隨著網絡帶寬需求以前所未有的速度增長，更復雜的技術已經到位，可以通過波分復用 ( WDM ) 經濟高效地增加光帶寬。使用精密的數字信號處理器 (DSP) 和先進的光子學，相干 WDM 技術徹底改變了 DWDM 傳輸，使波長速度從前相干時代的 10 Gb/s 發展到 100 Gb/s、200 Gb/s，甚至現在400 Gb/s 以及 800 Gb/s，配備最新的相干光學設備。
什么是相干波分復用技術？
相干 WDM 技術是指使用光的幅度和相位調制以及跨兩個偏振的傳輸的先進光學技術，因此可以通過光纖電纜傳輸更多信息。在發射器和接收器上使用數字信號處理，相干 WDM 技術在 DWDM 網絡中提供具有成本效益和高度可靠的光傳輸。
當 WDM 在 20 世紀 90 年代中期首次推出時，典型的波長數據速率為 2.5G。高速光調制器和更好的色散管理使向 10G 波長的轉變成為可能。
相干 WDM 技術的出現使 100GbE 在骨干光網絡上的傳輸成為可能，并且在 DWDM 信道間隔或 DWDM 通用設備設計上沒有任何變化的情況下，網絡或光纖容量擴展了 10 倍。
相干波分復用技術亮點
相干 WDM 技術提供更高的比特率、更大程度的靈活性、更簡單的 DWDM 線路系統和更好的光學性能。
簡化您的 DWDM 網絡
相干 WDM 技術有助于簡化 DWDM 網絡規劃和部署，這要歸功于軟決策前向糾錯 (FEC)，這是一種使用額外的錯誤檢測和糾正開銷信息對原始信號進行編碼的方法，以檢測和糾正傳輸路徑中出現的錯誤。
FEC 提供更多余量，允許更高比特率的信號以更少的再生點傳輸更遠的距離。這導致更簡單的光子線路、更少的設備、更低的成本，以及 DWDM 網絡中顯著更大的帶寬。
最大化光纖容量
頻譜整形也是相干WDM技術在部署DWDM網絡時常用的技術。這是一種在整個頻譜上應用動態處理的方法。因此，它可以以傳統壓縮器和均衡器過去無法做到的方式幫助平衡樂器和人聲的聲音。
頻譜整形為級聯的可重構光分插復用器 (ROADM)提供更大的容量，從而提高 DWDM 信道的頻譜效率。作為靈活的 WDM 網格系統中的一項關鍵技術，它允許將載波擠得更近以最大限度地提高容量。
更大的靈活性
相干 WDM 技術可以為各種 DWDM 網絡和 DWDM 應用量身定制。相干光線路卡可以支持多種調制格式和不同的波特率，使運營商可以從多種線路速率中進行選擇。完全可編程的相干 WDM 收發器提供范圍廣泛的可調性選項，增量容量之間具有精細的粒度。網絡運營商可以利用所有可用容量并將超額利潤轉化為創收服務。
強力緩解擴散
當光信號在光纜中傳輸時，不可避免地會出現色散（CD）和偏振模色散（PMD）等光纖損傷。通過減輕色散效應，相干 WDM 技術中的高級數字信號處理器 (DSP) 消除了規劃色散圖和 PMD 預算的難題。這也消除了色散補償模塊 (DCM) 的成本和延遲。
此外，相干處理器提高了偏振相關損耗 (PDL) 的容限并跟蹤偏振狀態 (SOP)，以避免因周跳而導致的誤碼，否則會影響光學性能。因此，運營商可以在比以往任何時候都更長的距離上部署高達每個運營商 400G 的線路速率。高比特率信號甚至可以部署在以前無法支持 10G 的舊光纖上。
開發中的相干 WDM 技術
在過去的幾年中，一些基本的相干波分復用技術已經成功部署并應用到DWDM 網絡中。
高階幅度/相位調制
在 2000 年代初期，許多光學實驗旨在將每個 WDM 信道的數據速率提高到超過使用 10G直接檢測 (IM-DD)所能達到的水平。相移鍵控調制，如差分相移鍵控（DPSK）和差分正交相移鍵控（DQPSK）受到青睞，因為與IM-DD相比，在所需的光信噪比（OSNR ）方面具有顯著優勢)。此外，通過在載波中編碼更多的幅度或相位變化，可以增加每個符號中攜帶的比特數，并且對光纖損傷的敏感度與符號率有關（不直接與比特率有關）。
偏振復用
光纖可以看作是一個圓形波導，它支持兩個正交偏振。通過使用偏振復用 (PM)載波有選擇地傳輸調制信號，我們可以在使用相同的 PM 接收器的同時有效地將給定調制技術的頻譜效率提高一倍。通過使用偏振復用，有效符號率可以降低到單偏振傳輸的一半。這使得通過使用低速電子設備實現高速 DWDM 傳輸系統成為可能。
相干檢測
相干檢測起源于無線電通信，其中本地載波與接收到的射頻 (RF) 信號混合以生成乘積項。結果，可以對接收到的射頻信號進行頻率轉換和解調。在 DWDM 網絡中，相干檢測不僅可以實現比直接檢測更高的靈敏度，而且可以顯著提高頻譜效率（在每個符號上編碼更多比特），因為它使用光載波的相位、幅度和偏振來承載信息。另外，相干檢測是一個線性過程，可以采用線性均衡來有效補償CD和PMD。
展望未來
在 WDM 行業內，相干 WDM 技術構成了高效 WDM 傳輸的基礎。他們將相干光波長的范圍擴展到數千公里，最大限度地減少了信號再生的需要。但這還沒有結束。為了進一步提高線路速率和頻譜效率，將研究更新的相干技術以繼續提供更好的 DWDM 網絡。
