什么是相干光學？｜百科

隨著網(wǎng)絡(luò)云化進程的加快，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行，互聯(lián)互通必不可少，數(shù)據(jù)中心互聯(lián)（DCI）應(yīng)運而生。城域DCI和長距離DCI是DCI的兩大主要應(yīng)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(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)，與依賴電信號的傳統(tǒng)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(yōu)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?shù)暮诵氖且环N通過調(diào)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(fā)射器和接收器端進行數(shù)字信號處理，相干光學可實現(xiàn)更高的比特率、更高的靈活性、更簡單的光子線路系統(tǒng)和增強的光學性能。

該技術(shù)通過優(yōu)化數(shù)字信號的傳輸解決了網(wǎng)絡(luò)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(shù)來操縱兩個偏振光的振幅和相位。這使得能夠?qū)⒏嗟男畔⒕幋a到通過光纖電纜傳輸?shù)墓馍?。相干光學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)

相干光學技術(shù)的關(guān)鍵屬性包括：

相干檢測

相干檢測是相干光傳輸?shù)囊粋€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?shù)臄?shù)據(jù)。與傳統(tǒng)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(shù)據(jù)，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(tǒng)可以實現(xiàn)高頻譜效率和數(shù)據(jù)速率。

高級調(diào)制格式

相干光傳輸依靠先進的調(diào)制格式來進一步提高頻譜效率和數(shù)據(jù)速率。其中一種格式是正交幅度調(diào)制(QAM)，它允許每個符號編碼多個數(shù)據(jù)位。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)實現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)速率。這些先進的調(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)字信號處理(DSP)

數(shù)字信號處理(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)化信號質(zhì)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(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現(xiàn)長距離的可靠數(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)還包括用于錯誤恢復(fù)的前向糾錯（FEC）、用于提高傳輸容量的偏振復(fù)用、用于對抗信號失真的非線性效應(yīng)抑制、以及動態(tài)優(yōu)化實時監(jiān)控和自適應(yīng)等，以提高傳輸?shù)目煽啃浴⑷萘亢瓦m應(yīng)性，滿足現(xiàn)代電信的需求。

相干光學在DCI中的優(yōu)勢

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)制格式和先進的數(shù)字信號處理技術(shù)，相干光傳輸系統(tǒng)可以實現(xiàn)每秒數(shù)百千兆位甚至更高的數(shù)據(jù)傳輸速率，支持數(shù)據(jù)中心之間的高帶寬連接。

長距離傳輸：數(shù)據(jù)中心往往分布在不同的地理位置，需要長距離的連接才能實現(xiàn)互聯(lián)。相干光傳輸技術(shù)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(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸，滿足數(shù)據(jù)中心之間長距離互聯(lián)的需求。

大容量傳輸：隨著數(shù)據(jù)中心規(guī)模的不斷擴大以及數(shù)據(jù)量的增長，對網(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)用場景。通過采用數(shù)字信號處理技術(shù)，可以動態(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、長距離傳輸、大容量傳輸、靈活性、可靠性等多個方面，為數(shù)據(jù)中心間高效通信提供了重要支撐，推動了數(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(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。它利用相干檢測和高級調(diào)制格式等關(guān)鍵要素，增強了傳輸?shù)目煽啃院瓦m應(yīng)性，推動了DCI技術(shù)的發(fā)展。

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