《40G光传输系统关键技术.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《40G光传输系统关键技术.doc（25页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、,40G光传输系统关键技术 摘要：随着互联网业务的迅猛发展，对骨干传输网提出了更高的传输速率需求，在此背景下40Gbit/s传输系统逐步进入了历史舞台。首先对40Gbit/s系统的应用背景、采用的关键技术和所具备的优势进行论述；然后给出40G系统的商用方案，并对方案进行对比分析。 1、背景 自90年代中期以来，网络容量一直以每56年翻4倍的速度稳步增长。从622M到2.5G，从2.5G到10G，光纤传输速率的每次飞跃过程用“道路曲折，前途光明”来形容最为贴切。近期，40G也将面临类似向10G演进时的微妙阶段。目前普遍认为，向40G迈进的步伐明显落后于容量增加的正常规律1，其中的原因有多方面，包
2、括市场需求迫切程度、大容量10G波分复用技术的广泛应用、高速传输带来的技术或成本难题以及电信泡沫的破裂等。同时，运营商对新技术的应用更趋谨慎，对网络优化和网络容量的提升采取了亦步亦趋的做法，网络建设更加理性。 光通信市场在经历低谷之后，如今元气已基本得以恢复，并呈现良好的上升势头。互联网业务（尤其宽带业务）的迅猛发展极大地拉动了市场对带宽的需求，加上3重播放业务的出现，使得运营商有必要采用更高速率。因此，时隔几年，沉寂了一段时间的40G系统再次进入大家的视线，让人们又一次充满期待。 2、40Gbit/s传输系统的关键技术 40Gbit/s系统的实现要广泛应用电子学和光学领域的技术。首先，需要将
3、网络业务低速颗粒复用为40Gbit/s信号，将其成帧；其次，选择适合传输的格式进行编码，然后进行驱动和调制；最后，将其发送到光纤上传输到最近的光放大站点。完成这些工作需要解决许多关键技术问题，主要包括：IC材料技术、调制技术、提高光信噪比（OSNR）技术、色散补偿技术、超级FEC等。 （1）IC材料技术 40Gbit/s网络随着脉宽或脉冲间隔的变窄，信号抖动和码间干扰（ISI）对信号的影响也变得更差。为了保证高质量的波形传输，就必须改善数字和模拟IC技术，以便高速、宽带、低噪声地对光波形进行整形和再定时。另外，IC功能的改良和功耗的减少是缩减成本的必要途径。 在40Gbit/s系统中很多芯片需
4、要采用InP（铟磷）材料，但是InP材料制作比较困难，同时由于芯片尺寸太小，使得与光纤的耦合变得非常困难，插损大。 （2）调制技术 目前主要有3种传统光调制器：直接调制分布反馈半导体激光器（DFB-LD）、电吸收外部调制（EAM）、包括集成在DFB-LD芯片上的EAM和LiNbO3马赫-曾德尔（MachZehnder）外部调制。这些调制器的应用领域是由他们各自的带宽、啁啾脉冲和波长相关性所决定的。前两种方式不适合高速系统，LiNbO3调制可以生成高速、低啁啾的传输信号，而且特性与波长没有关系，被认为是40Gbit/sWDM传输系统的最佳选择。 40G调制格式的选择是一个难题。目前有多种方式，例
5、如NRZ码、差分相移键控RZ码、光孤子、伪线性RZ、啁啾的RZ、全谱RZ、双二进制等等。从最新的研究成果分析，差分相移键控RZ码（DPSK）显得最有希望，这种调制方式的频谱宽度介于NRZ和RZ之间，比普通RZ码的频谱效率高，可以改进色散容限、非线性容限和PMD容限，传输距离比普通RZ码长。 （3）提高光信噪比技术 同10Gbit/sWDM系统相比较，40Gbit/s WDM系统有更多与光信噪比（OSNR）、色散、非线性作用、PMD等有关的尚待解决的问题。对于40 Gbit/s系统，为了要达到与10 Gbit/s系统相近的传输误码率，系统OSNR需提高68 dB。 （4）色散补偿技术从理论上看，
