100gbit-s高速光传输技术实现探析

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1、100GBIT/S髙速光传输技术实现探析【摘要】随着信息化的步伐不断加快，光传输技术的发展也在不断的提升，从最初的100kbit/s^10Mbit/s,到40Gbit/s一直到lOOGbit/s甚至到超lOOGbit/s。说明光传输技术迎来新的时代，根据目前的工艺水平，本文对lOOGbit/s光传输技术进行探讨。【关键词】lOOGbit/s光传输；关键技术；复用技术；调制【中图分类号】TN929.1【文献标识码】A【文章编号】1672-5158(2013)04-0102-011.100Gbit/s

2、光传输实现的关键技术1.1数字信号处理技术100G的相干解调是在电域中对信号进行偏振估计和相位估计，因此高效的DSP技术对于100G的发展至关重要。100G信号经数字信号处理后可以提高色散容限，减少线路色散补偿的使用，抑制非线性损伤的影响；提高自适应线路色散变化的相应速度，避免了40G技术采用的色散补偿器的弊端；使系统PMD容限大幅度提升。PMD效应也不再成为限制系统传输距离的因素，系统组网能力及灵活性将得到极大的提高。目前，PDM-QPSK.相干接收和DSP技术的配合使用，已成为100G传输系统

3、最主流的技术配置方案。而DSP技术由于设计复杂，成本高昂，一直是100G发展的瓶颈。因此高性能低成本的高速数字信号处理技术是100G大规模商用的关键因素之一。1.2关键器件技术业界初步估计IOOG关键器件将于2010年左右开始生产，于2011/2012年开始规模商用。100G传送解决方案所需的关键高速光器件和预计的成熟时间（规模商用时间）。其中光模块和高速DSP影响最大。只有高速光模块才能实现lOOGbps速率的调制。DSP则对于相干电接收至关重要,只有在I00G高速率数字处理技术取得突破时，才能

4、实现软判决、相干电接收的复杂电处理，从而提高接收灵敏度，加大I00G的传输距离。1.3正交频分复用技术时间周期为T且中心频率间隔为1/T整数倍的脉冲信号在时域和频域具有正交性。基于上述认知，可将传统的宽带光载波通道细分为多个相互正交的窄带子载波，分别进行编码调制后复用传输，以减小和消除宽带载波调制所固有的色度色散和偏振模色散，抑制同一载波通道上前后符号间的干扰。具体实现上，光正交频分复用发射机可将数据分块后分别对子载波进行映射编码，然后利用逆向离散傅立叶变换将其转换为离散的时域波形描述序列，经数模

5、转换、放大驱动、低通滤波后驱动调制器实现电光转换。在接收端，OFDM光信号经光电转换后由模数转换器采样量化为数字信号，经离散傅立叶变换转换为频域信号，完成各子载波符号恢复和数据提取。为抑制和消除色散引起的载波间干扰，可在符号间插入保护时隙。在保护时隙间隔大于色度色散和最大差分群时延所导致的时延扩展情况下，OFDM可以有效解决色度色散和偏振模色散所引起的符号间干扰问题。1.4多维度调制技术多维度、多进制（M）调制技术可在一个符号上承载多个（log2M）比特信息，能够有效提高频谱效率，降低符号发送的波

6、特率，减小基带带宽及与之相关的色度色散和偏振模色散，减小对传输通道和光电器件带宽的要求。在此基础上，充分利用两线性正交偏振态可有效复用的特性进一步降低数据传输的波特率，提高频谱效率和通道损伤容忍能力。需要指出的是，尽管低波特率可获得较好的光滤波容限，但多级调制会减小星座图上符号之间的最小间距，降低OSNR灵敏度以及非线性容忍能力，要求在频谱效率、接收灵敏度以及OSNR要求之间进行权衡。1.5数字相干接收相干检测可将光信号的所有光学属性（偏振态、幅度、相位）映射到电域，可解析任意光调制格式的信息。相

7、干检测在实现上可采用零差检测、外差检测和内差检测三种方式。其中，零差检测具有最优的接收灵敏度和波长选择能力,但要求通过锁频控制确保本振激光器的频率相位与所接收光信号保持一致，对激光器的线宽和稳定性要求极高；外差检测经中频转换将频率相位恢复的难题转移至电域，可以降低对激光器线宽的要求，但要求接收机光电器件带宽至少为信号基带带宽的两倍；内差检测与零差检测结构相似，放宽了对本振激光器与发射机激光器的频率相位一致性要求，而通过正交分量信号相位分集接收和电信号处理获取频率相位信息，兼具零差检测和外差检测的优

8、点。数字相干接收机采用偏振分集和相位分集方式将光脉冲信号所承载的数据信息映射转换为电信号，经高速模数转换器在时间和幅度的离散化后，通过数字信号处理实现色散（CD、PMD）补偿、时序恢复、偏振解复用、载波相位估计、符号估计和线性解码。数字相干接收发挥了微电子集成技术的巨大优势，利用廉价而成熟的数字信号处理技术提高数据传输的可行性和可靠性。数字信号处理的自适应算法可动态补偿随时间变化的传输损伤，并可实现高效的前向纠错编码算法。不论是相干检测还是非相干检测，光信号在完成光电转换经高速模数