解析100G傳輸技術(shù)與組網(wǎng)應用

　　1、采用偏振復用正交四進(jìn)制相位調制（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，兩者之間呈現出線(xiàn)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(gè)WDM信道的光譜會(huì )相互交疊，導致各個(gè)WDM信道所承載的業(yè)務(wù)碼流之間發(fā)生干擾，從而產(chǎn)生誤碼和系統代價(jià)。當波特率提高到100Gbaud/s時(shí)，普通調制碼型的光譜寬度已經(jīng)超過(guò)50GHz，更加無(wú)法實(shí)現50GHz間隔傳輸。

　　在100G系統中，為了能同樣達到50GHZ間隔傳輸，就必須采用偏振復用技術(shù)，使得一個(gè)光信道內部存在多個(gè)二進(jìn)制信道，在保持線(xiàn)路比特率不變的基礎上降低傳輸的波特率。

　　100G PDM QPSK調制的本質(zhì)是通過(guò)在光場(chǎng)相位上選取4個(gè)可能的取值，使得在不降低線(xiàn)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(shí)又提出了“偏振復用（PDM）”的方案，將100G數據首先通過(guò)復用到光波長(cháng)的兩個(gè)偏振態(tài)上，進(jìn)一步將傳輸光信號的波特率再降低一半。

　　圖1. PDM QPSK調制模型

　　與傳統得二進(jìn)制調制不同， PDM QPSK采用恒定幅度四級相位調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(jìn)制調制的四分之一，即100G傳輸中，采用PDM QPSK技術(shù)之后，實(shí)際線(xiàn)路上的波特率仍然是25G速率。

　　偏振復用也有可能帶來(lái)一些問(wèn)題，由于在兩個(gè)偏振上分別獨立加載了業(yè)務(wù)信息，在光纖傳輸過(guò)程中，不同偏振上的光信號會(huì )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(gè)首先要克服的障礙是要在接收端進(jìn)行偏振分離，并解決PMD代價(jià)的問(wèn)題。這就需要通過(guò)相干接收和數字信號處理來(lái)實(shí)現的。

　　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(chǎng)的檢測問(wèn)題。光信號對業(yè)務(wù)信息是以電場(chǎng)的形式承載的，在光信號的傳輸過(guò)程中，其電場(chǎng)特性會(huì )受到光纖色散、光纖PMD、光纖非線(xiàn)性效應以及濾波效應等因素的影響而趨于劣化。常規的直接檢測方式只能探測光信號電場(chǎng)的模平方包絡(luò )（即光強），因此無(wú)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(shù)可得到PDM-QPSK信號的所有信息，包括每個(gè)偏振方向上的電場(chǎng)的實(shí)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字信號，并由DSP芯片完成時(shí)鐘恢復、載波恢復、色散補償、PMD補償等關(guān)鍵處理。

　　3、數字處理技術(shù)（DSP）

　　PDM QPSK的調制方式主要是降低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(shí)現50GHZ間隔傳輸，并部分解決了100G傳輸的OSNR要求過(guò)高問(wèn)題，但100G系統的色散容限過(guò)小和PMD容限過(guò)小的問(wèn)題依然存在，這對長(cháng)距離100G傳輸尤其不利。

　　色散和PMD效應均是在光電場(chǎng)的相位或偏振上引入的線(xiàn)性調制或畸變，如果能探測出光信號的電場(chǎng)，則可以采用線(xiàn)性補償的方法，在光場(chǎng)上抵消色度色散和PMD效應，這就是光學(xué)DSP處理的核心。

　　在100G PDM QPSK傳輸中，主要就是利用光數字信號處理技術(shù)（DSP）在電域實(shí)現偏振解復用和通道線(xiàn)性損傷（CD、PMD）補償，即通過(guò)數字化算法，在電域進(jìn)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(lài)。