40Gbit/sDWDM系統中的鏈路自動(dòng)調整功能

近年來(lái)DWDM系統正朝著(zhù)長(cháng)距離、高速率、大容量、智能化方向發(fā)展，40Gbit/sDWDM系統也已逐步走向商用。由于采用常規NRZ碼型的40Gbit/sDWDM系統的色散容限大約在60ps/nm左右，且OSNR容限以及接收機靈敏度等指標要求均比10Gbit/sDWDM系統有所提高，考慮到40Gbit/s DWD系統接收端的光功率平坦度和鏈路殘余色散值均要求是動(dòng)態(tài)變化的，因此在40Gbit/s DWDM系統只采用靜態(tài)的光功率均衡的方式以及固定的色散補償方式均難以保證系統的性能。針對上述因素烽火通信在40Gbit/s DWDM以及OTN設備中開(kāi)發(fā)了包括光功率和色散自動(dòng)調整的鏈路自動(dòng)調整功能。

DWDM系統中的自動(dòng)光功率調整

在DWDM光傳輸系統中，由于傳輸光纖、光放大器、色散補償模塊以及其它光學(xué)部件的損耗或增益與波長(cháng)相關(guān)，因此通常情況下的光傳輸鏈路中各通道功率是不均衡的。此外，在寬帶范圍內的光纖傳輸會(huì )使光纖的某些非線(xiàn)性效應增強，例如受激拉曼散射（SRS）效應會(huì )使DWDM信號的短波長(cháng)通道功率向長(cháng)波長(cháng)通道轉移，造成通道功率譜的顯著(zhù)傾斜。在接收端各光通道功率差異過(guò)大時(shí)，即使接收端通道平均功率為接收機最優(yōu)輸入功率，功率較低的通道會(huì )因趨近或低于接收機靈敏度而顯著(zhù)提高誤碼率、功率較高的通道會(huì )因趨近或高于接收機過(guò)載點(diǎn)而使誤碼顯著(zhù)惡化，從而導致部分通道乃至整個(gè)系統的傳輸失效。

因此在大容量DWDM傳輸系統中，為了使所有通道的接收功率都落入接收機優(yōu)化的誤碼性能范圍內，獲得通道一致、優(yōu)良的系統性能，對整個(gè)系統各個(gè)部分的通道一致性傳輸要求增高。為克服傳輸通道上各有源、無(wú)源組成部分帶來(lái)的通道功率不一致性成為大容量、長(cháng)距離傳輸系統面臨的問(wèn)題之一。

通常DWDM系統中的光功率均衡可以采用發(fā)送端光功率預加重、光放大器增益斜率調節以及加入線(xiàn)路增益平坦濾波和動(dòng)態(tài)增益調整單元進(jìn)行。但這些調節要么是靜態(tài)的，要么在系統的接收端是無(wú)法感知的，從而增加了系統的維護難度以及調整時(shí)間。因此在高速DWDM系統，尤其是40Gbit/sDWDM系統以及ROADM系統中對自動(dòng)光功率調節的控制是非常迫切的。

DWDM系統中的自適應色度色散調整

對于40Gbit/s及以上速率的DWDM系統色散補償所需的精確度隨著(zhù)信號比特率的提高而迅速增加。通常40Gbit/sDWDM系統在1dBOSNR代價(jià)下采用NRZ、CSRZ、ODB、DPSK、DQPSK等碼型的色散容限均比較小。因此在40Gbit/sDWDM系統中需要采用可調色散補償模塊，動(dòng)態(tài)地實(shí)現鏈路色度色散的精確補償。

