USB 3.0主動式光纖技術突破距離限制

電信機房所使用的AOC技術方案已相對成熟，目前已有廠商開始著手開發針對USB 3.0應用需求設計的AOC解決方案。molex

不讓Thunderbolt光纖版本專美於前，在USB 3.0纜線的直接競爭技術上，也出現了新一代的光纖纜線應用方案，有別於傳統光纖傳輸方案將光電轉換設計於傳輸控制載板上，新一代的光纖應用概念已把光電轉換單元微縮整合於傳輸連接器上，透過電子信號、傳輸介面均不需要變更，僅利用更換傳輸線就能達到傳輸纜線的光纖化升級...

USB 3.0以往被拿來與Thunderbolt做比較時，往往會因為其傳輸極速的升級空間略遜於Thunderbolt，再加上Thunderbolt的光纖發展規劃也較USB 3.0介面明確，因此令市場與使用者有了USB 3.0在各方面除成本與普及性優勢外，在較高效傳輸的應用範疇，似乎有略遜Thunderbolt的印象與感受。

USB 3.0介面普及率高 發展應用具絕佳優勢

但實際上USB 3.0介面的優勢，正因為其在大量的晶片、解決方案可輕易讓使用者的系統、平台快速躍升GB級的快速傳輸需求，在使用上是明顯優於Thunderbolt介面，而USB 3.0介面較嚴苛的挑戰則在以銅纜為基礎的傳輸設計方案，因為傳輸纜線本身的物理限制，使得高效傳輸的應用條件趨於劣勢。

而銅纜傳輸線材或許在1.5~3m的應用條件下還算可以提供不錯的傳輸支援，但若使用在長距離或超長距離的連接，不只在傳輸過程需要搭配中繼器提昇訊號品質外，也必須在線材的隔離與材料用料上，使用更高階的應用方案，這也往往影響了USB 3.0介面線材的成本與實際使用的傳輸線路穩定性。

突破銅纜傳輸距離限制 光纜化USB AOC線材需求漸增

為了解決長距離傳輸的應用需求，目前已有改以光纖技術方案的整合應用設計傳輸線材推出，相較於銅纜應用方案，光纖具傳輸距離更長特點，而也因為線材不需擔心為了降低傳輸線材阻抗，使用高單價的高階銅導線來進行設計，而使用低成本光纖纜線也不用在線纜上設置過多的隔離設計，因為光纜傳輸不用過度擔心訊號傳輸的干擾與隔離設計，線材的線徑也可以大幅壓低，達到線纜更小、更輕的特點，尤其線材越長、越能彰顯光纖傳輸方案的應用優勢。

而USB 3.0介面在導入光傳輸應用方案後，設計方案明顯可因為線纜的直接升級，輕鬆跨越USB 3.0介面銅纜應用方案的使用限制，達到傳輸距離更長、線材傳輸干擾更低、線纜的可攜性更高與成本更低的諸多優點，當然也可比Thunderbolt光纖版本更快推出市面，在挾其USB 3.0解決方案的高度普及性，快速將USB 3.0光纜傳輸應用推廣至消費行電子產品應用，而不是高階服務器或機房設備才能使用的先進傳輸技術。

USB 3.0在進入「光世代」後，其實可用的解決方案彈性也相對較多，以目前附載於主機板、電子產品設備的USB 3.0介面，在外部連接器設計均以需搭配銅纜的電子信號連接介面設計為主，在消費性電子應用上少有光纜傳輸的直接應用方案，一方面是現有USB 3.0介面僅以原USB 2.0的480Mbps跳躍升級至5Gbps傳輸效能，在現有傳輸應用上勉強使用銅纜進行傳輸介面的連接，還算可以滿足使用者的應用需求，即便傳輸距離有限，但對一般消費者也算可以達到穩定使用需求，對於光纜化的傳輸應用升級迫切度並不高。

5Gbps以上高速傳輸應用 銅纜線材支援性將受限

但隨著USB 3.0介面在5Gbps或更高的傳輸效能支援上，原有的銅纜傳輸線材的物理限制，就會慢慢浮現許多問題，例如，高速線材的材料成本、信號隔離設計的披覆材料成本、纜線尺寸也會因為線材與隔離設計而顯得更大與不易使用，這也會限制了USB 3.0往更高傳輸效能的進階升級之路。