6、色度色散代价和极化模色散代价都随比特率的平方关系增长，因此40G的色散和PMD容限比10G降低了16倍，实现起来非常困难。由于小于100ps/nm色散容差很小，对于40Gbit/s的系统来说有可能会造成极其严重的限制，所以，从系统灵活设计和经济角度考虑，应采用可变色散补偿器（VDC）进行自动补偿。40Gbit/s传输系统的另一个很严重的制约因素是偏振模色散（PMD），它是由纤心的不对称以及内、外压力（如光纤的弯曲）所致。由于引入了双折射，光纤中的两个传播偏振模经历了群时延的微分（DGD），这导致了脉冲的加宽，即产生码间干扰（ISI）并表现为比特误差率的上升。 （5）超级FEC技术2 这是一个相
7、对比较古老的技术，从1984年面世，至今才开始形成大规模的应用。随着光速率达到40G，提高光信噪比的难度越来越大，成本和代价也越来越高，FEC就成为一个非常关键的实用技术。特别是对于40Gbit/s速率，采用带外FEC已经成为关键的使能技术之一，不仅可以使传输距离达到实用化要求，而且在一些短距离传输系统上，可以避免实施昂贵复杂的有源PMD补偿。 3、40Gbit/s传输系统的主要优势 基于所采用的关键技术以及本身的特性，40Gbit/s系统具有以下优势： （1）可以比较有效地使用传输频带，频谱效率比较高。 （2）减少了OAM的成本、复杂性以及备件的数量。尤其在城域骨干网络上，调度性、集成度要远
8、远好于4个10G系统，可以节省机房面积，减少设备堆叠，提高单节点设备的带宽管理能力和调度能力。 （3）每比特的成本比其它的城域网的方案更加经济。 （4）通常单波长可以处理多个数据连接，核心网的功能将会大大地增强，40G将使业务得到更加高效和有保护的承载。 鉴于以上优势，40G将具有广泛的应用范围。在商用模式具备后，40Gbit/s接口将会出现在DWDM系统、ADM设备、大容量带宽管理设备及路由器上3，将为数据中心或网络POP节点提供高速互联的功能。因此，40G系统将会在城域骨干网以及长途干线网络中得到广泛应用。 4、40Gbit/s传输系统的应用方案 近年来随着互联网的普及和各类业务的不断兴起
9、，对路由器（尤其是核心路由器）的容量需求不断提高，单机640Gbit/s容量的产品开始出现。而在实际运营网络中，个别核心节点的容量需求已达Tbit/s量级。可以预见，核心路由器将会迎来40G端口时代。根据试验情况，40G系统主要有3种应用模式。 （1）新建N40Gbit/sWDM传输网络 支持40Gbit/s路由器的最佳传输方案是40Gbit/sWDM传输技术。目前在40 Gbit/s WDM技术方面领先的是两个新兴公司：Mintera和StrataLight，一些传统设备商也声称自己的产品支持40 Gbit/s速率。从研究的结论来看，只要选用合适的光纤（PMD系数在0.1 ps/km1/2以
10、内），目前信道间隔100 GHz、传输距离1000 km以内的40 Gbit/s WDM传输技术已经成熟，如果光纤损耗和跨距合适，可以不使用拉曼放大器。 （2）10/40Gbit/s混传 为了支持40Gbit/s信号在现网中的传输，最可行的方案是在现有10Gbit/sWDM系统中开通若干个40 Gbit/s速率波长通道，即10/40 G混传技术4。 10/40G混传技术面临的挑战是50GHz间隔的40Gbit/s信号传输。由于近几年新建了大量50 GHz间隔（C波段80波）的10 Gbit/s WDM系统，混传模式的应用必然要求在这些系统上开通40 Gbit/s波长信道。因为50 GHz间隔的
