WO2024002140A1 - 一种有源光缆、光通信网络及光通信方法 - Google Patents
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Abstract
本说明书实施例提供了一种有源光缆、光通信网络及光通信方法，其中，所述有源光缆根据服务器节点和交换机节点的不同连接需求，在光通信介质两端设置了基于不同信号处理技术的光收发装置，即第一光收发装置和第二光收发装置。考虑到服务器节点的网卡较小，信号完整性容易保证，因此，连接服务器节点的第一光收发装置采用的信号处理技术不包括功耗和成本较高的数字信号处理技术(即非数字信号处理技术)，使得有源光缆能够在满足服务器节点和交换机节点各自的信号完整性需求的同时，降低所述有源光缆的成本和功耗。
Description
本申请要求于2022年06月29日提交中国专利局、申请号为202210751233.X、申请名称为“一种有源光缆、光通信网络及光通信方法”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。
本说明书涉及服务器技术领域，更具体地说，涉及一种有源光缆、光通信网络及光通信方法。
光通信(Optical Communication)技术由于具有传输速率快、传输容量大等优势，广泛应用于数据中心(Data Center)等应用场景中。
以数据中心这一应用场景为例，数据中心网络把大量的服务器连接在一起协同工作，组成功能强大的超级计算机。在数据中心网络中，服务器节点和交换机节点之间需要通过通信设备连接，以进行数据交换过程。目前服务器节点和交换机节点之间的连接大多采用直接接触铜缆(Direct Attach Copper cables，DAC)，随着节点间数据传输速率的提高，直接接触铜缆能够支持的传输距离不断下降，如果两个节点之间由于跨机架等原因导致距离较长，直接接触铜缆就难以满足连接需求。为此，Optics to Server(光纤到服务器)技术应用而生，Optics to Server技术是指采用光互联技术来连接服务器节点和交换机节点的技术，通常情况下，可采用有源光缆(Active Optical Cable，AOC)作为服务器节点和交换机节点的数据通信媒介。
目前，有必要对光互联技术进行优化，降低以光互联技术连接服务器节点和交换机节点的成本和功耗。
发明内容
本说明书实施例提供了一种有源光缆、光通信网络及光通信方法，该有源光缆根据服务器节点和交换机节点的不同连接需求，在光通信介质两端设置了基于不同信号处理技术的光收发装置，且连接服务器节点的第一光收发装置采用的信号处理技术包括非数字信号处理技术，以实现降低有源光缆自身功耗和成本的目的。
为实现上述技术目的，本说明书实施例提供了如下技术方案：
第一方面，本说明书实施例提供了一种有源光缆，应用于光通信网络，所述光通信网络包括服务器节点和交换机节点，所述有源光缆包括：
光通信介质；
分别连接在所述光通信介质两端的第一光收发装置和第二光收发装置，其中，所述第一光收发装置用于连接所述服务器节点，所述第二光收发装置用于连接所述交换机节点；
所述第一光收发装置与所述第二光收发装置采用不同的信号处理技术对光电信号进行收发处理，所述第一光收发装置采用的信号处理技术包括非数字信号处理技术。
第二方面，本说明书实施例提供了一种有源光缆，应用于光通信网络，所述光通信网络包括服务器节点和交换机节点，所述交换机节点包括光模块，所述有源光缆包括：
光通信介质；
分别连接在所述光通信介质两端的光纤连接器和第三光收发装置，其中，所述光纤连接器用于连接所述光模块，所述第三光收发装置用于连接所述服务器节点；
所述光纤连接器，用于为所述交换机节点进行光信号收发处理；
所述第三光收发装置，用于采用非数字信号处理技术对第三光电信号进行收发处理。
第三方面，本说明书实施例提供了一种有源光缆，应用于光通信网络，所述光通信网络包括服务器节点和交换机节点，所述有源光缆包括：
光通信介质；
分别连接在所述光通信介质两端的第四光收发装置和第五光收发装置，其中，所述第四光收发装置用于连接所述服务器节点，所述第五光收发装置用于连接所述交换机节点；
所述第四光收发装置和第五光收发装置为不同类型的光收发装置，且所述第四光收发装置的功耗小于所述第五光收发装置的功耗。
第四方面，本说明书实施例提供了一种光通信网络，包括：多个节点设备，所述节点设备之间通过有源光缆连接，所述节点设备为服务器节点或网络交换设备节点，所述网络交换设备节点包括交换机节点；
所述有源光缆为如上述任一项所述的有源光缆。
第五方面，本说明书实施例提供了一种光通信方法，包括：
获取交换机节点传输的第一待发送信号；
利用第一信号处理技术，将所述第一待发送信号转换为光信号进行传输；
获取服务器节点传输的第二待发送信号；
利用第二信号处理技术，将所述第二待发送信号转换为光信号进行传输，所述第一信号处理技术和所述第二信号处理技术不同，且所述第二信号处理技术包括非数字信号处理技术。
从上述技术方案可以看出，本说明书实施例提供了一种有源光缆、光通信网络及光通信方法，其中，所述有源光缆根据服务器节点和交换机节点的不同连接需求，在光通信介质两端设置了基于不同信号处理技术的光收发装置，即第一光收发装置和第二光收发装置。
考虑到服务器节点的网卡较小，信号完整性容易保证，因此，连接服务器节点的第一光收发装置采用的信号处理技术不包括功耗和成本较高的数字信号处理技术(即非数字信号处理技术)，使得有源光缆能够在满足服务器节点和交换机节点各自的信号完整性需求的同时，降低所述有源光缆的成本和功耗。
