受人工智能 (AI) 对带宽需求激增的推动，光网络行业正经历着数十年来最重大的变革之一。事实上，到 2028 年，AI 将需要每秒 913 ZB 的带宽，比去年高出 30 多倍[1]。
AI 工作负载、边缘计算、高清视频流和全球连接需求给现有网络带来了巨大的压力，尤其是在功耗和占地面积方面。鉴于电力供应、机架冷却以及有限的机架和通道空间等限制，这些资源无法随着数据需求的线性增长而扩展。2024 年，数据中心约占全球电力消耗的 1.5%，即 415 太瓦时 (TWh)。预计到 2030 年，数据中心的电力消耗将翻一番以上，达到约 945 太瓦时[2]。面对这些挑战，相干光插拔技术应运而生，成为在显著降低功耗和占地面积的同时提供更高带宽的关键技术创新之一。
为了更直观地理解，在2000年左右，每千兆流量的功耗（W/G）约为15 W/G。十年后，在互补金属氧化物半导体（CMOS）技术创新的推动下，这一比率降至4 W/G。如今，借助最新一代相干可插拔器件和3纳米CMOS技术，这一比率自2000年以来已降低了99%，达到了惊人的0.03 W/G。
相干可插拔器件无疑是当今光网络演进的核心，它带来了前所未有的效率和灵活性。
800G相干可插拔器件的出现，标志着这一演进仍在继续。
400G ZR和ZR+可插拔器件的推出，标志着光网络行业的一个重要转折点。最初，400G ZR 相干可插拔光模块的目标应用是数据中心互连 (DCI)，用于连接城域或区域范围内的超大规模数据中心（通常为 80-120 公里）。随后，推出了新的 ZR+ 版本，以支持更远的传输距离（800 公里以上）和更精细的带宽粒度——以 100G 为增量，同时支持以太网和 OTN 速率，并支持不同的波长业务。
如今，随着 800G ZR/ZR+ 相干可插拔光模块的推出，该技术实现了重大飞跃。800G ZR/ZR+ 相干可插拔光模块是对现有 400G 版本的有力补充，为聚合流量和 DCI 提供了一种经济高效的光传输解决方案。这一代相干可插拔光模块代表了网络技术的变革性进步，它利用先进的 3 纳米 CMOS 工艺，并支持开放式概率星座整形和标准化的多厂商互操作性等高级功能，从而实现了前所未有的性能和效率。
这些 800G ZR/ZR+ 相干可插拔模块不仅仅是速度的提升；它们代表着全面的增强，简化了各种网络场景下的部署，同时又不影响性能、可视性和弹性。随着业界向支持原生 800 GbE 客户端接口迈进，这些 800G 可插拔模块正成为新的标准，为人工智能时代的高速连接和核心传输应用提供强大的解决方案。
凭借其优异的光学性能、基于简单通用管理接口规范 (CMIS) 的管理以及多厂商互操作性，800G ZR+ 的应用范围已显著扩展，不再局限于城域数据中心互连 (DCI)，而是涵盖以下领域：
1.城域网：网络运营商目前正使用 800G ZR+ 进行城域和区域光传输，以降低每比特每公里的成本。
2.骨干网连接：网络运营商正在使用集成在其路由器中的 800G ZR/ZR+ 相干可插拔模块来连接高容量骨干链路。
3.人工智能集群：随着人工智能工作负载的激增，800G ZR/ZR+ 相干可插拔模块正成为连接数据中心之间 GPU 集群和存储架构的首选解决方案，满足高吞吐量和低延迟的需求。
4.全距离数据中心互连 (DCI)：凭借极具竞争力的经济性、易于管理的特性以及 QSFP-DD 等小型封装形式下创纪录的光学性能，800G ZR+ 能够实现更远距离（800 Gb/s 下超过 1700 公里）的 DCI。
800G ZR/ZR+ 模块的广泛应用反映了其良好的市场发展势头，因为它们兼具高性能、高密度和高能效等优势。据 Cignal AI 预测，到 2029 年，800G ZR/ZR+ 相干可插拔模块的市场规模预计将增长至近 50 亿美元[3]。
向下兼容和完全可编程性？强大的组合
推动 800G ZR/ZR+ 相干可插拔模块普及的关键因素在于其向下兼容和完全可编程性。这些模块并非固定于单一数据速率或应用，而是可以根据网络和互操作性需求动态调整容量、调制格式、波特率和前向纠错 (FEC)。例如，比特率可以动态降低至 600G、400G 甚至 200G，从而利用相干可插拔模块及其紧凑的外形尺寸（例如 QSFP-DD）实现前所未有的光传输距离。
诺基亚的ICE-X 800G ZR+是一款领先的800G ZR+相干可插拔模块，可在1700公里以上提供800G速率，在2000公里以上提供600G速率，在3000公里以上提供400G速率，在4000公里以上提供200G速率。同样，如图1所示，FEC和PCS功能可以与符合行业MSA（例如OIF、OpenROADM或OpenZR+）的第三方相干可插拔模块互操作。
