100G single-lambda（即單波長100Gbps）是一種使用PAM4（4階脈沖幅度調制編碼）調制技術實現每波長100Gbps傳輸的光學規范，該規范由100G Lambda 多源協議 (MSA) 工作組所發布。100G Lambda 多源協議 (MSA) 是一個共同致力于解決技術上的各種挑戰、開發新光學接口的行業聯盟，該行業聯盟所提出的光學接口規范都是圍繞每波長100Gbps速率所開發，旨在為100G/400G應用提供更為經濟高效的解決方案。
100G single-lambda技術（即單波長100Gbps技術）的出現并非巧合。市面上大多數的100Gb/s光模塊（如100GBASE-LR4/100GBASE-SR4/100G-CWDM4/100G-PSM4）都是由4個25Gb/s并行數據通道所組成，四個光信號經過復用器匯合，然后耦合到光線路的同一根光纖上進行傳輸，這其中需要一系列昂貴的光學器件和封裝。為了降低成本且獲得更高的傳輸效率，業界提出了100G single-lambda規范，遵循該規范的光模塊都是使用單波長100Gbps的PAM4光信令和編碼，有效減少了發射器和接收器使用個數（從4個減少到1個），降低了光學復雜性和成本。
100G single-lambda光模塊與常見的100G QSFP28光模塊有何區別？優勢在哪？
在100G光模塊中，光學器件的價格占總成本的60%以上。根據100G光模塊傳輸原理，常見的100G QSFP28光模塊（如100GBASE-SR4）使用了4個分立器件進行數據傳輸（即每通道速率為25Gbps），由于光模塊是由分立器件組成，通常在相同體積內無法按照相同的比例縮放。隨著光模塊趨于高密度、小尺寸和低成本的發展，在相同體積內，只有使用較少的分立器件，光模塊的成本才會越低。也就是說，光模塊的成本取決于分立器件數量。
從上圖可知，100GBASE-LR4是通過光學器件（如MUX/DEMUX）將4條并行的25Gbps通道復用到一條100G光纖鏈路上，其傳輸距離為10km。由于100GBASE-LR4定義的是4.5nm的LAN-WDM間隔，通道間隔小，激光器溫度控制不方便，因此對光學器件要求高，且需要昂貴的氣密性封裝。為了解決該問題業界提出了100GBASE-CWDM4規范，該規范定義的是20nm 的CWDM間隔，間隔較遠，其激光器的波長溫漂特性大約為0.08nm/℃，可有效節省成本，但是它的最大傳輸距離只能到2km。與此同時，免備案主機，為了消除多波長激光器的復雜性，業界又提出使用一個寬波長激光器的100GBASE-PSM4規范，該規范定義了4對光纖（即4個發送和4個接收）的點對點100G傳輸，但相比100GBASE-LR4、100GBASE-CWDM4，100GBASE-PSM4增加了光模塊與光纖跳線互連的復雜性，且最大傳輸距離只能到500m。
隨著100G single-lambda的提出，大大簡化了光模塊內部結構，提高了傳輸效率。目前，市面上已開發出支持100G single-lambda技術的100GBASE-DR、100GBASE-FR（100G-FR）和100GBASE-LR（100G-LR）光模塊，這些光模塊通過使用DSP將四通道25Gbps電信號轉換為PAM4光信號實現100G數據傳輸，這與100GBASE-LR4/100GBASE-CWDM4/100GBASE-PSM4光模塊的NRZ光信號大不相同。在單個波長上使用PAM4光信號意味著完整的100G數據流將由單個激光器進行傳輸，沒有復用也沒有并行，從而有效減少了發射器和接收器等光學器件。
起初，100G Lambda MSA發布的100GBASE-DR規范最大傳輸距離只能到500m；后來，國內服務器，MSA發布了100GBASE-FR規范將傳輸距離擴展到了2公里，實現了更遠距離的傳輸應用。目前，MSA也已推出適用于10km傳輸距離的100GBASE-LR規范，與之前的100GBASE-LR4應用相同。
總而言之，新提出的100G single-lambda標準不僅降低了光模塊內部光學器件的復雜性，也降低了成本。IEEE指出使用單通道100G PAM4技術（即支持100G single-lambda規范）的光模塊通過一條光通道完成100G傳輸，其成本至少降低40%。這意味著，從4個波長過渡到1個波長，可使成本相對降低40%以上。
100G Single Lambda能為400G帶來什么影響？
隨著業務和網絡流量的持續增長，具有成本效益的可插拔式光模塊將成為網絡布線的關鍵，特別是在200G/400G等高速率高密度的應用環境中。而100G Single Lambda的應用使100G-400G網絡升級更容易，且有效降低400G光模塊內部光學器件的復雜性，更有利于400G以太網的發展，同時，可有效減少光纖的使用，節省布線成本。
100G Single Lambda可為100G QSFP28升級到400G QSFP-DD提供路徑
由于100G Single Lambda采用單通道PAM4技術，使得100G升級到4*100G（即400G）成為現實。如，100GBASE-DR4光模塊采用了100GBASE-DR規范，400GBASE-DR4可分為四個并行的100GBASE-DR，在500m的傳輸距離上實現400G傳輸。也就是說，100G Single Lambda可輕松實現400G-100G分支連接。
100G Single Lambda有助于降低400G光模塊內部光學器件的復雜性和成本
