相干光學(xué)技術(shù)如何主導(dǎo)數(shù)據(jù)中心互連

　　隨著網(wǎng)絡(luò)云化進(jìn)程的加快，業(yè)務(wù)流量越來越多地匯聚到數(shù)據(jù)中心，全球數(shù)據(jù)中心規(guī)模迅速擴(kuò)張。目前，數(shù)據(jù)中心正向網(wǎng)絡(luò)邊緣延伸，覆蓋范圍越來越廣。為了使這些數(shù)據(jù)中心之間能夠無縫運(yùn)行，互聯(lián)互通必不可少，數(shù)據(jù)中心互聯(lián)(DCI)應(yīng)運(yùn)而生。城域DCI和長(zhǎng)距離DCI是DCI的兩大主要應(yīng)用場(chǎng)景，其中城域DCI市場(chǎng)增長(zhǎng)迅速。

　　為了滿足日益增長(zhǎng)的 DCI 需求，網(wǎng)絡(luò)必須采用能夠提供必要容量和速度的新技術(shù)。相干光學(xué)技術(shù)成為一種關(guān)鍵解決方案，它利用同步光波傳輸數(shù)據(jù)，與依賴電信號(hào)的傳統(tǒng)電信方法形成鮮明對(duì)比。

　　但相干光學(xué)到底是什么?它有什么優(yōu)勢(shì)?本文旨在解答這些問題，并全面概述相干光學(xué)。

　　什么是相干光學(xué)?

　　相干光傳輸?shù)暮诵氖且环N通過調(diào)制光的振幅和相位以及跨兩個(gè)偏振傳輸來增強(qiáng)光纖電纜容量的方法。通過在發(fā)射器和接收器端進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理，相干光學(xué)可實(shí)現(xiàn)更高的比特率、更高的靈活性、更簡(jiǎn)單的光子線路系統(tǒng)和增強(qiáng)的光學(xué)性能。

　　該技術(shù)通過優(yōu)化數(shù)字信號(hào)的傳輸解決了網(wǎng)絡(luò)提供商面臨的容量限制。相干光學(xué)不是簡(jiǎn)單地在 1 和 0 之間切換，而是利用先進(jìn)技術(shù)來操縱兩個(gè)偏振光的振幅和相位。這使得能夠?qū)⒏�多的信息編碼到通過光纖電纜傳輸?shù)墓馍�。相干光學(xué)提供了在同一光纖基礎(chǔ)設(shè)施上傳輸大量數(shù)據(jù)所需的性能和多功能性。

　　相干傳輸所用的技術(shù)

　　相干光技術(shù)的關(guān)鍵屬性包括：

　　相干檢測(cè)

　　相干檢測(cè)是相干光傳輸?shù)囊粋�(gè)基本方面。它涉及對(duì)傳輸光信號(hào)的幅度和相位進(jìn)行精確同步和檢測(cè)。這種同步使接收器能夠準(zhǔn)確解碼傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。與傳統(tǒng)光傳輸中使用的直接檢測(cè)方法不同，相干檢測(cè)允許以高保真度提取數(shù)據(jù)，即使在存在噪聲和信號(hào)損傷的情況下也是如此。通過利用相干檢測(cè)，相干光系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)高頻譜效率和數(shù)據(jù)速率。

　　高級(jí)調(diào)制格式

　　相干光傳輸依靠先進(jìn)的調(diào)制格式來進(jìn)一步提高頻譜效率和數(shù)據(jù)速率。正交幅度調(diào)制 (QAM) 就是其中一種格式，它能夠?qū)γ總�(gè)符號(hào)的多個(gè)數(shù)據(jù)位進(jìn)行編碼。通過采用高階 QAM 方案(例如 16-QAM 或 64-QAM)，相干光系統(tǒng)可以在相同帶寬內(nèi)實(shí)現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)速率。這些先進(jìn)的調(diào)制格式在最大限度地利用光纖帶寬和優(yōu)化系統(tǒng)性能方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

　　數(shù)字信號(hào)處理 (DSP)

