多年来，我们把图1中的趋势称为Acacia对相干技术如何在短距离传输被采用的看法，因为这些应用的带宽需求的挑战在增加。随着用于边缘数据中心（edge data center）互连 (DCI) 应用的400ZR可插拔相干光收发器的成功面市，800G及以上相干光解决方案将会用于园区和数据中心内部的应用。
在OFC 2022上，有几个演讲者讨论了一种被称为 “coherent lite” 的新工作。粗略地说，这个术语是用来表达相干传输的简化实现，用于短距离的校园和数据中心内部的应用。与传统的传输DWDM应用相比，coherent lite相干传输删除了不需要的功能，如激光调谐，并降低了色散补偿等损伤缓解功能的复杂性。与其它800G及以上的解决方案相比，coherent lite提供更高的单位波长速度、更少的激光器或光纤数量，以及更好的接收器灵敏度。通过利用CMOS的持续发展趋势，以可插拔格式构建coherent-lite模块的关键组件在功耗和尺寸方面与其它解决方案相当。相干传输实现的额外环节预算可以用来优化成本和功耗设计。这些原因使得coherent lite成为校园和数据中心内部应用中可插拔800G及以上的有竞争性的解决方案。
图1：随着应用数据速率的增加，相干解决方案转向更短的传输距离；而可插拔模块引领向更短传输距离的发展。
在IEEE和光网络论坛(OIF)中，Coherent lite已被提议用于800G校园网应用，而一些业内人士已经在谈论数据中心内1.6 Tbps的相干光接口。OIF是第一个在这一领域采取行动的组织，在2020年底启动了800LR项目，以寻求使用固定波长相干传输2-10公里的非放大距离的解决方案。由于超大规模网络运营商的高带宽园区和数据中心内部的互连要求，预计它们将率先采用这一技术。随着数据中心内部链路的带宽需求增加到1.6 Tbps，coherent lite解决方案在解决数据中心内2km以下的传输距离方面拥有竞争性。
数据中心内部的光学互连要求
12.8Tbps以太网交换机需要QSFP-DD和OSFP规格的400G可插拔模块。支持这些规格的400ZR相干光收发器专为DCI 边缘网络应用开发，覆盖范围可达120公里。随着交换机容量增加到25.6 Tbps，然后是51.2 Tbps，预计光收发器将从400 Gbps迁移到800 Gbps，然后向1.6 Tbps速度迁移。扩展光互连解决方案以匹配这些不断增长的端口速度是一项挑战。虽然基于传统的强度调制直接检测 (IM-DD) 解决方案可能会继续在800G的较短的数据中心内部链路中发挥作用，但较长距离的数据中心内部链路应用将受益于相干光解决方案。在1.6Tbps的端口速度下，相干技术甚至可以成为短距离数据中心内部链路的首选解决方案。
除了支持不断增长的端口速度，800G及以上的数据中心内部光互连还需要具有低功耗、高密度和支持大容量部署的特点。为了满足这些要求，模块可以利用低功耗CMOS技术 (遵循摩尔定律) 、硅光电子学以及创新的封装和集成解决方案等方面的进步。
另一个关键的数据中心内部的要求是互操作性，这有助于推动广泛的行业采用和更大的数量，从而降低网络运营商的供应链风险。健全的供应链从未如此重要，而数据中心内部应用程序所需的更大容量，使得互操作性对于coherent-lite的采用至关重要。
随着400ZR模块的成功推出，相干光解决方案已经被证明能够满足这些数据中心对低功耗、高容量和400G的互操作性要求。 Coherent lite解决方案预计将为800G及以上的产品规划出类似的路线图。
数据中心内部应用的相干光解决方案
400G可插拔相干光收发器解决方案已经证明，针对数据中心的交换机/路由器互连应用的高密度、低功率相干技术是可以实现的。业界现在也开始了类似的努力，向市场推出为园区和数据中心内部应用优化的高性价比、大容量的相干光解决方案。
传统的数据中心内部光互连利用IM-DD发送/接收技术。链路速度的世代增长要求光纤（如使用四根光纤的400G-DR4）或波长（如FR4 CWDM）的并行化，以及先进的振幅调制方案如PAM4。虽然这种综合方法到目前为止是成功的，但随着链路速度要求的提高，色度色散（CD）缺陷开始影响性能。由于CD容限和调制波特率之间的平方关系，当你把每个波长的波特率增加一倍时，CD容限会减少四倍。另外，增加波长的数量会使外部通道离光纤零色散点更远，导致必须减轻整个波长范围的影响以满足链路预算。因此，尽管数据中心内部的距离很短，但随着数据中心内部的应用向800G及以上发展，传统的IM-DD方法增加链路容量预计将遇到挑战。
图2. IM-DD与相干光的800LR应用的解决方案。
图2a展示了传统的IM-DD方法，通过单模光纤对解决数据中心内部和校园应用，对于800G的情况，将利用多个WDM激光器来确保在这个数据速率下有足够的链路预算。
IM-DD解决方案预计将用于2公里范围内的800G的数据中心内部应用，而相干光技术将支持2公里至10公里范围内的800G。 对于硅光电子学等光学平台来说，单个激光器的功率可以在多条光纤上共享，我们预计IM-DD解决方案在这些短的平行光纤应用中仍然具有吸引力。
Coherent Lite提供成本优化的低功耗解决方案
与IM-DD的实施相比，解决相同的800LR链路的相干解决方案（图2b）将使用一个激光器实现目标链路预算，以及使用相干检测实现灵敏度的改进。通过利用光的相位和偏振维度（I/Q调制和偏振复用），激光器容量可以增加四倍。与四个激光器相比，使用一个激光器可以带来成本和功率的改善。此外，相干光解决方案中的DSP可以缓解色散效应，就像在传统的传输解决方案中一样，但在2至10公里的范围内实施起来更简单。
由于数据中心内部架构不需要在光纤中进行密集的波长传输，因此可以使用灰色（固定波长）激光器，这大大简化了设计，降低了模块成本。同时，由于更高的接收器灵敏度，额外的可用链路预算可以用来降低所需的激光功率，以减少模块的功率耗散。此外，用于高容量传输的相干技术在传统上要求供应商在单位基础上有更高的资本支出，因为严格的规范要求所需的测试设备体积较小，价格较高，促使需要更全面的测试范围。Coherent lite数据中心内模块的测试将更像IM-DD客户端光学器件，从而在更高的容量下大幅降低制造资本支出。
这些都是业界期待相干光技术用于800G及以上的短距离连接的一些令人信服的原因。Coherent lite 800LR插件可以提供有竞争力的成本结构，同时满足园区和数据中心内部的要求。这使得这些解决方案很明确地在通常采用IM-DD解决方案的应用中，成为替代者。
打开通往相干光技术的大门
400G可插拔相干光解决方案推动了可互操作的大容量解决方案的发展，在园区和数据中心内部应用中实现了更高数据速率， 成本和功耗的优化。与IM-DD相比，相干光技术提供了一个可扩展的路径，以实现更高的数据中心内部数据速率，每个激光波长有更多的容量，更高的接收器灵敏度，以及损伤的数字均衡（digital equalization of impairments）。此外，Coherent lite解决方案可能提供更少的技术风险和更早的市场供应。
随着数据中心内部连接的要求超过800G，走向1.6T，预计色散损伤（dispersion impairments)和链路预算要求, 对IM-DD解决方案来说将更具挑战性。正因为此，Coherent lite解决方案有望成为大批量1.6T数据中心内互联应用的有力竞争者。
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