为了更清楚地说明本说明书实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本说明书的一个实施例提供的一种有源光缆的实施环境的示意图；
图2为本说明书的一个实施例提供的一种有源光缆的结构示意图；
图3为本说明书的一个实施例提供的另一种有源光缆的结构示意图；
图4为本说明书的一个实施例提供的又一种有源光缆的结构示意图；
图5为本说明书的一个实施例提供的再一种有源光缆的结构示意图；
图6为本说明书的另一个实施例提供的一种有源光缆的结构示意图；
图7为本说明书的另一个实施例提供的另一种有源光缆的结构示意图；
图8为本说明书的另一个实施例提供的又一种有源光缆的结构示意图；
图9为本说明书的另一个实施例提供的再一种有源光缆的结构示意图；
图10为本说明书的又一个实施例提供的一种有源光缆的结构示意图；
图11为本说明书的又一个实施例提供的另一种有源光缆的结构示意图；
图12为本说明书的又一个实施例提供的又一种有源光缆的结构示意图；
图13为本说明书的一个实施例提供的一种光通信网络的结构示意图；
图14为本说明书的一个实施例提供的一种光通信方法的流程示意图。
除非另外定义，本说明书实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本说明书所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本说明书实施例使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来避免构成要素的混同而设置的。
除非上下文另有要求，否则，在整个说明书中，“多个”表示“至少两个”，“包括”被解释为开放、包含的意思，即为“包含，但不限于”。在说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例性实施例”、“示例”、“特定示例”或“一些示例”等旨在表明与该实施例或示例相关的特定特征、结构、材料或特性包括在本说明书的至少一个实施例或示例中。
上述术语的示意性表示不一定是指同一实施例或示例。
下面将结合本说明书实施例中的附图，对本说明书实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本说明书一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本说明书保护的范围。
申请概述
参考图1，图1示出了本说明书实施例提供的有源光缆可能涉及的实施环境的示意图。该实施环境为一光通信网络，该光通信网络包括服务器节点20、交换机节点30和连接服务器节点20和交换机节点30的有源光缆100。
交换机节点30的可行架构可以是TOR(Top of Rack)架构、EOR(End of Row)架构或MOR(Middle of Row)架构，以TOR架构安装的交换机节点30称为TOR交换机，以EOR架构安装的交换机节点30称为EOR交换机，以MOR架构安装的交换机节点30称为MOR交换机。EOR架构与MOR架构仅在部署位置上有些许差别，EOR架构是在每排机柜的边端配备网络机柜(可能是一个，也可能是首尾各一个)，提供统一的网络接入点。服务器机柜上的服务器网卡(Network Interface Controller，NIC)通过网络跳线、DAC、AOC、光纤跳线等连接介质连接到同一机柜的配线架，配线架上的线缆通过扎线带捆绑后穿过走线槽或地板连接每排最边端网络机柜。MOR架构是对EOR架构的改进。主要区别在于排头柜的位置。在MOR架构中，排头柜放置在每排柜子的中间。MOR网络机柜部署在一对机柜组的两排机柜中间，可以减少服务器机柜到网络机柜的线缆距离，简化线缆管理和维护。TOR架构是对EOR架构的扩展，它在每个服务器机柜上部署1-2台接入式交换机，服务器通过线缆接入到机柜内的交换机，交换机的上行端口通过线缆接入到网络机柜中的汇聚交换机。
在传统的连接介质中，DAC是一种无源的铜缆，它能够支持的带宽和距离有限，DAC的应用范围通常可以用R×L≤100Gb/s.m来表示，其中R表示传输的信号速率，L是DAC长度。对于速率为100GB/s的信号，DAC能够支持的传输距离仅在1米左右。随着信号速率的进一步提升，DAC能够支持的传输距离会进一步降低。
AEC(Active Electrical Cable，有源电缆)通过在电缆两端加电放大器、CDR(Clock Data Recovery，时钟数据恢复)或DSP(Digital Signal Processing，数字信号处理)等均衡器来提高传输距离。AEC的支持距离也很有限，当所需传输的信号速率为50GB/s或100GB/s时，AEC能够支持的传输距离只有5～7米，同时因为采用有源电元器件，功耗和成本也很高。
有鉴于此，在某些应用场景下，可以采用AOC作为服务器节点和交换机节点的数据传输媒介。AOC在两端采用光收发器进行电信号和光信号之间的相互转换，用光纤光缆把两端的光收发器连起来，对于100GB/s的高传输速率信号，AOC可以支持的传输距离可以达到上百米。但经过发明人研究发现，AOC设备的功耗和成本较高，阻碍了AOC在实际应用
中的展开，特别是当单路速率达到100GB/s及以上时，通常需要采用复杂的DSP或CDR技术，导致AOC的成本和功耗都很高。