目前40Gbit/sDWDM系統的色散補償一般采用固定色散補償加可調色散補償的方式。固定色散補償一般采用色散補償模塊對傳輸線(xiàn)路的色散進(jìn)行大致地補償?？烧{色散補償器一般位于系統接收端，采用基于單通道精確色散補償方式進(jìn)行。通常情況下可調色散補償器既可獨立地看作一個(gè)工作單元，也可與接收機集成在一起。目前烽火通信在40Gbit/sDWDM系統中將可調色散補償器與光轉發(fā)單元的接收機集成在一起，以便實(shí)現可調色散補償器的動(dòng)態(tài)自適應調整。通過(guò)對應接收機的線(xiàn)路誤碼率、糾錯量等信息采用一定算法來(lái)對可調色散補償器實(shí)現閉環(huán)控制。采用動(dòng)態(tài)自適應的可調色散補償技術(shù)，將使得整個(gè)系統更加穩定，接收機的性能始終保持最優(yōu)化。

40Gbit/sDWDM系統中的鏈路自動(dòng)調整功能

由于采用常規碼型的40Gbit/sDWDM系統色散容限、OSNR容限以及接收機靈敏度等指標要求均比10Gbit/sDWDM系統有所提高，因此理想的方式是在系統中集成包括光功率和色散自動(dòng)調整的鏈路自動(dòng)調整功能。如圖3所示，鏈路自動(dòng)調整包括三大關(guān)鍵部分：光功率調整部分、可調色散補償模塊和模塊調節控制單元。光功率調整包括基于VMUX和DGE器件的通道級光功率調整以及基于光放大器的線(xiàn)路光功率調整?？烧{色散補償模塊用來(lái)執行模塊調節控制單元通過(guò)網(wǎng)管下發(fā)的色散調節指令，以便系統接收端的殘余色散始終處在最佳范圍內。模塊調節控制單元采集光譜分析單元、OTU盤(pán)接收機的各項數據并執行動(dòng)態(tài)光功率和色散調節的算法，然后向VMUX、光放大器、DGE、可調色散補償模塊發(fā)出正確的調節指令。調節控制單元既可以是一個(gè)獨立的單元，也可以利用DWDM系統中常用的網(wǎng)元管理盤(pán)來(lái)實(shí)現。

通常情況下造成接收機性能劣化的原因有多種，接收端光功率的下降、OSNR的下降、鏈路殘余色散的變化等均能引起接收機線(xiàn)路FEC線(xiàn)路糾錯誤碼率發(fā)生變化。因此在模塊調節控制單元中集成光譜分析單元可以排除接收端光功率變化引起的接收機性能劣化，從而正確地決定可調色散補償單元是否需要進(jìn)行調整。模塊調節控制單元是本系統算法實(shí)現的核心部分，它的主要更能是接收光譜分析單元（OPM）送來(lái)的各波道接收光功率及各波道光接收機的糾錯誤碼率等信息，讀取可調色散補償模塊當前色散設置值，綜合以上數據根據相關(guān)算法來(lái)決定如何對系統中的VMUX、光放大器、DGE、可調色散補償模塊進(jìn)行合理設置。

鏈路自動(dòng)調整算法是模塊調節控制單元的控制軟件核心部分，它需要通過(guò)對各種上報信息進(jìn)行綜合比較，從而正確地發(fā)出調節指令。

作為國內主流的40G解決方案提供商，烽火通信已經(jīng)掌握40Gbit/sDWDM相關(guān)的核心技術(shù)和專(zhuān)利，實(shí)現了器件和芯片的自主化生產(chǎn)，在其推出基于40Gbit/sDWDM/OTN際承載平臺的FONSTW1600系統，可以完善的解決鏈路通道級光功率自動(dòng)調整以及通道級色散自動(dòng)調整。其基本算法如圖所示。

烽火通信40Gbit/sDWDM系統以及新一代OTN設備中均集成了包括光功率和色散自動(dòng)調整的鏈路自動(dòng)調整功能。在40Gbit/sDWDM系統中接收機的最佳性能除了受接收機處OSNR值、殘余色度色散的影響外還需要考慮PMD及非線(xiàn)性的影響。尤其是PMD的影響是動(dòng)態(tài)隨機變化的，烽火通信已著(zhù)手在40Gbit/sDWDM系統中開(kāi)發(fā)包括動(dòng)態(tài)自適應的偏振模式色散補償的鏈路自動(dòng)調整功能。