解析100G傳輸技術與組網(wǎng)應用

　　1、采用偏振復用正交四進制相位調(diào)制（PDM QPSK），降低光信號的波特率

　　光信號的光譜帶寬是由波特率決定的，波特率越大，光信號的光譜就越寬，兩者之間呈現(xiàn)出線性關系。光信號的光譜不能大于WDM信道之間的頻率間隔，否則各個WDM信道的光譜會相互交疊，導致各個WDM信道所承載的業(yè)務碼流之間發(fā)生干擾，從而產(chǎn)生誤碼和系統(tǒng)代價。當波特率提高到100Gbaud/s時，普通調(diào)制碼型的光譜寬度已經(jīng)超過50GHz，更加無法實現(xiàn)50GHz間隔傳輸。

　　在100G系統(tǒng)中，為了能同樣達到50GHZ間隔傳輸，就必須采用偏振復用技術，使得一個光信道內(nèi)部存在多個二進制信道，在保持線路比特率不變的基礎上降低傳輸?shù)牟ㄌ芈省?/P>

　　100G PDM QPSK調(diào)制的本質(zhì)是通過在光場相位上選取4個可能的取值，使得在不降低線路速率的基礎上，將光信號的波特率降低一半。這種復用方式可以將光信號的光譜帶寬降低一半，同時又提出了“偏振復用（PDM）”的方案，將100G數(shù)據(jù)首先通過復用到光波長的兩個偏振態(tài)上，進一步將傳輸光信號的波特率再降低一半。

　　圖1. PDM QPSK調(diào)制模型

　　與傳統(tǒng)得二進制調(diào)制不同， PDM QPSK采用恒定幅度四級相位調(diào)制和正交偏振復用相結合的方式將傳輸符號的波特率降低為二進制調(diào)制的四分之一，即100G傳輸中，采用PDM QPSK技術之后，實際線路上的波特率仍然是25G速率。

　　偏振復用也有可能帶來一些問題，由于在兩個偏振上分別獨立加載了業(yè)務信息，在光纖傳輸過程中，不同偏振上的光信號會互相耦合，并在光纖PMD效應作用下產(chǎn)生誤碼。因此采用偏振復用，一個首先要克服的障礙是要在接收端進行偏振分離，并解決PMD代價的問題。這就需要通過相干接收和數(shù)字信號處理來實現(xiàn)的。

　　2、相干接收技術

　　相干接收技術主要解決了對光信號的電場的檢測問題。光信號對業(yè)務信息是以電場的形式承載的，在光信號的傳輸過程中，其電場特性會受到光纖色散、光纖PMD、光纖非線性效應以及濾波效應等因素的影響而趨于劣化。常規(guī)的直接檢測方式只能探測光信號電場的模平方包絡（即光強），因此無法分解出上述劣化效應的影響并給予消除。而相干接收技術可得到PDM-QPSK信號的所有信息，包括每個偏振方向上的電場的實部和虛部的強弱和相互的相位信息，為傳輸中各項劣化效應的分解和補償提供了可能。而ADC則在不損失信息的前提下將檢測出的模擬信號轉化為數(shù)字信號，并由DSP芯片完成時鐘恢復、載波恢復、色散補償、PMD補償?shù)汝P鍵處理。

　　3、數(shù)字處理技術（DSP）

　　PDM QPSK的調(diào)制方式主要是降低100G傳輸中光信號的波特率，降低100G傳輸碼型的譜寬，使之能實現(xiàn)50GHZ間隔傳輸，并部分解決了100G傳輸?shù)腛SNR要求過高問題，但100G系統(tǒng)的色散容限過小和PMD容限過小的問題依然存在，這對長距離100G傳輸尤其不利。

　　色散和PMD效應均是在光電場的相位或偏振上引入的線性調(diào)制或畸變，如果能探測出光信號的電場，則可以采用線性補償?shù)姆椒ǎ诠鈭錾系窒壬⒑蚉MD效應，這就是光學DSP處理的核心。

　　在100G PDM QPSK傳輸中，主要就是利用光數(shù)字信號處理技術（DSP）在電域實現(xiàn)偏振解復用和通道線性損傷（CD、PMD）補償，即通過數(shù)字化算法，在電域進行色度色散補償以及偏振態(tài)色散補償，以此減少和消除對光色散補償器和低PMD光纖的依賴。