換,濾波和互連的光學(xué)器件,光電子器件,數(shù)字傳輸系統(tǒng),傳輸子系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)元件,光學(xué)處理和模擬子系統(tǒng),核心網(wǎng),接入網(wǎng),用于數(shù)據(jù)通信和計(jì)算機(jī)通信的光網(wǎng)絡(luò),技術(shù)和應(yīng)用等內(nèi)容。市場(chǎng)觀察的主題包括:行業(yè)現(xiàn)狀,PON的市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì),移動(dòng)寬帶的影響(主要是講移動(dòng)回程),集成光子以及步入100Gbps時(shí)代所面臨的技術(shù)、應(yīng)用市場(chǎng)和問題等。業(yè)務(wù)提供商峰會(huì)主題包括:云計(jì)算業(yè)務(wù),1-2-3層融合發(fā)展,社交媒體時(shí)代的網(wǎng)絡(luò)作用等。


    由于有了系統(tǒng)商,運(yùn)營(yíng)商以及行業(yè)分析機(jī)構(gòu)的參與,OFC/NFOEC已經(jīng)成為展示和討論整個(gè)行業(yè)生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展的舞臺(tái),通過它,我們可以了解未來光通信的發(fā)展以及光網(wǎng)絡(luò)的演化趨勢(shì)。

 

二、技術(shù)和行業(yè)發(fā)展熱點(diǎn)

高速、高譜效率和大容量傳輸系統(tǒng)研究

400Gbps/1Tbps關(guān)鍵技術(shù)

    提高單波長(zhǎng)傳輸速率始終是光傳輸?shù)闹黝},當(dāng)前通信速率已經(jīng)邁入100Gbps時(shí)代,并正在向400Gbps/1Tbps發(fā)展。為了能夠覆蓋大部分陸地通信系統(tǒng)傳輸應(yīng)用,100Gbps系統(tǒng)主流技術(shù)采用PM-QPSK調(diào)制,結(jié)合相干檢測(cè)和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)來提高系統(tǒng)的靈敏度、均衡GVD色散和PMD等線性畸變,并引入高編碼增益的軟判決(SD-)FEC技術(shù)來提高系統(tǒng)的OSNR容限。由于通信速率提高,400Gbps/1Tbps首先面臨的一個(gè)難題就是器件帶寬瓶頸,如果400Gbps/1Tbps繼續(xù)采用PM-QPSK調(diào)制,光信號(hào)的波特率將別達(dá)到112Gbaud和280Gaud,預(yù)期未來幾年內(nèi),光電器件帶寬難以滿足如此高的速率要求。400Gbps/1Tbps需要多水平調(diào)制碼型,以降低信號(hào)的波特率和帶寬。但是更高水平的調(diào)制會(huì)引起較大的OSNR代價(jià),造成信號(hào)傳輸能力降低,為了實(shí)現(xiàn)400Gbps/1Tbps長(zhǎng)距傳輸,下列技術(shù)被認(rèn)為是400Gbps/1Tbps核心技術(shù)之一: 
多水平調(diào)制技術(shù)mQAM  
多載波技術(shù)如光正交頻分復(fù)用(OFDM)或Superchannels 
分布式拉曼放大或相位敏感放大器(PSA)等低噪聲放大技術(shù) 
軟判決FEC(SD-FEC)技術(shù) 
新型低損耗,大有效面積光纖

 

    表1總結(jié)了本次會(huì)議上報(bào)道的關(guān)于400Gbps/1Tbps高速傳輸實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,多數(shù)試驗(yàn)中采用了PM-16QAM以及Superchannel 或正交多載波技術(shù),對(duì)于400G信號(hào)在SSMF鏈路上,采用傳統(tǒng)的EDFA,其較遠(yuǎn)傳輸距離也就是幾百公里,而采用拉曼放大和純硅光纖(PSCF光纖),傳輸距離可以達(dá)到1000公里以上。而1T長(zhǎng)距離傳輸則面臨更大的困難。 


