由于“始終連接”的互聯網設備，云計算以及視頻內容的增加，數據流量的驚人增長得到了很好的報道。服務器群和數據中心的能源需求反映了這種增長。正在采取行動解決ICT行業的電力消耗問題。

在許多應用中，光纖已經成為高速，高帶寬數據網絡，數據中心，企業和城域級以及運營商服務的首選媒介。眾所周知，光網絡也可以有助于降低能源需求。無源光網絡（PON）在ICT行業越來越受歡迎，預計將實現高增長。 PON不僅能夠有效地提供高速和帶寬，而且還可以顯著降低功耗。

本文將概述PON趨勢的技術和商業優勢，并考慮XGPON系統向光網絡組件供應商提出的挑戰。相關的無源光學器件包括無源光分路器，隔離器，循環器和濾波器，以及所有必需的收發器。了解當前的技術設備，例如Avago和Finisar等公司的10 Gbps光收發器，將突出前進的方向。

速度需求

盡管網絡數據速率，帶寬和總體容量有了顯著改善，但電信和數據通信應用的需求仍在不斷增長。數據流量的大量增長給運營商帶來了挑戰，并要求企業網絡和數據中心的容量大幅增加。當今網絡中光學組件的采用正在加速，這些設備正在推動向100 Gbps系統的快速發展。

即使在1 Gbps速度下，光纖技術已經證明是有用的，并且已經用于目前部署在數據中心和企業級的10 Gbps系統。它將成為持續40 Gbps升級路徑的標準，并有望在今年達到峰值。預計100 Gbps系統將從今年開始逐步增加。在長達100米的較短距離內，光纖可用于更高的速度。這些對數據中心中的服務器，路由器和交換機等應用的需求最大。光纖不僅可以減小電纜的尺寸和重量，而且成本相同，可以最大限度地降低EMI，并降低整體功耗。

根據Infonetics Research，光傳輸網絡（OTN）交換不再是一種利基技術。它將成為地鐵中大多數波分復用（WDM）傳輸平臺和核心中所有更高密度系統的要求。該公司預計將合并OTN交換和WDM傳輸市場，到2017年市場規模將達到130億美元。預計2013年和2014年100 Gbps光收發器的出貨量將翻番。

低成本，低功耗

無源光網絡（PON）是一種通過使用共享光纖提供高性能光纖到戶連接的經濟有效的方式，它不需要多個點對點連接。 PON使用小型，廉價，無動力的光分路器，而不是傳統光網絡中使用的相對較大，昂貴且耗電的光中繼器。 PON分離器通常在同一網絡上連接多達32個（但可以更多）的家庭或房屋。 PON由服務提供商中心局的光線路終端（OLT）和靠近終端用戶部署的多個光網絡單元（ONU）組成（圖1）。

圖1：典型的PON通過無源分路器顯示點對多點連接（來源：Telecom-cloud.net）。

下游信號廣播到共享單根光纖的所有場所。加密可提供安全性并防止竊聽。使用多址協議（例如TDMA（時分多址））組合上游信號。一些公司正在使用WDM-PON，將ONU分成幾個虛擬PON，共存于同一物理基礎設施上。或者，統計復用可以提供有效的波長利用以減少ONU級別的延遲。

A 來自TechNavio 2 的市場報告預測全球PON設備的復合年增長率為22.6％，到2025年銷售額將達到約573億美元。需要更多帶寬和巨大增長在中國被引為主導因素。

該領域最先進的技術是千兆PON（GPON），它已經被美國和歐洲的地鐵和農村電話網絡中的電信運營商廣泛部署，將光纖帶到家庭和商業場所。 10GPON版本（下行10 Gbps，上行2.5 Gbps）已經在管道中，并且正在某些高級應用程序中安裝。 GEPON是GPON的以太網兼容版本，支持1和10 Gbps速度等級。

40GPON系統正在全業務接入網 3 （FSAN）聯盟內開發。標準正在最終確定，系統預計將在2015年發貨。預計這些標準將采用睡眠模式以降低功耗。對于下一代PON技術，FSAN的80多個成員（包括20個網絡運營商）已就時間和波分復用（TWDM）覆蓋擴展達成一致。

另一個有希望的發展是GreenTouch Consortium 4 宣布的比特交錯PON（BiPON）。這個有影響力的公司，運營商，研究機構和大學集團的總體目標是在未來十年內將ICT行業的效率提高1000倍。 BiPON協議使用比特交織技術來丟棄不需要的數據并降低處理要求，從而將數據速率與所需的語音，視頻或數據服務相匹配。最終結果是功耗大幅降低。阿爾卡特朗訊貝爾實驗室和IMEC開發的技術有望將傳統XGPON芯片的功耗從2 W降至3 W，降至約100 mW。