经过发明人的进一步研究发现，在如图1所示的应用场景中，交换机节点30中交换芯片到交换机前面板的距离比较长，信号在传输过程中受到带宽限制及其他损伤(例如反射、串扰等)的影响，AOC连接交换机节点30一端的光收发设备需要采用复杂和先进的技术如DSP、CDR等技术来保证信号完整性。而服务器节点20的网卡较小，信号完整性容易保证，因此在AOC连接服务器节点20一端的光收发设备采用简单线性技术或直接驱动技术即可满足信号质量要求。基于此，提出了一种有源光缆，所述有源光缆根据服务器节点和交换机节点的不同连接需求，在光通信介质两端设置了基于不同信号处理技术的光收发装置，即第一光收发装置和第二光收发装置。考虑到服务器节点的网卡较小，信号完整性容易保证，因此，连接服务器节点的第一光收发装置采用的信号处理技术不包括功耗和成本较高的数字信号处理技术(即非数字信号处理技术)，使得有源光缆能够在满足服务器节点和交换机节点各自的信号完整性需求的同时，降低所述有源光缆的成本和功耗。
下面结合可行的示例性实施例，对本说明书实施例提供的有源光缆进行说明。
示例性有源光缆
本说明书实施例提供了一种有源光缆，如图2所示，应用于光通信网络，所述光通信网络包括服务器节点和交换机节点，所述有源光缆100包括：
光通信介质110，所述光通信介质110用于传输光信号。光通信介质110是指能够提供光信号通信通路的介质，光通信介质110可以是光纤或光缆等结构。
分别连接在所述光通信介质110两端的第一光收发装置120和第二光收发装置130，其中，所述第一光收发装置120用于连接所述服务器节点，所述第二光收发装置130用于连接所述交换机节点。
所述第一光收发装置120与所述第二光收发装置130采用不同的信号处理技术对光电信号进行收发处理，所述第一光收发装置120采用的信号处理技术包括非数字信号处理技术。
所述第一光收发装置120用于连接所述服务器节点，所述第一光收发装置120可以作为服务器节点的信号转换和收发设备。例如，第一光收发装置120可以为服务器节点的发送信号进行电信号向光信号的转换，以使服务器节点发送的信号可以通过有源光缆100传输给其他节点。第一光收发装置120也可以将接收的光信号转换为电信号，以满足服务器节点的光信号接收需求。在一些实施例中，第一光收发装置120还可以为服务器节点的信号收发过程提供补偿，以提高服务器节点收发信号的信号质量。
所述第二光收发装置130用于连接所述交换机节点，与第一光收发装置120类似的，第二光收发装置130可以作为交换机节点的信号转换和收发设备。
不同的是，所述第一光收发装置120和所述第二光收发装置130采用不同的信号处理技
术对光电信号进行收发处理，所述信号处理技术可以是光通信技术中涉及的信号处理技术，但并不局限与光信号的处理技术，还可能涉及到电信号的处理技术。如前文所述，由于服务器节点在光通信过程中比较容易保持信号的完整性，因此，第一光收发装置采用的信号处理技术可以包括非数字信号处理技术，以降低第一光收发装置的功耗和成本，从而降低有源光缆的整体成本。同时第二光收发装置130与第一光收发装置120采用的信号处理技术不同，使得该有源光缆100的两个光收发装置可以分别满足交换机节点和服务器节点的不同需求，在保证交换机节点和服务器节点各自收发信号完整性的基础上，降低有源光缆的功耗和成本。一般情况下，不难理解的是，由于交换机节点在光通信过程中信号完整性的保持难度较高，那么通常情况下，第二光收发装置采用的信号处理技术通常相较于第一光收发装置采用的信号处理技术更为先进和/或复杂，相应的，第二光收发装置的功耗和/或成本通常高于所述第一光收发装置的功耗和/或成本。
特别的，在本说明书的一个示例性实施例中，所述有源光缆特别适用于传输的信号速率大于或等于100GB/s的应用场景，即所述有源光缆中传输的光信号速率大于或等于100GB/s，在这种情况下，第一光收发装置仍然可以采用功耗和成本较低的信号处理技术(例如线性放大(Linear Amplifier)技术或直接驱动(Direct Drive)技术)，即可满足服务器节点的信号完整性要求，而第二光收发装置可以采用数字信号处理技术等功耗和成本较高的信号处理技术来保证交换机节点的信号完整性要求，此时本说明书实施例提供的有源光缆的成本和功耗优势可以得到明显的体现。当然地，在本说明书的其他实施例中，所述有源光缆中传输的光信号速率也可以小于100GB/s。
由于第一光收发装置120和第二光收发装置130的信号收发过程通常涉及光信号和电信号之间的相互转换，因此将第一光收发装置120和第二光收发装置130采用信号处理技术处理的信号称之为光电信号。
在本说明书的一个示例性实施例中，如图3所示，所述第一光收发装置120包括：第一光发射模块121和第一光接收模块122；所述第二光收发装置130包括：第二光发射模块131和第二光接收模块132，所述光电信号包括第一光电信号和第二光电信号；其中，
所述第一光发射模块121，用于采用第一光发射技术对第一待发送信号进行发射处理，以获得所述第一光电信号，所述第一光发射技术包括光幅度调制技术；所述第一待发送信号为所述第一光发射模块的待发送信号。
在光信号发射过程中，光幅度调制技术是指将待发送信号(例如第一待发送信号)调制加载到光载波上的技术，光载波可以通过第一光发射模块121中的激光器等设备产生，当待发送信号调制加载到光载波上之后，携带待发送信号的光载波即具备了通过光通信介质110进行传输的条件。
所述第一光接收模块122，用于采用第一光接收技术对所述第二光电信号进行接收处理，以获得第一接收信号，所述第一光接收技术包括电幅度解调技术。
在光信号接收过程中，电幅度解调技术是指对经过光电转换之后的光电信号(例如第二光电信号)进行电幅度解调得到包含所需信号的技术。光电转换过程可以通过PIN光电二极管或雪崩光电二极管(Avalanche Photo Diode，APD)等光电探测器实现。在光接收模块中，当对于接收的光信号进行了光电转换和电幅度解调之后，即可从光信号中解析出通信对端想要发送的电信号。
