全球范圍內(nèi)正在興起數(shù)據(jù)中心的建設(shè)熱潮，同時(shí)當(dāng)今的CPU和內(nèi)存可以確保非常低的時(shí)延，能在幾分之一秒內(nèi)掌握大量數(shù)據(jù)在多臺(tái)服務(wù)器上的分布信息。

其他基礎(chǔ)設(shè)施能否跟上這個(gè)步伐顯得尤為重要。數(shù)據(jù)量的飛速增長(zhǎng)已經(jīng)變成了一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。為了避免很快出現(xiàn)瓶頸，在數(shù)據(jù)傳輸?shù)拿總€(gè)階段都需要提高比特率效率。

光數(shù)據(jù)傳輸最初就像電子數(shù)據(jù)傳輸一樣，采用了最簡(jiǎn)單、因此成本也最低的數(shù)字編碼方案：歸零(RZ)或非歸零(NRZ)開(kāi)關(guān)鍵控(OOK)。信號(hào)是理想的1（通電）和0（斷電）矩形序列。

但是當(dāng)傳輸速率達(dá)到40 Gbps時(shí)，這一概念就會(huì)遇到限制。

由于40和100 Gbps的高時(shí)鐘速率，OOK信號(hào)所占用的帶寬變得比50 GHz ITU信道的帶寬還大。如上圖所示，頻譜擴(kuò)大的信道開(kāi)始與臨近信道重疊，信號(hào)經(jīng)過(guò)波長(zhǎng)濾波器整形，結(jié)果會(huì)產(chǎn)生串?dāng)_和調(diào)制信息質(zhì)量下降。

出于這個(gè)原因，高速傳輸需要從OOK轉(zhuǎn)向更復(fù)雜的調(diào)制方案，例如差分正交相移鍵控(DQPSK)。取決于符號(hào)時(shí)鐘速率，復(fù)合調(diào)制可以減少需要的帶寬，支持在50 GHz ITU信道規(guī)劃中實(shí)現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)傳輸速率。

這些新概念還支持通過(guò)數(shù)字信號(hào)處理配合相干檢測(cè)，對(duì)色散(CD)和偏振模色散(PMD)進(jìn)行補(bǔ)償。色散是由于光波以不同速度進(jìn)行傳輸（取決于光波頻率和偏振狀態(tài)）而產(chǎn)生的一種效應(yīng)，它將會(huì)導(dǎo)致脈沖變寬，如果不進(jìn)行補(bǔ)償可能會(huì)降低信號(hào)質(zhì)量。

在長(zhǎng)光纖中色散問(wèn)題尤為嚴(yán)重。復(fù)合調(diào)制方案使用光波的所有參數(shù)（幅度和頻率或相位）進(jìn)行信息編碼，可以有效改善頻譜效率。無(wú)線工程師多年來(lái)一直得益于這種方法，現(xiàn)在光通信工程師也能使用這種方法。光傳輸是選擇高等級(jí)的調(diào)制還是更高的波特率？

使用相干檢測(cè)意味著，復(fù)合光調(diào)制不需要采用PMD補(bǔ)償器或色散補(bǔ)償光纖，也不會(huì)遇到這些元件所增加的損耗和時(shí)延。

除了相干檢測(cè)之外，復(fù)合調(diào)制方案還能與其他傳輸方法結(jié)合使用，通過(guò)光纖鏈路更高效地傳送數(shù)據(jù)信號(hào)。例如，在偏振多路復(fù)用(PDM)中，第二個(gè)光波信號(hào)與第一個(gè)光波信號(hào)正交偏振，可承載獨(dú)立的信息，并通過(guò)同一條光纖進(jìn)行傳輸（見(jiàn)下圖）。這就像增加了另一個(gè)信道一樣，無(wú)需使用第二條光纖便可將傳輸速度增加一倍。

下圖顯示了這些不同技術(shù)的組合是如何改善頻譜效率的。底部是最簡(jiǎn)單的方案：OOK。使用正交相移鍵控(QPSK)的話，符號(hào)速率與OOK相同，而傳輸速率可以增加一倍，這是因?yàn)樵赒PSK中，一個(gè)符號(hào)可以編碼2個(gè)比特。

通過(guò)PDM還可以使傳輸速率再增加一倍。QPSK加上PDM，可在相同時(shí)間內(nèi)（即在相同時(shí)鐘速率下）傳送2 × 2 = 4倍數(shù)量的比特。

最后，使用脈沖成形濾波器可以進(jìn)一步縮小所占用的頻譜，在50GHz信道中可達(dá)到100Gbps的傳輸速率。

審核編輯 ：李倩