   值得注意的是在本次展會(huì)上,一些系統(tǒng)商,如阿朗、Ciena和華為等分別發(fā)布和展示了其400Gbps波分系統(tǒng),這表明400Gbps已經(jīng)不再停留在單純的技術(shù)研究上,而正在向?qū)嵱没l(fā)展。而400Gbps將會(huì)是繼100Gbps之后下一個(gè)通信速率。

 

表1. OFC/NFOEC2012報(bào)道的400Gbps/1Tbps傳輸實(shí)驗(yàn)


高譜效率大容量傳輸技術(shù)-3M(多水平調(diào)制,多芯光纖,模分復(fù)用)技術(shù)

    高譜效率和大容量傳輸成為本次會(huì)議的一個(gè)熱點(diǎn),隨著通信速率達(dá)到100Gbps,傳輸系統(tǒng)的容量將達(dá)到10Tbps。通信速率和系統(tǒng)容量的增加是通信系統(tǒng)發(fā)展**不變的主題,未來幾年內(nèi)通信速率很有可能發(fā)展到400Gbps/1Tbps的水平,屆時(shí)傳輸系統(tǒng)的容量將需要達(dá)到50~100Tbps,才能跟的上網(wǎng)絡(luò)帶寬的增長(zhǎng)速度。多水平調(diào)制和正交多載波技術(shù)可以允許高速信號(hào),如400Gbps/1Tbps在光纖中以更高的譜效率傳送,結(jié)合DWDM技術(shù)可以有效地提高光纖傳輸鏈路的容量。本次會(huì)議上,NTT的一篇遲到論文報(bào)道了102.3Tbps (224λ×584G PM-64QAM)SSMF傳輸實(shí)驗(yàn),這是迄今為止報(bào)道的在SSMF上實(shí)現(xiàn)的較大傳輸容量,實(shí)驗(yàn)中224個(gè)波長(zhǎng)覆蓋整個(gè)C帶和擴(kuò)展L帶頻率范圍,每個(gè)波長(zhǎng)信號(hào)速率為584Gbps,采用多載波復(fù)用,結(jié)合64QAM多水平調(diào)制以及偏振復(fù)用實(shí)現(xiàn),傳輸距離為240km。由于采用64QAM多水平調(diào)制,信號(hào)的傳輸能力劣化嚴(yán)重,傳輸距離很短,不符合長(zhǎng)距傳輸需要。對(duì)于400Gbps/1Tbps長(zhǎng)距傳輸,較佳系統(tǒng)容量也就是20-30Tbps左右,要進(jìn)一步提高系統(tǒng)容量,只能以犧牲傳輸距離為代價(jià)。如何進(jìn)一步提高光纖系統(tǒng)的傳輸容量,而又不犧牲傳輸能力,是擺在我們面前的一個(gè)課題。雖然DWDM和多水平調(diào)制技術(shù)可以有效地提高傳輸鏈路的容量,但是由于從放大、調(diào)制、FEC和更密集的載波間隔來進(jìn)一步提高傳輸容量的空間非常有限,這些技術(shù)正在接近技術(shù)極限,需要探索新的解決方案。本次會(huì)議上,如何實(shí)現(xiàn)超100T光纖容量成為特殊專題討論會(huì)的一個(gè)重要主題,為了滿足未來5-10年內(nèi)業(yè)務(wù)快速增長(zhǎng)對(duì)傳輸容量增長(zhǎng)的需求,需要探索新的傳輸和交換技術(shù)。較近,多芯光纖和基于MIMO的模分復(fù)用技術(shù),作為提高系統(tǒng)容量的一種比較有前景的技術(shù),吸引了眾多研究者的興趣,同時(shí)也成為本次會(huì)議的一個(gè)熱點(diǎn)。本次會(huì)議上,相關(guān)方面的技術(shù)論文大概有50多篇,僅遲到的論文就有6篇。其中,模式復(fù)用方面相關(guān)的研究包括少模光纖(FMF)、模式復(fù)用/解復(fù)用器、多模放大器、模式轉(zhuǎn)換和模式復(fù)用傳輸?shù)取6嘈竟饫w研究涉及的主要內(nèi)容包括:新型多芯光纖,多芯光纖放大,多芯光纖傳輸?shù)?。本次?huì)議上,阿朗報(bào)道了5×112G PM-QPSK 在5模光纖中傳輸40km實(shí)驗(yàn),阿朗另外一篇遲到的論文報(bào)道了6×20GBd PM-QPSK 在6模光纖中傳輸1200km實(shí)驗(yàn)。本次會(huì)議上報(bào)道的較大單纖傳輸容量為305Tbps,是由日本的NICT采用SDM-WDM-PDM-QPSK技術(shù)在19芯光纖上實(shí)現(xiàn)的,傳輸距離為10.1km,譜效率達(dá)到了30.5b/s/Hz。相比模式復(fù)用傳輸,多芯光纖傳輸更容易實(shí)現(xiàn)超大容量傳輸,但是多芯光纖傳輸需要解決不同纖芯之間的串?dāng)_以及較外層纖芯的過損耗問題。

