100G關(guān)鍵技術(shù)之調(diào)制、接收和FEC

  移動通信網(wǎng)消息,伴隨著40G網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模部署,以互聯(lián)網(wǎng)為代表的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的爆炸式增長,以及寬帶業(yè)務(wù)和帶寬饑渴型應(yīng)用的增加,使得骨干網(wǎng)數(shù)據(jù)量以每5年接近8倍的速度增長,骨干傳輸網(wǎng)要求支持100G傳輸?shù)暮袈曉絹碓綇?qiáng)烈。

  和40Gb/s技術(shù)類似,除了支持現(xiàn)有通路間隔(如100GHz、50GHz)和盡量提高頻譜利用率之外,100Gb/s的關(guān)鍵技術(shù)主要體現(xiàn)在調(diào)制編碼與復(fù)用、接收技術(shù)、FEC、等多個方面。本文將將從這三個方面,介紹近期100G線路傳輸解決方案的最新進(jìn)展與技術(shù)。

  100G調(diào)制技術(shù)

  調(diào)制技術(shù)一直是WDM的研究熱點(diǎn)。隨著比特率的增加和傳輸距離的延長,WDM的長距傳輸受4項(xiàng)物理?xiàng)l件限制:OSNR(光信噪比)、色散、非線性效應(yīng)、PMD(偏振模色散)。這些物理因素受調(diào)制速率影響,調(diào)制速率越高,影響越明顯。

  目前,QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)是100G調(diào)制方式的最佳選擇,比特率是112Gbps或者更高。如果直接采用QPSK調(diào)制,會對系統(tǒng)的光/電器件質(zhì)量提出非常高的要求,所以業(yè)界提出了偏振復(fù)用(Polarization Multiplexed)方案。偏振復(fù)用采用兩路獨(dú)立的光偏振態(tài)來承載56GHz業(yè)務(wù)。每路偏振態(tài)都采用QPSK調(diào)制方式,可以將100G信號速率降低到28Gbps。降低光/電器件的帶寬需求,在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的初期階段就可以降低功耗和成本。OIF(光互聯(lián)論壇)也建議采用PM-QPSK作為100G的長距傳輸調(diào)制方式。

  在發(fā)射端,原始的100G信號被分為4路低速信號,由于FEC和OTN開銷,每路信號為28Gbps。激光器發(fā)出的信號分為垂直和水平兩個偏振態(tài)。用兩個頻率相同的偏振態(tài)來承載信號,可以使速率降低一半,降低帶寬,適應(yīng)更緊湊的通道間隔。QPSK采用4個傳輸相位調(diào)制每個偏振態(tài)的光信號(見圖1)。在發(fā)射端,兩個偏振態(tài)的QPSK調(diào)制信號會被合在一起在線路側(cè)傳送。偏振復(fù)用和QPSK的使用,可以將調(diào)制速率降為1/4,使100G系統(tǒng)能使用成本更低的技術(shù)。同時更低的調(diào)制速率可以降低光信號傳輸參數(shù)的靈敏度,相比10G系統(tǒng),100G在CD(色度色散)和PMD上擁有更好的容限。

圖1

  相干接收和DSP技術(shù)

  PM-QPSK調(diào)試方式可以滿足100G傳輸OSNR的要求,但是,這種調(diào)制方式下的色散和PMD容限還是太低。相同光調(diào)制方式下100G跟10G相比,OSNR容限要差10dB,PMD容限會降低10倍,CD容限降低100倍,因此必須采用先進(jìn)的技術(shù)手段保證100G的實(shí)用性。選擇相干光、平衡光接收技術(shù),相比NRZ(不歸零碼)直接接收提升OSNR容限近6dB。其接收原理框圖如圖2所示。


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