100G超长距离传输光模块来袭，2000km传输不是梦！

易飞扬

光模块的传输距离长短是一大核心参数，鉴于超长距离传输的市场需求和网络趋势，超长距离传输解决方案成为未来通信行业发展趋势。在超长距离光模块的实际使用中，会受到色散效应、非线性效应等物理障碍的限制。本文我们来了解实现超长距离传输的100G光模块。

对于100G网络中超过10km的应用，主要有三种解决方案：100G ER4(40km)、100G ZR4(80km)和100G DCO(2000km)。

100G ER4

100G ER4可实现40km的传输距离，通过在收发器内部使用半导体放大器（SOA），以增加功率预算。发射端可在1295nm、1300nm、1305nm和1310nm四个LAN WDM波段上工作。这四个波段上的光信号经WDM波分复用器复用后通过双工LC连接器在单模光纤上传输。在接收端，WDM波分复用器将信号分解到单个通道之前，SOA可放大信号。

最早的100G ER4光模块采用CFP和CFP2封装，但由于尺寸和功耗较大，且新推出的100G光交换机通常配备紧凑的QSFP28端口，而不是较大的CFP接口，于是很少在100G长距离应用中使用它们。因此市场更倾向于使用高密度100G QSFP28模块，以最大程度地提高容量并最小化空间，功耗和维护成本。

图1：100G QSFP28 ER4示意图

100G ZR4

100G ZR4可传输80km，在发射端四通道串行数据（NRZ）由CDR恢复并传递给四个激光驱动器，这些驱动器控制四个中心波长分别为1296nm、1300nm、1305nm和1309nm的激光器。光信号通过标准LC连接器多路复用到单模光纤。在接收端，通过SOA放大四个通道的光信号，然后通过集成的光解复用器对光信号进行解复用。每路光信号都由PIN检测器恢复，然后通过跨阻放大器和CDR传递到符合CAUI-4的输出驱动器。同理，市场上更倾向于QSFP28封装的100G ZR4，如图2所示：

图2：100G QSFP28 ZR4示意图

100G DCO

超越80km的传输运用，需要采用相干调制技术。100G DCO是80km以上至2000km的100G光传输应用为数不多的选择。100G DCO有CFP和CFP2两种封装，其中，CFP2 DCO提供了更大的灵活性，并且与CFP DCO相比，它支持更高的面板密度。

CFP2 DCO采用QP-QPSK调制，借助内置的DSP，不需要单独的色散补偿模块（DCM），而是自动具有电子色散补偿功能，使它能够在放大位点之间传输更远的距离。光模块内部包括光波复用器和马赫-曾德尔调制器，接收器包括光解复用器，双InP 90°光学混合混频器，以及集成的平衡PIN光电检测器和四通道TIA。

图3：100G CFP2 DCO示意图

100G CFP2 DCO有ZR/MR/LH三个版本，均采用紧凑型CFP2封装和成熟的16nm DSP。其中ZR模式可传输距离120km，MR模式下可传输距离300km，LH模式下可传输2000km。

当前网络基础架构向100G系统的迁移是不可避免的，并且越来越多的企业要求100G客户端接口在不使用昂贵的光放大器的情况下扩展到更长距离，100G ER4、ZR4和DCO满足了这些需求。

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