所述第二光发射模块131，用于采用第二光发射技术对第二待发送信号进行发射处理，以获得所述第二光电信号，所述第二光发射技术包括光幅度调制技术和第一信号补偿技术，所述第一信号补偿技术包括数字信号处理技术和/或时钟数据恢复(Clock Data Recovery，CDR)技术；所述第二待发送信号为所述第二光发射模块的待发送信号。
所述第二光接收模块132，用于采用第二光接收技术对所述第一光电信号进行接收处理，以获得第二接收信号，所述第二光接收技术包括电幅度解调技术和所述第一信号补偿技术。
所述数字信号处理技术可以通过数字信号处理器或数字信号处理芯片实现。所述时钟数据恢复技术可以通过时钟数据恢复电路实现，时钟数据恢复技术用来从经过信道畸变的数据中正确恢复出时钟及数据。第二光发射模块131和第二光接收模块132中涉及的光幅度调制技术和电幅度解调技术与前文介绍的相关部分类似，在此不做赘述。
本实施例中，第一光收发装置120采用直接驱动技术进行服务器节点端的光信号收发，具体参考图4，图4示出了采用直接驱动技术时，第一光收发装置120以及第二光收发装置130的可行结构。
在图4所示的结构中，所述第一光发射模块包括：第一光调制单元123，其中，
所述第一光调制单元123，用于产生第一光载波，并将第一待发送信号调制加载到所述第一光载波上，以形成光信号通过光通信介质110传输。可选地，所述第一光调制单元123可以为激光器。
第一光接收模块包括：第一光电转换单元124和跨阻放大器TIA，所述第一光电转换单元124用于对接收的光信号进行光电转换，得到电流信号，所述跨阻放大器TIA用于把电流信号转换成电压信号并进行低噪声放大，得到需要的电接收信号。
所述第二光发射模块包括：第二光产生单元135、第二光调制单元和第三信号补偿单元，所述第二光产生单元135用于产生第二光载波，第二光调制单元，用于将第二待发送信号调制加载到所述第二光载波上。
所述第三信号补偿单元包括：第一信号处理单元和第二驱动放大器DRV2，其中，所述第二驱动放大器DRV2，用于提高第二待发送信号的功率以提高第二光载波的调制效率，所述第一信号处理单元，用于基于数字信号处理技术或时钟数据恢复技术，对所述第二待发送信号进行再生和均衡处理。
所述第二光接收模块包括：第四信号补偿单元，所述第四信号补偿单元包括：第二信号处理单元和第二跨阻放大器TIA2，其中，所述第二跨阻放大器TIA2，用于对第二输入
信号进行电流到电压的转换和第一次放大，所述第二信号处理单元，用于基于数字信号处理技术或时钟数据恢复技术，对第一次放大后的所述第二输入信号进行再生和均衡处理，所述第二输入信号为所述第二跨阻放大器的输入信号。
当所述第一信号处理单元和所述第二信号处理单元基于相同处理技术时，所述第一信号处理单元和所述第二信号处理单元可以集成于一个信号处理模块134中。例如，当第一信号处理单元和所述第二信号处理单元均基于数字信号处理技术时，第一信号处理单元和所述第二信号处理单元可以集成于一个数字信号处理器或数字信号处理芯片中。
在图4所示的实施例中，所述第一光收发装置120基于直接驱动技术实现服务器节点端的光信号收发功能，具有功耗和成本低，且第一收发装置120的结构简单的特点。
在本说明书的一个示例性实施例中，所述第一光发射技术还包括：第二信号补偿技术，所述第一光接收技术还包括：所述第二信号补偿技术，所述第二信号补偿技术包括线性放大技术和/或时钟数据恢复技术。
所述第一光收发装置120除了可以采取直接驱动技术实现服务器节点端的光信号收发功能之外，还可以采用较为简单的线性放大技术、时钟数据恢复技术对收发的信号进行补偿，使得第一光收发装置120可以适用于更多种类型的服务器节点，增强所述有源光缆的适用性。
在本说明书的一个示例性实施例中，所述第二信号补偿技术可以包括线性放大技术，也可以包括时钟数据恢复技术，还可以既包括线性放大技术，又包括时钟数据恢复技术。当所述第二信号补偿技术既包括线性放大技术，又包括时钟数据恢复技术时，所述第一光收发装置120中可以包括多个第一光发射模块和多个第一光接收模块，所述第二光收发装置130中也可以包括多个第二光发射模块131和多个第二光接收模块132，参考图5，第一光收发装置120和第二光收发装置130中可以基于波分复用技术，采用波长合波分波器等设备对信号进行波分复用，不同支路的信号可以采用线性放大技术或时钟数据恢复技术进行处理，满足多路信号的处理需求。
在本说明书的一个示例性实施例中，参考图6，所述第一光发射模块包括：第一信号补偿单元，所述第一信号补偿单元包括：第一连续时间线性均衡器CTLE1和第一驱动放大器DRV1，所述第一连续时间线性均衡器CTLE1用于补偿第一待发送信号的信号失真，所述第一驱动放大器DRV1用于提高所述第一待发送信号功率以提高光调制效率。
所述第一光接收模块包括：第二信号补偿单元，所述第二信号补偿单元包括：第一跨阻放大器TIA1和第一线性放大器AMP1，其中，所述第一跨阻放大器TIA1，用于对第一输入信号进行电流到电压的转换和第一次放大，所述第一线性放大器AMP1，用于对第一次放大后的所述第一输入信号进行第二次放大；所述第一输入信号为所述第一跨阻放大器的输入信号。
所述第二光发射模块包括：第三信号补偿单元，所述第三信号补偿单元包括：第一信号处理单元和第二驱动放大器DRV2，其中，所述第二驱动放大器DRV2，用于提高第二待发送信号功率以提高第二光载波的调制效率，所述第一信号处理单元，用于基于数字信号处理技术或时钟数据恢复技术，对所述第二待发送信号进行再生和均衡处理。
