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目前，使用“數字相干技術”的100G光傳輸網絡已開始普及。所謂“數字相干技術”就是在光通信中主要利用相干調制和外差檢測技術。
技術進步促使傳輸系統升級
為了實現100G傳輸，人們已開展了大量工作，如克服光纖傳輸品質惡化的因素，主要是偏振模色散和色度色散的影響。防止傳輸質量劣化的對策技術便是數字相干技術。相干檢測已經在無線通信中投入使用，但是在光通信中，由于光學元件的不穩(wěn)定性，無法成功地檢測到由該光學元件發(fā)出的信號。
由于近年來數字處理技術的發(fā)展，采用數字校正技術對光學元件的不穩(wěn)定性有了補救辦法。通過采用數字相干方式，在ITU-T G.652單模光纖情況下，一個光波長可實現傳輸100G的大容量，該光傳輸技術在前幾年就已經商用，通過DWDM最多可有88波道，總的數據容量可達8.8T。同時在長距離傳輸過程中，沒有必要在中間點設置光電信號轉換的再生中繼器，這是個很大進步。
在數字相干系統中，光纜受溫度變化和振動造成偏振波狀態(tài)不斷變化，如何消除這一影響是個重大課題。最新研發(fā)出的偏振波變動抑制技術對傳輸特性幾乎沒有影響。
在光接收器內的數字信號處理中，把FEC（前向糾錯）誤碼糾錯技術改為最新的SD-FEC(軟判決前向糾錯)糾錯技術，在長距離傳輸中質量惡化得到改善。同時對線性波形失真進行補償的“色散補償”，也取得了很好效果。由于這些技術的進步，使得日本光纖傳輸系統由2.5G、40G躍升到100G。
用戶需求“呼喚”400G技術
日本總務省公布的日本互聯網流量狀況報告稱，2015年5月日本的寬帶用戶下載流量較上年同期增長53.5%，寬帶服務用戶上傳總流量較上年同期增加35.5%，上傳、下載流量越來越大，這種趨勢仍在繼續(xù)。
在互聯網數據流量呈爆炸式增長的背景下，研發(fā)適合于更高速、更大容量、更長距離的光纖通信技術，已成人們重要的訴求。現在100G光傳輸系統已經不能滿足用戶的需要，在此情況下，NTT等公司研發(fā)出將100G光傳輸系統升級為400G系統的新技術。
2015年5月1日，NTT公司和日本能源產業(yè)技術綜合開發(fā)機構（NEDO）宣布，它們已開發(fā)出將現有100Gbit/s升級為400Gbit/s系統的新技術，并已成功進行了驗證實驗。
現有的100Gbit/s傳輸方式是單載波方式，調制方式使用雙偏振正交相移鍵控（DP-QPSK）方式。在當前的電子電路技術中，是難以再提高傳輸速率的。NTT等公司在現有100G傳輸網絡的波分復用器加入新開發(fā)的400G光收發(fā)器，最多能產生12個波道。在現有100G光信號不受影響的情況下，還能確保400G光信號實現穩(wěn)定長距離傳輸。NTT公司開發(fā)的400Gbit/s光收發(fā)信機增添了數字處理模塊，在這種模塊中采用的主要技術有：改良的“前向糾錯（FEC）”算法、改變調制方式、非線性補償和色散補償等。試驗用的400Gbit/s光收發(fā)信機框圖結構見圖。
圖 400Gbit/s光收發(fā)信機框圖結構
在400Gbit/s的光收發(fā)器中，NTT等公司使用多載波傳輸方式的2個副載波，把調制方式改為雙極化16級正交幅度調制（DP-16QAM），可得到更大的傳輸容量。然而，因接收靈敏度下降使得傳輸距離比100Gbit/s系統短。為解決這個問題，在400Gbit/s的光收發(fā)器中，增添了兩種功能，一個是對信號代碼錯誤進行檢測更正的“糾錯”功能。通過改良“前向糾錯（FEC）”的算法，使得具有增強的抗誤碼能力。另外一個是，在400Gbit/s光收發(fā)器中增添了自相位調制對非線性失真補償的“非線性補償”功能，傳輸距離與常規(guī)的相比，提高約兩倍，傳輸距達到750km，使400Gbit/s傳輸距離可與100Gbit/s匹配。
