隨著網絡云化進程的加快，業務流量越來越多地匯聚到數據中心，全球數據中心規模迅速擴張。目前，數據中心正向網絡邊緣延伸，覆蓋范圍越來越廣。為了使這些數據中心之間能夠無縫運行，互聯互通必不可少，數據中心互聯(DCI)應運而生。城域DCI和長距離DCI是DCI的兩大主要應用場景，其中城域DCI市場增長迅速。

　　為了滿足日益增長的 DCI 需求，網絡必須采用能夠提供必要容量和速度的新技術。相干光學技術成為一種關鍵解決方案，它利用同步光波傳輸數據，與依賴電信號的傳統電信方法形成鮮明對比。

　　但相干光學到底是什么?它有什么優勢?本文旨在解答這些問題，并全面概述相干光學。

　　什么是相干光學?

　　相干光傳輸的核心是一種通過調制光的振幅和相位以及跨兩個偏振傳輸來增強光纖電纜容量的方法。通過在發射器和接收器端進行數字信號處理，相干光學可實現更高的比特率、更高的靈活性、更簡單的光子線路系統和增強的光學性能。

　　該技術通過優化數字信號的傳輸解決了網絡提供商面臨的容量限制。相干光學不是簡單地在 1 和 0 之間切換，而是利用先進技術來操縱兩個偏振光的振幅和相位。這使得能夠將更多的信息編碼到通過光纖電纜傳輸的光上。相干光學提供了在同一光纖基礎設施上傳輸大量數據所需的性能和多功能性。

　　相干傳輸所用的技術

　　相干光技術的關鍵屬性包括：

　　相干檢測

　　相干檢測是相干光傳輸的一個基本方面。它涉及對傳輸光信號的幅度和相位進行精確同步和檢測。這種同步使接收器能夠準確解碼傳輸的數據。與傳統光傳輸中使用的直接檢測方法不同，相干檢測允許以高保真度提取數據，即使在存在噪聲和信號損傷的情況下也是如此。通過利用相干檢測，相干光系統可以實現高頻譜效率和數據速率。

　　高級調制格式

　　相干光傳輸依靠先進的調制格式來進一步提高頻譜效率和數據速率。正交幅度調制 (QAM) 就是其中一種格式，它能夠對每個符號的多個數據位進行編碼。通過采用高階 QAM 方案(例如 16-QAM 或 64-QAM)，相干光系統可以在相同帶寬內實現更高的數據速率。這些先進的調制格式在最大限度地利用光纖帶寬和優化系統性能方面發揮著至關重要的作用。

　　數字信號處理 (DSP)

　　數字信號處理 (DSP) 算法是相干光傳輸系統的重要組成部分。在接收器端，DSP 算法用于減輕損傷并優化信號質量。這些算法可補償光學失真，例如色散和偏振模色散，這些失真可能會降低長距離信號完整性。通過應用復雜的 DSP 技術，相干光系統可以保持高信噪比并實現長距離的可靠數據傳輸。

　　除上述技術外，相干光傳輸的關鍵技術還包括用于錯誤恢復的前向糾錯(FEC)、用于提高傳輸容量的偏振復用、用于對抗信號失真的非線性效應抑制、以及動態優化實時監控和自適應等，以提高傳輸的可靠性、容量和適應性，滿足現代電信的需求。

　　相干光學在 DCI 中的優勢

　　相干光傳輸在數據中心互聯中發揮著至關重要的作用，廣泛應用于各個方面：

　　高速連接：數據中心互聯需要快速可靠的連接，以實現數據共享和資源分配。相干光傳輸技術提供高速數據傳輸速率，滿足數據中心之間大規模數據交換的需求。通過采用高速調制格式和先進的數字信號處理技術，相干光傳輸系統可以實現每秒數百千兆位甚至更高的數據傳輸速率，支持數據中心之間的高帶寬連接。

　　長距離傳輸：數據中心往往分布在不同的地理位置，需要長距離的連接才能實現互聯。相干光傳輸技術具有良好的長距離傳輸性能，可以在幾十公里到幾百公里的距離上實現高速數據傳輸，滿足數據中心之間長距離互聯的需求。

　　大容量傳輸：隨著數據中心規模的不斷擴大以及數據量的增長，對網絡帶寬和容量的需求也越來越大。相干光傳輸技術利用光纖的高帶寬特性實現大容量的數據傳輸，支撐數據中心間大規模數據交換與共享。

　　靈活性和可靠性：相干光傳輸系統具有較高的靈活性和可靠性，能夠適應不同的網絡環境和應用場景。通過采用數字信號處理技術，可以動態調整傳輸參數以適應各種網絡狀況，并且具有很強的抗干擾能力，保證數據傳輸的穩定性和可靠性。

　　綜上所述，相干光傳輸在數據中心互聯中涵蓋了高速連接、長距離傳輸、大容量傳輸、靈活性、可靠性等多個方面，為數據中心間高效通信提供了重要支撐，推動了數據中心互聯技術的發展和應用。

　　總結

　　隨著數據中心在全球范圍內擴張和流量融合，無縫操作變得勢在必行，從而推動了對 DCI 的需求。相干光學通過調制光振幅和相位來優化光纖電纜容量，從而確保高速、長距離、高容量的數據傳輸，并具有靈活性和可靠性。它利用相干檢測和高級調制格式等關鍵要素，增強了傳輸的可靠性和適應性，推動了 DCI 技術的發展。

　　資料來源：fiber-optic-tutorial.com