所述第二光接收模块包括：第四信号补偿单元，所述第四信号补偿单元包括：第二信号处理单元和第二跨阻放大器TIA2，其中，所述第二跨阻放大器TIA2，用于对第二输入信号进行电流到电压的转换和第一次放大，所述第二信号处理单元，用于基于数字信号处理技术或时钟数据恢复技术，对第一次放大后的所述第二输入信号进行再生和均衡处理，所述第二输入信号为所述第二跨阻放大器TIA2的输入信号。
可以理解的是，本实施例中着重描述了第一光发射模块、第一光接收模块、第二光发射模块和第二光接收模块与前文描述的有源光缆的不同之处。为了实现有源光缆的基本功能，第一光发射模块中仍然会包括第一光产生单元123和第一光调制单元，第一光接收模块中仍然会包含第一光电转换单元124，第二光发射模块仍然会包括第二光产生单元135和第二光调制单元。这些模块在前文中已经进行了描述，这里不再重复描述。
在本实施例中，第一光收发装置基于线性放大技术进行信号补偿，可以一定程度上改善服务器节点端的信号收发质量，使得有源光缆可以适用于服务器节点端信号传输环境一般的场景，有利于提高有源光缆的适用性。
在本说明书的一个示例性实施例中，参考图7，所述第一光发射模块包括：第五信号补偿单元，所述第五信号补偿单元包括：第三信号处理单元和第三驱动放大器DRV3，其中，所述第三驱动放大器DRV3，用于提高所述第一待发送信号功率以提高第一光载波的调制效率，所述第三信号处理单元，用于基于时钟数据恢复技术，对所述第一待发送信号进行再生和均衡处理；
所述第一光接收模块包括：第六信号补偿单元，所述第六信号补偿单元包括：第四信号处理单元和第三跨阻放大器TIA3，其中，所述第三跨阻放大器TIA3，用于对第三输入信号进行电流到电压的转换和第一次放大，所述第四信号处理单元，用于基于时钟数据恢复技术，对第一次放大后的所述第三输入信号进行再生和均衡处理，所述第三输入信号为所述第三跨阻放大器的输入信号。
所述第二光发射模块包括：第七信号补偿单元，所述第七信号补偿单元包括：第五信号处理单元和第四驱动放大器DRV4，其中，所述第四驱动放大器DRV4，用于提高所述第二待发送信号功率以提高第二光载波的调制效率，所述第五信号处理单元，用于基于数字信号处理技术，对所述第二待发送信号进行再生和均衡处理；所述第二待发送信号为所述第二光发射模块的待发送信号。
所述第二光接收模块包括：第八信号补偿单元，所述第八信号补偿单元包括：第六信号处理单元和第四跨阻放大器TIA4，其中，所述第四跨阻放大器TIA4，用于对第四输入
信号进行电流到电压的转换和第一次放大，所述第六信号处理单元，用于基于数字信号处理技术，对第一次放大后的所述第四输入信号进行再生和均衡处理，所述第四输入信号为所述第四跨阻放大器的输入信号。
类似的，当基于相同的信号处理技术时，第五信号处理单元和第六信号处理单元可以集成于一个信号处理模块134中。第三信号处理单元和第四信号处理单元可以集成于一个信号处理模块125中。
在本实施例中，第一光收发装置120基于时钟数据恢复技术实现对服务器节点端的信号收发补偿，使得所述有源光缆可以应用于较为恶略的环境，提升有源光缆的应用场景，提升有源光缆的适用性。
在本说明书的一个示例性实施例中，参考图8，所述第一光收发装置120还包括：第一标识ID1，所述第一标识ID1用于指示所述第一光收发装置120用于连接所述服务器节点。
所述第二光收发装置130还包括：第二标识ID2，所述第二标识ID2用于指示所述第二光收发装置130用于连接所述交换机节点。
由于本说明书实施例提供的有源光缆为非对称结构的有源光缆，两端的光收发装置(即第一光收发装置120和第二光收发装置130)具有明显区别，连接的节点设备(服务器节点和交换机节点)也不同，因此，可以在第一光收发装置120和第二光收发装置130的显眼位置上各自对应设置第一标识ID1和第二标识ID2，以表征第一光收发装置120和第二光收发装置130各自可以连接的节点设备。
第一标识ID1可以是服务器的汉字或英文标识(Server)，也可以是服务器的图案标识(例如服务器图标)，还可以是自定义的用于表征服务器的符号(例如用△表征服务器)等。在图8所示的实施例中，第一标识ID1包括服务器的英文标识(Server)与图案标识的结合。
相应的，第二标识ID2可以是交换机的汉字或英文标识(Switch)，也可以是交换机的图案标识(例如交换机图标)，还可以是自定义的用于表征交换机的符号(例如用□表征交换机)等。在图8所示的实施例中，第二标识ID1包括交换机的英文标识(Switch)与图案标识的结合。
可选地，本说明书的一个示例性实施例还提供了一种有源光缆，如图9、图10和图11所示，所述有源光缆100应用于光通信网络，所述光通信网络包括服务器节点和交换机节点，所述交换机节点包括光模块，所述有源光缆100包括：
光通信介质110，所述光通信介质110用于传输光信号。
分别连接在所述光通信介质110两端的光纤连接器210和第三光收发装置220，其中，所述光纤连接器210用于连接所述光模块，所述第三光收发装置220用于连接所述服务器节点。
所述光纤连接器210，用于为所述交换机节点进行光信号收发处理。
所述第三光收发装置220，用于采用非数字信号处理技术对第三光电信号进行收发处理。
随着封装技术及集成电路技术的不断发展，出现了将光模块封装或集成在交换机节点内部的技术(例如共封装光学(Co-packaged Optics，CPO)技术、近封装光学(Near-Packaged Optics，NPO)技术和板载光学(On-Board Optics，OPO)技术)，为了满足这类交换机节点与服务器节点的连接、通信需求，本说明书实施例提供了一种具有光纤连接器210的有源光缆100，同时该有源光缆100的第三光收发装置220采用除数字信号处理技术之外的信号处理技术对第三光电信号进行收发处理，有利于降低所述有源光缆100的功耗与成本。
