2/20/2012,通信產(chǎn)業(yè)網(wǎng)訊,對(duì)于100G而言，不僅僅是一項(xiàng)技術(shù)的變革，更是將偏振復(fù)用、相位調(diào)制、超強(qiáng)FEC、相干檢測(cè)、DSP等多技術(shù)創(chuàng)新的融合產(chǎn)物，正是這些技術(shù)的發(fā)展與變革，100G才真正迎來(lái)商用時(shí)代。

    2011年底，烽火通信攜手中國(guó)電信率先完成了國(guó)內(nèi)首個(gè)集團(tuán)級(jí)運(yùn)營(yíng)商的100G傳輸系統(tǒng)測(cè)試。本次測(cè)試烽火通信采用業(yè)界公認(rèn)的100GDWDM長(zhǎng)距離傳輸調(diào)制碼型，基于相干檢測(cè)的PDM-QPSK，完成80x100G超過(guò)1500km的光纖傳輸。不僅在產(chǎn)品的可靠性和穩(wěn)定性上展現(xiàn)了自身的技術(shù)領(lǐng)先地位，也標(biāo)志著100G正式跨越了技術(shù)瓶頸，已全面迎來(lái)規(guī)模商用時(shí)代。

    眾所周知，單信道速率的每一次提升，都會(huì)受到包括OSNR容限、色散、PMD及非線性等傳輸損傷的限制，因此需要更為先進(jìn)的技術(shù)來(lái)減小這些傳輸損傷的影響，滿足傳輸距離的要求。諸如10G向40G跨越時(shí)，用到了相位調(diào)制代替NRZ傳輸碼型，提高40G信號(hào)的OSNR容限。而對(duì)于100G而言，不僅僅是一項(xiàng)技術(shù)的變革，更是將偏振復(fù)用、相位調(diào)制、超強(qiáng)FEC、相干檢測(cè)、DSP等多技術(shù)創(chuàng)新的融合產(chǎn)物，正是這些技術(shù)的發(fā)展與變革，100G才真正迎來(lái)商用時(shí)代。

偏振復(fù)用

    利用光信號(hào)的兩個(gè)偏振態(tài)之間相互正交特性來(lái)實(shí)現(xiàn)在同一個(gè)光載波上攜帶兩路信息，使得信號(hào)碼元速率下降一半。偏振復(fù)用是比較成熟的技術(shù)，在40G系統(tǒng)中已有過(guò)工程應(yīng)用，而對(duì)于100G已然成為一項(xiàng)不可或缺的技術(shù)。偏振復(fù)用對(duì)于發(fā)射機(jī)來(lái)說(shuō)只需要一些比較簡(jiǎn)單的無(wú)源器件即可實(shí)現(xiàn)，而難點(diǎn)主要在于接收機(jī)的解偏部分。但隨著相干檢測(cè)技術(shù)的不斷成熟，偏振解復(fù)用已能夠非常容易地在電域中被處理。

相位調(diào)制

    相位調(diào)制在40G系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用，這也進(jìn)一步推動(dòng)了這項(xiàng)技術(shù)在100G中的成熟。利用QPSK技術(shù)可以使光載波攜帶的信息量增大一倍，與偏振復(fù)用的結(jié)合使得100G信號(hào)波特率降低到約25Gbaud/s，因此能夠應(yīng)用在50GHz間隔的OTN系統(tǒng)中，同時(shí)也降低了信號(hào)對(duì)光纖非線性容忍度的要求。

