解析100G傳輸技術(shù)與組網(wǎng)應(yīng)用

　　1、采用偏振復(fù)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(guān)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(dǎo)致各個WDM信道所承載的業(yè)務(wù)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(fù)用技術(shù)，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(chǔ)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(chǔ)上，將光信號的波特率降低一半。這種復(fù)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(fù)用（PDM）”的方案，將100G數(shù)據(jù)首先通過復(fù)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(fù)用相結(jié)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(shù)之后，實際線路上的波特率仍然是25G速率。

　　偏振復(fù)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(wù)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(yīng)作用下產(chǎn)生誤碼。因此采用偏振復(fù)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(shù)

　　相干接收技術(shù)主要解決了對光信號的電場的檢測問題。光信號對業(yè)務(wù)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(yīng)以及濾波效應(yīng)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(luò)（即光強），因此無法分解出上述劣化效應(yīng)的影響并給予消除。而相干接收技術(shù)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(yīng)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(zhuǎn)化為數(shù)字信號，并由DSP芯片完成時鐘恢復(fù)、載波恢復(fù)、色散補償、PMD補償?shù)汝P(guān)鍵處理。

　　3、數(shù)字處理技術(shù)（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(yīng)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?，在光場上抵消色度色散和PMD效應(yīng)，這就是光學(xué)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(shù)（DSP）在電域?qū)崿F(xiàn)偏振解復(fù)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。