可选地，所述交换机节点还包括集成电路(Integrated Circuit，IC)芯片，所述集成电路芯片与所述光模块通过共封装光学技术或板载光学技术或近封装光学技术封装在所述交换机节点中。所述集成电路芯片包括但不限于网络交换芯片。通过共封装光学技术或板载光学技术或近封装光学技术将集成电路芯片与光模块封装在交换机节点中，有助于减少有源光缆100的体积，实现有源光缆100与交换机节点的直接光信号传输。
可选地，仍然参考图9，所述第三光收发装置220包括：第三光发射模块221和第三光接收模块222；其中，
所述第三光发射模块221，用于采用第三光发射技术对第三待发送信号进行发射处理，以获得第三光电信号，所述第三光发射技术包括光幅度调制技术，所述第三待发送信号为所述第三光发射模块221的待发送信号；
所述第三光接收模块222，用于采用第三光接收技术对所述第三光电信号进行接收处理，所述第三光接收技术包括电幅度解调技术。
基于第三光产生单元223、第三光调制单元，利用光幅度调制技术进行光信号发送的具体过程与前文描述的相关部分(例如基于第一光产生单元123和第一光调制单元，利用光幅度调制技术进行光信号发送的过程)类似，本文在此不做赘述。
相应的，基于第三光电转换单元224和第四跨阻放大器TIA4，利用电幅度解调技术进行光信号接收的具体过程与前文描述的相关部分类似，本文在此不做赘述。
在本实施例中，第三光收发装置220采用线性放大技术实现服务器节点端的光信号收发功能，具有功耗和成本低，且结构简单的特点。
参考图10-图11，所述第三光发射技术还包括：第三信号补偿技术，所述第三光接收技术还包括：所述第三信号补偿技术，所述第三信号补偿技术包括线性放大技术和/或时钟数据恢复技术。
相似的，第三光收发装置220除了可以采取线性放大技术实现服务器节点端的光信号
收发功能之外，还可以采用较为简单的直接驱动技术、时钟数据恢复技术对收发的信号进行补偿，使得第三光收发装置220可以适用于更多种类型的服务器节点，增强所述有源光缆的适用性。
在本说明书的一个示例性实施例中，所述第三信号补偿技术可以包括线性放大技术，也可以包括时钟数据恢复技术，还可以既包括线性放大技术，又包括时钟数据恢复技术。当所述第三信号补偿技术既包括线性放大技术，又包括时钟数据恢复技术时，与第一光收发装置120和第二光收发装置130类似的，所述第三光收发装置220中可以包括多个第三光发射模块221和多个第三光接收模块222，第三光收发装置220和交换机节点可以基于波分复用技术，采用波长合波分波器等设备对信号进行波分复用，不同支路的信号可以采用线性放大技术或时钟数据恢复技术进行处理，满足多路信号的处理需求。
当所述第三信号补偿技术包括线性放大技术时，参考图10，所述第三光发射模块220包括：第二连续时间线性均衡器CTLE2和第五驱动放大器DRV5，所述第二连续时间线性均衡器CTLE2用于补偿第三待发送信号的信号失真，所述第五驱动放大器DRV5用于提高所述第三待发送信号功率以提高第三光载波的调制效率。
所述第一光接收模块包括：第六跨阻放大器TIA6和第二线性放大器AMP2，其中，所述第六跨阻放大器TIA6，用于对第六输入信号进行电流到电压转换和第一次放大，所述第二线性放大器AMP2，用于对第一次放大后的所述第六输入信号进行第二次放大，以获得所述第三待发送信号；所述第六输入信号为所述第六跨阻放大器的输入信号。
本实施例中描述的基于线性放大技术实现光信号收发的各个器件(第二连续时间线性均衡器CTLE2、第五驱动放大器DRV5、第六跨阻放大器TIA6和第二线性放大器AMP2)与前文描述第一连续时间线性均衡器CTLE1、第一驱动放大器DRV1、跨阻放大器TIA和第一线性放大器AMP1的功能类似，在此不做赘述。
在本实施例中，第三光收发装置220基于线性放大技术进行信号补偿，可以一定程度上改善服务器节点端的信号收发质量，使得有源光缆100可以适用于服务器节点端信号传输环境一般的场景，有利于提高有源光缆100的适用性。
当所述第三信号补偿技术包括时钟数据恢复技术时，参考图11，所述第三光发射模块221包括：第七信号处理单元和第六驱动放大器DRV6，其中，所述第六驱动放大器DRV6，用于提高所述第三待发送信号功率以提高第三光载波的调制效率，所述第七信号处理单元，用于基于时钟数据恢复技术，对所述第三待发送信号进行再生和均衡处理；
所述第三光接收模块222包括：第八信号处理单元和第七跨阻放大器TIA7，其中，所述第七跨阻放大器TIA7，用于对第七输入信号进行电流到电压转换和第一次放大，所述第八信号处理单元，用于基于时钟数据恢复技术，对第一次放大后的所述第七输入信号进行再生和均衡处理，所述第七输入信号为所述第七跨阻放大器TIA7的输入信号。
类似的，当基于相同的信号处理技术时，第七信号处理单元和第八信号处理单元可以集成于一个信号处理模块225中。
本说明书的另一个示例性实施例还提供了一种有源光缆，如图12所示，应用于光通信网络，所述光通信网络包括服务器节点和交换机节点，所述有源光缆包括：
光通信介质110，所述光通信介质110用于传输光信号。
分别连接在所述光通信介质两端的第四光收发装置310和第五光收发装置320，其中，所述第四光收发装置310用于连接所述服务器节点，所述第五光收发装置320用于连接所述交换机节点。
所述第四光收发装置310和第五光收发装置320为不同类型的光收发装置，且所述第四光收发装置310的功耗小于所述第五光收发装置320的功耗。