超強(qiáng)FEC

    FEC是100G最關(guān)鍵的技術(shù)之一，不同的FEC將獲得不同的系統(tǒng)性能。在40G以下的傳輸系統(tǒng)當(dāng)中，多采用7%開(kāi)銷的硬判決FEC，采取BCH級(jí)聯(lián)或BCH與RS級(jí)聯(lián)設(shè)計(jì)的編碼增益最高在9dB左右，理論上7%開(kāi)銷FEC編碼增益的香農(nóng)極限是10dB。為獲取更多的編碼增益，使得100G的OSNR容限更接近于現(xiàn)有10G或40G系統(tǒng)能力，一些新型的FEC編解碼方案的出現(xiàn)解決了這一問(wèn)題。低密度奇偶校驗(yàn)碼(LDPC)由于編碼長(zhǎng)度較長(zhǎng)，同時(shí)校驗(yàn)矩陣具有稀疏性，相隔較遠(yuǎn)的碼元被同時(shí)校驗(yàn)，有助于將連續(xù)的突發(fā)誤碼離散化，因此LDPC能有效糾錯(cuò)突發(fā)誤碼較長(zhǎng)的情況。除此之外，LDPC采用迭代算法解碼，譯碼電路可實(shí)現(xiàn)并行化處理，從而具備復(fù)雜度低、延時(shí)小的優(yōu)點(diǎn)。OIF推薦LDPC為100G的主流FEC碼型之一。軟判決也是提高編碼增益的另一種有效方式。傳統(tǒng)的硬判決對(duì)信號(hào)量化比特位為1，非“0”即“1”，軟判決則采用多個(gè)比特位(考慮設(shè)計(jì)復(fù)雜度，通常有效比特位為5)來(lái)量化信號(hào)，再通過(guò)Viterbi估計(jì)算法提高判決準(zhǔn)確率。軟判決比硬判決的編碼增益可高出1dB以上。

    烽火通信100G系統(tǒng)采用的超強(qiáng)FEC類型是20%開(kāi)銷比的軟判決LDPC，可有效提高編碼增益至11.5dB，比目前40G系統(tǒng)采用的BCH級(jí)聯(lián)方式得到的編碼增益提高有3dB。

相干檢測(cè)及DSP

    相干檢測(cè)與ADC和數(shù)字信號(hào)處理(DSP)的結(jié)合也是100G極為關(guān)鍵的一項(xiàng)技術(shù)突破，相比于直接檢測(cè)和自相干解調(diào)方式，相干解調(diào)具備以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：

   1)能有效提高解調(diào)效率。相干解調(diào)將中頻信號(hào)經(jīng)過(guò)ADC采樣后利用DSP在電域完成載波恢復(fù)、相位檢測(cè)和偏振態(tài)檢測(cè)，解調(diào)精度較高，同時(shí)避免了直接檢測(cè)和自相干解調(diào)中光器件對(duì)解調(diào)靈敏度的影響。

    2)能顯著提高接收機(jī)靈敏度。適當(dāng)提高本振光源功率可以增加相干混頻后的光信號(hào)幅度，以改善光電轉(zhuǎn)換后電信號(hào)的誤碼率。因此，相干解調(diào)可以獲得更高的接收機(jī)靈敏度，同樣也可獲得更好的OSNR靈敏度。

    3)利用DSP技術(shù)在電域均衡色散和PMD，理論上可以獲得無(wú)限寬的色散和PMD容限，考慮到芯片設(shè)計(jì)復(fù)雜度和可實(shí)現(xiàn)性，通常色散容限可設(shè)計(jì)在幾萬(wàn)ps/nm，PMD容限可設(shè)計(jì)在上百ps。

    4)具有更低的成本優(yōu)勢(shì)。相干檢測(cè)的核心技術(shù)在于電域的ADC和DSP，光器件僅有本振光源和相干混頻器。目前線寬為100kHz的ITLA組件和集成式的混頻器與光電探測(cè)器組件均已能夠規(guī)�；�量產(chǎn)。而高速ADC和DSP芯片曾經(jīng)被認(rèn)為是100G走向商用的最大技術(shù)瓶頸，經(jīng)過(guò)一年多的磨合與發(fā)展，以40nmCMOS工藝為基礎(chǔ)的ASIC在穩(wěn)定性和成品率上已能達(dá)到商用化要求。

