解析100G传输技术与组网应用

.   PDM QPSK调制模型

　　与传统得二进制调制不同， PDM QPSK采用恒定幅度四级相位调制和正交偏振复用相结合的方式将传输符号的波特率降低为二进制调制的四分之一，即100G传输中，采用PDM QPSK技术之后，实际线路上的波特率仍然是25G速率。

　　偏振复用也有可能带来一些问题，由于在两个偏振上分别独立加载了业务信息，在光纤传输过程中，不同偏振上的光信号会互相耦合，并在光纤PMD效应作用下产生误码。因此采用偏振复用，一个首先要克服的障碍是要在接收端进行偏振分离，并解决PMD代价的问题。这就需要通过相干接收和数字信号处理来实现的。

　　2、相干接收技术

　　相干接收技术主要解决了对光信号的电场的检测问题。光信号对业务信息是以电场的形式承载的，在光信号的传输过程中，其电场特性会受到光纤色散、光纤PMD、光纤非线性效应以及滤波效应等因素的影响而趋于劣化。常规的直接检测方式只能探测光信号电场的模平方包络（即光强），因此无法分解出上述劣化效应的影响并给予消除。而相干接收技术可得到PDM-QPSK信号的所有信息，包括每个偏振方向上的电场的实部和虚部的强弱和相互的相位信息，为传输中各项劣化效应的分解和补偿提供了可能。而ADC则在不损失信息的前提下将检测出的模拟信号转化为数字信号，并由DSP芯片完成时钟恢复、载波恢复、色散补偿、PMD补偿等关键处理。

　　3、数字处理技术（DSP）

　　PDM QPSK的调制方式主要是降低100G传输中光信号的波特率，降低100G传输码型的谱宽，使之能实现50GHZ间隔传输，并部分解决了100G传输的OSNR要求过高问题，但100G系统的色散容限过小和PMD容限过小的问题依然存在，这对长距离100G传输尤其不利。

　　色散和PMD效应均是在光电场的相位或偏振上引入的线性调制或畸变，如果能探测出光信号的电场，则可以采用线性补偿的方法，在光场上抵消色度色散和PMD效应，这就是光学DSP处理的核心。

　　在100G PDM QPSK传输中，主要就是利用光数字信号处理技术（DSP）在电域实现偏振解复用和通道线性损伤（CD、PMD）补偿，即通过数字化算法，在电域进行色度色散补偿以及偏振态色散补偿，以此减少和消除对光色散补偿器和低PMD光纤的依赖。

　　图2 相干接收机与DSP结构图

　　采用这种基于电域的DSP技术，在100G系统上可实现高达50000ps/nm的色散容限和90ps的DGD容限（最大值）。在做100G波分设计时，传输线路上将不再放置DCM模块，PMD效应也不再成为限制系统传输距离的因素，使得100G系统具备长距离传输的能力。

　　4、100G 软判决SD/硬判决HD技术

　　在100G相干电处理技术的产业化力量的驱使下，并借助高速IC技术的发展，目前引进了基于软判决（SD）的第三代FEC编码技术。软硬判决的区别在于其对信号量化所采用的比特位数。硬判决对信号量化的比特数为1位，其判决非"0"即"1"，没有回旋余地。软判决则采用多个比特位对信号进行量化，采用"00"、"01"、"10"、"11"判决，通过Viterbi等估计算法提高判决的准确率，大大提升了100G系统的传输能力。100G系统中，硬判决和软判决两种技术各有各自的特点，适用于不用距离的不同应用场景。

　　三、100G波分系统组网应用思路

　　随着100G时代即将到来，面对现网各类速率的业务情况，建设100G波分系统有两种方式：一是新建纯100G系统，采用支线路分离方式解决多业务传送；二是将现有10G、40G波分系统平滑升级至100G波分系统。

　　1、新建纯100G波分系统，与OTN电交叉相结合，采用支线路分离方式解决多业务传送

　　考虑到100G新技术带来的优异的传输性能，纯100G波分系统的设计变得相当"简单"，色度色散和PMD限制几乎可以不予考虑，系统的设计主要劳力OSNR的限制，这个有别于10G、40G波分系统设计时的线路色散补偿。当光缆条件具备，且属于长距离传输的场景，在有100G业务的情况下，优选新建纯100G波分系统。可以通过OTN电交叉采用支线路分离方式解决10G、40G业务，实现多业务同平台的高效传送。

　　2、将现有10G、40G波分系统平滑升级至100G波分系统

　　当光缆纤芯紧张且现有10G、40G波分系统利用率不高时，可考虑将现有10G/40G波分系统平滑升级至100G波分系统，以解决新增的100G业务。100G和现网如何兼容混传成为业界关注的焦点问题，需要考虑评估几个主要影响因素，包括系统的OSNR容限、CD/PMD容限和非线性影响。混传场景主要有以下两种：

第一，相干100G（PDM-QPSK）和非相干10G/40G既有系统混传。现有10G、40G波分系统均采用线路的DCM模块，实现系统的色度色散补偿。实验室测试表明，DCM模