邁入100G傳輸時(shí)代
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為了應對大容量網(wǎng)絡(luò )帶寬要求，高速率的WDM傳輸技術(shù)成為解決問(wèn)題的重點(diǎn)。從1995年DWDM系統首次商用以來(lái)，其容量從剛開(kāi)始的8個(gè)DWDM2.5G波道，發(fā)展到近幾年來(lái)開(kāi)始規模部署的80個(gè)DWDM40G波道。而更高速率的100G傳輸技術(shù)也正走向成熟。
但如何才能做到100G傳輸技術(shù)所要求的2bit/s/Hz頻譜效率，并且克服光纖對于長(cháng)距離傳輸100G高速信號帶來(lái)的挑戰，選擇合適的信號調制方式和高性能的接收技術(shù)是實(shí)現100G傳輸的技術(shù)關(guān)鍵。
100G的傳輸技術(shù)
調制格式?jīng)Q定了如何將輸入的數字信息高效的承載到每個(gè)光載波之上。最早期的40G部署基于雙二進(jìn)制傳輸（PSBT），一個(gè)簡(jiǎn)單的多電平的調制方式允許50GHz的波道間隔和濾波操作,它具有良好的成本與性能比，但只達到中等距離的傳輸水平(8x22dB）。自2005年以來(lái)，40G已在某些地區開(kāi)始應用，特別是在美國部署長(cháng)途應用。隨后，相位調制技術(shù)開(kāi)始被應用到40G的傳輸系統，和傳統的幅度調制的技術(shù)相比，多相位調制方式可以更好的抵御非線(xiàn)性光學(xué)效應和噪聲。最廣泛使用的40G的調制方式包括差分接收的兩相調制(DPSK)和四相調制方式(DQPSK)，可以實(shí)現長(cháng)距離的傳輸。但100G的傳輸速率是40G的2.5倍，是傳統10G的10倍，為了在50GHz的頻譜內傳輸信號，更高效的調制方式需要考慮。為了保持合適的傳輸波特率，傳輸100G的時(shí)候每信元符號需要攜帶更多的比特信息(4比特/符號)，因此如果單純考慮增加相位調制的復雜度，從四相調制發(fā)展到16QAM(4比特/符號)，但由于16QAM的最小歐氏距離很小，能容忍的相位和幅度噪聲也很小，所以其非線(xiàn)性容忍性很差，因此無(wú)法滿(mǎn)足長(cháng)距離的傳輸需要，而且系統設計比較復雜。因此，對于100G的調制方式的選擇，業(yè)界選擇的主流技術(shù)仍然是QPSK，但為了達到４比特/符號，采用極化模復用的方式，也就是PDM-QPSK的調制方式，該調制方式已經(jīng)被OIF列為標準。
PDM-QPSK的信號在接收側采用相干檢測技術(shù)可以實(shí)現高性能的信號解調。和直接解調、差分解調方式相比，相干檢測所使用的本地激光器的功率要遠大于輸入光信號的光功率，所以光信噪比可以極大地改善。特別是相干檢測技術(shù)充分利用強大的DSP來(lái)處理極化模復用信號，可以通過(guò)后續的數字信號處理補償并進(jìn)行信號重構，可以還原被傳輸的信號的特性(極化模，幅度，相位)，大幅度消除光纖帶來(lái)的傳輸損傷，如PMD容忍度達30ps，無(wú)需線(xiàn)路色散補償就可以容忍幾萬(wàn)ps/nm。
相比于其它的100G傳輸方案，如Dual-Sub-Carrier-PDM-QPSK或OFDM技術(shù)，PDM-QPSK結合相干檢測提供了最優(yōu)化的解決方案（如圖1），這被大多數的系統供應商選擇為解決方案。據相關(guān)的測試和研究報告，采用PDM-QPSK調制和相干檢測技術(shù)的100G傳輸系統，可以支持1500km的傳輸距離，當采用Raman光放技術(shù)，可以達到2500km，為長(cháng)距離的骨干傳輸做好準備。
100G的試驗網(wǎng)
從2005年開(kāi)始，阿爾卡特朗訊致力于100G傳輸商用系統的技術(shù)研究和開(kāi)發(fā)，并且在進(jìn)行了大量測試，為100G技術(shù)的成熟商用奠定了基礎。
