隨著網(wǎng)絡(luò)帶寬需求以前所未有的速度增長(zhǎng)，更復(fù)雜的技術(shù)已經(jīng)到位，可以通過(guò)波分復(fù)用 ( WDM ) 經(jīng)濟(jì)高效地增加光帶寬。使用精密的數(shù)字信號(hào)處理器 (DSP) 和先進(jìn)的光子學(xué)，相干 WDM 技術(shù)徹底改變了 DWDM 傳輸，使波長(zhǎng)速度從前相干時(shí)代的 10 Gb/s 發(fā)展到 100 Gb/s、200 Gb/s，甚至現(xiàn)在400 Gb/s 以及 800 Gb/s，配備最新的相干光學(xué)設(shè)備。
什么是相干波分復(fù)用技術(shù)？
相干 WDM 技術(shù)是指使用光的幅度和相位調(diào)制以及跨兩個(gè)偏振的傳輸?shù)南冗M(jìn)光學(xué)技術(shù)，因此可以通過(guò)光纖電纜傳輸更多信息。在發(fā)射器和接收器上使用數(shù)字信號(hào)處理，相干 WDM 技術(shù)在 DWDM 網(wǎng)絡(luò)中提供具有成本效益和高度可靠的光傳輸。
當(dāng) WDM 在 20 世紀(jì) 90 年代中期首次推出時(shí)，典型的波長(zhǎng)數(shù)據(jù)速率為 2.5G。高速光調(diào)制器和更好的色散管理使向 10G 波長(zhǎng)的轉(zhuǎn)變成為可能。
相干 WDM 技術(shù)的出現(xiàn)使 100GbE 在骨干光網(wǎng)絡(luò)上的傳輸成為可能，并且在 DWDM 信道間隔或 DWDM 通用設(shè)備設(shè)計(jì)上沒(méi)有任何變化的情況下，網(wǎng)絡(luò)或光纖容量擴(kuò)展了 10 倍。
相干波分復(fù)用技術(shù)亮點(diǎn)
相干 WDM 技術(shù)提供更高的比特率、更大程度的靈活性、更簡(jiǎn)單的 DWDM 線路系統(tǒng)和更好的光學(xué)性能。
簡(jiǎn)化您的 DWDM 網(wǎng)絡(luò)
相干 WDM 技術(shù)有助于簡(jiǎn)化 DWDM 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和部署，這要?dú)w功于軟決策前向糾錯(cuò) (FEC)，這是一種使用額外的錯(cuò)誤檢測(cè)和糾正開(kāi)銷信息對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行編碼的方法，以檢測(cè)和糾正傳輸路徑中出現(xiàn)的錯(cuò)誤。
FEC 提供更多余量，允許更高比特率的信號(hào)以更少的再生點(diǎn)傳輸更遠(yuǎn)的距離。這導(dǎo)致更簡(jiǎn)單的光子線路、更少的設(shè)備、更低的成本，以及 DWDM 網(wǎng)絡(luò)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(shù)在部署DWDM網(wǎng)絡(luò)時(shí)常用的技術(shù)。這是一種在整個(gè)頻譜上應(yīng)用動(dòng)態(tài)處理的方法。因此，它可以以傳統(tǒng)壓縮器和均衡器過(guò)去無(wú)法做到的方式幫助平衡樂(lè)器和人聲的聲音。
頻譜整形為級(jí)聯(lián)的可重構(gòu)光分插復(fù)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(wǎng)格系統(tǒng)中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，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(shù)可以為各種 DWDM 網(wǎng)絡(luò)和 DWDM 應(yīng)用量身定制。相干光線路卡可以支持多種調(diào)制格式和不同的波特率，使運(yùn)營(yíng)商可以從多種線路速率中進(jìn)行選擇。完全可編程的相干 WDM 收發(fā)器提供范圍廣泛的可調(diào)性選項(xiàng)，增量容量之間具有精細(xì)的粒度。網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商可以利用所有可用容量并將超額利潤(rùn)轉(zhuǎn)化為創(chuàng)收服務(wù)。
