OPM介紹及在40G光網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用

1 OPM簡介

早在2000年，隨著光通信行業(yè)的興起，OPM作為一個在線監(jiān)測通道光功率、中心波長及光信噪比（OSNR）等指標(biāo)的功能模塊已經(jīng)引起人們的關(guān)注，也有相應(yīng)的產(chǎn)品面世，但一直未能在實(shí)際系統(tǒng)中大規(guī)模的使用。直到2008年，隨著ROADM的技術(shù)成熟，智能光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和3G網(wǎng)絡(luò)的推廣，OPM才逐漸由一個可選配件成為光網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建中不可或缺的一部分，在實(shí)際光網(wǎng)絡(luò)中大量使用。

圖1 OPM的應(yīng)用節(jié)點(diǎn)示意圖

作為一個類似光譜儀的小型光譜監(jiān)測模塊，實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段種類繁多，但能夠在市場上推廣應(yīng)用的主要有兩種：一種是基于衍射型的結(jié)構(gòu)，主要由體光柵和陣列探測器組成，其生產(chǎn)廠商有Accelink（武漢光迅科技股份有限公司）、Bayspec等；另一種是干涉型的結(jié)構(gòu)，主要基于TOF（Tunable optical filter）技術(shù)，其生產(chǎn)廠商有Axsun、Optoplex等。兩種設(shè)計(jì)方案在滿足基本的光學(xué)指標(biāo)要求時，各有各的優(yōu)點(diǎn)：基于衍射型的OPM沒有活動部件，能夠?qū)υO(shè)定的波長范圍內(nèi)不同波長的光信號進(jìn)行同時采樣，其突出優(yōu)點(diǎn)是壽命長、穩(wěn)定性好、能夠快速測量；而基于TOF技術(shù)的OPM則能在體積和成本上占據(jù)一定的優(yōu)勢。

表1是OPM的光學(xué)性能指標(biāo)（以Accelink的產(chǎn)品為例）。

表1 OPM的主要性能參數(shù)

2 40G網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用

光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展基于傳輸容量需求不斷增長，在傳統(tǒng)的光纖線路上來解決這個矛盾的主要手段有兩種：1、提高傳輸速率；2、增加傳輸?shù)臄?shù)量。40Gbps的傳輸技術(shù)已經(jīng)成熟并得到廣泛的應(yīng)用，40Gbps的光網(wǎng)絡(luò)對很多傳統(tǒng)的光無源器件提出了較高的色散（CD）和偏振模相關(guān)度（PMD）的要求，而對OPM而言，其主要的改變在于兩點(diǎn)：1、不同種類的碼型帶來信號識別的困難；2、高速率下各種碼型的展寬帶來的信號計(jì)算方法的改變。

在10Gbps網(wǎng)絡(luò)中，主要的調(diào)整手段為幅度調(diào)制，主要的傳輸碼型為NRZ（非歸零碼），RZ（歸零碼）；而在40Gbps網(wǎng)絡(luò)中，由于傳輸速率的提高，相位調(diào)制成為了主要的手段。下表列舉了部分傳輸碼型的調(diào)制方式及光譜特征，其中包含：NRZ（非歸零碼），RZ-50%(占空比50%的歸零碼)，PSBT(相位整形二進(jìn)制傳輸)，NRZ-DPSK(非歸零-差分相移鍵控)，RZ-50% DPSK(占空比50%的歸零碼-差分正交相移鍵控)，NRZ-DQPSK(非歸零-差分正交相移鍵控)，RZ-50% DQPSK(占空比 50% 歸零碼－差分正交相移鍵控)，DP-DQPSK(雙偏振差分正交相移鍵控)。

表2 各種編碼的幅度、相位和光譜

目前實(shí)際40G系統(tǒng)使用較多的編碼為NRZ-DPSK和NRZ-DQPSK，而隨著光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，傳輸速率會進(jìn)一步提高，調(diào)制解調(diào)的方式也會不斷更新。100G將是未來傳輸網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢。

3 OPM在40G中的應(yīng)用特點(diǎn)

光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展除了速率不斷提升之外，其智能化程度也在不斷提升。而智能化的管理就需要對網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)和信號進(jìn)行實(shí)時的檢測，從而進(jìn)行動態(tài)的控制。對OPM而言，為光網(wǎng)絡(luò)提供可靠、準(zhǔn)確和實(shí)時的信息，成為光網(wǎng)絡(luò)管理的重要環(huán)節(jié)，其作用不可小視。在40G的光傳輸網(wǎng)絡(luò)中，我們首先對幾種儀表及不同傳輸碼型及速率下的測試能力進(jìn)行對比，說明OPM在網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中的特點(diǎn)。

圖2 測試框圖

表3說明OPM的測試能力和光譜儀一致，而光功率計(jì)則只能測試光功率一項(xiàng)。值得一提的是，對OSNR的測試，目前OPM和OSA都是基于外插法進(jìn)行測試，而對于40G傳輸下的光信號，由于光譜的展寬往往超出了DWDM的噪聲測試點(diǎn)，所以無法得到準(zhǔn)確的OSNR值，其結(jié)果僅能作為參考。

表3 OPM、光譜儀和光功率計(jì)的對比結(jié)果