除了部署在電信網絡中之外，谷歌和亞馬遜等公司也在數據中心迅速采用無源有線系統，用于機器對機器，短距離連接，最長可達15米，以降低功耗，熱量和成本。

新墨西哥州阿爾伯克基的桑迪亞國家實驗室是PON的先驅用戶，已經用14個光學局域網元件取代了600個獨立管理的數據交換機，使其成為全球最大的光纖局域網。據稱，該裝置將其網絡能耗降低了65％，在五年內節省了2000萬美元的能源費用和其他費用。它不僅提供更多容量，而且光纖更長的范圍使其能夠首次將遠程現場設施連接到高速通信網絡。它還更安全可靠，節省了大量空間，并減少了維護工作量和成本。

光學收發器

任何光學網絡系統的關鍵組件是光學收發器，它可以進行電光數據轉換。根據2013年至2017年的LightCounting市場預測數據庫， 5 收入將逐年增加，2017年增長至50億美元（2012年為30億美元）。用于DWDM和以太網應用的收發器是增長動力，主要是由于40 Gbps和100 Gbps端口的快速增長。但是，10 Gbps系統在以太網領域占據主導地位，并將在2017年之前實現，屆時100 Gbps設備將占據領先地位。客戶正在尋求更小的外形尺寸和更低的功耗。

該領域的主要參與者是Avago Technologies，為10，16，40，100 Gbps系統及更高系統提供創新的光纖解決方案。 HFBR-5911LZ光收發器是當前范圍內的典型器件。它設計用于短距離（最長500米）多模光纖鏈路，工作速率為1.0625或1.25 Gbps，是Gbit以太網或光纖通道網絡設備的理想選擇。

圖2：Avago用于Gbit以太網光網絡應用的HFBR-5911LZ光收發器。

該器件符合業界標準的小外形尺寸（SFF），需要3.3 V電源。電氣接口采用2 x 5格式，光學接口采用LC-Duplex連接器。典型應用包括高速和交換背板互連，大容量存儲系統I/O和高速外設接口。

對于運行10 Gbit以太網的企業和城域網，Avago提供AFBR系列光收發器。 AFBR-703SDDZ采用SFP +（小型可插拔）外殼，帶有LC-Duplex連接器，用于大多數現代數據中心。它采用了該公司的850 nm VCSEL和PIN探測器技術。采用10.312 Gbd數據速率，典型功耗為600 mW。該設備具有符合10GBASE-SR標準的光學接口規范。

監控性能

Finisar專注于可插拔光學模塊，提供廣泛的創新設備選擇，允許數據通信和電信公司在模塊化基礎上擴展其運營。該系列包括發射器，轉發器和收發器，以適應各種標準，外形和應用。這些模塊能夠在短距離內操作，以便在數據中心內使用，在中等范圍內用于校園和城域應用，以及長途運營商。

許多模塊都集成了微處理器和診斷接口，可實現可靠的性能監控。該功能允許用戶實時遠程監控網絡中任何光學設備的發送和接收光功率，激光偏置電流，收發器輸入電壓和收發器溫度。

Finisar的典型光收發器模塊是FTLX1412D3BCL小型（XFP）器件，符合10 Gbit以太網10GBASE-LR/LW標準。它支持9.95到10.5 Gbps比特率，最大鏈路長度為10 km。功耗小于2 W，采用非制冷1310 nm激光器。它僅需3.3 V電源，并采用LC-Duplex連接器。通過2線串行接口提供數字診斷功能。

圖3：Finisar的FTLX1412D3BCL光收發器。

對于符合10GBASE-SR/SW標準的SFP + 10 Gbps應用，是FTLX8571D3BCL。它支持9.95至10.5 Gbps位范圍，采用3.3 V單電源供電，功耗小于1 W.它采用非制冷850 nm VCSEL激光器，最大鏈路長度為300 m。該設備具有LC-Duplex連接器，并提供內置診斷功能。

開發人員的另一個有趣選擇是Finisar FDB-1027評估板。該板具有單個SFP +邊緣連接器和保持架，以及四個50歐姆SMA同軸連接器，可容納高速差分發送器輸入和接收器輸出信號，非常適合以數據速率測試和評估短波長和長波長SFP/SFP +光收發器從125 Mbps到10.3 Gbps。

圖4：Finisar的FDB-1027 SFP/SFP +評估板。