单位文秘网 2021-10-07 08:12:32 点击: 次
摘要:无论从市场需求还是技术发展来看,40Gbit/s DWDM系统都是今后的发展趋势,其关键技术包括电信号处理、OSNR、色散色度补偿、偏振模色散补偿、信号调制格式的选择等;随着技术的进步和成本的下降,40Gbit/s系统将很快在城域核心网和本地传输网中得到应用。
关键词:40Gbit/s;DWDM;OSNR;PMD;FEC;技术;应用
中图分类号:TN929.1 文献标识码:A文章编号:1007-9599 (2011) 14-0000-01
40Gbit/s DWDM Key Technology and Application Prospects
Gao Lei,Xiao Bin
(China Unicom Linyi Branch,Linyi276003,China)
Abstract:Regardless of market demand or technology from the perspective of the development,40Gbit/s DWDM systems are the future trends,the key technologies including signal processing,OSNR,dispersion color compensation,polarization mode dispersion compensation,signal modulation format of choice;as technology advances and costs decline,40Gbit/s system will soon be in the metro core network and the local transmission network has been applied.
Keywords:40Gbit/s;DWDM;OSNR;PMD;FEC;Technology;Application
近几年来,对单信道40Gbit/s传输速率的DWDM系统研究进展很快,从市场需求、技术发展来看,40Gbit/s DWDM系统将成为一个发展趋势。
从市场需求来看,随着IP业务需求的爆炸式增长,对带宽提出了更高的需求,原有的10G系统已不能满足需求;从技术发展上来看,扩大DWDM系统容量可通过增加单波道速率和增加波道数两种方式实现,增加波道数主要有以下三种手段:减小通道间隔、扩展波长范围、采用偏振复用技术;目前10G系统波道数已达到160个,波道间隔已小于超过25GHz,但间隔的进一步减小受限于非线性效应抑制的困难,波长范围已从C,L波段向S,xL等全波段发展,但相应波段的光发大器还不成熟;综上所述:40Gbit/s DWDM系统已具备了应用的必要性。
40Gbit/s DWDM系统需要解决光传输性能和高速电信号处理的问题,与10Gbit/s DWDM系统比较,光信噪比提高大约6dB,色度色散容限降至1/16,偏振模色散容限降至1/4左右;解决光传输限制的主要途径有:拉曼放大器、前向纠错编码、精确色度色散补偿(含可调色散补偿技术)、归零码或其他调制格式、偏振模色散补偿等。高速电信号处理则主要依赖于专用芯片,系统的关键技术如下:
一、40Gbit/s高速电信号处理:包括高速复分接电路技术、开销处理技术、成帧技术、高速时钟处理技术(如时钟恢复和生成等),主要依赖于器件厂商已能够提供的复用、解复用芯片,40Gbit/s成帧器和带外前向纠错芯片也在积极开发中并取得重要进展。
二、采用前向纠错(FEC):在OSNR一定的情况下,前向纠错可降低系统的误码率,在海底光缆通信系统、长距离大容量光传输系统中,编码增益获得较大提升。带外FEC增加了纠错编码,提高了纠错功能,编码增益达到5-7dB。但带外FEC同时又提升了约7%的信道速率,40Gbit/s系统中信道速率将达到43Gbit/s左右,因码速提升使得系统的色度色散、偏偏振模色散的容限更小。
三、提升光信噪比:由于40Gbit/s系统所需的光信噪比要比10Gbit/s系统高6dB左右,如果单纯采用提高入射光功率来满足光信噪比,将会使光纤非线性效应更为突出,必须采用相应的措施,如使用Raman放大器、RZ码调制格式等技术。其中Raman放大器具有放大带宽大、噪声低的特点,在10Gbit/s长距离大容量光传输系统中已开始应用,采用后较低的入射信号功率就可以获得较高的信噪比,从而减小光纤非线性效应的影响。但要注意由于拉曼受激散射的低效率,单个Raman放大器的增益一般不足以补偿信号在光纤一个跨距段上的损耗,因而需要同时采用光纤掺饵放大器或多级拉曼放大器。
四、进行色度色散补偿:40Gbit/s DWDM系统的色散容限只有60ps/km,若采用G.652光纤(色散系数17ps/km/nm),则只能传输几公里的距离,即使采用色散系数为6ps/km/nm的G.655光纤,也只能传输10km左右,因此必须进行色散补偿,在DWDM系统中还需进行色散斜率补偿。由于色散容限小,色散补偿的精度要求将会提高,因此40Gbit/s系统有必要进行动态色散补偿,目前可行的可调色散补偿措施是利用啁啾光纤光栅,对每个信道的残余色散进行可调补偿。
五、考虑偏振模色散:假设偏振模色散为0.2ps/km,以平均差分群时延小于信号比特周期的1/10来计算,则40Gbit/s DWDM系统的无电中继传输距离仅为150KM左右,这还是没有考虑到二阶偏振模色散效应的情况,在高阶偏振模色散的作用下,偏振模色散的带宽自适应适时补偿是需要解决的关键问题。但由于偏振模色散值是统计随机量,测量和补偿都比较困难。PMD的补偿可在电域或光域进行,考虑到高速系统中电子器件的速率限制,最可能应用偏振模补偿将在光域进行,目前一阶偏振模色散的补偿采用偏振模控制器加保偏光纤来进行,但高阶偏振模色散的补偿还在探讨中。
六、改进信号调制格式:在10Gbit/s及以下速率中,主要采用的是非归零码的调制格式,而在40Gbit/s系统中,归零码更加适合。因为与非归零码比较,,RZ码的平均光功率较低,对光纤非线性、PMD的容忍度更高,且RZ码还更有利于时钟的恢复。但常规归零码易导致脉冲频谱变宽,更容易受色散影响,因此频载抑制归零码由于能压缩频谱的码型,更适合与长距离、大容量传输的40Gbit/s dwdm系统中。
七、实用化需要解决的其他问题:(1)系统的可靠性问题,由于40Gbit/s系统速率高,承载的业务颗粒大,其可靠性要求自然就高,需要从器件、模块、系统及设计等多方面来进行保证,其中成帧器、FEC编码芯片、调制器的可靠性还需要进一步的验证。另外系统中应尽量减少电中继的使用,过多的电复用/解复用器会增加网络的复杂度和降低网络的可靠性。(2)系统的前后兼容性问题,新系统能支持以前系统的STM-1至STM-64的速率,以及多种业务。(3)成本的问题,一方面40Gbit/s系统中由于频谱效率的提高,可以减少所需的网络设备,从而可以抵消元器件的部分成本,如DWDM系统可以不再使用L波段;但另一方面由于PMD的原因,必须使用如G.655这样新型号的光纤,所以更新光缆的成本也需要综合考虑。
带宽的增长需求是推动40Gbit/s系统进入市场的最重要因素,,但由于其色散容限小、对OSNR要求高,长距离传输较为困难,其在长途骨干网中的应用不可避免的受到诸多限制,但因城域核心网中由于传输距离短、对光放大节点要求低,色度色散补偿、偏振模色散补偿等性能要求都不高,故40Gbit/s系统在城域核心网以及本地传输网中会首先得到应用。
总而言之,无论从市场需求还是技术发展来看,40Gbit/s DWDM系统都是今后的发展趋势,其关键技术包括电信号处理、OSNR、色散色度补偿、偏振模色散补偿、信号调制格式的选择等;实用化过程中需要解决的主要问题包括高可靠性、低成本、前后兼容、长距离传输等;随着技术的进步和成本的下降,40Gbit/s系统将很快在城域核心网和本地传输网中得到应用。
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