通常情况下，光收发装置的功耗与其对信号处理性能成正比，光收发装置的信号处理性能越强，功耗越高，处理得到的信号完整性越好。在本实施例中，提供了一种满足服务器节点和交换机节点对于信号完整性的不同要求的有源光缆，如前文所述，服务器节点信号完整性较容易保证，因此可采用功耗较小的第四光收发装置310作为服务器节点的光信号收发设备，而交换机节点由于所需传输较长等原因，需要采用较高功耗的第五光收发装置320作为光信号收发设备。因此，本说明书实施例提供的有源光缆采用非对称结构的光收发装置实现交换机节点和服务器节点的光信号收发，在满足交换机节点和服务器节点的不同需求的同时，降低了有源光缆的功耗和成本。
在本说明书的一个示例性实施例中，第四光收发装置310采用的信号处理技术的性能劣于第五光收发装置320采用的信号处理技术。例如，当第四光收发装置310采用的信号处理技术为直接驱动技术或线性放大技术时，第五光收发装置320采用的信号处理技术可以为数字信号处理技术和/或时钟数据恢复技术。当第四光收发装置310采用的信号处理技术为时钟数据恢复技术时，第五光收发装置320采用的信号处理技术可以为数字信号处理技术。
示例性光通信网络
本说明书的一个示例性实施例还提供了一种光通信网络，如图13所示，包括：
多个节点设备，所述节点设备之间通过有源光缆100连接，所述节点设备包括服务器节点20和交换机节点30；
所述有源光缆100为如上述任一实施例所述的有源光缆100。
在图13中，除了交换机节点30之外还示出了路由器，交换机节点30与路由器均为网络交换设备的一种。这些网络交换设备之间可以互联，而且通过这些网络交换设备可以使光通信网络中的服务器节点互联起来。
图13所示的架构可以称之为一种数据中心网络，在这种网络结构中，可以划分为服务器层、边缘交换机(Edge Switch)层、汇聚交换机(Aggregate Switch)层、核心交换机(Core Switch)层、路由器层和光信号传输层。所述有源光缆100主要用于实现服务器层中的服务
器节点20与交换机节点30之间的光通信连接。
关于所述有源光缆100各个结构的具体限定可参考上文“示例性有源光缆”部分的相关描述。
示例性方法
本说明书的一个示例性实施例还提供了一种光通信方法，如图14所示，包括：
S101：获取交换机节点传输的第一待发送信号；
S102：利用第一信号处理技术，将所述第一待发送信号转换为光信号进行传输；
S103：获取服务器节点传输的第二待发送信号；
S104：利用第二信号处理技术，将所述第二待发送信号转换为光信号进行传输，所述第一信号处理技术和所述第二信号处理技术不同，且所述第二信号处理技术包括非数字信号处理技术。
本实施例提供的光通信方法具体依靠有源光缆执行，关于具体的信号处理步骤，可参考上文“示例性有源光缆”部分的相关描述。
应该理解的是，虽然图14的流程图中的一些步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图14中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本说明书的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本说明书实施例提供的方案范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本说明书构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本说明书的保护范围。因此，本说明书专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (13)
- 一种有源光缆，其特征在于，应用于光通信网络，所述光通信网络包括服务器节点和交换机节点，所述有源光缆包括：光通信介质；分别连接在所述光通信介质两端的第一光收发装置和第二光收发装置，其中，所述第一光收发装置用于连接所述服务器节点，所述第二光收发装置用于连接所述交换机节点；所述第一光收发装置与所述第二光收发装置采用不同的信号处理技术对光电信号进行收发处理，所述第一光收发装置采用的信号处理技术包括非数字信号处理技术。
- 根据权利要求1所述的有源光缆，其特征在于，所述第一光收发装置包括：第一光发射模块和第一光接收模块；所述第二光收发装置包括：第二光发射模块和第二光接收模块，所述光电信号包括第一光电信号和第二光电信号；其中，所述第一光发射模块，用于采用第一光发射技术对第一待发送信号进行发射处理，以获得所述第一光电信号，所述第一光发射技术包括光幅度调制技术；所述第一待发送信号为所述第一光发射模块的待发送信号；所述第一光接收模块，用于采用第一光接收技术对所述第二光电信号进行接收处理，以获得第一接收信号，所述第一光接收技术包括电幅度解调技术；所述第二光发射模块，用于采用第二光发射技术对第二待发送信号进行发射处理，以获得所述第二光电信号，所述第二光发射技术包括光幅度调制技术和第一信号补偿技术，所述第一信号补偿技术包括数字信号处理技术和/或时钟数据恢复技术；所述第二待发送信号为所述第二光发射模块的待发送信号；所述第二光接收模块，用于采用第二光接收技术对所述第一光电信号进行接收处理，以获得第二接收信号，所述第二光接收技术包括电幅度解调技术和所述第一信号补偿技术。
- 根据权利要求2所述的有源光缆，其特征在于，所述第一光发射技术还包括：第二信号补偿技术，所述第一光接收技术还包括：所述第二信号补偿技术，所述第二信号补偿技术包括线性放大技术和/或时钟数据恢复技术。
