随着网络带宽需求以前所未有的速度增长，更复杂的技术已经到位，可以通过波分复用 ( WDM ) 经济高效地增加光带宽。使用精密的数字信号处理器 (DSP) 和先进的光子学，相干 WDM 技术彻底改变了 DWDM 传输，使波长速度从前相干时代的 10 Gb/s 发展到 100 Gb/s、200 Gb/s，甚至现在400 Gb/s 以及 800 Gb/s，配备最新的相干光学设备。
什么是相干波分复用技术？
相干 WDM 技术是指使用光的幅度和相位调制以及跨两个偏振的传输的先进光学技术，因此可以通过光纤电缆传输更多信息。在发射器和接收器上使用数字信号处理，相干 WDM 技术在 DWDM 网络中提供具有成本效益和高度可靠的光传输。
当 WDM 在 20 世纪 90 年代中期首次推出时，典型的波长数据速率为 2.5G。高速光调制器和更好的色散管理使向 10G 波长的转变成为可能。
相干 WDM 技术的出现使 100GbE 在骨干光网络上的传输成为可能，并且在 DWDM 信道间隔或 DWDM 通用设备设计上没有任何变化的情况下，网络或光纤容量扩展了 10 倍。
相干波分复用技术亮点
相干 WDM 技术提供更高的比特率、更大程度的灵活性、更简单的 DWDM 线路系统和更好的光学性能。
简化您的 DWDM 网络
相干 WDM 技术有助于简化 DWDM 网络规划和部署，这要归功于软决策前向纠错 (FEC)，这是一种使用额外的错误检测和纠正开销信息对原始信号进行编码的方法，以检测和纠正传输路径中出现的错误。
FEC 提供更多余量，允许更高比特率的信号以更少的再生点传输更远的距离。这导致更简单的光子线路、更少的设备、更低的成本，以及 DWDM 网络中显着更大的带宽。
最大化光纤容量
频谱整形也是相干WDM技术在部署DWDM网络时常用的技术。这是一种在整个频谱上应用动态处理的方法。因此，它可以以传统压缩器和均衡器过去无法做到的方式帮助平衡乐器和人声的声音。
频谱整形为级联的可重构光分插复用器 (ROADM)提供更大的容量，从而提高 DWDM 信道的频谱效率。作为灵活的 WDM 网格系统中的一项关键技术，它允许将载波挤得更近以最大限度地提高容量。
更大的灵活性
相干 WDM 技术可以为各种 DWDM 网络和 DWDM 应用量身定制。相干光线路卡可以支持多种调制格式和不同的波特率，使运营商可以从多种线路速率中进行选择。完全可编程的相干 WDM 收发器提供范围广泛的可调性选项，增量容量之间具有精细的粒度。网络运营商可以利用所有可用容量并将超额利润转化为创收服务。
强力缓解扩散
当光信号在光缆中传输时，不可避免地会出现色散（CD）和偏振模色散（PMD）等光纤损伤。通过减轻色散效应，相干 WDM 技术中的高级数字信号处理器 (DSP) 消除了规划色散图和 PMD 预算的难题。这也消除了色散补偿模块 (DCM) 的成本和延迟。
此外，相干处理器提高了偏振相关损耗 (PDL) 的容限并跟踪偏振状态 (SOP)，以避免因周跳而导致的误码，否则会影响光学性能。因此，运营商可以在比以往任何时候都更长的距离上部署高达每个运营商 400G 的线路速率。高比特率信号甚至可以部署在以前无法支持 10G 的旧光纤上。
开发中的相干 WDM 技术
在过去的几年中，一些基本的相干波分复用技术已经成功部署并应用到DWDM 网络中。
高阶幅度/相位调制
在 2000 年代初期，许多光学实验旨在将每个 WDM 信道的数据速率提高到超过使用 10G直接检测 (IM-DD)所能达到的水平。相移键控调制，如差分相移键控（DPSK）和差分正交相移键控（DQPSK）受到青睐，因为与IM-DD相比，在所需的光信噪比（OSNR ）方面具有显着优势)。此外，通过在载波中编码更多的幅度或相位变化，可以增加每个符号中携带的比特数，并且对光纤损伤的敏感度与符号率有关（不直接与比特率有关）。
偏振复用
光纤可以看作是一个圆形波导，它支持两个正交偏振。通过使用偏振复用 (PM)载波有选择地传输调制信号，我们可以在使用相同的 PM 接收器的同时有效地将给定调制技术的频谱效率提高一倍。通过使用偏振复用，有效符号率可以降低到单偏振传输的一半。这使得通过使用低速电子设备实现高速 DWDM 传输系统成为可能。
相干检测
相干检测起源于无线电通信，其中本地载波与接收到的射频 (RF) 信号混合以生成乘积项。结果，可以对接收到的射频信号进行频率转换和解调。在 DWDM 网络中，相干检测不仅可以实现比直接检测更高的灵敏度，而且可以显着提高频谱效率（在每个符号上编码更多比特），因为它使用光载波的相位、幅度和偏振来承载信息。另外，相干检测是一个线性过程，可以采用线性均衡来有效补偿CD和PMD。
展望未来
在 WDM 行业内，相干 WDM 技术构成了高效 WDM 传输的基础。他们将相干光波长的范围扩展到数千公里，最大限度地减少了信号再生的需要。但这还没有结束。为了进一步提高线路速率和频谱效率，将研究更新的相干技术以继续提供更好的 DWDM 网络。
