Mevcut Optik Teknolojilerle Ultra yüksek veri fiyatlarını ele geçirmek

Anahtarlama için uygun olmayan talep, modern dijital çağın belirleyici bir özelliğidir. 8K video akışı ve bulut bilişimden otonom araçlara ve Nesnelerin İnterneti (IoT), bağlantılı hayatımızın her yüzü, geniş miktarda veri üretme yeteneğine sahiptir. Ancak, ikinci kanalda ve ötesinde - bu zorluğun fiziksel bir şekilde iyileştirilmesi ve daha karmaşık bir şekilde iyileştirilmesini gerektirir.

Ultra-High Data Oranları

ultra yüksek veri oranlarına doğru yolculuk optik fiber aracılığıyla ışık iletiminin fiziği ile başlar.Tek mod fiber seçimin iletimini kalırken, veri oranları arttıkça giderek daha şiddetli olan üç kritik kısıtlamayı da beraberinde getiriyor: dayanıklılık, dağıtım ve doğrusal olmayan etkiler.

Attenuation and Signal-to-Noise Orantı

Ancak, yüksek veri oranlarında, alıcının yüksek çözünürlükte (OSNR) elde ettiği optik güç kaybı, 64-QAM veya 256-QAM, düşük bir hata oranını (BER) belirlemek için daha yüksek bir OSNR talep ediyor.

Dispersion: Çok katmanlı bir Problem

Dispersion uzun zamandır yüksek hızlı optik iletimde sınırlı bir faktör olmuştur: chromatic response (CD) ve kutuplaşma modu dağılımı (PMD) Cromatic Dağıtımı, fiber'in bağımsız reraktif indeksi, farklı hızlarda seyahat eden farklı bileşenlerde sonuçlar, pulman ve inter-symbol 100 GBd'in sembolüdür.

Nonlinear Effects: The Ultimate Şişeneck

Belki de ultra yüksek veri oranlarındaki en çok tartışmalı zorluk, fiber olmayan modülasyonların (XPM) ve dört dalgalı karıştırma (FWM) gibi karmaşık olmayan yöntemlerin tamamen telafi edilmesi için fiberin reraktif indeksine neden oluyor.

Bitirme-Level Limitations

Fiber'in ötesinde, transceiver oluşturan ayrı optik ve elektronik bileşenler sert hız ve bant kısıtlamaları uygular. sembolün yüzlerce gigabaud'a doğru itilmesi, modültörlerde, lazerler, fotodetectorlar ve yüksek hızlı elektronik elektronik bileşenlerde atılımlar gerektirir.

Yüksek Hız Modulators

Lityumphoobate (LiNbO3) Mach-Zehnder modülcular on yıllardır optik iletişimin çalışma modülleri olmuştur, ancak elektro-optik bant genişliği 40-60'ın üzerinde sınırlıdır. ultra yüksek çözünürlükte 130 GB'ye kadar, yeni modülel teknolojileri önemli ölçüde aşabilir, ancak daha yüksek çözünürlükte standart olarak kullanılabilirlikteki hızlarda düşük çözünürlükte olan yüksek çözünürlükte hıza sahiptir.

Lazerler ve Comb Sources

Lazerin çizgi genişliği ve faz gürültüsü, taşıyıcı kaynağı olarak kullanılan bir taşıyıcı kaynağı doğrudan tutarlı bir şekilde tutarlı bir şekilde tutarlı bir performansa etkilenebilir, ancak dış modlamalar yüksek performanslı bağlantılar için normları kalır.For ultra yüksek veri oranları için, lazer hem yüksek çıktılı bir güç hem de dar bir çizgiyi yüksek çözünürlükte tutmak zordur. Konvansiyonel kuantum-dot veya kuantum lazerler doğrudan üst düzey hızlarda modları gösterir, ancak dış modları yüksek performanslı bağlantıları için normları azaltır.For ultra yüksek performanslı bağlantılar için, lazerler için yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte ve yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte bir kontrol sağlar.

Fotodetectors ve Analog Elektronik

Alınan sonda, fotodetectorlar, yüksek hızlı optik sinyalleri elektrik akımına dönüştürmek zorundadır, en az bant genişliği ile yuvarlanır ve yüksek şarjlı fotodiodes (APDs) genişleyen ancak bunları transimpedans yükselteçleri ile entegre eder (TIAs) için son derece yüksek bant genişliği ve düşük seslendirme hızları olan 100 GBD'nin yüksek çözünürlükte otomatik olarak otomatik olarak otomatik olarak otomatik olarak sabitlenir.

