引言$ y6 b5 L* ?# w1 f. N
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当今网络运营商在管理和优化基础设施方面面临多重挑战。这些挑战包括容量需求增长、提高网络效率的需要、成本降低要求、运营简化、可靠性提升以及能源消耗问题。本文探讨路由器基础相干光学技术如何应对这些挑战并彻底改变网络架构[1]。9 {$ Y) v2 M& m& H5 E" ?3 A
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- x' w( I- i& Z图1：展示路由器基础相干光学架构如何通过网络简化和层级融合实现成本节约。
! O. T% {# W) f8 ~相干光学网络的演进9 o4 ]0 m/ I: `5 G
# w/ {2 p9 r: }2 y$ s网络行业通过在城域网应用中引入400G相干可插拔光学器件实现了重大转变。这项创新促进了光传输层和IP层的融合，标志着网络架构发展的里程碑。主要的超大规模数据中心运营商率先认识并实施了这项技术，特别是在采用IP-over-DWDM架构的城域数据中心互连中。这些早期采用的成功经验已经推动了广泛实施，目前已有超过200家网络运营商采用这种节约成本的模式。0 ?* B: \( @. ^3 P2 ?" N. @; }$ B1 G
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服务提供商通过这项技术获得了显著的成本降低。例如，贝尔加拿大预计在十年内节省1.25亿加元，资本支出降低27%。这凸显了在网络基础设施中实施路由器基础相干光学技术带来的巨大经济效益。
$ O% b5 `) }) G- ?6 b% k1 U技术基础与实施
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路由器基础相干光学技术的成功很大程度上依赖于两种关键机械形态：QSFP-DD和OSFP。其中，QSFP-DD已经成为400G应用的主要形态，与广泛采用的主机平台规格相一致。这种标准化促进了更广泛的市场采用和实施。+ n% V$ B; }& M' H" g
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光线路系统的解耦在推进路由器基础相干光学技术采用方面发挥了关键作用。开放线路系统现在能够直接从路由器基础相干MSA可插拔模块传输波长，无需使用特定供应商的转发器。这种开放架构特别成功，目前约70%的实施都采用开放线路系统。9 A: G# ^. W; y* R9 T, C
先进特性与性能提升; \0 P6 e0 m2 ^# E5 ]$ M7 _
6 B V& p9 e7 L8 M0 G: I近期技术进步为相干光学系统带来了增强功能。采用Class 3技术（约120+ Gbaud数据率）的400G超长距离（ULH）模块将覆盖范围从城域/区域扩展到超长距离。这一进步显著降低了网络运营商在各种应用中的部署门槛。; u8 o" K. z4 F: t1 E& n
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Arelion使用Acacia的Delphi-DSP基础400G ULH模块进行的成功试验是这些改进的典型例子。该试验在2,253公里距离上展示了出色性能，资本支出降低35%，运营支出降低84%。
6 b" H/ w3 d1 x0 {行业影响与未来发展
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& k7 g6 F k- f- D0 N随着800G可互操作相干MSA模块的引入，行业持续发展。这些模块代表了网络容量的新一代，使运营商能够将每链路的数据包核心容量翻倍，同时显著提高功率效率。Colt率先在思科8000系列路由器端口试用800G ZR+相干可插拔光学器件，每比特功耗降低33.3%，为网络效率设立了新标准。- r6 q6 Y2 G5 S- C8 i4 T) x7 X
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路由器基础相干光学技术的应用范围已经超越了超大规模数据中心和服务提供商的初期采用。研究和教育网络、企业网络以及其他各类运营商现在都在实施这项技术以优化总体拥有成本。此外，该技术的多功能性扩展到了用于Fabric扩展的网络交换机，为远程站点互连提供了灵活解决方案。
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展望未来，像Acacia这样的公司继续推动相干光学技术的发展。其最新一代MSA可插拔模块采用第9代Delphi DSP ASIC和130+Gbaud高速硅基光电子光电子集成芯片技术，代表了现代网络基础设施中低功耗、标准化解决方案的最高水平。6 C! z4 o0 T( G9 s& c+ J8 I) T
参考来源1 i/ N6 T( ?1 `* L/ A h- v
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[1] E. Park, "Expanding Applications of Router-based Coherent Optics," Acacia Inc., Jan. 6, 2025. [Online]. Available: https://acacia-inc.com/blog/advancing-router-based-optics-400g-to-800g/ (accessed Jan. 13, 2025)6 Z" b/ A8 T& x2 j1 X" u: [
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/ a, g9 T& @' }$ N: s软件试用申请欢迎光电子芯片研发人员申请试用PIC Studio,其中包含：代码绘版软件PhotoCAD，DRC软件pVerify，片上链路仿真软件pSim，光纤系统仿真软件pSim+等。更多新功能和新软件将于近期发布，敬请期待！7 a" ^6 {4 ]& w8 R% }/ Z9 y( B* u
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% [8 v: |. D% q! Z* q+ ?深圳逍遥科技有限公司（Latitude Design Automation Inc.）是一家专注于半导体芯片设计自动化（EDA）的高科技软件公司。我们自主开发特色工艺芯片设计和仿真软件，提供成熟的设计解决方案如PIC Studio、MEMS Studio和Meta Studio，分别针对光电芯片、微机电系统、超透镜的设计与仿真。我们提供特色工艺的半导体芯片集成电路版图、IP和PDK工程服务，广泛服务于光通讯、光计算、光量子通信和微纳光子器件领域的头部客户。逍遥科技与国内外晶圆代工厂及硅光/MEMS中试线合作，推动特色工艺半导体产业链发展，致力于为客户提供前沿技术与服务。2 ^6 _8 V* K' }5 ^$ W* d: v
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