Whoscored中文官网 | 编译自 Effect Photonics
随着云应用需求的不断增加，数据通信供应商正在扩大他们的分布式计算网络。因此，他们和电信供应商合作伙伴正在寻找比以前更快、更实惠的数据中心互连（DCI）解决方案，以确保城域和区域通信设施之间的连接不会成为瓶颈。
如下图所示，我们可以根据数据中心互连的范围来考虑三类数据中心的互连
数据中心内部互连（<2公里）
园区数据中心互联 (<10km)
城市数据中心互连 (<100km)
图1：不同的数据中心互连（DCI）链接的例子。数据中心内部的互连通常长度为2公里，园区互连长度为10公里，城域DCI长度为100公里，不过也可能有更长的DCI。
相干400ZR现在在城域DCI领域占主导地位，但在未来十年，相干技术也可以在更短的范围内发挥作用，如校园和数据中心内的互连。随着互连速度升级到Terabit，相干技术可能开始接近于直接检测的功耗和成本。
相干技术在城域DCI中占主导地位
电子和光子集成方面的进展使得用于城域DCI的相干技术被小型化为QSFP-DD和OSFP的外形。这一进展使光网络论坛（OIF）能够创建一个400ZR多源协议。由于模块足够小，可以密集地装入路由器面板，数据通信部门可以从400ZR解决方案中获益，用于高达80公里的大容量数据中心互连。运营团队发现可插拔相干插件的简单易用性非常有吸引力。没有像直接探测那样的安装和维护额外的放大器和补偿器：把一个相干收发器插入路由器就能满足要求。
作为他们成功的一个例子，Cignal AI预测400ZR的出货量将主导边缘应用，如图2所示。
图2：用于边缘应用的100G端口当量的预测。这些出货量绝大部分是400ZR标准技术。资料来源：Cignal AI传输应用报告Q42021。该图是包括该100G等效端口数据的最新更新，但更多更新的类似数据可以在Cignal AI报告里面找到。
园区互连是灰色地带
校园DCI部分的特点是距离低于10公里，当这些链接的标准速度为100Gbps时，就完全属于直接检测产品的范畴。这些较短的距离不需要放大器或补偿器，因此直接检测收发器的部署和维护与相干收发器一样简单。
然而，随着链路带宽增加到Terabit范围，这些直接检测链路将需要更多的放大器来达到10公里，其功耗将接近相干解决方案的功耗。业界最初预测，相干解决方案早在800G时代就能与PAM4直接检测解决方案的功耗相媲美。然而，事实证明，PAM4的开发者足智多谋，他们借用了相干解决方案的某些方面，而没有完全实现相干解决方案。例如，在2023年OFC之前，半导体解决方案供应商Marvell宣布了一个1.6Tbps的PAM4平台，推动了他们在10公里范围内可以提供的每比特成本和功率。
关注未来几年，以及PAM-4行业如何发展将是非常有趣的。如果他们想在即将到来的几代和3.2Tbps及以上的速度中保持领先，他们将不得不借用相干解决方案的多少（耗电的）功能？Lumentum公司的首席技术官Brandon Collings在接受Gazettabyte采访时对这个问题有一些有趣的想法。
在Terabit速度以下，直接检测技术（NRZ和PAM-4）可能会在未来几年主导数据中心内互联空间（也称为数据中心结构）。在这个空间，链路跨度小于2公里，对于特别短的链路（<300米），经常使用价格低廉的多模光纤（MMF）。
然而，向更大、更集中的数据中心（如超大规模）的转移正在拉长DCI内部的链接。新的数据中心不是直接从一个数据中心大楼传输数据到另一个，而是将数据转移到一个中央枢纽。因此，即使你想连接的建筑可能在200米之外，光纤也会运行到一两公里之外的中心。换句话说，DCI内部链路正在变成需要其单模光纤解决方案的园区DCI链路。
在这些变化的基础上，未来十年升级到Terabit速度也将看到相干解决方案更紧密地挑战直接检测收发器的功率消耗。满足速度要求的PAM-4直接检测收发器需要数字信号处理器（DSP）和更复杂的激光器，其效率和价格将低于前几代直接检测技术。随着相干技术在数量上的扩大，并具有更大的灵活性和性能，人们可以认为它也将在这一领域达到成本的竞争力。
启示
不出所料，在数据中心互联中使用相干或直接检测技术可归结为覆盖范围和容量需求。400ZR相干技术已被确立为城域DCI的解决方案。在10公里或以下的园区互连中，PAM-4产品仍然是一个强大的解决方案，最高可达1.6 Tbps，但相干技术正在为其使用提供理由。因此，看看它们在未来几代和3.2Tbps中如何竞争将是很有趣的。
随着数据中心内部部门进入更高的Terabit速度，如3.2Tbps，相干解决方案也变得更具竞争力。总的来说，数据通信领域正在向相干技术发展，这在升级数据中心链路时是值得考虑的。
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