- 根据权利要求3所述的有源光缆，其特征在于，所述第一光发射模块包括：第一信号补偿单元，所述第一信号补偿单元包括：第一连续时间线性均衡器和第一驱动放大器，所述第一连续时间线性均衡器用于补偿第一待发送信号的信号失真，所述第一驱动放大器用于提高所述第一待发送信号功率以提高第一光载波的调制效率；所述第一光接收模块包括：第二信号补偿单元，所述第二信号补偿单元包括：第一跨阻放大器和第一线性放大器，其中，所述第一跨阻放大器，用于对第一输入信号进行电流到电压转换和第一次放大，所述第一线性放大器，用于对第一次放大后的所述第一输入信号进行第二次放大；所述第二光发射模块包括：第三信号补偿单元，所述第三信号补偿单元包括：第一信号处理单元和第二驱动放大器，其中，所述第二驱动放大器，用于提高第二待发送信号功 率以提高第二光载波的调制效率，所述第一信号处理单元，用于基于数字信号处理技术或时钟数据恢复技术，对所述第二待发送信号进行再生和均衡处理；所述第二光接收模块包括：第四信号补偿单元，所述第四信号补偿单元包括：第二信号处理单元和第二跨阻放大器，其中，所述第二跨阻放大器，用于对第二输入信号进行电流到电压转换和第一次放大，所述第二信号处理单元，用于基于数字信号处理技术或时钟数据恢复技术，对第一次放大后的所述第二输入信号进行再生和均衡处理。
- 根据权利要求3所述的有源光缆，其特征在于，所述第一光发射模块包括：第五信号补偿单元，所述第五信号补偿单元包括：第三信号处理单元和第三驱动放大器，其中，所述第三驱动放大器，用于提高所述第一待发送信号功率以提高第一光载波的调制效率，所述第三信号处理单元，用于基于时钟数据恢复技术，对所述第一待发送信号进行再生和均衡处理；所述第一光接收模块包括：第六信号补偿单元，所述第六信号补偿单元包括：第四信号处理单元和第三跨阻放大器，其中，所述第三跨阻放大器，用于对第三输入信号进行电流到电压转换和第一次放大，所述第四信号处理单元，用于基于时钟数据恢复技术，对第一次放大后的所述第三输入信号进行再生和均衡处理；所述第二光发射模块包括：第七信号补偿单元，所述第七信号补偿单元包括：第五信号处理单元和第四驱动放大器，其中，所述第四驱动放大器，用于提供所述第二待发送信号功率以提高第二光载波的调制效率，所述第五信号处理单元，用于基于数字信号处理技术，对所述第二待发送信号进行再生和均衡处理；所述第二待发送信号为所述第二光发射模块的待发送信号；所述第二光接收模块包括：第八信号补偿单元，所述第八信号补偿单元包括：第六信号处理单元和第四跨阻放大器，其中，所述第四跨阻放大器，用于对第四输入信号进行电流到电压转换和第一次放大，所述第六信号处理单元，用于基于数字信号处理技术，对第一次放大后的所述第四输入信号进行再生和均衡处理。
- 根据权利要求1-5任一项所述的有源光缆，其特征在于，所述第一光收发装置还包括：第一标识，所述第一标识用于指示所述第一光收发装置用于连接所述服务器节点；所述第二光收发装置还包括：第二标识，所述第二标识用于指示所述第二光收发装置用于连接所述交换机节点。
- 一种有源光缆，其特征在于，应用于光通信网络，所述光通信网络包括服务器节点和交换机节点，所述交换机节点包括光模块，所述有源光缆包括：光通信介质；分别连接在所述光通信介质两端的光纤连接器和第三光收发装置，其中，所述光纤连接器用于连接所述光模块，所述第三光收发装置用于连接所述服务器节点；所述光纤连接器，用于为所述交换机节点进行光信号收发处理；所述第三光收发装置，用于采用非数字信号处理技术对第三光电信号进行收发处理。
- 根据权利要求7所述的有源光缆，其特征在于，所述交换机节点还包括集成电路芯片，所述集成电路芯片与所述光模块通过共封装光学技术或板载光学技术或近封装光学技术封装在所述交换机节点中。
- 根据权利要求7所述的有源光缆，其特征在于，所述第三光收发装置包括：第三光发射模块和第三光接收模块；其中，所述第三光发射模块，用于采用第三光发射技术对第三待发送信号进行发射处理，以获得第三光电信号，所述第三光发射技术包括光幅度调制技术，所述第三待发送信号为所述第三光发射模块的待发送信号；所述第三光接收模块，用于采用第三光接收技术对所述第三光电信号进行接收处理，所述第三光接收技术包括电幅度解调技术。
- 根据权利要求9所述的有源光缆，其特征在于，所述第三光发射技术还包括：第三信号补偿技术，所述第三光接收技术还包括：所述第三信号补偿技术，所述第三信号补偿技术包括线性放大技术和/或时钟数据恢复技术。
- 一种有源光缆，其特征在于，应用于光通信网络，所述光通信网络包括服务器节点和交换机节点，所述有源光缆包括：光通信介质；分别连接在所述光通信介质两端的第四光收发装置和第五光收发装置，其中，所述第四光收发装置用于连接所述服务器节点，所述第五光收发装置用于连接所述交换机节点；所述第四光收发装置和第五光收发装置为不同类型的光收发装置，且所述第四光收发装置的功耗小于所述第五光收发装置的功耗。
- 一种光通信网络，其特征在于，包括：多个节点设备，所述节点设备之间通过有源光缆连接，所述节点设备包括服务器节点和交换机节点；所述有源光缆为如权利要求1-11任一项所述的有源光缆。
- 一种光通信方法，其特征在于，包括：获取交换机节点传输的第一待发送信号；利用第一信号处理技术，将所述第一待发送信号转换为光信号进行传输；获取服务器节点传输的第二待发送信号；利用第二信号处理技术，将所述第二待发送信号转换为光信号进行传输，所述第一信号处理技术和所述第二信号处理技术不同，且所述第二信号处理技术包括非数字信号处理技术。
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