为了实现400G长距离（LH）传输，三种400G光传输网络（OTN）技术应运而生：单载波400G、双载波400G和四载波400G。它们的主要区别在于用于传输的波长数量。这篇文章将揭示它们是什么以及各自的优缺点。
单载波400G OTN
单载波400G，或者说单波长400G，是指单个波长上有400G的容量。单载波400G采用PM-16QAM、PM-32QAM、PM-64QAM等高阶调制格式。通常，400G光传送网络的单载波仅用于网络接入、城域或DCI（数据中心互连）传输。
图1：单载波400G OTN
以PM-16QAM（偏振复用16正交幅度调制）为例。PM是指将400G（448Gbit/s）光信号分离为两个信号，并调制为在X和Y两个偏振方向上传输的过程，可以将原始信号速率减半（224Gbit/s）。QAM是将X和Y中的信号分离以进一步降低速率的过程。16代表4bit，即X、Y中的信号分别分为4个信号，速率将在之前224Gbit/s的基础上相应降低至1/4。通过使用PM-16QAM，此时的信号速率变为56G波特（电处理速率）。
注：因为在目前的电路技术中，100Gbit/s已经接近电子瓶颈的极限。如果波特率继续提高，信号丢失、功耗、电磁干扰等问题仍然是一个麻烦，即使解决，也需要巨大的成本。
图2：PM-16QAM
单载波400G光传输网络的优点
与多载波方案相比，单载波400G是一种更简单的波长分配解决方案，结构更简单，体积更小，易于网络管理，功耗更低。
借助更高阶的QAM，单载波400G OTN网络可以提高信号速率和频谱效率，这将显著扩大网络容量，增加需要支持的用户数量。
并且系统集成度高，可以将各个独立的子系统连接成一个完整的子系统，使它们相互协调工作，达到最佳的整体性能。
400G光传输网络单载波的缺点
由于400G OTN网络的单载波采用了更先进的QAM，因此需要更高的OSNR（光信噪比），并且大大缩短了传输距离（小于200km）。此外，单载波更容易受到激光相位噪声和光纤非线性效应的影响。因此，只有在某些不需要超长传输距离，但需要较大带宽容量的特定应用中，它才是最佳解决方案。
双载波400G OTN
双载波400G，也称为双波长400G，通过两个200G波长提供400G容量。基于2x200G超级信道方案的双载波400G系统，采用PM-QPSK(正交相移键控，符号表示2位，表示速率降低到1/2)、PM-8QAM或PM-16QAM等低阶调制格式。400G光传输网络双载波应用于更复杂的城域网，实现400G长途传输。
图3：双载波400G OTN
400G光传输网络双载波的优点
双载波400G的频谱效率提升了165%以上，系统集成度相对较高，体积小，功耗低。双载波400G被认为是400G OTN最常用的技术。
双载波400G的跨度比单载波400G更长，商用时可达500km。在低衰减光缆和EDFA(掺铒光纤放大器)的配合下，400G OTN网络的双载波覆盖可达1000km以上，基本可以满足400G长途传输应用。
400G光传输网络双载波的缺点
即使采用低衰减光缆和EDFA，双载波400G仍然达不到四载波400G的传输距离，不适合2000公里以上的超长距离（ULH）传输。
四载波400G OTN
四载波400G是指通过四个100G波长提供400G容量的解决方案。它是在100GPM-QPSK的基础上，通过4个载波构建400G超级信道来实现的，适用于超过2000km的超长途(ULH)传输。
图4：四载波400G OTN
四载波400G光传输网络的优点
● 400G OTN网络四载波采用成熟的100G传输技术，该技术已广泛用于商用。
● 它可以以相对较低的成本实现超过2000公里的超长距离传输。
四载波400G光传输网络的缺点
只有引入频谱压缩技术提高频谱效率，升级100G芯片解决集成度和功耗问题，四载波400G系统才有意义。否则，基于当前100G芯片构建的400G系统本质上就是100G系统。
总结
总的来说，400G长距离传输主要通过单载波、双载波和四载波来实现。单载波400G OTN网络只能覆盖不到200km的距离；双载波400G OTN网络是城域网传输(带PM-16QAM)、中长途传输(带PM-QPSK)的理想解决方案；400G OTN网络的四载波传输距离与100G相同，适用于ULH传输。随着全球数据流量的不断攀升，对带宽的需求是无止境的。虽然过渡到400G可能需要时间，但我们可以了解400G以太网的当前和未来趋势是什么。
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