100G single-lambda（即单波长100Gbps）是一种使用PAM4（4阶脉冲幅度调制编码）调制技术实现每波长100Gbps传输的光学规范，该规范由100G Lambda 多源协议 (MSA) 工作组所发布。100G Lambda 多源协议 (MSA) 是一个共同致力于解决技术上的各种挑战、开发新光学接口的行业联盟，该行业联盟所提出的光学接口规范都是围绕每波长100Gbps速率所开发，旨在为100G/400G应用提供更为经济高效的解决方案。
100G single-lambda技术（即单波长100Gbps技术）的出现并非巧合。市面上大多数的100Gb/s光模块（如100GBASE-LR4/100GBASE-SR4/100G-CWDM4/100G-PSM4）都是由4个25Gb/s并行数据通道所组成，四个光信号经过复用器汇合，然后耦合到光线路的同一根光纤上进行传输，这其中需要一系列昂贵的光学器件和封装。为了降低成本且获得更高的传输效率，业界提出了100G single-lambda规范，遵循该规范的光模块都是使用单波长100Gbps的PAM4光信令和编码，有效减少了发射器和接收器使用个数（从4个减少到1个），降低了光学复杂性和成本。
100G single-lambda光模块与常见的100G QSFP28光模块有何区别？优势在哪？
在100G光模块中，光学器件的价格占总成本的60%以上。根据100G光模块传输原理，常见的100G QSFP28光模块（如100GBASE-SR4）使用了4个分立器件进行数据传输（即每通道速率为25Gbps），由于光模块是由分立器件组成，通常在相同体积内无法按照相同的比例缩放。随着光模块趋于高密度、小尺寸和低成本的发展，在相同体积内，只有使用较少的分立器件，光模块的成本才会越低。也就是说，光模块的成本取决于分立器件数量。
从上图可知，100GBASE-LR4是通过光学器件（如MUX/DEMUX）将4条并行的25Gbps通道复用到一条100G光纤链路上，其传输距离为10km。由于100GBASE-LR4定义的是4.5nm的LAN-WDM间隔，通道间隔小，激光器温度控制不方便，因此对光学器件要求高，且需要昂贵的气密性封装。为了解决该问题业界提出了100GBASE-CWDM4规范，该规范定义的是20nm 的CWDM间隔，间隔较远，其激光器的波长温漂特性大约为0.08nm/℃，可有效节省成本，但是它的大传输距离只能到2km。与此同时，为了消除多波长激光器的复杂性，业界又提出使用一个宽波长激光器的100GBASE-PSM4规范，该规范定义了4对光纤（即4个发送和4个接收）的点对点100G传输，但相比100GBASE-LR4、100GBASE-CWDM4，100GBASE-PSM4增加了光模块与光纤跳线互连的复杂性，且大传输距离只能到500m。
随着100G single-lambda的提出，大大简化了光模块内部结构，提高了传输效率。目前，市面上已开发出支持100G single-lambda技术的100GBASE-DR、100GBASE-FR（100G-FR）和100GBASE-LR（100G-LR）光模块，这些光模块通过使用DSP将四通道25Gbps电信号转换为PAM4光信号实现100G数据传输，这与100GBASE-LR4/100GBASE-CWDM4/100GBASE-PSM4光模块的NRZ光信号大不相同。在单个波长上使用PAM4光信号意味着完整的100G数据流将由单个激光器进行传输，没有复用也没有并行，从而有效减少了发射器和接收器等光学器件。
起初，100G Lambda MSA发布的100GBASE-DR规范大传输距离只能到500m；后来，MSA发布了100GBASE-FR规范将传输距离扩展到了2公里，实现了更远距离的传输应用。目前，MSA也已推出适用于10km传输距离的100GBASE-LR规范，与之前的100GBASE-LR4应用相同。
总而言之，新提出的100G single-lambda标准不仅降低了光模块内部光学器件的复杂性，也降低了成本。IEEE指出使用单通道100G PAM4技术（即支持100G single-lambda规范）的光模块通过一条光通道完成100G传输，其成本至少降低40%。这意味着，从4个波长过渡到1个波长，可使成本相对降低40%以上。
100G Single Lambda能为400G带来什么影响？
随着业务和网络流量的持续增长，具有成本效益的可插拔式光模块将成为网络布线的关键，特别是在200G/400G等高速率高密度的应用环境中。而100G Single Lambda的应用使100G-400G网络升级更容易，且有效降低400G光模块内部光学器件的复杂性，更有利于400G以太网的发展，同时，可有效减少光纤的使用，节省布线成本。
100G Single Lambda可为100G QSFP28升级到400G QSFP-DD提供路径
由于100G Single Lambda采用单通道PAM4技术，使得100G升级到4*100G（即400G）成为现实。如，100GBASE-DR4光模块采用了100GBASE-DR规范，400GBASE-DR4可分为四个并行的100GBASE-DR，在500m的传输距离上实现400G传输。也就是说，100G Single Lambda可轻松实现400G-100G分支连接。
100G Single Lambda有助于降低400G光模块内部光学器件的复杂性和成本
在现有的400G标准中，400G光模块有8x50G PAM4和4x100G PAM4两种调制方式，其中8通道50G PAM4调制方式与上述100GBASE-LR4存在相同问题，需要的波长信道数量多，光波复用器和解复用器也更复杂且昂贵，而4通道100G PAM4调制方式就不会存在该问题，它使用了波长间隔更大的四通道，为400G提供了更加便捷且低成本的方式。
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