早在2007年，阿爾卡特朗訊在Verizon位于佛羅里達邁阿密的網(wǎng)絡(luò )上成功開(kāi)展100G信號的傳送試驗，在原有的現網(wǎng)的平臺上，在從Tampa到Miami的504km的光纜線(xiàn)路上傳送了107G的信號，攜帶了真實(shí)的視頻業(yè)務(wù)，調制方式采用RZ-DQPSK。后繼，阿爾卡特朗訊又為多個(gè)運營(yíng)商做了一系列的測試，采用創(chuàng )新的光電解決方案實(shí)現40G和100G傳輸，得到了用戶(hù)的積極回饋，確立了其在100G領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。最新的現網(wǎng)測試發(fā)生在2009年11月，阿爾卡特朗訊在西班牙電信（Telefónica）的Madrid-Sevilla-Merida的現有網(wǎng)絡(luò )上成功實(shí)現了1088km單波速率為112Gbit/s的DWDM傳輸。這項測試在已有業(yè)務(wù)重載（42個(gè)10G波道）的現網(wǎng)平臺上，混合了10G（NRZOOK調制）、40G（P-DPSK調制）和100Gbit/s (PDM-QPSK 調制)波道，不需要對波長(cháng)間隔進(jìn)行重新規劃，并且在無(wú)需額外中繼的情況下跨越了包括5個(gè)可調ROADM和2個(gè)固定OADM的多個(gè)節點(diǎn)，成功進(jìn)行了24小時(shí)誤碼測試和一系列的性能測試。該項傳輸測試從多個(gè)方面印證了阿爾卡特朗訊100G商用系統在網(wǎng)絡(luò )配置的靈活性和可擴展性方面的能力。歷年的阿爾卡特朗訊100G試驗如表1所示。
從2005年開(kāi)始，阿爾卡特朗訊致力于100G傳輸商用系統的技術(shù)研究和開(kāi)發(fā)，并且在進(jìn)行了大量測試，為100G技術(shù)的成熟商用奠定了基礎。
早在2007年，阿爾卡特朗訊在Verizon位于佛羅里達邁阿密的網(wǎng)絡(luò )上成功開(kāi)展100G信號的傳送試驗，在原有的現網(wǎng)的平臺上，在從Tampa到Miami的504km的光纜線(xiàn)路上傳送了107G的信號，攜帶了真實(shí)的視頻業(yè)務(wù)，調制方式采用RZ-DQPSK。后繼，阿爾卡特朗訊又為多個(gè)運營(yíng)商做了一系列的測試，采用創(chuàng )新的光電解決方案實(shí)現40G和100G傳輸，得到了用戶(hù)的積極回饋，確立了其在100G領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。最新的現網(wǎng)測試發(fā)生在2009年11月，阿爾卡特朗訊在西班牙電信（Telefónica）的Madrid-Sevilla-Merida的現有網(wǎng)絡(luò )上成功實(shí)現了1088km單波速率為112Gbit/s的DWDM傳輸。這項測試在已有業(yè)務(wù)重載（42個(gè)10G波道）的現網(wǎng)平臺上，混合了10G（NRZOOK調制）、40G（P-DPSK調制）和100Gbit/s (PDM-QPSK 調制)波道，不需要對波長(cháng)間隔進(jìn)行重新規劃，并且在無(wú)需額外中繼的情況下跨越了包括5個(gè)可調ROADM和2個(gè)固定OADM的多個(gè)節點(diǎn)，成功進(jìn)行了24小時(shí)誤碼測試和一系列的性能測試。該項傳輸測試從多個(gè)方面印證了阿爾卡特朗訊100G商用系統在網(wǎng)絡(luò )配置的靈活性和可擴展性方面的能力。歷年的阿爾卡特朗訊100G試驗如表1所示。
除了現網(wǎng)的測試外，阿爾卡特朗訊在實(shí)驗室也進(jìn)行了大量的系統測試研究，并且在每年的ECOC和OFC會(huì )議上公布試驗結果和大量的論文，和大家分享100G的研究成果，積極推動(dòng)技術(shù)的發(fā)展。
網(wǎng)絡(luò )數據業(yè)務(wù)的增長(cháng)正在推動(dòng)光網(wǎng)絡(luò )的傳輸速率不斷提升。在不太遠的未來(lái)，一些系統將演進(jìn)到100Gbit/s的波道速率。2010年，100G的商用系統將會(huì )推向市場(chǎng)，2010年中IEEE高速Ethernet的相關(guān)規范和ITU-TOTN的相關(guān)規范也將制定完成，100G傳輸系統將為高速數據業(yè)務(wù)的承載做好準備，相信真正的規模部署并不遙遠。
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