高速双向传输技术 (1)

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1、3）高速双向传输技术：波长移位DWDM高速单纤双向传输、OBM-OFDM双向传输；实现单波长100Gbps，单通道容量1Tbps的高速双向传输由于业务对称性，光纤传输系统通常都是双向传输，而且是双纤双向传输，也就是两个传输方向的业务使用不同的传输光纤。目前光纤传输网络中的数据流量在不断增加，从而使得光纤资源越来越紧张。重新铺设光纤、光缆的成本巨大，因此首先应该提高已铺设光纤的传输效率和频率使用效率。单纤双向传输可以将两个方向的传输流量合并到一根光纤中，在同样的双向传输流量下，相对于双纤双向可以减少一根光纤的使用。从另一个角度说，相对于现有的双纤双向，采样单纤双向可以将传输容量提高1倍。当然，

2、单纤双向传输有多个技术难点需要解决，最突出的就是反向瑞利散射。在单纤双向传输中，瑞利散射使一部分输入光变成反向传输的瑞利散射波，从而对反向传输的信号造成干扰。本项目提出两种方案来减少反向瑞利散射的影响。第一种方案是在传统的C频带实现单纤双向传输，正向传输和方向传输的波长通过interleaver共用一根传输光纤，反向的波长较正向的波长有移位，并且此移位可微调以增强性能。第二种方案是在C/L频带实现单纤双向，两个方向的传输分别使用C频带和L频带，从而避开了瑞利散射的影响。第一个方案的特征是基于传统的DWDM技术，单通道的速率通过偏振复用的QPSK技术达到100Gbps。在使用160个波长的DW

3、DM的基础上，可以实现16T的传输。第二个方案的特征是使用正交频带复用OFDM（OBM-OFDM）技术，单通道的速率可以达到1Tbps。（3.1）波长移位DWDM高速单纤双向传输下图给出了波长移位DWDM高速单纤双向传输的系统框图。单个传输方向上和传统的DWDM系统类似，多个高速光发射机产生DWDM通道，并且符合ITU-T的grid，这些通道首先通过波分复用器合并到一根光纤中，然后再通过一个interleaver进行单纤双向的传输光纤链路，其中需要的光放大器要求支持双向传输。图中的光发射机和光接收机将支持100Gbps的传输速率，使用的调制格式为PDM-QPSK。本方案的关键点就是东向传输的

4、是奇数通道(oddchannels)，而西向传输的是偶数通道（evenchannels），它们通过interleaver来实现复用和解复用单跟光纤。奇数通道和偶数通道的波长是不相同的，因此单个方向传输的通道的反向瑞利色散对逆向传输传输通道造成影响很小，而且interleaver还有辅助的滤波效果，近一步降低了反向瑞利散射的影响。本方案的另一个关键点是相对于Interleaver滤波的中心波长，单向的多个传输通道还可以适当的进行波长的微调（大约是几个GHz），这个波长微调有利于提高整个系统对光纤非线性的容限。波长移位DWDM高速单纤双向传输的系统框图下图是奇数通道和偶数通道的频率分布示意图，可

5、以看到奇数通道和偶数通道正好是间插的分布，所以奇数通道的反向瑞利散射和偶数通道在不同的频率上，也就是降低了反向瑞利散射的影响。奇数通道和偶数通道的频率分配示意图下图给出了关键的双向放大器的一种实现方式。在光纤输入端口通过使用一个光循环器(circulator)将东向和西向的光信号分开送入不同的光纤中，然后各自使用单向的光放大器进行独立的放大。（3.2）基于正交频带复用OFDM的C/L波段反向传输技术1总体框架图此技术方案中，两个传输方向的业务分别使用C频带和L频带，如下图所示。两个方向的光信号利用C/L分路器共用一根传输光纤。C频带和L频带是占用的不同频率频带进行的传输，而且频率差别很大，所

6、以C频带的反向瑞利散射也就不会影响L频带，反之亦然。光链路中的双向光放大器请参考上节的介绍，主要的差别是要使用对应的C频带和L频带光放大器。图2-1基于正交频带复用OFDM的C/L波段反向传输的系统框架图。2关键模块和技术2.1、光梳产生器光梳的光谱线之间是严格意义上的相干，即相位关系确定，频率间隔稳定。利用光梳非常容易实现多频带的OFDM传输。当然也可以简单的对各个光谱线进行传统的单载波调制，例如DPSK，QPSK。光梳生成器常有两种实现方法，锁模激光器实现方法和深度正弦调制实现方法。锁模激光器生成的光频率梳的频率间隔由激光器腔长等因素决定，由于激光器腔长的调谐范围有限，因此锁模激光器生成

7、的光梳频率间隔不易改变。随着射频放大电路的发展和光调制器驱动电压的下降，可以采用深度正弦调制得到超平坦光频率梳。在本方案中，既可以采用腔长可调谐的锁模激光器作为光梳生成器，也可以利用深度正弦调制生成平坦光梳。图2-2中示意了两种利用深度正弦调制的光梳生成器，(a)中是利用传统的双臂MZM对连续波激光器的输出进行正弦波调制，当正弦信号和偏置引起的相位偏移满足下式时，将在输出端得到超平坦光梳。上式左边第一项表示两