Ambalaj ve Termal Yönetim

Bu yüksek hızlı bileşenleri güvenilir, maliyet-aktif bir modül, optik fiberlerin hassas hizasını gerektirir, dalga kılavuzları ve elektronik interconnects. ikinci fiyatlarda, mikrometre ölçekli yanlışlar bile önemli eklenme kaybına neden olabilir. Dahası, güç yüksek hızlı sürücüler tarafından dağıtılır, DSP çipleri ve lazer kontrol devreleri stabiliteyi korumak için verimli bir şekilde kaldırılmalıdır. Gelişmiş termal arayüzler ve ko-packaged optikler - elektronik IC ve fotonik IC'ler yakınında yer almaktadır.

Uzaktan Gelenler

Pratik ağ dağıtımlarında, ultra yüksek veri oranlarının devam edebileceği mesafe, ham kapasiteye sahip olduğu kadar kritiktir. Subsea kablolar, metro bağlantıları ve veri merkezi bağlantıları her biri benzersiz kısıtlamalara sahiptir, ancak tüm temel bir ticaretle karşı karşıya: daha yüksek sembolü oranları ve daha gelişmiş modülasyon biçimleri tolerable bağlantı kaybı ve OSNR cezasını azaltır.

Açıklama ve Yeniden Üretim

EDFA'lara dayanan optik tekrarlayıcılar, sinyali basitleştirir, aynı zamanda çok uzun bağlantılar için, kanallararası kablolar kanallarını genişleterek, periyodik amplifikasyon önemlidir, ancak birkaç mod fiber, multicore-moderasyon ile çiftleştirilmelidir (SDM) ve çok yönlü çoklu optik kodlar arasındaki farkları tekrarlayarak, dinamik olmayan çiftleri tekrarlayarak, dinamik olmayan çiftleri tekrarlayarak, dinamik olmayan çiftleri tekrarlamak için bir yol kat eder.

Dijital Coherent Tespit ve DSP

Son on yılda koherent optik sistemlerinin olağanüstü başarısı, DSP tarafından birçok doğrusal bozulma için doğrular tarafından yönlendirildi.In ultra yüksek yüksek veri oranları için DSP, geç saatlerde çalışan daha geniş çaplı veri toplama algoritmalarına yol açıyor. Doğru olmayan DSP gibi, bazı sayısal geri yüklemeler için, bazı yanlış öğrenme teknikleri ile daha da karmaşıktır.

Future rotası ve Gelişen Teknolojiler

Yeterli zorluklara rağmen, optik iletişim araştırması topluluğu, zarfı iten ve gösteren çözümler sunmaya devam ediyor. Birkaç umut verici avenues önümüzdeki adımları gerçekten daha yüksek veri oranlarına taşıyabilir:

Bu teknolojilerin her biri kendi mühendislik ticaret setleriyle geliyor. Örneğin, bir fiberdeki uzaysal modların sayısını artırmak, çok sayıda değişken ve demultiplexer gerektirir, aynı zamanda yüksek hızlı MIMO DSP bu ölçekler, modlar ve sistem tasarımı ile aynı derecede ilerlemeler gösterir.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Mevcut optik teknolojilerle ultra yüksek veri oranları, temel fizik, cihaz mühendisliği ve sistem mimarisine dokunan çok boyutlu bir meydan okumadır.DSP için yüksek çözünürlük ve doğrusal olmayan bir boyut, özellikle de kanal başına 200 GBaud ve ötesindeki simgesel hızlara doğru tırmanmak için zor bir tavana devam eder.

Bununla birlikte, son birkaç yıldır laboratuvar deneylerinde gösterilen ilerleme teşvik edilir. Multi-Tb /s tek kanallar üzerinden yapılan iletiler, ve SDM teknolojileri, güçlü DSP ile ilgili tespit, endüstri standardı haline geldi ve ADC ve DAC hızlarında sürekli iyileştirmeler devam etti. Önümüzdeki on yıl boyunca küresel olarak bağlantılı fotonik-elektronik modüller, güç ve maliyetle artan performansla birlikte ilerleme kaydedilecek.

Bu konularda daha fazla okuma için, bkz.Ş.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D