11、40 Gbit/s WDM系统频谱利用率高达80%，滤波效应、非线性效应等不利因素的影响将极大限制系统传输性能。研究表明，采用CSRZ码型，50 GHz间隔系统中40 Gbit/s信号的ONSR容限比100 GHz间隔系统中要高约2 dB；而且对OTU和滤波器件的波长稳定性提出了更严格的要求，中心波长偏移超过0.02 nm就会带来约1 dB的滤波代价。（3）410Gbit/s反向复用技术 40Gbit/sWDM传输系统在技术实现还是成本因素都存在较多的限制，而反向复用（IMUX）技术另辟捷径，可以在10Gbit/s WDM系统上实现40 Gbit/s信号的传输。 反向复用指的是在发送端将一路高
12、速率信号解复用成为若干路低速率信号，经过低速率的传输系统的传输后，在接收端将多路低速率信号复用成一路高速率信号。这与常用的复用技术正好相反，所以称为反向复用。低速IMUX技术的实现并不复杂，但是不能因此低估了高速IMUX技术的实现难度，实际上目前40Gbit/sIMUX技术的实现难度甚至大于40Gbit/s WDM技术。 40Gbit/sIMUX技术的最大优点是不需要对现有10Gbit/s WDM系统进行任何改造，即可实现对40 Gbit/s业务传输的支持。现网中核心路由器之间一般直接通过WDM系统的波长信道相连接，在这种网络架构下，40 Gbit/s IMUX可以如图1所示在两个位置实现：第
13、一个位置是路由器接口，即路由器接口板对内（核心路由模块）提供40 Gbit/s接口，对外提供4个10 Gbit/s接口，IMUX功能在路由器接口板上实现；第二个位置是WDM设备业务侧接口，即OTU业务侧提供一个40 Gbit/s接口完成与路由器40 Gbit/s接口的对接，波分侧用4个10 Gbit/s接口进行传输，IMUX功能在WDM设备OTU板上实现。 图1两种IMUX方式示意图 4.1方案比较 综上所述，彻底解决40Gbit/s信号的传输问题还有待时日，可能的解决方案发展路线如下所述：10/40Gbit/s混传技术可以在一些满足使用条件的线路上首先得到应用，但是没有规模效应。40Gbit
14、/s IMUX技术一旦成熟，可以基于现有10 Gbit/s WDM系统，提供限制条件更为宽松的40 Gbit/s信号传输解决方案。但是40 Gbit/s IMUX只是一种过渡技术，形成规模效应的40 Gbit/s WDM系统将是解决40 Gbit/s信号传输问题的最终解决方案。 5、总结 下一代网络的显著特征之一就是网络的业务性，下一代光传输设备必须充分考虑到对未来网络业务的支持；虽然2.5G和10G是目前网络中最常用的接口，但随着带宽需求的进一步增加，40Gbit/s技术将是下一代通信网最关键的技术，传输网向着40Gbit/s迈进是网络发展的必然趋势4。尽管40Gbit/s暂时面临一系列技术
15、上的困难，但目前这些困难都已经有了或即将有相应的解决方案，在不远的将来，40 Gbit/s系统必将登上传输领域的舞台，成为今后几年骨干网和城域核心网中最重要的传输接口之一。 参考文献 1YMeghanFuller.是什么在阻碍40G传输系统的发展.LightwaveChina，2007-3-28. 2袁建国，叶文伟，毛幼菊.光通信系统中一种新颖的级联码型J.光电工程，2007（4）. 3李俊杰支持40Gbit/s路由器的传输技术研究.电信科学，2007Vol.23No.1 P25-28. 4ChenDZ，WellbrockG，Penticost S J，et al.WorldS first 4
