如何优化长距离DWDM系统的信号链

对于纯SDH/Sonet数据，信号帧结构里的备用字节可以实现"带内"FEC功能。FEC功能所需的字节由开销处理ASIC插入帧中，对与协议无关的DWDM系统，则必须采用类似Reed-Solomon这样的"带外"FEC。

然 而，除了Reed-Solomon FEC，ITU-T G.709定义的数字封包功能可能会成为一种选择。采用这种方法时，无论速率是多少或采用什么协议，信号都被封装到"超级帧"中。除了用于FEC的字节 外，超级帧还包含将载荷发送到目的地所需的地址字节。根据所选择的数字封包概念的不同，数字封包功能的开销还将增加一定百分比的传输速率。无论选择带外 FEC还是数字封包器，都需要采用一个额外的IC来支持相关算法，或者将该功能集成到发射器的开销处理ASIC中。

FEC或数字封包处理是在发射信号的低速并行数据流上实现的。因此，并行数据离开这一处理功能后，必须转化成高速串行传输信号。该任务需要一个带片上时钟合成器的串行转换器来产生传输时钟。

减少串行转换器抖动

对 于长距离中继网而言，串行转换器产生尽可能低抖动的信号非常重要，这可以通过一个带低抖动外部参考时钟的低抖动集成时钟合成器来实现。在很多情况下，系统 参考时钟不仅不能满足这些抖动要求，而且其频率比所要求的低，带外部VCXO或VCSO的时钟发生器可以提供所需的低抖动参考频率。为降低面积和成本，业 界正在开发带内部VCO的全集成电路。

由于串行转换器的输出级不能驱动光发射器，因此需要采用驱动器。然而，驱动器将增加抖 动，因此驱动器的输入级需要集成一个时序调整触发器以降低数据抖动。通常，来自串行转换器的串行时钟可以提供这种调整功能，但是串行转换器输出与驱动器时 序调整输入之间的非理想连接会使时钟信号变差，这又会降低传输信号的抖动性能。因此，时钟调整功能应该是一种可选设计。

另一种可与驱动器集成的有用功能是脉宽修正，它引入了一个预校正来补偿光发射器元件中非对称的上下转换。与减少抖动的措施相配合，这种功能可以优化用于长距离发射器的信号。

最 后，串行信号必须转换成特定波长的光信号。为了提供多达160种波长，波长的间隔不能大于0.4纳米。这要求光源具有高精度的波长稳定控制、非常窄的光谱 线宽以及低啁啾噪声(由高速调制引起的光谱线跳跃)。电吸收调制器(EAM)或Mach-Zender(MZ)调制器可以满足长距离传输的这些要求，而不 需使用直接调制激光二极管。

模块化封装的调制器包含一个珀尔贴(Peltier)元件，该器件通过设定温度将波长调整到特定 值，另外还包括一个发射连续光的激光二极管和一个高速电压驱动调制器。激光二极管通常是一个连续波(CW)、分布式反馈器件。珀尔贴通常是一个热电冷却器 (TEC)，要求驱动电路能够提供几安培的电流以将CW激光二极管设定到特定温度相关的波长。为了保持调整好的波长不变，温度必须由TEC控制电路精确控 制。

如果所有的功能都必须采用功率FET和运算放大器之类的分立元件来实现，整个装置的体积将很大。幸好，现在已经有带功率 FET和控制回路的全集成TEC驱动器，这种器件可以用于需要考虑占位面积的场合，如模块和多信道网络接口。此外，DWDM系统还需要波长锁定功能。借助 TEC驱动器/控制器，控制单元(Fabry-Perot滤波器)可以将波长控制在误差窗口范围之内。

发射器的另一个重要参 数是用户初始定义的光传输功率，即使温度变化或发生老化，CW激光器都必须维持这个参数不变。随着时间变迁和温度增加，CW激光器的特征曲线斜率下降，因 此激光器的驱动电路必须设定并维持在一个平均的光发射功率。通过对由CW激光器监测二极管检测到的光电流(与光输出功率成正比)与最初定义的参考值进行比 较，自动功率控制回路将保证功率的稳定性。此外，驱动器还应包括一个指示激光二极管使用寿命终结的报警标志、保护激光器安全的下电功能、针对CW激光器偏 置电流的监视器，以及激光器偏置电流的最大值和限定光平均功率监测器。另外，低速导频音(pilot tone)对光输出信号的幅度调整很有帮助，在DWDM系统中，该功能有助于频道识别。

与激光二极管不同的是，光调制器通常 与50Ω阻抗相匹配，因此调制器驱动器应该用于调制EAM 或MZ器件的高速部分，而不是激光驱动器。调制器驱动器应该针对50Ω的负载进行优化，并提供调制电压而不是电流。EAM器件要求的最大调制电压约为 3V。MZ调制器可以提供最窄的光谱线宽，但是需要高达7V的调制电压，而且价格比EAM贵。因此，MZ调制器通常用于超长距离传输。