 

光網(wǎng)絡(luò)正在向智能,動(dòng)態(tài),靈活的光分組傳送網(wǎng)發(fā)展

由固定波長(zhǎng)柵格的網(wǎng)絡(luò)向靈活波長(zhǎng)柵格的彈性光網(wǎng)絡(luò)發(fā)展 
    隨著光通信速率向400Gbps/1Tbps發(fā)展,信號(hào)的帶寬將超出現(xiàn)有波分復(fù)用系統(tǒng)波長(zhǎng)間隔,只有對(duì)波分系統(tǒng)的頻率間隔進(jìn)行重新定義,才能夠有效支持400Gbps/1Tbps信號(hào)。目前,光網(wǎng)絡(luò)正在向動(dòng)態(tài)的光網(wǎng)絡(luò)發(fā)展,隨著光網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和層次的日益扁平化,未來的光網(wǎng)絡(luò)日益成為端到端的光傳輸網(wǎng)絡(luò),未來的光學(xué)平臺(tái)上將需要支持具各種不同速率和類型的客戶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),現(xiàn)有固定的頻率間隔不能有效地利用光纖的頻譜資源,因而限制光纖傳輸容量有效的擴(kuò)展。為了解決這個(gè)問題,2010年,業(yè)界提出了靈活波長(zhǎng)柵格的概念,即波長(zhǎng)間隔采用可變的波長(zhǎng)柵格,波長(zhǎng)柵格由一定頻率范圍的頻率槽確定,波長(zhǎng)柵格的中心頻率定義為頻率槽的中心,頻率槽的寬度為某個(gè)標(biāo)準(zhǔn)頻率槽粒度的整數(shù)倍,頻率槽可以任意組合。2011年,ITU-T對(duì)G.694.1柵格標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了擴(kuò)展,增加了對(duì)靈活波長(zhǎng)柵格的支持。在修改的草案中,頻率槽寬度的粒度定義為12.5GHz,頻率槽寬度定義為12.5GHz的整數(shù)倍,頻率槽的中心頻率為193.1±n×0.00625 THz, n為整數(shù)。靈活波長(zhǎng)柵格能夠根據(jù)傳輸信號(hào)速率和調(diào)制碼型的要求分配合適的頻率槽寬度,以實(shí)現(xiàn)高譜效率、大容量的傳輸系統(tǒng)。靈活波長(zhǎng)柵格要求收發(fā)模塊、ROADM和控制平面技術(shù)的創(chuàng)新。收發(fā)模塊需要能夠根據(jù)傳輸距離和容量要求自適應(yīng)的改變調(diào)制速率和調(diào)制碼型,而ROADM系統(tǒng)則需要具有頻率和帶寬調(diào)節(jié)的功能。關(guān)于靈活波長(zhǎng)柵格設(shè)備方面,目前已經(jīng)有許多公司掌握了相關(guān)技術(shù),在本次展會(huì)上,有更多的廠家展示了靈活波長(zhǎng)柵格技術(shù)和產(chǎn)品,如Finisar, Nistica, CoAdna和JDSU等。


