随着5G和光纤入户的普及，视频应用和云应用正如雨后春笋般快速普及，网络带宽需求快速增长。而随着DSP、硅光子和光电集成领域的技术进步，使相干通讯技术的应用大幅增加。相干DSP技术对于下一代互联网的速度提升至关重要。为此，思科专门组织了一批业内一流的开发人员，来满足这一技术需求。通过将(思科于2021年1月收购的)Acacia开发的DSP与思科内部开发的系统方案相结合，已交付的相干光通讯端口数量超过65万个，根据Cignal AI发布的市场报告，这些端口大约占到全球已部署相干端口总数的25%。
相干技术最初出现在多种长途骨干网通讯应用场景中，然而随着数据传输速率日益提高，相干技术的应用范围正逐渐扩展到容量更大的边缘网络以及对功耗更敏感的城域网。展望将来，这些中、短距离接口在相干端口总数中所占的份额将越来越大。
相干DSP的设计通常要满足两种应用场景：一种是安装在线路卡上或机箱内部的嵌入式模块，另一种则用于网络接口的可插拔模块之中。由于思科在路由器平台和光传输系统方面的DSP应用很广，所以我们才能深入理解嵌入式以及可插拔架构的不同需求。这只专门组建的团队总共针对嵌入式模块开发了6代DSP，针对可插拔模块开发了3代DSP，在此过程中也积累了大量独特的内部设计经验。
灵活适应多种传输距离的解决方案
嵌入式模块采用高性能DSP，同时依托多种复杂算法，以满足最苛刻的应用场景，比如数据中心与城域网和长途国家骨干网络之间的高容量长途链路，或者是洲际海底光缆传输等。
Cisco依托Acacia Pico DSP开发的1.2T AC1200模块就是一种嵌入式相干模块，是网络运营商部署在城域网、长途骨干网和越洋海缆网络中的一种高性能且灵活解决方案。考虑到服务提供商要满足的应用场景和距离要求比较复杂，嵌入模块可以通过软件定义的方式灵活适配城域网优化和长途网络优化的多种应用场景，有利于节省资本支出，降低运营成本。举个例子，澳大利亚学术和研究网络(简称AARNet)正是因为在其城域、大区和海缆网络中部署了相同的NCS1004平台，所以才能充分利用AC1200嵌入模块的多距离优化传输能力。
路由光网络(Routed Optical Network)
再来看可插拔相干模块，例如四通道小型双密度可插拔模块(简称QSFP-DD)，其关键优势包括体积小、功耗低、容量高。最近推出的像400ZR、OpenZR+等传输速率在400Gbps的新一代相干可插拔模块则可以直接插入交换机和路由器的标准网络接口。这样一来，运营商和互联网企业就能灵活设计一系列不同的、创新性的网络架构。举个例子，思科路由光网络解决方案就是通过这些400G相干可插拔光模块实现的，与运行IP流量的传统光传输网络相比，其网络架构更加简化。
路由光网络具有以下的突出优势
● 可以将网络的总体拥有成本降低45%
● 基于开放标准，可以多厂商互联互通
● 低功耗，400G 相干光模块低至18W
● 消除额外的波长变换器和光纤、模块，简化网络架构
● 减少相配套的机架空间和耗电
● 支持开放的北向管理接口，IP +光传输统一管控
由于400G 相干光可插拔模块可满足多种接口需求，并且可多厂家兼容互通，因此市场接受速度也不断加快，可以说，400G相干可插拔光模块在整个行业的应用也是一个重要的市场转折点。
尽管Acacia公司于2014年推出的100G CFP模块即标志着可插拔相干技术已经问世，但预计400G相干可插拔光模块将进一步扩大可插拔相干技术的应用。实际上行业分析师LightCounting已经给出了预测，那就是到2025年，100G及以上的可插拔相干端口部署规模将增加超过200%。
互联网带宽批发运营商Telia Carrier已成为2020年首批使用思科路由光网络(Routed Optical Networking)的新网络架构的主流运营商之一。
在该网络中，运营商的路由器将通过波分复用(WDM)链路与400G ZR可插拔光模块逐跳连接。通过简化的网络架构，Telia Carrier将受益于不再需要分别管理光传输网络和IP网络就可以在120公里的距离内提供400 Gbps的连接性。
相干DSP在推动光传输速率的提升以及新能力的广泛应用上发挥了重要作用，这种推动作用未来仍将继续。从迄今为止已交付的思科/Acacia DSP端口数量来看，很明显，这项技术能让网络供应商以简单经济的方式满足全球对更高带宽的需求。我们将通过DSP、硅光子、集成以及创新设计方面的不断提升来实现这一目标。
作者：蒋星
思科解决方案架构师
（采编：www.znzbw.cn）
