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1、光纤通信系统的超长距离传输方案郁张维1,张徐亮1,金如翔2,黄俊华3(1.浙江大学光及电磁波研究中心,浙江杭州310027;2.上海莱特利公司,上海201614;3.通光集团有限公司,上海200122)摘要:延长单段无中继光传输距离对于减少网络节点间的电中继和光中继,降低长距离传输成本具有很实际的意义。文章分析了光纤通信超长距离传输的关键技术,及其性能优势和经济效益,同时介绍了国内外超长距离光纤传输技术现状;提出了基于DRFA+EDFA混合放大技术,实现传输速率为2.5Gbit/s、无中继距离为250km的传输技术解决方案。方案采用成熟的技术,使用了市场上比较常见的器件,具有很高的性
2、价比。关键词:超长距离传输;掺铒光纤放大;分布式光纤喇曼放大中图分类号:TN913.33文献标识码:B文章编号:1005-7641(2005)05-0006-03高系统的OSNR、增加系统中继长度、提高波分复用(WDM)系统的通道数和抑制光纤非线性效应是其主要目的。(2)前向纠错(FEC)编码减少误码率在光传输系统中采用FEC技术,能够减少系统的误码率。其编码增益提供了一定的系统富余量,从而0引言最近几年,光通信系统传输距离有了飞跃式的增加[1]。为了克服长距离传输中光纤对信号的衰减,在光纤通信系统中每隔一定的距离就必须设有中继站,以便对光信号进行再生或放大。不管是在建设阶段还是在维
3、护阶段,中继站在光纤网络建设成本中都占有不小的比重,特别是在跨山区、无人区的电力通信网络和跨海光纤网络中,中继站的成本更是昂贵。因此,延长单段无中继光传输距离是一个具有实际意义的问题。超长距离光纤传输充分利用最新的光纤传输技术,对多种数字业务具有透明的传输特性,减少了网络节点间的电中继和光中继,大大降低了长距离传输的成本。传输线在每个传输端站之间是无源的,使得系统的可靠性和传输质量都得到了保证,性价比很高。1关键技术超长距离光纤传输技术是一系列关键技术的集成[2]。(1)光纤喇曼放大器(FRA)对光纤损耗进行补偿在超长距离光纤传输系统中,喇曼放大器技术是最关键的光传输技术。它可以将传
4、输光纤本身变成一个放大器,也可以放大掺铒光纤放大器(EDFA)所不能放大的波段。它利用普通的传输光纤就能实现分布式放大,从而大大提高系统的光信噪比(OSNR)。FRA利用光纤自身对信号进行放大,信号在传输过程中的固有损耗可以在光纤内部进行补偿。一种应用较广的FRA被称之为分布式光纤喇曼放大器(DFRA)。对于超长距离光纤传输系统来说,利用喇曼放大器提降低光链路中线性及非线性因素对系统性能的影响。对于有光放大器的系统,可以增加光放大器间隔、延长传输距离、提高信道速率、减小单通道光功率。FEC的实现方式有带外FEC系统和带内FEC系统两种。带内FEC的增益一般为3dB左右,而带外FEC的
5、增益远高于带内,因此,超长距系统均采用带外FEC编码。使用带外FEC时,OSNR总体改善情况可达7～9dB,大大提高了系统的传输距离。(3)码型技术提升系统的传输性能由于不同线路调制码型的光信号在色散容限、自相位调制(SPM)、交叉相位调制(XPM)等非线性的容纳能力、频谱利用率等方面各有特点,对于超宽频带的超长距离WDM传输系统,非归零(NRZ)、归零(RZ)等码型都有各自的特色。NRZ码应用简单、成本低、频谱效率高,是目前SDH系统和WDM系统中应用最广泛的码型。由于NRZ码元过渡不归零,对传输损伤敏感,不适用于高速超长距离光信号的传输。RZ码的主要缺点是信号频谱宽度相对NRZ码
6、较大,增加调制器使系统变得复杂、成本高。为了进一步提高RZ码的传输性能,近年来还出现了载频抑制RZ(CS-RZ)和啁啾RZ(CRZ)等码型。在CS-RZ码中,相邻码元的电场振幅符号相反,从而达到降低光谱宽度的目的,在功率较高的情况下,不但增加了色散容光通信系统超长距离无中继传输技术研讨会论文限,而且有更强的抵抗SPM和四波混频(FWM)等光纤非线性效应的能力。CRZ码采用了三级调制技术(RZ幅度调制、相位调制和数据调制),其相位调制器在发射端对RZ脉冲的上升沿和下降沿上加入一定的啁啾量,抵抗非线性效应的能力非常优异。此外,CRZ码还具有良好的抵抗偏振相关损耗(PDL)和偏振模色散(P
7、MD)的能力,具有更高的传输稳定性。(4)色散补偿延伸光传输的距离色散是限制光纤传输距离的主要因素。色散补偿包括色度色散补偿和偏振模色散补偿。色度色散补偿的方式包括色散补偿器件和色散补偿模块。目前使用最多的是色散补偿模块(DCM),通常用在EDFA的两级之间,用以补偿DCM的插损。目前,对于动态的色度色散补偿方式也进行了大量的研究,但是真正商用的产品尚不多。从技术角度来看,利用超长距离光纤传输系统中的EDFA与FRA结合的放大技术,及采用色散和非线性容限较