    靈活波長(zhǎng)柵格究竟能夠帶來哪些價(jià)值?今年的一個(gè)專題討論會(huì)對(duì)此進(jìn)行了專門的討論,許多系統(tǒng)商和運(yùn)營(yíng)商都參與了討論,包括阿朗、Ciena,、AT&T、Verizon、BT、Telfornica等,多數(shù)認(rèn)為靈活柵格可以提高頻譜利用效率和增加光纖系統(tǒng)容量,阿朗研究表明,與現(xiàn)有固定的波長(zhǎng)間隔系統(tǒng)相比,靈活波長(zhǎng)柵格系統(tǒng)的容量或總帶寬利用效率可以提高20%~50%左右。美國業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)商Verizon對(duì)靈活柵格持積極支持態(tài)度,也鼓勵(lì)業(yè)界支持靈活柵格。但是一些大的運(yùn)營(yíng)商如AT&T和英國電信(BT)對(duì)靈活柵格持謹(jǐn)慎態(tài)度,AT&T認(rèn)為靈活波長(zhǎng)柵格會(huì)帶來運(yùn)營(yíng)方面的問題,而BT則認(rèn)為目前靈活的波長(zhǎng)柵格技術(shù)還太超前,還需要等待其更為成熟才會(huì)考慮采用。靈活波長(zhǎng)柵格不僅需要開發(fā)新的設(shè)備支持靈活波長(zhǎng)柵格工作,還對(duì)傳統(tǒng)路由和譜分配方法、保護(hù)和恢復(fù)方案、網(wǎng)絡(luò)升級(jí)、網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、控制和管理等方面產(chǎn)生影響,還有待更深入和全面的研究。


光傳輸網(wǎng)正在由靜態(tài)的光網(wǎng)絡(luò)向動(dòng)態(tài)的智能光網(wǎng)絡(luò)發(fā)展
    光網(wǎng)絡(luò)正在由靜態(tài)光網(wǎng)絡(luò)向基于WDM的智能光網(wǎng)絡(luò)-波長(zhǎng)交換的光網(wǎng)絡(luò)(WSON)發(fā)展,WSON為在WDM網(wǎng)絡(luò)上應(yīng)用GMPLS控制平面和PCE的自動(dòng)可重構(gòu)的傳送網(wǎng),目前正在由IETF標(biāo)準(zhǔn)化。WSON主要解決波分網(wǎng)絡(luò)中光纖或波長(zhǎng)的自動(dòng)發(fā)現(xiàn)、波長(zhǎng)路由計(jì)算和波長(zhǎng)分配RWA、基于物理損傷的路由選擇以及波長(zhǎng)快速提供和恢復(fù)等問題。由于在光層上集成了控制平面,波長(zhǎng)的路由的計(jì)算和波長(zhǎng)分配可以通過控制平面自動(dòng)完成,不需要通過管理平面人為干預(yù)。由于光層的路由涉及到許多物理因素的限制如,GVD色散、PMD、非線性和OSNR等,光層的路由計(jì)算和算法必須要考慮到這些因素,目前IETF正在對(duì)相關(guān)方面內(nèi)容進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。在本次會(huì)議上,WSON中路徑計(jì)算方法和機(jī)制,波長(zhǎng)路由和分配算法等成為研究的熱點(diǎn)。WSON能夠自動(dòng)的實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)路由和路徑計(jì)算,創(chuàng)建端到端的業(yè)務(wù),推動(dòng)光傳輸網(wǎng)向動(dòng)態(tài)的光網(wǎng)絡(luò)發(fā)展。WSON提高了網(wǎng)絡(luò)的靈活性,改善了網(wǎng)絡(luò)的生存性和擴(kuò)展性,提高了網(wǎng)絡(luò)資源的利用率。基于GMPLS/ASON控制平面應(yīng)用的WSON智能光網(wǎng)絡(luò)是WDM發(fā)展的一個(gè)必然趨勢(shì)。