　　數(shù)字信號(hào)處理 (DSP) 算法是相干光傳輸系統(tǒng)的重要組成部分。在接收器端，DSP 算法用于減輕損傷并優(yōu)化信號(hào)質(zhì)量。這些算法可補(bǔ)償光學(xué)失真，例如色散和偏振模色散，這些失真可能會(huì)降低長(zhǎng)距離信號(hào)完整性。通過應(yīng)用復(fù)雜的 DSP 技術(shù)，相干光系統(tǒng)可以保持高信噪比并實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離的可靠數(shù)據(jù)傳輸。

　　除上述技術(shù)外，相干光傳輸?shù)年P(guān)鍵技術(shù)還包括用于錯(cuò)誤恢復(fù)的前向糾錯(cuò)(FEC)、用于提高傳輸容量的偏振復(fù)用、用于對(duì)抗信號(hào)失真的非線性效應(yīng)抑制、以及動(dòng)態(tài)優(yōu)化實(shí)時(shí)監(jiān)控和自適應(yīng)等，以提高傳輸?shù)目煽啃�、容量和適應(yīng)性，滿足現(xiàn)代電信的需求。

　　相干光學(xué)在 DCI 中的優(yōu)勢(shì)

　　相干光傳輸在數(shù)據(jù)中心互聯(lián)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，廣泛應(yīng)用于各個(gè)方面：

　　高速連接：數(shù)據(jù)中心互聯(lián)需要快速可靠的連接，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和資源分配。相干光傳輸技術(shù)提供高速數(shù)據(jù)傳輸速率，滿足數(shù)據(jù)中心之間大規(guī)模數(shù)據(jù)交換的需求。通過采用高速調(diào)制格式和先進(jìn)的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，相干光傳輸系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)每秒數(shù)百千兆位甚至更高的數(shù)據(jù)傳輸速率，支持?jǐn)?shù)據(jù)中心之間的高帶寬連接。

　　長(zhǎng)距離傳輸：數(shù)據(jù)中心往往分布在不同的地理位置，需要長(zhǎng)距離的連接才能實(shí)現(xiàn)互聯(lián)。相干光傳輸技術(shù)具有良好的長(zhǎng)距離傳輸性能，可以在幾十公里到幾百公里的距離上實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸，滿足數(shù)據(jù)中心之間長(zhǎng)距離互聯(lián)的需求。

　　大容量傳輸：隨著數(shù)據(jù)中心規(guī)模的不斷擴(kuò)大以及數(shù)據(jù)量的增長(zhǎng)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬和容量的需求也越來越大。相干光傳輸技術(shù)利用光纖的高帶寬特性實(shí)現(xiàn)大容量的數(shù)據(jù)傳輸，支撐數(shù)據(jù)中心間大規(guī)模數(shù)據(jù)交換與共享。

　　靈活性和可靠性：相干光傳輸系統(tǒng)具有較高的靈活性和可靠性，能夠適應(yīng)不同的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和應(yīng)用場(chǎng)景。通過采用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，可以動(dòng)態(tài)調(diào)整傳輸參數(shù)以適應(yīng)各種網(wǎng)絡(luò)狀況，并且具有很強(qiáng)的抗干擾能力，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆�(wěn)定性和可靠性。

　　綜上所述，相干光傳輸在數(shù)據(jù)中心互聯(lián)中涵蓋了高速連接、長(zhǎng)距離傳輸、大容量傳輸、靈活性、可靠性等多個(gè)方面，為數(shù)據(jù)中心間高效通信提供了重要支撐，推動(dòng)了數(shù)據(jù)中心互聯(lián)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。

　　總結(jié)

　　隨著數(shù)據(jù)中心在全球范圍內(nèi)擴(kuò)張和流量融合，無縫操作變得勢(shì)在必行，從而推動(dòng)了對(duì) DCI 的需求。相干光學(xué)通過調(diào)制光振幅和相位來優(yōu)化光纖電纜容量，從而確保高速、長(zhǎng)距離、高容量的數(shù)據(jù)傳輸，并具有靈活性和可靠性。它利用相干檢測(cè)和高級(jí)調(diào)制格式等關(guān)鍵要素，增強(qiáng)了傳輸?shù)目煽啃院瓦m應(yīng)性，推動(dòng)了 DCI 技術(shù)的發(fā)展。

　　資料來源：fiber-optic-tutorial.com