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100G关键技术之调制、接收和FEC

OFweek光通讯网消息,伴随着40G网络的规模部署,以互联网为代表的数据业务的爆炸式增长,以及宽带业务和带宽饥渴型应用的增加,使得骨干网数据量以每5年接近8倍的速度增长,骨干传输网要求支持100G传输的呼声越来越强烈。

和40Gb/s技术类似,除了支持现有通路间隔(如100GHz、50GHz)和尽量提高频谱利用率之外,100Gb/s的关键技术主要体现在调制编码与复用、接收技术、FEC、等多个方面。本文将将从这三个方面,介绍近期100G线路传输解决方案的最新进展与技术。

100G调制技术

调制技术一直是WDM的研究热点。随着比特率的增加和传输距离的延长,WDM的长距传输受4项物理条件限制:OSNR(光信噪比)、色散、非线性效应、PMD(偏振模色散)。这些物理因素受调制速率影响,调制速率越高,影响越明显。

目前,QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)是100G调制方式的最佳选择,比特率是112Gbps或者更高。如果直接采用QPSK调制,会对系统的光/电器件质量提出非常高的要求,所以业界提出了偏振复用(Polarization Multiplexed)方案。偏振复用采用两路独立的光偏振态来承载56GHz业务。每路偏振态都采用QPSK调制方式,可以将100G信号速率降低到28Gbps。降低光/电器件的带宽需求,在网络建设的初期阶段就可以降低功耗和成本。OIF(光互联论坛)也建议采用PM-QPSK作为100G的长距传输调制方式。

在发射端,原始的100G信号被分为4路低速信号,由于FEC和OTN开销,每路信号为28Gbps。激光器发出的信号分为垂直和水平两个偏振态。用两个频率相同的偏振态来承载信号,可以使速率降低一半,降低带宽,适应更紧凑的通道间隔。QPSK采用4个传输相位调制每个偏振态的光信号(见图1)。在发射端,两个偏振态的QPSK调制信号会被合在一起在线路侧传送。偏振复用和QPSK的使用,可以将调制速率降为1/4,使100G系统能使用成本更低的技术。同时更低的调制速率可以降低光信号传输参数的灵敏度,相比10G系统,100G在CD(色度色散)和PMD上拥有更好的容限。

图1

相干接收和DSP技术

PM-QPSK调试方式可以满足100G传输OSNR的要求,但是,这种调制方式下的色散和PMD容限还是太低。相同光调制方式下100G跟10G相比,OSNR容限要差10dB,PMD容限会降低10倍,CD容限降低100倍,因此必须采用先进的技术手段保证100G的实用性。选择相干光、平衡光接收技术,相比NRZ(不归零码)直接接收提升OSNR容限近6dB。其接收原理框图如图2所示。

(2013-07-05)
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