    在將來,業(yè)務(wù)分級(jí)和光層業(yè)務(wù)疏導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展會(huì)推動(dòng)動(dòng)態(tài)路徑工作的引入,這將需要完全靈活的ROADM/OXC功能,即無顏色(任意波長(zhǎng)到任意端口)、無方向(任意波長(zhǎng)到任意方向)、無阻塞的上/下路功能。WSON可以充分利用ROADM的可重構(gòu)能力,實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)上下路的自動(dòng)配置,充分體現(xiàn)ROADM的靈活性。但是當(dāng)前基于WSS的ROADM具有有限的端口數(shù)目,要實(shí)現(xiàn)完全的波長(zhǎng)交換,ROADM需要大端口數(shù)目的WSS以實(shí)現(xiàn)無阻塞的波長(zhǎng)交換,這帶動(dòng)了ROADM向下一代無顏色、無方向、無阻塞、多自由度ROADM發(fā)展。


光網(wǎng)絡(luò)向光分組傳輸網(wǎng)發(fā)展 
    在接入網(wǎng)、數(shù)據(jù)中心、云計(jì)算和移動(dòng)回傳等應(yīng)用的驅(qū)動(dòng)下,未來的光網(wǎng)絡(luò)需要能夠靈活的承載各種業(yè)務(wù),為了能夠有效地承載各種數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),如xPON、以太網(wǎng)、FC和IP等,光傳輸網(wǎng)正在向分組傳輸網(wǎng)(P-OTN)發(fā)展。P-OTN設(shè)備一方面集成MPLS-TP分組交換功能,可以有效支持IP數(shù)據(jù)傳送,同時(shí)還引入了OTN交換,包括各層級(jí)ODUk交換以及擴(kuò)展ODUflex交換,可以有效支持以太網(wǎng)、xPON、IP,F(xiàn)C以及其他任意速率的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。OTN交換提供了對(duì)光信號(hào)以子波長(zhǎng)水平進(jìn)行疏導(dǎo),可以有效支持不同帶寬,不同速率信號(hào)混合傳輸?shù)膭?dòng)態(tài)光網(wǎng)絡(luò),以有效地利用網(wǎng)絡(luò)和波長(zhǎng)資源。另外,P-OTN可以把大量的“過境”中轉(zhuǎn)業(yè)務(wù)流量進(jìn)行分流,來解決核心路由器的擴(kuò)容壓力、高成本等問題,特別是針對(duì)未來核心路由器之間100GE高速互聯(lián)以提高OTN傳送的帶寬效率和可靠性,降低網(wǎng)絡(luò)的綜合成本。本次會(huì)議上,中國電信和Telfornica介紹了其采用分組傳輸網(wǎng)和引入OTN交換的策略。


100Gbps城域網(wǎng)傳輸引關(guān)注,直接檢測(cè)獲廣泛支持
    100Gbps仍然是本屆會(huì)議的熱點(diǎn),從今年OFC/NFOEC來看,100Gbps產(chǎn)業(yè)鏈,包括器件(尤其是100Gbps商用DSP芯片在市場(chǎng)上可以獲得)、測(cè)試設(shè)備、收發(fā)模塊和系統(tǒng)設(shè)備逐漸成熟和完善,100Gbps已經(jīng)從實(shí)驗(yàn)室、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)轉(zhuǎn)向了商業(yè)部署。今年大家開始討論用于城域、區(qū)域和長(zhǎng)距骨干網(wǎng)的下一代100Gbps解決方案,討論的更多是低成本,低功耗和小尺寸解決方案。


