对数据网络容量的需求年复一年呈指数级增长，没有停止的迹象。如果过去是未来的指南，有线电视行业必须从根本上更有效地利用现有的有线电视基础设施，以满足需求。

今天，网络中最受限制的部分，也是升级成本最高的部分，是头端和光纤节点之间的光纤基础设施，到无线单元无线电或到大型商业客户。为了避免昂贵的光纤重挖，需要对这部分网络采用一种全新的方法。这就是一致性技术提供的机会。

如果你熟悉相干光学，那么你就会知道该技术已经在长途光纤网络中使用了几十年。亚博yabo888vip网页版CableLabs已将该技术用于短途接入网络，并简化了该技术以降低成本。而且它在未来的增长能力比当今许多HFC网络中使用的模拟光学器件要高得多——可能是其容量的1000多倍!通过在80公里的光纤上使用相干光学，我们已经证明了比模拟光学所能实现的容量大50倍，而且更多的改进正在进行中。

使用传统的模拟光学，要实现高传输介质质量，需要提高光发射功率水平，不幸的是，由于光纤非线性效应，这减少了光纤可以支持的光模拟载波的数量。图1显示了带有4个模拟光载波的光纤波长谱的表示。

图1 - 4个模拟载波的光纤频谱

模拟光传输的这种限制促使电缆行业研究其他架构演进方法。一种解决模拟限制问题的方法是分布式体系结构方法，它同时还解决了某些集线器中可能存在的空间限制。在分布式架构中，没有射频(RF)是通过光链路传输的。光链路不会导致DOCSIS®射频信号的失真，只有网络的同轴部分才会导致射频信号的退化。

今天，这种数字光链路使用强度调制直接检测系统，例如在10千兆以太网链路和无源光网络(PON)中发现的系统。在这些非相干系统中，使用的信号调制是开关键控(OOK)。OOK是通过简单地关闭和打开激光源来实现的。非相干系统的工作功率比模拟光学低，因此可以更好地利用光纤中的波长谱。图2描述了含有几个非相干OOK光载波的光纤的波长谱。

图2 -强度调制非相干载流子的光纤频谱

高容量非相干(但数字)光链路使用10个波长(光载波)每个波长携带10 Gbps，可以携带100 Gbps。非相干系统是一种适合的短期方法，但在评估长期战略时，还必须考虑额外的光纤资源挑战。

HFC网络通常设计有6到8根光纤连接集线器到光纤节点。其中两根光纤用于主要的下游和上游连接，在某些情况下，另外两根光纤用于冗余目的。剩下的纤维留作将来使用。不幸的是，由于对带宽的需求不断增长，大量这些“未来使用”光纤已被重新用于业务服务、小区回程、节点分割和光纤深度架构。在某些情况下，只有两条馈送光纤节点的主要光纤仍可用于访问传输。

事实上，向全双工DOCSIS的架构迁移(力求实现更对称的传输)依赖于节点加零放大器(N+0)架构。当今HFC网络中的一个典型节点将为500个家庭提供服务。当转换为N+0体系结构时，结果是创建12到18个更深的N+0节点。接入网的光部分面临的挑战是为12-18个N+0节点提供足够的比特率容量，每个节点能够向住宅用户提供10 Gbps。

随着商业服务和无线回程对光纤需求的增加，光纤短缺问题只会加剧。假设要避免从集线器到原始光纤节点的昂贵光纤重挖，必须找到不同的解决方案来提供所需的容量。这就是连贯技术提供的机会!

相干技术已被用于实现比任何其他光学技术更高的速度。在相干光学中，振幅调制和相位调制都被用来把信息放到光载波上。这使得产生携带信息的正交相移键控(QPSK)和正交振幅调制(QAM)星座成为可能。相干信号的性质也允许光信号在两个正交偏振中分离。每个极化都可以独立携带上述二维星座。相干系统中使用的信号处理有助于信号频谱的形成，以避免与相邻光载波的干扰。除了低得多的功率要求外，相干技术还允许在光纤的波长频谱内对光载波进行有效的多路复用。图3显示了具有相干光载流子的光纤在2个偏振上的波长谱。

图3 -在正交偏振上有效地封装相干光载流子

相干光学已经在长途环境中使用了30多年。长途环境是一种恶劣的环境，包括非常长的距离，有时可达3000公里。在长途环境中，采用显著的信道补偿来纠正与长途相关的损伤，使得长途解决方案昂贵。

接入网环境在一个关键方面与长途网络有很大不同，接入网中的光链路通常不超过30公里。这比长途运输少了两个数量级。众所周知的复杂而昂贵的系统实现不再适用于接入实现。较短的光纤长度导致光信号的最小色散。此外，由于不需要在线放大，非线性失真和噪声显著降低。这增加了链路裕度，并降低了实现成本。这不是你父亲一贯的做法!

在CableLa亚博yabo888vip网页版bs®，我们重新设计了相干链路，以满足接入网的特殊条件。与长途或地铁环境相比，我们开发的技术性能更高，成本更低。

在实验室中，我们在单波长80公里上实现了256 Gbps，色散补偿最小。这是一个模拟光载波满载1.2 GHz DOCSIS 3.1信号所能达到的容量的26倍。我们使用32 GBaud (32 GHz)的符号速率，在2个极化(32*4*2=256 Gbps)上使用16QAM调制(每个符号4位)实现了这一点。此外，我们已将其中8个波长进行多路复用，以达到2048 Gbps。这比4个DOCSIS 3.1有效载荷为10gbps的模拟光载波所能达到的效果高出50倍!

光接入环境可以通过进一步提高符号速率和/或调制顺序来进一步提高每波长的容量。64 QAM调制的未来成就将代表我们光接入环境中每个波长的效率和容量的顶峰。在长途环境中，人们只能梦想这样的运输效率。

相干光学极其灵活。在不久的将来，每个目标端点可能不需要大于256 Gbps的每波长容量。也许100或200 Gbps就可以了。调制顺序、极化和符号速率可以变化的事实使得所支持的服务类型具有很大的灵活性。较低的符号速率允许将100或200 Gbps波长多路传输到端点。在接入网中，将单个波长专用于目标端点(用户)是有意义的。在访问中，由于波长频谱是一种珍贵的商品，因此不应在多个波长上浪费更高的速度，而应用于达到更多样化的目标端点。这避免了为了铺设额外的光纤股而从集线器收缩到原始光纤节点。理想情况下，运营商只需将更多光纤从原来的光纤节点部署到网络中更深的端点。

随着行业向Node+0架构发展，与传统架构相比，智能节点的光连接量将大幅增加。因此，互操作性和强大的供应商生态系统是使用相干光学提供低成本解决方案的关键。

主要目标是互操作性和供应商多样性，CableLabs打算开发利用上述在接入网中相干光学的好处的规范。亚博苹果版怎么下载亚博yabo888vip网页版与之前的规范开发工作类似，相干光学规范将重点关注接口要求、信号完整性要求、配置和管理。亚博苹果版怎么下载与往常一样，Cabl亚博yabo888vip网页版eLabs欢迎供应商社区参与开发这些规范。亚博苹果版怎么下载在不久的将来，我们将会看到有关建立相干光学工作组来制定规范的公告。亚博苹果版怎么下载

在Ca亚博yabo888vip网页版bleLabs，我们正在开发和指定技术，使有线电视行业能够支持日益增长的宽带接入需求。快来加入我们，共同开发未来的高容量网络解决方案!

Wired Technologies的副总裁Curtis Knittle博士也对本文有贡献。