    以上提到的多項(xiàng)技術(shù)的融合決定了100G克服技術(shù)瓶頸，達(dá)到工程實(shí)用化、規(guī)模化要求的能力。從OSNR容限提升的貢獻(xiàn)上看，偏振復(fù)用提供了3dB，QPSK提供了3dB，F(xiàn)EC提高了3dB左右的編碼增益，相干接收理論上也能夠改善2-3dB的OSNR，使得100G的OSNR容限可以達(dá)到或者接近10G的水平。數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的使用讓100G在色散和PMD方面不再受限，尤其是在適應(yīng)線路色散或PMD變化時(shí)，DSP芯片的收斂速度非�？�，通常在毫秒級(jí)，有效解決了40G應(yīng)用中由于采用FBG或Ethlon等光學(xué)器件難以避免的色散搜索時(shí)間超過(guò)秒級(jí)而影響設(shè)備倒換時(shí)間的問(wèn)題。光譜寬度小于40GDPSK或DQPSK碼型，這樣100G在級(jí)聯(lián)ROADM或OADM的能力也好于40G。從組網(wǎng)結(jié)構(gòu)上看，對(duì)于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的骨干網(wǎng)應(yīng)用，100G不需要色散補(bǔ)償，可以簡(jiǎn)化鏈路放大器數(shù)量，節(jié)約建網(wǎng)成本;對(duì)于城域網(wǎng)應(yīng)用，100G無(wú)需考慮路由長(zhǎng)短造成的色散變化，并可穿通多個(gè)OADM節(jié)點(diǎn)，組網(wǎng)更加靈活高效。

    烽火通行作為中國(guó)光通信的“發(fā)源地”，在光傳輸領(lǐng)域有著深厚的底蘊(yùn)和研發(fā)實(shí)力，一直堅(jiān)持自主創(chuàng)新、自主研發(fā)的道路，早在2006年就已經(jīng)對(duì)100G進(jìn)行戰(zhàn)略布局，并先后承擔(dān)國(guó)家973項(xiàng)目“超高速超大容量超長(zhǎng)距離光傳輸基礎(chǔ)研究”和160×100Gb/s2000公里的3U光傳輸系統(tǒng)的研究。目前推出的商用化100b/sOTN解決方案中，其需求定位、技術(shù)起點(diǎn)更高，一步到位地推出了基于采用127Gb/s相干檢測(cè)偏振復(fù)用正交相位調(diào)制(CoherentPM-QPSK)作為線路傳輸碼型的100G系統(tǒng)，采用軟判決LDPC加20%開(kāi)銷EFEC前向糾錯(cuò)編碼算法，可獲取高達(dá)11.5dB編碼增益;采用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)均衡線路傳輸損傷，提升色散容忍能力達(dá)到60000ps/nm，DGD容限超過(guò)100ps，全面緩解了色散和PMD對(duì)高速傳輸系統(tǒng)的限制，各項(xiàng)系統(tǒng)參數(shù)達(dá)到規(guī)模商用系統(tǒng)條件。該套系統(tǒng)不但支持傳輸WDM的應(yīng)用方式，而且支持基于100G的電交叉技術(shù)和支線路分離的OTN應(yīng)用方式，在技術(shù)上相對(duì)業(yè)界主流解決方案更勝一籌。

    總而言之，雖然目前仍受到成本和功耗問(wèn)題的制約，但隨著電子工藝的發(fā)展，從產(chǎn)業(yè)鏈的成熟度和各大運(yùn)營(yíng)商測(cè)試結(jié)果來(lái)看，100G已跨越技術(shù)瓶頸，即將迎來(lái)全面規(guī)模商用。烽火通信將會(huì)不斷適應(yīng)市場(chǎng)發(fā)展的需要，繼續(xù)加強(qiáng)自主創(chuàng)新能力，積極開(kāi)發(fā)100G乃至更高速率傳輸研究，引領(lǐng)業(yè)界的發(fā)展潮流。