    本次會(huì)議上,100Gbps城域網(wǎng)傳輸和直接檢測(cè)方案引起了大家特別關(guān)注,有幾家公司如ADVA、MultiPhy、Oclaro, Finisar分別展出了100Gbps城域傳輸解決方案。100Gbps城域傳輸?shù)闹饕?qū)動(dòng)力來源于數(shù)據(jù)中心互連對(duì)高速、大容量傳輸鏈路的需求,IEEE會(huì)議已經(jīng)正式要求對(duì)100Gbps城域網(wǎng)40km距離傳輸方案提出建議,因此,100Gbps城域方案在本屆展會(huì)上引起人們的重視,思科認(rèn)為城域100Gbps將會(huì)在2013~2014左右部署。本次展會(huì)上,MultiPhy展示了用于100Gbps傳輸?shù)腄SP芯片,MultiPhy的DSP芯片允許采用10Gbps器件實(shí)現(xiàn)100Gbps的信號(hào)傳輸,支持NRZ OOK和ODB兩種應(yīng)用,較大可以支持80km傳輸,為高性能、低成本、低功耗100Gbps城域網(wǎng)傳輸解決方案。另外,MultiPhy和ECI還在本次會(huì)議上宣布他們已經(jīng)在合作開發(fā)168pin MSA 5×7英寸100G bps直接探測(cè)收發(fā)模塊。ADVA則在展臺(tái)上展示了其4×28Gbps ODB 直接探測(cè)產(chǎn)品。而Finisar和Oclaro 則推出的是可插拔CFP光模塊。表2為這幾家公司的主要城域解決方案和產(chǎn)品,這些公司都采用了ODB直接探測(cè)方案,并且采用了4個(gè)波長(zhǎng)來傳送100Gbps信號(hào)。100Gbps直接檢測(cè)方案適合應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心和企業(yè)網(wǎng),這些網(wǎng)絡(luò)為典型的點(diǎn)到點(diǎn)連接,或者是具有幾個(gè)節(jié)點(diǎn)的環(huán),把相鄰4個(gè)波長(zhǎng)綁在一起來創(chuàng)建100Gbps通道來連接路由器,對(duì)于這些網(wǎng)絡(luò)非常具有吸引力。


表2. 100Gbps城域網(wǎng)傳輸解決方案

 

數(shù)據(jù)中心互連推動(dòng)全光交換研究再度轉(zhuǎn)熱 
    全光交換較初在上世紀(jì)90年代提出,主要目的是為了降低OEO成本。由于100Gbps技術(shù)的成本較高,全光交換再度引起人們的興趣,光交換能效高,成本效能好,這對(duì)于數(shù)據(jù)中心互連,具有非常大的吸引力。在數(shù)據(jù)中心和高性能計(jì)算中,上千簇服務(wù)器之間有大量的數(shù)據(jù)要傳送,要求交換機(jī)能夠連接大量的節(jié)點(diǎn),以高速、低時(shí)延、低功耗的工作。當(dāng)前多機(jī)架交換機(jī)和路由器主要是采用電的處理和交換,在采用電分組交換的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò),隨著交換容量的增長(zhǎng),交換機(jī)的處理能力將會(huì)遇到瓶頸,功耗增加非常劇烈。本次會(huì)議上,NEC報(bào)道了用于數(shù)據(jù)中心光互連的光交換平臺(tái),該光交換平臺(tái)采用WSS的光電路交換,主要目的是把大數(shù)據(jù)流從電分組交換機(jī)分流到光交換平臺(tái)進(jìn)行交換,由于光電路交換的速度較慢,頻繁的配置光交換設(shè)備會(huì)引起巨大的開銷,降低網(wǎng)絡(luò)吞吐量,因此光分組交換引起了大家的興趣。本次會(huì)議上,荷蘭TUE報(bào)道了數(shù)據(jù)中心光分組交換模型和實(shí)驗(yàn),采用64×64端口OPS結(jié)構(gòu)。華為則報(bào)道了用于Petabit/s交換機(jī)和路由器的光突發(fā)交換(OBS)結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)基于ns級(jí)快速可調(diào)激光器和循環(huán)的AWG技術(shù),為80M*80M端口的交換陣列,可以提供80波長(zhǎng)無阻塞交換。同時(shí)華為還在展會(huì)上展示了基于OBS城域光環(huán)網(wǎng)技術(shù)的PPXC(Petabit Packet Cross Connect)光交叉連接系統(tǒng)。華為利用這一技術(shù)構(gòu)建了一個(gè)80×80的矩陣。PPXC系統(tǒng)將矩陣兩邊的電子交換機(jī)連接在一起,形成一個(gè)Clos矩陣(這是一個(gè)多級(jí)、非阻塞交換矩陣),PPXC不僅支持OBS,還可以支持所有的分組數(shù)據(jù)類型,主要是為了滿足未來城域網(wǎng)和數(shù)據(jù)中心應(yīng)用的需求,適合于用在數(shù)據(jù)中心中服務(wù)器之間數(shù)據(jù)交換以及連接大的匯聚路由器。雖然,光分組交換還有許多難點(diǎn)尚待解決,如光緩存,光邏輯,光信號(hào)處理等,在數(shù)據(jù)中心應(yīng)用的驅(qū)動(dòng)下,隨著光電器件成熟和光子集成的發(fā)展,光分組交換、光突發(fā)交換必將在數(shù)據(jù)中心中扮演重要角色。

