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简介

构建一个网络以满足不断增长的带宽需求是充满挑战的，其中一个重要的挑战是为网络运营商基础设施中的各个环节提供不同的硬件平台。性能优化的Multi-Haul（多跨距）传输相干光学技术解决了这一挑战，因为它通过利用单个相干模块覆盖了从城镇到海洋的传输距离，提供了最大的应用灵活性。这就是为什么今天许多网络运营商将Multi-Haul（多跨距）传输相干作为部署核心以及传输网络的一项基本技术，以共同支持DCI、城域网、长途和海底应用。本文是由三部分组成，详细描述了相干技术的现状以及多种发展趋势，为将硅光子技术作为在性能优化的Multi-Haul（多跨距）传输解决方案中向更高数据速率传输发展提供了前进道路。

 

相干技术的演变

我们将首先回顾行业现状，及其对支持高速光传输的相干技术发展的影响。

业界应考虑多种因素，如所需带宽、技术能力、可扩展性和成本，以便就下一个传输数据速率达成共识。在投入资金和资源开发下一代解决方案之前，要对这些因素进行探讨和辩论。以太网是最主要的客户端协议流量类型，目前的以太网已经超过了100GbE，实现了400GbE的速率，预计未来将达到800GbE。为了支持这些客户端流量速率，相干解决方案也应该为不同距离的应用提供经济高效的最佳传输解决方案。

为了在单一载体上实现目标数据速率，相干设计利用了两个关键变量：调制顺序和波特率。为了在DCI和城域链路上传输400GbE，业界的共识集中在2级波特率60-64Gbaud（对应于400GbE线路速率）使用4位/符号（约16QAM）。这使得设计能够满足大批量DCI和城域网应用的覆盖要求。本文后面将阐述，随着带宽和客户需求的不断增加，对于扩展到未来的相干解决方案和网络架构来说，这一共识是一个重要“基础”。

 

重点的转移

多年来，关于相干DSP与算法的进步是如何缩小与香农极限（Shannon Limit，光通道内的理论最大信息容量）的差距方面，已经写了很多文章。虽然每一代产品都引入了创新技术来提高性能，但随着与香农极限（Shannon Limit）的差距日益缩小，从数字信号处理能力中获得的额外容量也越来越小。因此，业界已将重点转移到提高每个载波的波特率上，同时也通过积极创新来提高性能，以使最终用户在带宽需求不断增长的情况下实现经济高效。与目前的第2类实施方案相比，新推出的基于硅光子学的第3类120+Gbaud解决方案提供了一条途径，经济高效地实现了在单一载波上容量加倍的效果。

 

摩尔定律

虽然香农极限（Shannon Limit）告诉我们一个光通道所允许的最大容量，但同样重要的摩尔定律预测了半导体行业晶体管密度大约每两年翻一番的趋势，这有助于预测相干DSP如何减小尺寸和降低功耗。这有助于迎来一代又一代功能增强且尺寸减小的DSP，这些DSP不仅适用于小型收发器外形尺寸，还可用于支持性能优化的Multi-Haul（多跨距）传输的日益复杂的算法。

 

光子集成

2014年，Acacia推出了第一个可插拔式相干模块（CFP外形尺寸），为未来更小的可插拔模块奠定了基础，包括CFP2和QSFP-DD多源协议（MSA）外形尺寸。使用半导体设计工具和工艺的硅光子学（SiPh）在这一演变过程中发挥了关键作用，因为它在尺寸、功率、成本和产量方面都各有优势。相干DSP的小型化和SiPh技术使联合封装的设计适合于这些紧凑的MSA可插拔的外形尺寸。基于SiPh的性能优化的Multi-Haul（多跨距）传输相干解决方案能够利用这些小型化设计以及硅制造工艺。

当我们对下一代相干技术进行投资时，这些技术趋势为我们提供了决策依据。Acacia的优势之一是我们能够识别从开始采用相干技术到硅光子学和可插拔DCO模块的技术转变。我们相信，一个符合行业趋势的路线图能够最好地帮助网络运营商满足他们不断增长的带宽需求。

（相关信息和图片来源于网络，经过翻译修改）