在最佳实现方案中，互操作性可以支持不同的比特率，例如，运行在400G比特率下的800G ZR/ZR+相干可插拔模块可以直接无缝地连接到400G ZR和ZR+模块，从而实现与已安装的400G路由器的无缝集成。
这种多速率互操作性是领先的 800G ZR/ZR+ 可插拔光模块最有价值的特性之一，因为它对网络规划和运营有着积极的影响。网络运营商可从中受益匪浅，包括：
在保持现有 400G 设备基础的同时提升性能和效率：即使网络运营商的现有基础设施仅支持 400G，他们也可以部署最新的 800G ZR/ZR+ 相干可插拔光模块。这样无需更新路由器即可提升性能和效率。
避免过早升级路由器，最大化投资回报率：向下兼容性意味着网络运营商无需过早更换路由器。他们可以继续使用现有的 400G 平台，并在需要的地方逐步部署支持 800G 的光模块。这种方法可以延长设备寿命，优化资本投资，并降低总体拥有成本。
通过逐站升级提升运营灵活性：800G ZR/ZR+ 相干可插拔模块的可编程性使运营商能够以增量方式升级网络，每次升级一个站点或一个区域，如图 2 所示。这种模块化的容量扩展方式最大限度地减少了服务中断，并使投资与流量增长保持一致。换句话说，运营商可以按照自己的节奏过渡到 800G 性能，并利用相同的端口、路由器和管理工具——这是加速实际应用的关键因素。
下一步是什么？
虽然 800G ZR/ZR+ 相干可插拔光模块正在迅速重塑市场格局，但下一个发展里程碑——1600G ZR/ZR+ 相干可插拔光模块——已近在眼前。随着人工智能工作负载、边缘计算和云规模互连的持续爆炸式增长，对更高容量、更低功耗的光解决方案的需求只会更加迫切。
1600G 版本将以 800G 的原理为基础，进一步提升性能、密度和能效。目前，下一代可插拔设备的设计方向主要有以下几种：
双子载波架构：为了在 ZR+ 级别的传输距离上实现 1600 Gb/s 的传输速率，基于标准的方案预计将采用双子载波架构——本质上是将 1600 Gb/s 的波长数字分割成两个低波特率的子载波，以克服色散 (CD) 和均衡增强相位噪声 (EEPN) 的挑战。这种架构能够平衡激光器的成本和 DSP 的复杂度。对于 1600G ZR（传输距离可达 80 公里），则采用与现有 800G 和 400G ZR/ZR+ 类似的单载波架构。
先进材料与集成：向 1600G ZR+ 的过渡将需要更高效的光子集成平台——利用更广泛的先进材料，甚至可能是多种材料的混合使用，包括硅光子材料 (SiPh)、磷化铟 (InP) 和薄膜铌酸锂 (TFLN)。这些材料能够在保持紧凑尺寸的同时，实现更高的波特率、更优的调制带宽和更低的插入损耗。
下一代 DSP：1600G 相干引擎将采用 3 纳米和亚 3 纳米 CMOS 工艺，例如 2 纳米或 1.6 纳米，以实现更高的符号速率（260+ GBaud）、更低的延迟和更高的每比特功率效率。
外形尺寸演进：首批 1600G 可插拔模块预计将采用 OSFP、OSFP-XD 或 QSFP-DD112 外形尺寸，从而确保与未来几代 1600G 路由器的兼容性，同时保持当前可插拔模块的可维护性和密度优势。
相干可插拔模块是光网络行业转型的核心。最新一代 800G ZR/ZR+ 不仅仅是一次渐进式升级，它正在重塑光网络行业在可扩展性、可持续性和创新方面的发展方式。
从 800G ZR/ZR+ 的广泛成功（其应用范围已扩展到 DCI 之外，并能无缝集成到现有的 400G 基础设施中），到 1600G Tb/s 相干可插拔模块的强劲发展势头，这一技术浪潮正在推动光网络效率和性能迈向新时代。
相干可插拔模块兼具可编程性、向下兼容性和高能效，使网络运营商能够智能地演进其基础设施，从而延长设备寿命、降低运营成本，并为未来的数据需求做好准备。
随着网络规模不断扩大，迈向多太比特级性能，发展方向已然清晰：相干可插拔光模块仍将是可持续、高容量光网络的基石——在更小的空间内，以更低的功耗实现更高的带宽。
参考文献
[1] The 650 Group
[2] https://www.iea.org/reports/energy-and-ai/energy-demand-from-ai
[3] https://cignal.ai/2025/07/800g-coherent-pluggable-shipments-to-exceed-1b-revenue-in-2026/
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