而光纖化版本的USB 3.0介面，正可為USB 3.0發展5Gbps或更快傳輸效能的銅纜線材限制，提供完美的解套應用方案，即便目前在USB 3.0介面的解決方案上仍未有直接整合光纜介面的產品，但實際上利用纜線連接器上直接整合光電轉換的整合設計，將USB 3.0介面傳輸信號透過連接器本身的光電轉換模組，再透過光纖纜線進行直接傳輸的間接整合設計，也可在直接光纖連接的應用方案尚未推出前，利用纜線的高度整合升級光纖的主動式光纖解決方案，一舉將USB 3.0介面跳躍升級光纖應用領域。

光纜技術成熟度高 應用方案成本已獲改善

加上光纖傳輸應用技術，早期因為成本較高，在光電？電光轉換模組的應用方案體積、價格與技術難度成本均較高狀態下，大多僅在高階服務器的傳輸效能提昇或是Telecom電信設備、Data Center資料中心的使用比率較高，而在高階傳輸應用的大量使用下，光纖纜線的基礎技術，例如光電轉換模組也持續朝體積與成本的持續壓縮方向前進，因而演化至主動式光纜（Active Optical Cable；AOC）應用方向。

由於Telecom、Data Center大量採行光纖通訊技術，在應用技術與嚴苛的高效傳輸考驗下，光纜應用周邊技術已相當成熟，而AOC應用已成為在機房設備延長傳輸距離、節省高效傳輸的線材成本的絕佳方案，而在AOC應用成本逐步下滑下，不僅原有的電？光、光？電轉換模組成本大幅壓縮，連接器的體積也獲得相當程度的改善，用於USB 3.0僅5Gbps或更高的傳輸效能上，光纜解決方案的傳輸資料承載量綽綽有餘，僅需在料件成本、傳輸線材與用量進行最佳化組合，在消費行電子產品使用USB 3.0的AOC光纖應用方案的導入市場機會相當高。

光電轉換模組再微縮 USB連接器設計作整合

USB 3.0 AOC光纖應用方案的設計結構，一般會在USB 3.0的AOC光纖纜線上的兩端USB 3.0連接器上，在連接器內即整合Rx/Tx各USB 3.0的實體線路電纜的電？光、光？電轉換轉換設計，除接頭的光電轉換模組透過USB 3.0電氣介面取得驅動電力外，轉換後取得的連接信號其實與搭配銅纜傳輸無異，而實際上進行傳輸的線纜，早已改換成光纜搭配光學高速訊號取代電子傳輸架構，AOC的光電及電光的轉換均在接頭上處理完成，對用戶來說使用AOC光纖應用方案或是原有的銅纜進行傳輸，在使用習慣與經驗完全不需要改變。

而在USB 3.0 AOC光纖應用方案中，連接器的光電轉換效能、穩定性即為線纜應用的關鍵重點，USB 3.0 AOC光纖應用方案的連接器內，其實包含了三個關鍵元件，一是由電訊號轉換為光訊號的雷射器，即垂直共振腔表面放射雷射器（Vertical-cavity surface-emitting laser；VCSEL)，其次是接收器，即將光訊號轉換成電子信號，同時線纜因為已使用Rx/Tx進行傳輸，連接器仍須整合信號處理單元，用以將傳輸內容再轉換至實體連接器的標準USB 3.0介面電氣信號。

有了USB 3.0 AOC光纖應用方案後，原有USB 2.0傳輸距離要求的纜線長度最長僅5m、在USB 3.0銅纜纜線長度僅3m的限制下，即便USB 3.0高速傳輸介面改用主動式銅纜纜線搭配延長傳輸距離，銅纜傳輸線材頂多也僅能拉長至15m上下，反觀採行USB 3.0 AOC光纖應用方案仍有回溯相容特性，可輕易地將USB傳輸介面的傳輸距離，一舉提高超過100m水準。

相同的狀況，USB 3.0 AOC光纖應用方案對比Thunderbolt高速傳輸介面，不僅發展速度超前，而Thunderbolt銅纜設計方案在成本與線材內置晶片與傳輸距離限制較多，也讓USB 3.0 AOC光纖應用方案優勢與價值更為凸顯，甚至於目前在光纖應用的多模光傳輸應用場合，可以輕易在傳輸量於5Gpba/10Gbps資料傳輸量下，達到100~300m的傳輸距離擴展，甚至搭配中繼設備還可以達到數公里的傳輸距離，這在銅纜應用方案可以說是不可能任務，原有銅纜所產生的距離與效能提昇限制，在USB 3.0 AOC光纖應用方案下都不再成為高速傳輸介面的技術擴展限制。