由于始终连接互联网设备、云计算和文章内容的增加，数据流量的惊人增长已经得到了很好的报道。服务器和数据中心的能源需求反映了这种增长。正在采取行动解决ICT行业的功耗问题。
在许多应用中，光纤已成为高速、高带宽数据网络、数据中心、企业、大都市地区和运营商的首选介质服务。众所周知，光网络还可以帮助减少能源需求。无源光网络(PON)在ICT行业越来越普及，有望实现高增长。PON不仅能有效提供高速率和带宽，还能显著降低功耗。
本文将概述PON发展趋势的技术和商业优势，并考虑XGPON系统对光网络元件供应商提出的挑战。相关的无源光器件包括无源光分路器、隔离器、循环器和滤波器，以及所有必要的收发器。了解目前的技术设备，如Avago和Finisar的10 Gbps光收发器，将突出前进的方向。
速度要求
尽管网络数据速率、带宽和整体容量已经显著提高，但是对电信和数据通信应用的需求仍在增加。数据流量的大规模增长给运营商带来了挑战，要求企业网络和数据中心的容量大幅增加。如今，网络中采用光组件的速度正在加快，这些设备正在推动100 Gbps系统的快速发展。
即使在1 Gbps的速度下，光纤技术也被证明是有用的，并且已经被用于目前部署在数据中心和企业中的10 Gbps系统。它将成为连续40 Gbps升级路径的标准，并有望在今年达到顶峰。预计从今年开始，100 Gbps系统将逐渐增加。在长达100米的短距离内，光纤可用于更高的速度。这些数据中心的服务器、路由器、交换机等应用需求最大。光纤不仅可以减小线缆的尺寸和重量，而且在成本相同的情况下，可以将EMI降到最低，降低整体功耗。
根据Infonetics Research的研究，光传输网络(OTN)交换不再是一项利基技术。它将成为大多数WDM传输平台和地铁核心区所有更高密度系统的要求。该公司预计将合并OTN交换和WDM传输市场，到2017年市场规模将达到130亿美元。100 Gbps光收发器的出货量预计将在2013年和2014年翻一番。
低成本、低功耗
无源光网络(PON)是一种通过使用共享光纤提供高性能光纤到户连接的经济有效的方式，它不需要多个点对点连接。PON使用小型、廉价且无动力的光分路器，而不是传统光网络中使用的相对较大、昂贵且耗电的光中继器。PON分路器通常在同一网络上连接多达32个(但可以更多)家庭或住宅。PON由服务提供商的中心局中的光线路终端(OLT)和靠近最终用户部署的多个光网络单元(ONU)组成(图1)。
图1:典型的PON显示了通过无源分路器的点对多点连接(来源：Telecom-cloud.net)。
下行信号通过一根光纤传播到所有地方。加密提供安全性并防止窃听。使用诸如TDMA(时分多址)的多址协议来组合上行信号。一些公司正在使用WDM-PON将ONU分成几个虚拟PON，它们共存于同一个物理基础设施上。或者，统计复用可以提供有效的波长利用来减少ONU级延迟。
TechNavio 2的一份市场报告预测，全球PON设备将以22.6%的CAGR增长，到2025年销售额将达到约573亿美元。对更高带宽的需求和巨大的增长被认为是中国的主导因素。
在这一领域最先进的技术是千兆位PON(GPON ),在美国和欧洲，电信运营商已在地铁和农村电话网络中广泛部署这一技术，将光纤引入家庭和商业场所。10g版本的PON (10 Gbps下行和2.5 Gbps上行)已经在管道中，并且正在一些高级应用中安装。GEPON是GPON的以太网兼容版本，支持1和10 Gbps spee
FSAN联盟正在开发40GPON系统。该标准正在定稿，该系统预计将于2015年上市。预计这些标准将采用睡眠模式来降低功耗。对于下一代PON技术，超过80个FSAN成员(包括20个网络运营商)已经同意时分和波分复用(TWDM)覆盖扩展。
另一个有希望的发展是由GreenTouch Consortium 4宣布的比特交织PON(BiPON)。这个有影响力的公司、运营商、研究机构和大学集团的总体目标是在未来十年将ICT行业的效率提高1000倍。BiPON协议利用比特编织技术丢弃不必要的数据，降低处理要求，从而使数据速率与所需的语音、文章或数据业务相匹配。最终结果是功耗显著降低。阿尔卡特朗讯贝尔实验室和IMEC开发的这项技术有望将传统XGPON芯片的功耗从2 W到3 W降至约100 mW。
