相干光收發(fā)器：解鎖高速長距光通信的密鑰

  ICC訊 直到最近，大多數(shù)光收發(fā)器仍依賴直接檢測技術(shù)——這種技術(shù)僅測量光信號的幅度，雖在短距離鏈路、客戶端接口和數(shù)據(jù)中心中簡單有效，但在長距離傳輸時(shí)卻飽受噪聲和信號衰減的困擾。盡管NRZ（PAM2）和PAM4等調(diào)制格式能在短鏈路上高效傳輸數(shù)據(jù)，但在長距離網(wǎng)絡(luò)中，其局限性卻暴露無遺。此時(shí)，相干光收發(fā)器應(yīng)運(yùn)而生。

  什么是相干光收發(fā)器？

  相干光收發(fā)器是一種先進(jìn)的光模塊，集高速激光器、精密數(shù)字信號處理（DSP）與先進(jìn)調(diào)制技術(shù)于一身，可在長距離傳輸中實(shí)現(xiàn)高可靠性與優(yōu)化光譜效率。通過利用相移鍵控（PSK）、正交幅度調(diào)制（QAM）和偏振復(fù)用技術(shù)，相干光收發(fā)器可克服光纖損傷（如色度色散和偏振模色散），確保信號在數(shù)百公里內(nèi)保持完整。

  相干光收發(fā)器的工作原理

  相干光收發(fā)器包含可調(diào)諧激光器、調(diào)制器和偏振管理模塊。激光器生成精確的光波長，通過相位和幅度調(diào)制編碼數(shù)據(jù)。偏振復(fù)用則通過在正交偏振態(tài)上編碼獨(dú)立數(shù)據(jù)流，使傳輸容量翻倍。

  在接收端，本地振蕩激光器執(zhí)行相干檢測，將輸入信號與參考光束結(jié)合。DSP隨后重建原始數(shù)據(jù)，補(bǔ)償鏈路中的損傷。這一過程確保了長距離鏈路、密集波分復(fù)用（DWDM）系統(tǒng)和數(shù)據(jù)中心互聯(lián)（DCI）中的信號完整性。

  核心優(yōu)勢：

  超高帶寬：800ZR收發(fā)器支持高達(dá)800 Gbit/s的傳輸速率，足以承載數(shù)萬路高清視頻流。

  直接DWDM兼容：相干收發(fā)器可直接集成至線路側(cè)DWDM系統(tǒng)，無需額外轉(zhuǎn)換。

  長距離傳輸：先進(jìn)調(diào)制與DSP技術(shù)使數(shù)據(jù)在數(shù)百公里內(nèi)僅需極少的放大。

  廠商互操作性：100ZR、400ZR和800ZR等標(biāo)準(zhǔn)支持開放線路系統(tǒng)中不同廠商收發(fā)器的混合使用。

  成本效益：減少放大和傳輸設(shè)備需求，降低整體網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展成本。

  相干光收發(fā)器的類型

  隨著相干光學(xué)的不斷發(fā)展，新的收發(fā)器標(biāo)準(zhǔn)正覆蓋從短距企業(yè)及邊緣網(wǎng)絡(luò)到長距城域和核心應(yīng)用的廣泛場景。

  由光互聯(lián)網(wǎng)論壇（OIF）定義的100ZR、400ZR和800ZR標(biāo)準(zhǔn)，確保了互操作性與可靠性能。

  100ZR與100ZR+：

  將相干光學(xué)引入PAM4難以勝任的短距環(huán)境（如企業(yè)網(wǎng)絡(luò)、邊緣數(shù)據(jù)中心和5G xhaul）。100ZR優(yōu)化用于長達(dá)10公里的連接，而100ZR+則將覆蓋范圍擴(kuò)展至40公里至120公里，填補(bǔ)了短距直接檢測方案與長距400ZR部署之間的空白。

  400ZR：

  支持長達(dá)80公里的無放大點(diǎn)對點(diǎn)鏈路，是數(shù)據(jù)中心互聯(lián)（DCI）和城域網(wǎng)絡(luò)的理想選擇。

  800ZR：

  以緊湊的QSFP-DD和OSFP封裝形式提供高達(dá)800 Gbit/s的傳輸速率，而ZR+則進(jìn)一步拓展了長距部署的覆蓋范圍。

  測試為何至關(guān)重要？

  部署相干光收發(fā)器并非易事。由于相干光學(xué)采用QPSK和16-QAM等先進(jìn)調(diào)制格式，并依賴DSP補(bǔ)償技術(shù)，因此需要精確驗(yàn)證以確保其在現(xiàn)實(shí)網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)無差錯(cuò)、高速傳輸。隨著AI驅(qū)動(dòng)的工作負(fù)載加速帶寬需求，并將性能期望推至前所未有的高度，測試變得尤為關(guān)鍵。

  EXFO提供了一系列專為相干光學(xué)設(shè)計(jì)的測試解決方案，覆蓋100ZR、400ZR和800ZR等標(biāo)準(zhǔn)。

  誤碼率測試儀（BERT）：

  如FTBx-88480系列和FTBx-88810系列，可在100G、400G和800G速率下驗(yàn)證收發(fā)器性能。它們確保無差錯(cuò)傳輸，確認(rèn)前向糾錯(cuò)（FEC）按預(yù)期工作，并驗(yàn)證整體鏈路質(zhì)量。

  光譜分析儀（OSA）：

  如FTBx-5255，可精確測量光信噪比（OSNR）、波長穩(wěn)定性和功率水平，這對于評估密集DWDM環(huán)境中的相干信號至關(guān)重要。

  自動(dòng)化能力：

  EXFO解決方案的自動(dòng)化功能通過自動(dòng)化復(fù)雜測試序列和實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控來簡化流程。這加速了部署速度，加快了服務(wù)開通時(shí)間，并減少了故障排除時(shí)間。

  結(jié) 論

  隨著網(wǎng)絡(luò)對更高速度和更長距離的需求日益增長，掌握相干光收發(fā)器技術(shù)至關(guān)重要。借助先進(jìn)的測試解決方案，運(yùn)營商可自信地部署100G、400G和800G網(wǎng)絡(luò)，確保穩(wěn)健性能和面向未來的光基礎(chǔ)設(shè)施。

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