100G数据中心互联（DCI）：相干探测VS直接探测哪一种更好？

随着5G通信、云计算、大数据、物联网、超高清视频等应用的蓬勃发展，对数据中心的网络容量及其性能提出了更高要求，迫使数据中心互联（DCI）从原先的10G向100G发生转变。与此同时，伴随着相干探测技术和直接探测技术的成熟化发展，两种技术在数据中心互联中得到了广泛应用。在构建100G数据中心互联（DCI）时，面对这两种技术您是否不知如何抉择？本文将重点为您介绍这两种检测技术并将两者进行对比，教您如何选择。

相干探测是什么？基本原理是什么？

相干探测是一种间接检测技术，利用光的相干特性，将本振光和载有被测信息的信号光在进入光探测器之前通过混频器进行光学混频，产生一个本振光和信号光的差频分量，然后通过探测两束相干光的光强信息，进而获得更大信噪比。该项检测技术具备转换增益高、检测能力强、信噪比高等优点，被广泛应用于光通信系统以及光学测量领域。

相干探测在光接收机处使用了本地振荡器，可为长距离DWDM网络实现在单个波长上进行100G传输，同时，光接收机可追踪到光发射机的相位，便于提供传输信号所携带的任何相位和频率信息。

尽管相干探测是由无线通信系统衍生的概念，但目前它已被应用光通信中，尤其是长距离的光网络。但是对于100G城域网内的数据中心互联来说，相干探测的高成本和功耗是一件令人感到困扰的问题，有待解决。

直接探测是什么？基本原理是什么？

直接探测是指在接收端用光检测器把调制的光波变为原来的电信号，是一种光强检测，它只在接收端检测信号的幅度。该项检测技术具备结构简单和功耗低等优势，通常情况下，用于城域网的短距离传输和点对点连接，是短距离光通信的理想选择；与此同时，随着该项技术的日益成熟化发展，可用于城域网中的数据中心互联。值得一提的是，基于PAM4的直接探测光纤传输系统可在符合光信噪比的要求下借助外界放大设备进行远距离（可达80km）的100G信号传输。

与相干探测不同的是，直接探测是通过强度调制来调制光波，而相干探测是通过相干调制来调制光波，也就是利用要传输的信号来改变光载波的振幅、频率和相位调制。

相干探测与直接探测：哪个更好？

由于相干探测和直接探测都可用于100G城域网内的数据中心互联，那么选择哪个更好呢？我们可以从如下几个方面进行对比以便做出正确的选择：

光纤容量——由其工作原理可知，与直接探测相比，相干探测可利用传输的信号来改光载波的振幅、频率和相位，因此，它可以在相同带宽的前提条件下获得更高的光纤容量。

传输距离——直接探测的传输距离可达80km，而相干探测适用于长距离传输，可传输高达数千公里（1000km以上）。

信噪比——与直接探测相比，相干探测更容易获得大的信噪比，可恢复的信号种类较多，并且频率选择性较好，更适合密集波分复用系统。

简便性——相对于直接探测而言，相干探测采用数字信号处理（DSP）的方式补偿光纤中的线性（色度色散（CD）、偏振模色散（PMD））和非线性损伤，简化了光网络的设计及部署，更加便捷。

成本——由于相干探测光通信系统需要专用的集成电路和数字信号处理器，而直接探测光通信系统不需要，因此直接探测光通信系统节省了大量的100G光模块，相对于相干光通信系统而言成本低，更加实惠。

功耗——相干探测光通信系统附加了光学组件及数字信号处理器，其功耗相对于直接探测的功耗而言更大。

灵活性——与直接探测相比，相干探测能提供更好的检测性能，但其系统的复杂性也随之提升，灵活性较低。

总结

目前，相干探测凭借着高容量、高信噪比等优势在城域网内的长距离数据中心互联中得到广泛应用；而直接探测也正以一种经济可行的方式在城域网内的短距离数据中心互联中得到快速发展，因此，在构建100G数据中心互联时可根据其传输的距离来选择这两种技术。

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