40G DWDM技术及应用

　　宽带业务的快速发展，催生了核心路由器40G业务端口的出现，迫切需要解决40G的传输问题。在我国经济发达的珠三角、长三角、环渤海经济带城域网核心节点之间已经采用了并行多个10G端口的捆绑方式，但这种方式给运维、管理带来了难度，开销庞大、端口效率不高，电信运营商的数据部门有较强的配置40G数据端口的意愿，40G应用已迫在眉睫。而40G传输面临一系列关键技术的突破以及工程应用问题的解决。本文点评了40G的核心技术，简要分析了40G工程应用中需要关注的问题。

一、40G DWDM关键技术

　　在10G超长传输技术基础上，40G要走向实用还需新的技术突破，主要有新型光调制技术、动态色散补偿技术以及偏振模式色散补偿等。

　　1. 码型调制技术

　　40G要走向实用化，新型光调制格式是关键。笔者认为目前以及未来几年可以预见并可望实用的光调制码型有：NRZ、ODB、DPSK、DQPSK/RZ-DQPSK以及PM-QPSK。

　　非归零（NRZ）码型用高光功率表示"1"码，接近于零的低光功率表示"0"码，相连的"1"码之间光功率保持高水平。NRZ可以采用EA或MZ做光调制器，光发送和接收单元都比较简单。但在40Gbps系统中，NRZ的OSNR容限以及传输的非线性限制了系统的波长间隔和无电中继传输距离，其仅适用于作为40G客户侧接口或100GHz波长间隔的城域传输接口。

　　光双二进制（ODB）码型是三电平光调制格式，用接近于零的低光功率表示"0"码，用高光功率表示"1"码，但相邻"1"码相位可能相差π，从而有效压缩了光谱宽度。ODB有多种实现方案，业界关注较多的有2种：

　　相位整形光双二进制（PSBT）码型，采用5阶Bessel低通滤波器实现2电平到3电平变换，这样奇数个"0"两边的"1"相位相差π，偶数个"0" 两边的"1"相位相同。其优势为频谱带宽窄，色散容限高，能适用于50G波长间隔的DWDM系统。劣势是眼图不好，OSNR容限接近NRZ码型。

　　传号交替反转（AMI）码型，"0"码用零电平表示，相邻"1"码交替用"＋1"和"－1"，即相邻"1"码相位相差为π，并且对"1"进行了归零。优势是用于100GHz间隔系统可以显示归零码对OSNR明显的改善效果，较PSBT会有2dB左右改善。其劣势是光通道带宽不能太窄，只能用于100GHz间隔以上DWDM系统。

　　差分相移键控（DPSK）码型是将数据承载于临近光脉冲的差分相位上，即前后两个信号脉冲的光载波相位相同则表示是数字码"1"，相反则表示是数字码"0"。DPSK的频谱能量集中，频谱效率高，可以改进色散容限、非线性容限。DPSK光接收端需要光解调器，采用平衡检测OSNR容限可以比NRZ改进约3dB。特别是光解调器的两臂设置合适的延时量，可以以较小的光通道滤波损伤达到支持50GHz波长间隔DWDM系统的能力，因此DPSK是目前技术成熟、性价比最好的支持50GHz波长间隔的骨干网DWDM系统解决方案，用于100GHz波长间隔系统更有优势。

　　差分正交相移键控DQPSK码型实际上是两路DPSK调制信号相差半个时钟周期叠加。DQPSK的频谱带宽只有DPSK的一半，可以很好地支持50GHz间隔的40Gbps DWDM传输，拥有良好的PMD和色散容限。目前研究较多的是RZ-DQPSK，它结合了RZ和DQPSK的优点，具有良好的非线性抑制能力和高的色散与PMD容限。但实现方案比较复杂，目前集成度低是其商用的主要障碍，性能上与10G NRZ混传可能会受到严重损伤。

　　偏振复用正交相移键控PM-QPSK码型实际上是两路偏振态正交的QPSK调制信号叠加，这样其单个调制信号的速率就变成了10G bps。因此在性能上是与目前10G DWDM系统最接近的一种40G调制格式，但其实现方案在现有技术水平下过于复杂，集成度低，特别是工程中的可用性需要验证。

　　2. 动态色散补偿（TDC）技术

　　TDC技术是目前40G较成熟的光调制格式，色散容限都在±200ps/nm之内，考虑到色散补偿模块补偿精度及色散斜率补偿与光纤的失配、环境温度变化对色散的影响以及线路维护可能造成色散变化等，40G长距离传输系统动态色散补偿是必配的。

　　动态色散补偿技术长远来说，我们看好电色散补偿（EDC）方法。但目前光的色散补偿技术较成熟，主要有光纤啁啾Bragg光栅（FBG）技术、GT Etlon标准具技术、虚成像相移阵列技术等实现方式，光纤光栅（FBG）相比较而言最成熟。

　　动态色散补偿应自动优化色散补偿量，而整个链路的残余色散量无法在线监测，目前基本依据接收点纠错前的误码率来闭环调整，而误码引起的原因很多，所以必须采用有效的优化控制算法。

　　3. 偏振模色散补偿（PMD）技术

光纤链路PMD主要影响因素是光纤、色散补偿模块和光放大器，其他器件数量少，对链路PMD影响较校较成熟的40G光调制格式，如按器件/模块厂商提供的典型参数设