浅析光通信技术发展的趋势

随着今年两会上互联网+概念的提出，以互联网服务行业为代表的新兴业务对传输带宽的需求剧增。按照目前的发展趋势，现有的城域网传输系统很快将无法满足快速增长的容量需求。因此，城域网传输系统容量的提升迫在眉睫。预计在未来几年内，城域网传输速率将从现在的单波长10-Gb/s提升到100-Gb/s，传输距离在300公里左右。

　　实际上，城域网传输技术是一种介于骨干网和接入网之间的传输技术，这类技术需要兼顾骨干网的高性能和接入网的低成本等特性，具有很大的挑战性。目前，相干传输技术已经在骨干网络长距离传输系统中开始商用，其传输距离大于1000公里，单波长的传输速率可以达到100-Gb/s,预计在接下来五年内，单波长的传输速率将达到400-Gb/s。然而在城域网中，其传输距离通常在300公里以下, 相干传输技术尽管可以提供很高的传输性能，但是其复杂度和成本较高，无法满足城域网中低成本的传输要求。目前的接入网主要是采用OOK信号直接调制激光器的低成本调制方案。由于调制方式（内调制）和调制格式的局限性，其传输速率只能达到10-Gb/s并且传输距离在20公里以内。因此，目前的接入网技术虽然拥有低成本的优势，但是其在传输性能上离城域网的要求还有较远的距离。如何将骨干网和接入网传输技术做有机的结合，是目前城域网传输技术研究工作者们一直在思考的问题。

　　根据目前光器件和电芯片的发展情况，直接调制和直接检测的技术方案在成本上是目前城域网传输中最可以接受的方案。在光纤链路上采用接入网直调直检的结构，并在接收端引入骨干网传输的数字信号处理（DSP）技术，因而可以达到传输性能和成本上的折中。针对城域网的直调直检传输技术，业界可以从以下几个方面入手解决：1.考虑到目前模数（ADC）和数模（DAC）转换器带宽和采样速率的限制，应充分利用光信号的多维度调制，包括幅度，相位和偏振态，提高信号的频谱效率；2.奈奎斯特单载波正交幅度调制（QAM）信号和多载波正交频分复用（OFDM）都是可以考虑的备选方案。QAM信号由于其非线性容忍度较高，在传输性能上要比OFDM稍好一点。而OFDM信号在信号处理方面具有低复杂度的优势，并且可以针对不同的网络环境灵活的设计；3.在光器件的选择上，由于是直接检测并且在接收端用DSP进行恢复，其光器件相对于相干传输系统而言可以有更高的容忍度。比如，在直调直检系统中，激光器的相位噪声对信号的性能影响较低。因此，低成本的分布式反馈（DFB）激光器和垂直腔面发射（VCSEL）激光器可以考虑作为发射端的激光器；4.偏振复用技术也可以应用到城域网的直调直检传输系统中，然而光纤收发端如何在这种情况下继续保持较低的成本，是一个值得深入探索的问题。

　　综合以上，随着硅光子集成和电芯片工艺的不断进步，以及市场对传输速率需求的进一步提升，城域网传输技术将会有较大的发展。烽火通信预计单通道100-Gb/s，300公里以内的城域网直调直检传输技术会在五年内应用在城市间的光纤通信网络中。