下一代无源光网络发展策略分析

时间：08-15 来源：网络通信中国点击：

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1.光学双二进制调制：如图3所示

图3. 光学双二进制调制原理示意图

通常的强度调制，以两个不同的强度阶表示数字信号的"1"和"0"。所谓光学双二进制调制最直观的想法是在"1"和"0"间引入一个新的强度阶"0.5"，这样频谱利用效率便得到加倍。但显然这样的三阶强度调制会给信号检测带来压力，对探测器要求大大提高，不是经济的选择。因此通常所说的光学双二进制调制是指图3最右边所示，仍使用两个强度阶来表示"1"和"0"，但使用两个不同的相位"0"和"π"来产生"1"和"-1"，实现类似的三个阶。具体到实现方式上，就是先对信号进行一次OOK强度调制，再进行一次相位调制，产生AM-PSK这样的强度-相位混合调制。

　　为什么建议进行光学双二进制调制呢？原因有两个，其一自然是频谱利用效率得到翻倍，但这只是次要原因；其二是该格式的色散公差比起单纯的强度调制得到翻倍，这才是该技术受到瞩目的关键所在。通常的光学双二进制调制能达到±600 ps/nm的色散公差，这对大多数城域接入都足够了，不必再使用很多价格昂贵的色散补偿光纤。

图4. 不同调制格式下的信号谱宽比较

通常存在这样一个经验关系，信号传输的色散公差与其谱宽的平方成正比。图4比较了几种常见信号调制格式的谱宽，可见到红线所示的光学双二进制调制具有最窄的线宽，这说明其天然具有良好的色散抵御力，甚至好于我们常提到的DPSK格式。

2.电子色散补偿（EDC）：

　　前面提到的光学双二进制是从调制上来对色散的影响打了一个预防针。但对长距离传输，色散的累积影响，不可避免的会恶化高速信号质量，导致误码。这就需要对色散进行补偿。前面说了对NG1，补偿只能发生在新客户的ONU端。这里我推荐的是EDC，电子色散补偿。但对该技术，一直以来都是富有争议的话题。很多公司推崇具有强大补偿能力的光学色散补偿方法，例如具有很多相关成品的Civcom和TeraXion公司。而另一派则推崇灵活且廉价的EDC技术，比如AMCC、Broadcom 和Scintera等公司，都有成熟的EDC模块，可以与探测器直接集成使用。从我的角度，我更推荐使用EDC技术，特别是对NG1应用，毕竟提倡的概念是升级，当然成本是最重要的考量因素。更何况，EDC的补偿力也并不弱。且其实现起来非常灵活，信号经过探测器转换为电信号后，经过一个DSP模块，以数据图像处理的方式，滤除色散影响，恢复出传输信号。简单又实用。

二、WDM-PON的成本降低：

　　时分复用到了10Gb/s以上的传输，已经越来约接近容量极限。因此如果要推广更大容量的系统，必须要采用新技术。而比较来比较去，似乎只有WDM-PON最有希望。需要特别注意的是，与NG1不同，NG2由于基于新的技术组网，因此我们不再是对原系统进行升级，而是重新组网，新铺设主干线。这时候考虑对旧服务的兼容不再是关键，而应该把重点放在如何有效降低整个网络的建设和运营成本上。而WDM-PON哪都好，就是价格不好。所以，目前的问题就卡在这，如何有效降低WDM-PON的成本是这一步如何走的关键。

　　就原理上，降低WDM-PON成本，有两个主要考虑方向，一是优化网络结构，二是降低器件成本。优化网络结构，可做的工作有很多，举个例子，我们可以优化网络拓扑结构，在使用最小数量EDFA、色散补偿光纤的情况下，获得相对最优的性能。对器件成本的降低，最主要的是降低光源成本。我们知道WDM技术，最终目标是用波长取代IP的作用，每个目标用户分配一个波长。在下行方向上，我们可以通过一个宽带光源，调制不同波长信号，经过复用器复用在一根光纤上传输，到终端通过解复用器，各个波长分开到达目标客户端。这并没有什么问题。但上行端就不容易了。要知道对典型的点对多点网络，存在数量庞大的ONU群体，如果我们在每个ONU上都使用一个光源，那整个系统的成本就是无法接受的了。为此，眼下有个非常时髦的概念，就是"无色"光源。所谓光源的无色，就是说将光源中心化，局域化，在ONU尽量不使用光源，而力求对已有波长信息再利用。通过减少光源数目，甚至只用一个光源来降低整个系统成本，实现波分复用应用。现有的光源无色化方案有很多，这里仅举一个例子，

图5. 光源无色化应用的WDM-PON

如图5所示，整个网络中仅在OLT存在一个宽带光源，其光谱范围至少覆盖使用波分复用器AWG的两个相邻自由光谱范围（FSR）。在发射端，仅第二个FSR的波长被用来调制信号，下行传输用。由于AWG是典型的线性器件，因此具有环形光谱响应特性，这样在RN，使用解复用器后，对特定的ONU，例如ONUn，将有两个波长输出，如图中标识的λUn和λDn。对每个ONU，通过一个WDM滤波器，将λUn和λDn分开，其中λDn信号被探测解调。而空白波长λUn直接照射在一个反射式的半导体放大器（RSOA）上，用于上行信号调制。这里的RSOA起到三个作用，其实是可以对信号预放大，其二是相当于一个强度直接调制器，对上行信号调制，其三是由于其工作于增益饱和区，因此对噪声具有较强抑制力。图5所示的系统，通常被称为使用RSOA的无色WDM-PON。这里以它为例，主要是因为该模式简单，且原理非常清晰，能够容易的解释无色化的含义。但并不是说该方式是最好的，最起码来说RSOA的调制速率不高，不可能用于超过2.5Gb/s的调制。因此，近年来类似的系统时有报道，原理类似，但采用不同的器件，例如RSOA可换成反射式电吸收调制器等。但这些方法至少从目前来看，都是互有优劣，不存在绝对最佳的方案。

　　至于爱立信从成立GigaWaM小组以来，这几个月是否有什么实质性的突破，来降低WDM-PON的成本，目前尚是个未知数。

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