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100G关键技术及标准产业链

2014-04-16 00:03
小鱼时代
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  文:李勇、蚁泽纯(广东省电信规划设计院有限公司)

  为应对移动互联网、云计算、物联网、国家信息化等未来潜在高带宽需求,各器件、设备厂商大力投入100G光传输技术,本文详细分析了100G关键技术与标准产业链发展情况。

  一、引言

  伴随着家庭宽带接入方式从xDSL 逐步升级为PON,以及有线、无线宽带用户量的持续快速增长,高速互联网、IPTV、3D高清视频、云计算、云存储、物联网等宽带应用的不断涌现,干线网络面临巨大的带宽压力,100G波分大容量传输网路将是缓解运营商带宽压力的唯一有效手段。

  二、100G关键技术

  当前主要设备厂商的100G 波分系统可在C 波段提供的传输容量。100G 技术实现商用,得益于规模越来越大、体积越来越小的光器件和电芯片集成技术外,同时一些关键技术的突破也推动了100G WDM 技术的发展,主要有PM-QPSK 光调制技术、相干接收、高增益软判决(SD)FEC 技术、DSP算法等。

  2.1 PM-QPSK 光调制技术

  100G 信号比特率是112Git/s或者更高。如果直接采用QPSK 调制,会对系统的光/电器件提出非常高的技术要求。所以引入了光偏振复用(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,可以将波特率进一步降低到28Gbit/s。从而可以降低光/ 电器件的带宽要求,并降低了系统功耗和成本。国际标准化组织综合此两种技术选择“偏振复用- 正交相移键控码”(PM-QPSK)做为标准100G 光调制方式。

  2.2 相干接收

  相干平衡光接收机从光信号还原出两路偏振态,并从中解调出4 路相位信息,经过A/D 转换为数字信号,然后通过电补偿处理模块来补偿信号由于长距传输造成的一些物理损伤,可去掉由于CD 和PMD 所带来眼图上的失真和码间干扰。

  2.3 DSP技术

  经过长距离传输后,由于PM-QPSK 光信号的偏振态会随机变化,接收端本地光振荡器与接收光信号存在频率差以及相位差,业界采用的解决方案是采用高速电信号处理(DSP)技术,在电域补偿色散和PMD,提升色散容限和PMD 容限。相比NRZ直接接收,DSP补偿技术可提升OSNR 容限到近6dB。

  2.4 高增益软判决(SD)FEC 技术

  SD-FEC 译码充分利用了信道输出的波形信息,解调器将匹配滤波器输出的一个实数值送入译码器,即软判决译码器需要的不仅仅是“0/1”码流,还需要“软信息”来说明这些“0/1”是0 还是1 的可靠程度,即离判决门限越远,判决的可靠性就越高,反之可靠性就越低。要体现远近程度就要把判决空间划分得更细。除了划分“0/1”的门限,还要用“置信门限”将“0”和“1”空间进行划分以说明判决点在判决空间的相对位置。软判决包含了比硬判决更多的信道信息,译码器能够通过概率译码充分利用这些信息,从而获得比硬判决译码更大的编码增益[2]。

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