100G數據中心互聯（DCI）：相干探測VS直接探測哪一種更好？

隨着5G通信、雲計算、大數據、物聯網、超高清視頻等應用的蓬勃發展，對數據中心的網絡容量及其性能提出了更高要求，迫使數據中心互聯（DCI）從原先的10G向100G發生轉變。與此同時，伴隨着相干探測技術和直接探測技術的成熟化發展，兩種技術在數據中心互聯中得到了廣泛應用。在構建100G數據中心互聯（DCI）時，面對這兩種技術您是否不知如何抉擇？本文將重點為您介紹這兩種檢測技術並將兩者進行對比，教您如何選擇。

相干探測是什麼？基本原理是什麼？

相干探測是一種間接檢測技術，利用光的相干特性，將本振光和載有被測信息的信號光在進入光探測器之前通過混頻器進行光學混頻，產生一個本振光和信號光的差頻分量，然後通過探測兩束相干光的光強信息，進而獲得更大信噪比。該項檢測技術具備轉換增益高、檢測能力強、信噪比高等優點，被廣泛應用於光通信系統以及光學測量領域。

相干探測在光接收機處使用了本地振蕩器，可為長距離DWDM網絡實現在單個波長上進行100G傳輸，同時，光接收機可追蹤到光發射機的相位，便於提供傳輸信號所攜帶的任何相位和頻率信息。

儘管相干探測是由無線通信系統衍生的概念，但目前它已被應用光通信中，尤其是長距離的光網絡。但是對於100G城域網內的數據中心互聯來說，相干探測的高成本和功耗是一件令人感到困擾的問題，有待解決。

直接探測是什麼？基本原理是什麼？

直接探測是指在接收端用光檢測器把調製的光波變為原來的電信號，是一種光強檢測，它只在接收端檢測信號的幅度。該項檢測技術具備結構簡單和功耗低等優勢，通常情況下，用於城域網的短距離傳輸和點對點連接，是短距離光通信的理想選擇；與此同時，隨着該項技術的日益成熟化發展，可用於城域網中的數據中心互聯。值得一提的是，基於PAM4的直接探測光纖傳輸系統可在符合光信噪比的要求下藉助外界放大設備進行遠距離（可達80km）的100G信號傳輸。

與相干探測不同的是，直接探測是通過強度調製來調製光波，而相干探測是通過相干調製來調製光波，也就是利用要傳輸的信號來改變光載波的振幅、頻率和相位調製。

相干探測與直接探測：哪個更好？

由於相干探測和直接探測都可用於100G城域網內的數據中心互聯，那麼選擇哪個更好呢？我們可以從如下幾個方面進行對比以便做出正確的選擇：

光纖容量——由其工作原理可知，與直接探測相比，相干探測可利用傳輸的信號來改光載波的振幅、頻率和相位，因此，它可以在相同帶寬的前提條件下獲得更高的光纖容量。

傳輸距離——直接探測的傳輸距離可達80km，而相干探測適用於長距離傳輸，可傳輸高達數千公里（1000km以上）。

信噪比——與直接探測相比，相干探測更容易獲得大的信噪比，可恢復的信號種類較多，並且頻率選擇性較好，更適合密集波分復用系統。

簡便性——相對於直接探測而言，相干探測採用數字信號處理（DSP）的方式補償光纖中的線性（色度色散（CD）、偏振模色散（PMD））和非線性損傷，簡化了光網絡的設計及部署，更加便捷。

成本——由於相干探測光通信系統需要專用的集成電路和數字信號處理器，而直接探測光通信系統不需要，因此直接探測光通信系統節省了大量的100G光模組，相對於相干光通信系統而言成本低，更加實惠。

功耗——相干探測光通信系統附加了光學組件及數字信號處理器，其功耗相對於直接探測的功耗而言更大。

靈活性——與直接探測相比，相干探測能提供更好的檢測性能，但其系統的複雜性也隨之提升，靈活性較低。

總結

目前，相干探測憑藉著高容量、高信噪比等優勢在城域網內的長距離數據中心互聯中得到廣泛應用；而直接探測也正以一種經濟可行的方式在城域網內的短距離數據中心互聯中得到快速發展，因此，在構建100G數據中心互聯時可根據其傳輸的距離來選擇這兩種技術。

相關文章：

如何組建100G城域網？