當貝爾實驗室的研究人員在 60 年前建造第一臺半導體鐳射器時，他們幾乎無法想象有一天他們的發明會成為連線密集分佈的同城資料中心網路的底層傳輸工具，以實現邊緣雲計算的新正規化。
但這正是今天正在發生的事情。
光纖通訊的發展遠遠超出了其在長途傳輸中的根源。
光纖不再是連線海洋或連線遙遠的城市，而是越來越多地連線數十公里外的資料中心和企業。
這一趨勢是由對更多資料容量的持續需求推動的，在過去 30 年中每年增長 60%。
不斷增長的資料消耗意味著世界不僅需要更大的光管，還需要更大的光管。
它需要光纖才能到達以前從未去過的地方：社群、家庭、企業和工廠。
光纖長期以來一直是資料中心的關鍵連線技術，但向邊緣雲的遷移導致本地資料中心的大量湧現。
透過將處理能力和服務移近網路邊緣，大量依賴低延遲和高度可靠連線的基於雲的新應用程式應運而生。
例如，自動駕駛汽車需要像 5G 工業自動化系統一樣實時處理大量感測器資料。
與集中式資料中心一樣，邊緣資料中心需要長距離傳輸鏈路等高容量，但它們正在構建的網路根本不同。
雲提供商不是連線幾個遙遠的中央資料中心，而是連線一個城市中的數十個分散式資料中心，以滿足新邊緣計算服務所需的快速響應時間和低延遲。
當今許多最先進的光學技術旨在最佳化傳輸 10,000 公里以上的資料，而不是通常分隔邊緣資料中心的 80 公里或更短距離。
這些技術非常強大，但它們也極其複雜且耗電——它們根本無法擴充套件以滿足實現未來邊緣雲願景所需的運營和成本效率。
諾基亞貝爾實驗室和 ICT 行業面臨的挑戰是設計一種新型光學系統，該系統可以在不復雜的情況下再現長途系統的容量。
為了最佳化邊緣雲的光網路，我們需要對其進行簡化，使其成本更低、尺寸更小，同時降低功耗。
我們透過將盡可能多的資訊干擾到單一波長的光上來實現這一點。
資料速率翻兩番的秘訣
如今，大多數資料中心互連 (DCI) 在單波長上支援 400 Gbps 的速度。
與長距離系統一樣，一根光纜可以使用波分複用（在 C 波段）支援大約 45 個通道的傳輸，這允許以不同顏色的光譜進行並行傳輸，總共 18 個使用當今的商業解決方案可以在單根光纖上傳輸的每秒太位元 (Tbps)。
問題是這種配置對數字訊號處理、功耗和 WDM（波分複用）能力提出了巨大的要求，這反過來又推高了成本。
雖然這種配置可能非常適合跨海洋和大陸傳輸的光學系統，但對於 DCI 應用來說幾乎不是最佳選擇。
為了連線這些邊緣計算中心，業界需要在單根光纖上傳輸更少的波長，同時最大限度地提高每個通道的容量。
為此，我們需要尋找高效的相干技術和簡化的整合轉發器，以支援短距離更快的速度。
與我們在Micram Microelctronic的研究合作伙伴一起，我們開發了先進的轉換器，可在單個波長上實現超過 1 Tbps 的資料速率，這已經是當前技術水平的兩倍多。
然而，我們並沒有就此止步。鑑於 DCI 應用的巨大增長，我們既希望提高傳輸效率，又希望證明高度整合的實驗室系統可以在現場可靠執行。
去年夏天，我們的願望變成了現實。
我們能夠在 Etisalat 的生產網路中測試我們的實驗室系統在阿拉伯聯合大公國，由於網路的高衰減玻璃纖維，我們面臨著特別困難的挑戰。
在迪拜的實驗中，我們創造了兩項世界紀錄：
1 以每波長 1.3 Tbps 的容量傳輸
2)在商業網路上的 DCI 距離上演示每根光纖 50 Tbps
有了這些記錄，我們已經接近傳輸效率的系統極限。
因此，我們著手透過開發速度提高 28% 的轉換器來改進系統！
在將這種新轉換器廣泛整合到我們的測試平臺後，我們進行了更多的實驗室實驗。
今年春天，這些實驗產生了一些驚人的結果。
我們以 1.52 Tbps 的傳輸資料速率創造了單波長光的新世界紀錄。
這一速率幾乎是當今 DCI 光纖系統的四倍，可與 150 萬個 YouTube 影片的並行流式傳輸相媲美。
我們的下一步是在現場展示這些速度。
改變我們對光學的看法
這一記錄不僅對 DCI 意義重大，對整個光纖行業也意義重大。
我們可以使用這些技術最佳化所有光纖傳輸系統，從而大幅提高長途容量。
但這項研究對於未來的雲連線特別有意義，因為它表明創新重點正在從最大化通道數量轉向最大化每個通道的效率。
如今，在一根光纖上傳輸 45 個平行波長，而使用這些新技術，這一數字減少到 32 個，但每根光纖上的總資料速率增加了 2.5 倍。
不過，我們不僅獲得了更快的速度。
更少的通道意味著更少的轉發器、更低的 WDM 要求和更少的數字訊號處理。
這極大地簡化了這些系統，使它們能夠以當今成本的一小部分實現所需的高容量。
如果我們想在邊緣雲中構建新的 5G 應用程式所需的高度分散式資料中心架構，這正是我們需要前進的方向。
網際網路的歷史已經非常清楚地證明了一件事：世界對資料的需求幾乎無法滿足，但它從根本上不願意為這些資料支付更多費用。
在提高容量的同時降低容量成本的願望正是推動當今光學系統的許多新創新的原因。