 

硅光子器件和光子集成

    近年來硅光子學(xué)研究和硅光子器件取得了很大的進(jìn)展,硅光子器件已經(jīng)開始在工業(yè)上獲得應(yīng)用。本次會(huì)議上,許多企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)報(bào)道并展示了基于硅光子技術(shù)的各種光學(xué)器件和應(yīng)用,硅光子器件,尤其是有源器件,如激光器、調(diào)制器、探測(cè)器、ns光開關(guān)等取得了較大的進(jìn)展,硅調(diào)制器和探測(cè)帶寬都已經(jīng)達(dá)到了40GHz的水平。為了降低成本和功耗,當(dāng)前數(shù)據(jù)中心對(duì)光子集成的需求更為迫切,數(shù)據(jù)互連是當(dāng)前數(shù)據(jù)中心的主要瓶頸,由于距離和帶寬的限制,光子技術(shù)具有功耗低,高帶寬等優(yōu)點(diǎn),業(yè)界正在尋求低成本的光學(xué)互連來取代銅線,基于硅光子技術(shù)的光學(xué)互連,可以極大地降低芯片的尺寸和功耗,硅光子器件可能會(huì)成為計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品的基本構(gòu)件。本屆會(huì)議上有許多報(bào)告都報(bào)道了這方面的進(jìn)展,Luxtera公司報(bào)道了其用于光互連的4×14Gbps硅光子收發(fā)芯片及其CMOS 光子生產(chǎn)流程。思科較近收購了硅光子技術(shù)公司Lightwire,也主要是其看好了硅光子技術(shù)在高速網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的前景,期望通過光子集成技術(shù)實(shí)現(xiàn)低成本的光子互連。隨著功耗重要性越來越高,采用硅光子的門檻正在降低。


    當(dāng)前光子集成的主要驅(qū)動(dòng)力主要來源于如下兩個(gè)方面:一是核心網(wǎng)復(fù)雜調(diào)制碼型和100Gbps以及400Gbps/1Tbps高速、大容量系統(tǒng)的發(fā)展對(duì)小尺寸的要求;另外一個(gè)方面是短距應(yīng)用,主要是數(shù)據(jù)中心互連應(yīng)用對(duì)低成本、低功耗的要求。從光子器件集成的發(fā)展角度來看,目前在光通信系統(tǒng)中混合集成、單片集成和硅光子器件都在使用,但是目前混合集成使用的較多,而單片集成也已經(jīng)進(jìn)入量產(chǎn),主要公司如Infinera,主要是基于InP材料。隨著硅光子技術(shù)的成熟,硅光子技術(shù)將會(huì)在光子集成中扮演重要角色,由于硅光子生產(chǎn)工藝和CMOS生產(chǎn)工藝兼容,有利于硅光子器件的批量生產(chǎn)和成本降低,以及未來實(shí)現(xiàn)電光的集成(EPIC)。硅光子面臨的挑戰(zhàn)包括器件性能和集成,硅器件成本和功耗還需要進(jìn)一步降低。

   
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