除了部署在电信网络中，谷歌和亚马逊等公司也在数据中心迅速采用无源有线系统进行机器到机器的短距离连接，最长可达15米，以降低功耗、热量和成本。
新墨西哥州阿尔伯克基的桑迪亚国家实验室是PON的先驱用户。它用14个光纤LAN元件取代了600个独立管理的数据交换机，使其成为世界上最大的光纤LAN。据说，该设备降低了65%的网络能耗，并在五年内节省了2000万美元的能源和其他费用。它不仅提供了更大的容量，而且更长的光纤范围使得首次将远程现场设施连接到高速通信网络成为可能。也更加安全可靠，节省了大量空间，减少了维护工作量和成本。
光收发机
任何光网络系统的关键组件是光收发器，它可以转换电光数据。根据2013-2017年LightCounting市场预测数据库，5收入将逐年增长，2017年增长至50亿美元(2012年为30亿美元)。DWDM和以太网应用的收发器是增长的驱动力，主要是由于40 Gbps和100 Gbps端口的快速增长。但在以太网领域，10 Gbps系统占主导地位，2017年前实现，届时100 Gbps设备将占主导地位。客户正在寻求更小的尺寸和更低的功耗。
该领域的主要参与者是Avago Technologies，它为10、16、40、100 Gbps及更高系统提供创新的光纤解决方案。HFBR-5911LZ光端机是当前范围内的典型器件。它设计用于短距离(最长500米)多模光纤链路，工作速率为1.0625或1.25 Gbps，是千兆位以太网或光纤通道网络设备的理想选择。
图2:Avago HFBR-5911LZ光收发器，用于千兆位以太网光网络应用。
该器件符合工业标准小尺寸(SFF ),需要3.3 V电源。电接口采用25格式，光接口采用LC-Duplex连接器。典型应用包括高速和交换式背板互连、海量存储系统I/O和高速外设接口。
Avago为运行10 Gbit以太网的企业和城域网提供AFBR系列光收发器。AFBR-703SDDZ采用SFP(小型可插拔)外壳，配有LC双工连接器，用于大多数现代数据中心。它采用公司850纳米垂直腔面发射激光器和PIN探测器技术。数据速率为10.312 Gbd时，典型功耗为600 mW。该设备具有符合10GBASE-SR标准的光接口规范。
监控性能
Finisar专注于可插拔光模块，并提供广泛的创新设备选项，允许数据通信和电信公司在模块化基础上扩展其业务。该系列包括发射器、转发器和收发器，以适应各种标准、形状和应用。这些模块可以在短距离内运行，用于数据中心、中等范围内的校园和大都市应用，以及远程运营商。
许多模块集成了微处理器和诊断接口，可以实现可靠的性能监控。该功能允许用户实时远程监控网络中任何光学设备的发射和接收光功率、激光偏置电流、收发器输入电压和收发器温度。
Finisar典型的光收发模块为FTLX1412D3BCL小尺寸(XFP)器件，符合10 Gbit以太网10GBASE-LR/LW标准。它支持9.95到10.5 Gbps的比特率，最大链路长度为10公里。功耗小于2 W，采用非制冷1310 nm激光器。它只需要3.3 V电源，采用LC-Duplex连接器。通过双线串行接口提供数字诊断功能。
图3:3:Finisar的FTLX1412D3BCL光收发器。
对于符合10GBASE-SR/SW标准的SFP 10 Gbps应用，为FTLX8571D3BCL。它支持9.95至10.5 Gbps的位范围，由3.3 V单电源供电，功耗小于1 W，使用非制冷850 nm VCSEL激光器，最大链路长度为300 m，设备具有LC-Duplex连接器，并提供内置诊断功能。
开发人员的另一个有趣选择是Finisar FDB-1027评估板。该板有一个SFP边缘连接器和支架，以及四个50 ohm SMA同轴连接器，可支持高速差分发射器输入和接收器输出信号。它非常适合测试和评估数据速率为125 Mbps至10.3 Gbps的短波和长波SFP/SFP光收发器。
图4:FINISAR FDB-1027 SFP/SFP评估板。
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