16、0 Gbps overlay on a field-deployed，10 Gbps，mixed-fiber，1200 km，ultra long-haul system.In：OFC2005，OTuH4，Anaheim，CA，March 2006.40G和100G光通信模块的发展和应用 2009年9月7日 16:13 光纤在线 作 者：洪进 IEEE高级会员Opnext子系统事业部产品管理副总裁 随着40Gb/s 密集波分光传输系统在运营商核心光网络里的广泛应用，和相应的100Gb/s产品在未来两年内有可能的即将来临，基于标准化的密集波分光通讯模块也赢得了光通讯业界的高度兴趣和市场的广泛接受
17、.本文旨在讨论和比较几种不同类型的40Gb/s和100Gb/s密集波分光通讯模块的发展状态及市场应用。 1.导言 为了缓解由于具有丰富的图像内容的以太网信息的快速增长对网络容量的压力，在过去的几年里，部分一级运营商已经在他们的骨干网络中部署了大量的40G 密集波分光传输系统。 40G 光系统之所以能得到广泛应用的主要原因有两个：一是40G路由器之间的互连充分地提高了路由效率，另一个是经济有效的10G到40G波长的汇聚大大提高了光传输系统的频谱效率，有效地将现有的密集波分光传输系统基础设施的容量直接翻了四倍。 由于这两点，更多的运营商最近也已经开始在他们的骨干网络中部署40G光传输系统。此外，运
18、营商 也开始对在城域和区域网络内部署40G表达了越来越多的兴趣。因此，基于标准化的40G和100G密集波分光通讯模块也赢得了光通讯系统供应商们的广泛兴趣和高度重视。所以, 最近以来，光器件供应商们一直在努力发展各种多源化通用模块以满足系统集成商针对不同的网络应用而有的需求。多源化通用模块对系统集成商缩减开发周期提供了方便；同时也为降低40G，100G核心光电器件成本提供了平台。 240G和100G通用光模块 40G密集波分通用光模块的市场迄今为止主要限于1000公里以上的核心长途光网。因其较好的光信噪比和光非线性特性，差分相移键控 (DPSK) 调制编码格式比较合适于这种应用并成为供应商们的主
19、要选择。为了满足核心网络的不同需求，几种不同的差分相移键控模块已投放市场, 例如部分差分相移键控(P-DPSK) 和 自由光谱范围(FSR) 可切换式差分相移键控模块 (Switchable FSR DPSK)。不同模块设计的主要的目的是对其在通路间隔为50GHz和100GHz的带有不同类型和数目的的可重构型光分插复用器(ROADM)的密集波分光传输系统中传输性能的优化。最近，又有一种最新型的连续优化差分相移键控模块 (CO-DPSK) 投放市场，迅速受到了系统集成商的高度重视。 和其他的差分相移键控模块相比，它能在各种各样的光网络级联滤波的条件下提供实时和连续的传输性能的优化。因此它不但能保
20、持优越的传输性能，而且还大大的简化了带有可重构型光分插复用器的光传输系统的网络管理。连续优化差分相移键控模块在运行中的实时优化过程不需要对光网络的等效的滤波器形状，级联的滤波器的数量和光传输通道的有效带宽有预先的了解。不仅如此，它还能对光传输通道上的残余色散，群时延纹波和非线性效应等所引起的信号失真进行部分补偿。下图显示了CO-DPSK 同几个不同光谱范围 (FSR) 的其它类型DPSK模块性能的模拟和实验结果的比较 (Bw表示基于二阶高斯分布型 (SG2) 滤波器的光信道的有效带宽; Exp表示对于不同的FSR的实验结果; 纵轴表示在设定误码率的情况下所需的光信噪比)。由图可见, 当正常的光
21、传输通道的有效带宽落在从25GHz到65GHz的范围内,CO-DPSK的整体传输性能都比其他几种不同的差分相移键控模块有着显著的优越性。正因为如此，连续优化差分相移键控模块 (CO-DPSK) 被认为是一种非常适用于长途和区域网络的通用模块。一般来说, 在这些网络中,传输光纤的质量一般也比较好, 不大容易存在光纤偏振模式色散(PMD) 数值过大的问题。 当传输光路中的偏振模式色散 (PMD）超过DPSK模块的PMD容限阀值时，, 光偏振模式色散补偿器模块（PMDC）可以和连续优化差分相移键控模块共同使用,解决(PMD) 的问题 。这种方式的最大好处是光偏振模式色散补偿器模块 (PMDC) 只需
