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Whoscored中文官网 | 编译自  ACACIA Communications. Inc.

相干光通讯技术趋势一直在推动电信行业的拐点，我们认为这对未来的相干光技术的发展将产生重大影响。在这篇博客中，我们将首先讨论这些趋势，然后解释相干光通讯技术中是如何根据波特率来进行分类的。这些分类都是根据技术能力、行业标准化和行业共同投资来划分的。

网络运营商需要有效地扩展他们的网络，以跟上不断增长的用户带宽需求。为了满足这一需求，在符合行业趋势的可扩展技术的基础上，开发下一代解决方案将变得越来越重要。

推动相干光通讯技术发展的趋势

趋势一：相干性向更短距离发展

随着行业向更高的数据速率发展，相干光通讯技术正在被用于更短距离的接口，这就增加了部署在可插拔的相干光端口的份额。例如，400ZR规范的目标是80-120公里的传输距离，随后，OIF现在正在开展一个项目，以定义10公里及以下的800LR。随着这一趋势的持续，我们很可能会看到相干光通讯技术在未来几代中也会转移到数据中心中。这些较短距离的接口往往比传统的传输应用更多，当我们看到这种转变时，拥有可直接插入路由器端口的有互操作性和可插拔外形变得更加重要。

趋势二：标准化是关键

行业一直在稳步向更多的标准化发展。400G是向前迈出的重要一步，今天我们有各种标准化的接口，包括400ZR/ZR+和开放ROADM -- 所有这些都在增长中。这些标准化的接口正在取代更传统的传输应用中的专有解决方案，以及短距离接口中的直接检测解决方案。随着时间的推移，大多数相干光通讯行业分析师都认为，这些标准化的可插拔接口预计将在行业内所有相干光端口中占越来越大的比例。但仍然需要解决多种应用的多通道解决方案，使这些多通道方案的投资与标准相一致是很重要的。

趋势三：接近香农极限

从发展的角度来看，随着我们接近香农极限，频谱效率正在逐步提高，但我们需要找到随着时间推移更有效地增长网络带宽的方法。在过去，我们能够扩大在一组光学器件上传输的数据量，同时也增加光纤的容量。今天，我们在增加波特率的同时也在扩大规模，但光纤上的数据量却在逐步增加。这将改变我们为未来开发产品的方式，用具有成本效益的方式提高波特率是前进的关键。

这三个趋势表明，大量的标准化解决方案对下一代产业投资具有更大的影响。

相干光通讯技术的分类

下图说明了相干光通讯技术是如何应对不断增长的带宽需求而发展的。不同的波特率的分组，是根据技术能力、行业标准化（如OIF、IEEE、Open ROADM、OpenZR+ MSA、CableLabs、ITU、IEEE）和共同的行业投资来划分的。在整个演变过程中，关键是每一个接续的分类都支持与前一个分类的类似内容。

波特率在每个分组里面都增加了一倍

第一类

在相干光通讯技术发展的早期，有很长一段时间有多个投资节点。在30-34Gbaud，有100G和200G的产品，行业在这个阶段进行了大量的投资。在这一代，调制器和接收机等部件普遍实现了标准化。然而，与专有的实现方式相比，标准化的光接口牺牲了大量的性能，所以它们没有被广泛采用。

第二类

这就是今天的行业现状，正是在这个阶段，标准化的光接口第一次被广泛部署。第一批第二类产品是专有接口，支持嵌入式模块形式的多路应用。后来，在标准化工作的推动下，以16QAM、每75GHz信道60+Gbaud传输为中心的400G面板插件被推出，得到了业界的大力认可。当我们迁移到第二类时，我们将波特率提高了一倍，并使数据率得到了提高。

第三类

这一类产品与之前的等级相比，再次显现了波特率的翻倍，产品迁移到120-136Gbaud。这种波特率翻倍的方法在标准中得到了利用，因为它允许使用与前一类相同的调制格式来实现数据速率的翻倍。4比特/符号被选择用于400G标准，因为它支持广泛的应用。当从400G扩展到800G时，将波特率翻倍是合乎逻辑的前进道路。

第四类

这类产品将继续我们在早期其它类中看到的趋势，即还是增加波特率的模型，但采取额外的措施来覆盖所有的应用。与早期的趋势一样，我们预计波特率也将从第三类到第四类产品一样增加一倍，同时利用相同的调制顺序。

"这些分类基本上反映了行业投资周期，这绝对是围绕一致的技术开发的正确方式"，650集团的创始人兼技术分析师Alan Weckel说。"在一天结束时，运营商需要解决方案具有成本效益，做到这一点的最佳方式是在所有各种应用中利用投资，并从更高的产量和规模中获益。越来越多的相干光端口正在转向可插拔的外形，随着我们接近香农极限，成本的进一步改善将来自于更高的波特率，但要以成本效益的方式。

Acacia公司的第三类解决方案

Acacia公司最近发布的相干光互连模块8（CIM 8）是一个第三类的解决方案，可以解决在几乎任何网络应用上传输多个400GbE客户接口的问题，为高容量的DCI接口提供每载波1.2T的容量，在大多数使用4比特/符号（~16QAM）调制的光链路上提供每载波800G的容量。该产品支持150GHz信道，每载波容量是前一类产品的两倍，覆盖范围更长，提供了一个简单、可扩展的路径，与前一代网络架构兼容。

Acacia公司的CIM 8是业界首个1.2面板可插拔相干光模块，由Acacia的Jannu 5纳米CMOS数字信号处理器（DSP）ASIC芯片驱动。该解决方案以单载波1.2T操作提供行业领先的性能，并将Jannu DSP与3D硅基共封装技术相结合，该技术包括硅基光电子集成电路（SiPh PIC）、高速调制器驱动器和跨阻放大器（TIA），并将其置于一个光电子共封装中。通过这种3D硅基共封装技术，高速射频接口被紧密地耦合在一起，从而提高了高波特率信号的信号完整性。高密度封装以及先进的高速调制器设计，使140Gbaud的性能得以实现，详细说明请参见参考文献 [1]。

相干光通讯技术发展的未来

正如上面的相干光通讯技术分类图所强调的那样，该行业已经经历了几个大型投资阶段。这对行业来说是好事，因为它允许供应商有一个显著的投资回报率，与网络运营商的升级周期很好地配合，并避免了中间的许多小的迭代步骤。然而，在未来，与这些行业投资保持一致将是非常重要的。因此，我们需要考虑如何开发出能以低能耗和低成本的方式扩展到大批量的解决方案。事实证明，基于硅基光电子的相干光接口已经成功地应对了一代又一代的这些挑战，我们相信这项技术可以继续帮助如何有效地满足未来的带宽需求。

参考文献：

https://acacia-inc.com/acacia-resources/100gbaud-silicon-photonics-solutions-drive-optical-network-evolution/， 《100GBaud+ Silicon Photonics Solutions Drive Optical Network Evolution》