在我们2017冬季大会， 亚博yabo888vip网页版CableLabs宣布启动点对点相干光学规范项目，潜在地增加每个现有有线接入网络的容量光纤超过100倍，并可能无限期推迟现有线路上的新光纤建设。现在，CableLab亚博yabo888vip网页版s的一项新创新，全双工相干光学:

• 使每根光纤的双向容量翻倍
• 现有接入网光纤容量的200倍以上
• 同时使相干光学技术非常适合部署在更多的电缆接入网络光纤

为什么C亚博yabo888vip网页版ableLabs开始相干光学项目

大多数电缆运营商在头端和光纤节点之间的光纤数量有限，因此最大限度地利用这种稀缺资源提供的容量对电缆运营商具有实际的经济优势。从现有的光纤中获得更大的容量可以消除挖更多沟槽来铺设更多光纤的需要。这使得运营商能够最好地利用现有的光纤基础设施，以承受住宅和企业用户的容量和服务的指数级增长。

运输方法

实现双向P2P相干传输的基本拓扑有两种:

• dual-fiber
• 单纤维

根据运营商最近的一项调查，20%的现有有线接入网络使用单光纤拓扑。这意味着向节点的上下游传输都发生在一根光纤上。据估计，在未来5年，这一数字将增长到60%。因此，相干信号需要在单根光纤上进行双向传输，以支持单根光纤拓扑结构，并促进光链路的冗余。

双光纤方法

今天，用一根激光在光域中实现双向传输需要两根光纤。这是使用当今相干光学技术的标准做法。收发器中的一个激光器有两个功能:

• 作为发射机中的光信号源
• 作为接收机中的参考本振信号

由于使用同一激光器的相同波长，必须为另一个方向提供第二根光纤——一根光纤用于下游，另一根光纤用于上游。

单光纤方法

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网络中实现的上游和下游频谱分割。要实现这种频率/波长多路复用方法，需要两个工作在不同波长的激光器。遵循波长管理和分配策略的波长多路复用器和解复用器需要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不止钱——不断增加的功耗、操作复杂性和收发器的占地面积。

亚博yabo888vip网页版CableLabs的全双工相干光学方法

亚博yabo888vip网页版CableLabs提出了一种实现全双工相干光学的替代方法。我们利用两个光循环器在两端的一个特殊配置。循环器成本低，被动，但是定向设备——很像一个交通环岛的汽车，但这是一个光学环岛。连接一根光纤实现双向传输，而不是使用两根光纤。最重要的是，单光纤相干系统采用单激光器，而不是使用两个激光器。

电缆是如何工作的?

电缆中的许多场景都集中在传输距离有限的接入环境中。与骨干网和城域相干光网络不同，接入网不需要级联多个方向光放大器。根据定义，定向组件的引入阻碍了双向传输。

在处理相干信号时，与强度调制系统相比，我们具有更高的光信噪比(OSNR)灵敏度和更高的自发瑞利后向散射损伤容忍度。此外，受激布里渊散射(SBS)非线性效应的阈值由于相位调制信号对光载波功率的降低和有效线宽的增加而大大提高。

有了这种在光学领域的方向分复用(DDM)的新维度，任何相干波长都可以在每个方向上使用两次，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。它适用于100G, 200G和未来的400G。它也不是波长选择性的。它适用于短波和长波，它不仅覆盖整个c波段，而且使用不同的光源，可以覆盖整个光纤光谱。所有这些特性都已在距离达100公里的CableLabs光学卓越中心(OCE)进行了实验验证。亚博yabo888vip网页版

全双工相干光学的影响/好处

全双工相干光学将显著提高目前部署的光纤基础设施的价值。它以一种优雅的方式实现，不需要重新设计用于数字信号处理的新芯片。该方案可以无缝地集成到正在进行的CableLabs的P2P相干光学规范工作中，该规范将于2018年年中发布。亚博yabo888vip网页版

阿尔贝托·坎波斯博士他也是C亚博yabo888vip网页版ableLabs研究员，对本文也有贡献。

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