OFC23預(yù)熱：高性能相干光學(xué)

  ICC訊（編譯：Nina）自上一種新的高性能相干光學(xué)系統(tǒng)商用以來已有三年了。下圖顯示，Gen90P(800Gbps)相干光學(xué)器件最初于2020年初由Ciena進(jìn)行商業(yè)部署，隨后是Infinera、華為和諾基亞。上一代(Gen60P)早在2017年就開始商用，這意味著在2023年，是時(shí)候迎接新一代了。

  上周，Acacia/Cisco宣布已開始向客戶發(fā)貨Gen120P(1.2Tbps+)解決方案；去年，NEL宣布開發(fā)Gen120P DSP解決方案。隨著Gen120P成為現(xiàn)實(shí)，預(yù)計(jì)在OFC23上，設(shè)備和器件供應(yīng)商將發(fā)布更多此類公告。一些供應(yīng)商已推出的解決方案可能提供略高的波特率或1.6Tbps的最高速度。但隨著解決方案達(dá)到香農(nóng)極限，性能回報(bào)不可避免地下降，那么Gen120P的賣點(diǎn)是什么?

圖一：各世代相干技術(shù)的商用情況

圖片來源：Cignal AI

  遞減收益和每比特成本

  連續(xù)幾代高性能光學(xué)器件已經(jīng)通過包括子載波、概率整形和增強(qiáng)FEC在內(nèi)的技術(shù)使性能更接近光纖的理論最大容量。因此，頻譜效率(特定帶寬范圍內(nèi)的可用流量)已有效地達(dá)到最大值。雖然早期的換代(例如，Gen30P到Gen60P)可以在單個(gè)光纖上獲得更多的帶寬，但向Gen120P的過渡，情況不再如此。相反，最新一代將把信號(hào)傳輸?shù)礁h(yuǎn)的距離，并在需要最佳性能的路線上降低每比特的總成本。

  相干光學(xué)器件很少以其最大宣傳速率部署。這是因?yàn)樗俾屎途嚯x是負(fù)相關(guān)的，所以以較低的速率部署相干光學(xué)器件意味著信號(hào)可以傳輸?shù)酶h(yuǎn)。距離和速度之間的權(quán)衡可以在下圖中看到，其中Gen90P以400Gbps部署時(shí)的最大傳輸距離幾乎是800Gbps時(shí)的四倍。

圖二：相干光學(xué)器件的部署速率和距離

圖片來源：Cignal AI

  由于相干光學(xué)器件能夠以較低的速度傳輸更遠(yuǎn)的距離，Gen60P(400/600Gbps)和Gen90P(800Gbps)光學(xué)器件主要用于在數(shù)千公里的距離內(nèi)傳輸400Gbps信號(hào)。Gen120P將專注于在類似距離上部署800Gbps信號(hào)。雖然800GbE將是不太流行的客戶端接口，但一些數(shù)據(jù)中心運(yùn)營商將使用800Gbps相干鏈路來傳輸2x400GbE。在光纖頻譜最有價(jià)值的遠(yuǎn)距離(如海底網(wǎng)絡(luò))應(yīng)用中尤其如此。

  Gen120之所以能降低每比特成本，是因?yàn)樵黾恿嗣總€(gè)激光器的容量和運(yùn)行這些激光器所需的硬件(DSP、接收器等)。雖然光纖的容量可能與早期相干代相同，但Gen120P所需的激光器和相關(guān)硬件更少。因此，尤其是在頻譜效率最高的長途線路上，Gen120P將節(jié)省成本。

  可插拔產(chǎn)品縮小差距

  如果在OFC23上沒有提及相應(yīng)的Gen120C可插拔解決方案，那么任何關(guān)于Gen120P的討論都是疏忽大意的。這是歷史上第一次，同一波特率的性能(Performance)和緊湊(Compact)版本將在同一年問世(關(guān)于性能版本和緊湊版本的說明，請(qǐng)參考文末的ICC補(bǔ)充)。Gen120C將于今年年底上市，將用于OIF指定的800ZR模塊，供數(shù)據(jù)中心之間使用。與Gen120P一樣，Gen120C最重要的優(yōu)勢(shì)之一將是以400Gbps的速度進(jìn)行長距離操作，這是一種新的長距離400ZR+變體。雖然在OFC23上發(fā)布產(chǎn)品可能有點(diǎn)早，但Gen120C的基礎(chǔ)技術(shù)(調(diào)制器、光學(xué)前端)肯定會(huì)出現(xiàn)。

  OFC23上的Gen120P

  高性能相干光學(xué)在光學(xué)中獲得最多關(guān)注。它們的速度一代比一代更快，傳輸距離也一代比一代遠(yuǎn)。在幾年技術(shù)能力沒有新的飛躍之后，Gen120P將在今年的OFC上引起很大的轟動(dòng)。產(chǎn)品發(fā)貨(至網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商實(shí)驗(yàn)室)將緊隨其后，商業(yè)部署則預(yù)計(jì)將在今年下半年的某個(gè)時(shí)候。

  ICC補(bǔ)充：關(guān)于Cignal AI對(duì)相干技術(shù)世代的新定義

  長期以來，電信行業(yè)以“Gen1”到“Gen5”的命名方法來定義新一代相干光通信技術(shù)：2010年--第一代以每秒28GBaud為基礎(chǔ)的相干光產(chǎn)品問世。2013年--第二代以每秒40GBaud為基礎(chǔ)的相干光產(chǎn)品面世。2017年--波特率在60GBaud左右的第三代相干解決方案面世。2020年--第四代包括400ZR和400ZR+，波特率類似第三代，但側(cè)重于低功耗和可插拔格式。2020年--第五代解決方案波特率接近100GBaud。

  隨著可插拔相干(例如 400ZR/ZR+)的發(fā)展，相干技術(shù)發(fā)展方向產(chǎn)生顯著分歧，一條路徑專注于最大化性能(Performance)，另一條專注于降低功率和成本以實(shí)現(xiàn)緊湊(Compact)部署。Cignal AI提出新的定義方法，根據(jù)最大波特率對(duì)相干DSP技術(shù)重新進(jìn)行分類，并定義DSP是針對(duì)性能(P)還是緊湊型應(yīng)用(C)進(jìn)行優(yōu)化。在新定義方式中，根據(jù)DSP最大波特率，目前相干世代分為30GBaud、60GBaud、90GBaud和120GBaud四代。

  原文：OFC23 Preview: High-Performance Coherent Optics - Cignal AI - https://cignal.ai/2023/02/ofc23-preview-high-performance-coherent-optics/