对100G波分复用传输系统关键技术运用的探讨.docx

对100G波分复用传输系统关键技术运用的探讨摘要：本文主要是对目前国内100G波分传输系统的迫切需求以及针对100G波分复用传输系统的运用面临的问题进行分析结合自己的实践工作经验对100G波分传输系统相关关键技术的运用进行分析与探讨。关键词：100G；传输系统；关键技术中图分类号：TN91文献标识码：A文章编号：引言当前宽带需求快速发展各运营商光纤宽带竞争加剧随着宽带业务的持续发展承载网骨干层面临着越来越大的带宽压力。同时路由器100GE端口需求开始出现10G/40G传送承载网已经不能满足超宽带和100GE端口的需求在骨干层实现100G传输将已经是网络建设的主流。1．当前传输系统的迫切需求(1)传输距离：长途骨干网要求传输距离至少达1000~1500km包含6个ROADM（可重构型光分插复用设备）；城域网要求包含20个ROADM；(2)传输容量：通道间隔为50GHz与现有10G波分系统相同；(3)应用场景：可在现有光纤通信系统上进行升级无需更换新型光纤或光放大器；(4)成本：100G波分系统相比10G在成本/速率/距离上应有优势；(5)功耗：100G波分系统相比10G在功耗/速率以及设备集成度上应有优势。2．影响100G传输发展凸显因素2.1系统OSNR光信噪比是在光有效带宽为0.1nm内光信号功率和噪声功率的比值。波分传输系统采用光放大器来克服光纤损耗延长无电中继传输距离光放大器在对光信号进行功率放大的同时也引入了噪声信号另外在波特率提升时光接收机的带宽也需要随之而线性增加而更宽的接收机带宽将使得更高功率的噪声进入接收机的判决电路从而会造成误码率的增加这样就必须要求OSNR容限提升。2.2色散容限光纤中光信号传输其脉冲的前沿和后沿存在红移和蓝移导致脉冲前后沿的传输速度不一样从而导致经过长距离传输后信号展宽直至无法判决甚至无法恢复致使相邻光脉冲之间的码间干扰从而产生误码。传输光信号的色散容限与光信号的光谱宽度成反比同时和光信号的时域宽度（脉冲周期）成正比。对于100G信号由于其光信号的波特率提升其光谱宽度会相应提升其时域波形周期也会随之降低如果100G同样采用传统的OOK/ASK调制方法（二进制振幅键控）则其色散容限将非常小现有的DCM补偿方式已经完全不能满足要求。对于100G传输色散容限问题已经成为严重的问题而传统的光学色散补偿的方法已经不能克服色散容限降低带来的危害必须采用更新的补偿措施才能使100G传输成为可能。2.3PMD容限同色度色散（CD）一样偏振模色散（PMD）也同样限制着高速波分系统的传输能力。偏振模色散（PMD）是指对相同频率的光只要其偏振模式不同光纤也会导致其传播速度不同偏振模色散会导致光纤传输系统的码间干扰（ISI）进而引起误码和系统代价。如果100G同样采用传统的OOK/ASK调制方法（二进制振幅键控）其PMD容限不足1ps无法达到工程预算要求。在100G传输系统中PMD容限也被认为是一个非常严重的问题常规的强度调制-直接检测（IM-DD）码型调制及接收方式无法满足系统设计要求在技术上必须寻找新的解决方案。2.4光纤非线性效应光纤非线性效应的强弱与入纤光功率、光信号的光谱宽度、调制码型特性、光纤色散系数以及跨段数目均有关系光信号的调制速率越高对光纤非线性效应的忍耐程度越低。而一些特殊的码型调制技术技术如相位调制、RZ码型调制等有利于增强传输码型对光纤非线性效应的抵抗能力。100G传输系统如果要克服由于调制速率提升而带来的更差的非线性忍耐度就必须从调制技术上寻找新突破。3．实现100G传输系的关键技术3.1采用PDM-QPSK调制技术降低光信号的波特率光信号的光谱带宽是由波特率决定的波特率越大光信号的光谱就越宽两者之间呈现出线性关系。光信号的光谱不能大于WDM信道之间的频率间隔否则各个WDM信道的光谱会相互交叠导致各个WDM信道所承载的业务码流之间发生干扰从而产生误码和系统代价。当波特率提高到100Gbaud/s时普通调制码型的光谱宽度已经超过50GHz更加无法实现50GHz间隔传输。在100G系统中为了能同样达到50GHZ间隔传输就必须采用偏振复用技术使得一个光信道内部存在多个二进制信道在保持线路比特率不变的基础上降低传输的波特率。100GPDM-QPSK调制的本质是通过在光场相位上选取4个可能的取值使得在不降低线路速率的基础上将光信号的波特率降低一半。这种复用方式可以将光信号的光谱带宽降低一半同时又提出了“偏振复用（PDM）”