強(qiáng)力緩解擴(kuò)散
當(dāng)光信號(hào)在光纜中傳輸時(shí)，不可避免地會(huì)出現(xiàn)色散（CD）和偏振模色散（PMD）等光纖損傷。通過(guò)減輕色散效應(yīng)，相干 WDM 技術(shù)中的高級(jí)數(shù)字信號(hào)處理器 (DSP) 消除了規(guī)劃色散圖和 PMD 預(yù)算的難題。這也消除了色散補(bǔ)償模塊 (DCM) 的成本和延遲。
此外，相干處理器提高了偏振相關(guān)損耗 (PDL) 的容限并跟蹤偏振狀態(tài) (SOP)，以避免因周跳而導(dǎo)致的誤碼，否則會(huì)影響光學(xué)性能。因此，運(yùn)營(yíng)商可以在比以往任何時(shí)候都更長(zhǎng)的距離上部署高達(dá)每個(gè)運(yùn)營(yíng)商 400G 的線路速率。高比特率信號(hào)甚至可以部署在以前無(wú)法支持 10G 的舊光纖上。
開(kāi)發(fā)中的相干 WDM 技術(shù)
在過(guò)去的幾年中，一些基本的相干波分復(fù)用技術(shù)已經(jīng)成功部署并應(yīng)用到DWDM 網(wǎng)絡(luò)中。
高階幅度/相位調(diào)制
在 2000 年代初期，許多光學(xué)實(shí)驗(yàn)旨在將每個(gè) WDM 信道的數(shù)據(jù)速率提高到超過(guò)使用 10G直接檢測(cè) (IM-DD)所能達(dá)到的水平。相移鍵控調(diào)制，如差分相移鍵控（DPSK）和差分正交相移鍵控（DQPSK）受到青睞，因?yàn)榕cIM-DD相比，在所需的光信噪比（OSNR ）方面具有顯著優(yōu)勢(shì))。此外，通過(guò)在載波中編碼更多的幅度或相位變化，可以增加每個(gè)符號(hào)中攜帶的比特?cái)?shù)，并且對(duì)光纖損傷的敏感度與符號(hào)率有關(guān)（不直接與比特率有關(guān)）。
偏振復(fù)用
光纖可以看作是一個(gè)圓形波導(dǎo)，它支持兩個(gè)正交偏振。通過(guò)使用偏振復(fù)用 (PM)載波有選擇地傳輸調(diào)制信號(hào)，我們可以在使用相同的 PM 接收器的同時(shí)有效地將給定調(diào)制技術(shù)的頻譜效率提高一倍。通過(guò)使用偏振復(fù)用，有效符號(hào)率可以降低到單偏振傳輸?shù)囊话搿＿@使得通過(guò)使用低速電子設(shè)備實(shí)現(xiàn)高速 DWDM 傳輸系統(tǒng)成為可能。
相干檢測(cè)
相干檢測(cè)起源于無(wú)線電通信，其中本地載波與接收到的射頻 (RF) 信號(hào)混合以生成乘積項(xiàng)。結(jié)果，可以對(duì)接收到的射頻信號(hào)進(jìn)行頻率轉(zhuǎn)換和解調(diào)。在 DWDM 網(wǎng)絡(luò)中，相干檢測(cè)不僅可以實(shí)現(xiàn)比直接檢測(cè)更高的靈敏度，而且可以顯著提高頻譜效率（在每個(gè)符號(hào)上編碼更多比特），因?yàn)樗褂霉廨d波的相位、幅度和偏振來(lái)承載信息。另外，相干檢測(cè)是一個(gè)線性過(guò)程，可以采用線性均衡來(lái)有效補(bǔ)償CD和PMD。
展望未來(lái)
在 WDM 行業(yè)內(nèi)，相干 WDM 技術(shù)構(gòu)成了高效 WDM 傳輸?shù)幕A(chǔ)。他們將相干光波長(zhǎng)的范圍擴(kuò)展到數(shù)千公里，最大限度地減少了信號(hào)再生的需要。但這還沒(méi)有結(jié)束。為了進(jìn)一步提高線路速率和頻譜效率，將研究更新的相干技術(shù)以繼續(xù)提供更好的 DWDM 網(wǎng)絡(luò)。