22、选择性地部署在一小部分需要的光路上。对于长途骨干网络和一些大区域网络来说, 传输光纤的偏振模式色散 (PMD)过高的光路较少。因此, 相对于其它较为复杂的调制模式, 这种方式可以有效地节省网络终端的成本。最近，光偏振模式色散补偿器已经作为独立可插拔子卡模块进入市场，从而为系统供应商把它集成到线路卡上提供了很大的方便。这使得系统厂商能更广泛和更快速在实际网络中加以部署。事实上，北美的主要的一级运营商已开始着手在长途骨干网中部署光偏振模式色散补偿器。 最近，归零型差分四相相移键控 （RZ-DQPSK）模块也引起了业界的高度关注。其原因是它具有比DPSK 更高的内在的偏振模式色散的容限. 它的平均差
23、分群时延（DGD）一般可达7 到 8皮秒 (78ps) 的范围。这样 RZ-DQPSK便可以在一些 城域型和部分区域型网络中甚至在小部分长途网络中用于那些需要较高的PMD 容限的40G光纤线路。因为这些网络中更有可能会有一些具有较高的偏振模式色散的光纤。但是RZ-DQPSK模块现在的关键问题之一是它的结构，控制复杂, 制造成本因此相对地高。模快供应商们正在从多方面进行努力, 试图引入更多的光学和电子集成 ，从而迅速降低模块的成本。但是, 这可能需要一段时间业界的共同努力。 预计RZ-DQPSK模块将可能开始在2010年底左右在运营商网络中得到一定数量的部署。 然而，当在网络中光纤偏振模色散系数
24、很大或光纤传输距离相当长的的情况下, RZ-DQPSK本身仍不足以解决偏振模色散的问题。在这种情况下， 40G相干偏振复用四相相移键控相干模块 (Coherent PM-QPSK) 便可以填补这方面的差距从而发挥非常重要的作用。40G PM-QPSK模块不仅可以提供高达30皮秒的平均差分群时延容限, 而且可以提供大范围的光纤色散补偿, 同时还具有2 到3dB 的背靠背光信噪比性能 (OSNR) 的提高。 因此它可以涵盖运营商在大多数的城域，区域和长途网络中的需求和应用。PM-QPSK可以支持无色散补偿的长途传输，简化光放大器的结构，减少噪声, 进一步降低网络的成本。当然，运营商最终选用哪一种模
25、块,要由运营商的网络需求, 部署的时间要求, 以及它的成本, 性能和供应商的稳定性, 等诸多因素决定。预计低成本的40G相干偏振复用四相相移键控通用模块也将可能开始在2010年底左右在运营商网络中得到小数量的部署。 随着40Gb/s的大规模部署的开始，业界又涌现出多种新型的100G/s调制编码格式。面对众多特征各异的传输码型，在综合考虑其他系统设计参数的基础上，业界主要要从传输距离、通路间隔、与40Gb/s 和10Gb/s系统的兼容性、模块成本与传输性能的平衡等方面进行综合选择。通过业界一两年来对于100Gb/s模块的紧锣密鼓的研究和开发, 100G/s 的偏振复用四相相移键控相干模块 (Co
26、herent PM-QPSK) 正在变成业界的主要选择。下图显示100G PM-QPSK和其他几种100G调制格式对光学滤波效应的容忍度.如图所示 , 相比于其他各种形式的调制格式，100G PM-QPSK相干调制 (带有空心圆点的曲线) 有着其特别和显著的优越性 (50RZ 表示50%归零码型; DPSK 表示非相干差分相移键控; Bo表示光信道有效带宽)。像40G PM-QPSK 一样, 100G PM-QPSK模块不仅可以提供高达30皮秒的平均差分群时延容限, 而且可以提供大范围的光纤色散补偿, 和直接的非相干检测模块相比, 它同时还具有源于相干检测的2dB 到3dB 的背靠背光信噪比性
27、能 (OSNR) 的提高。 因此它可以涵盖运营商在绝大多数的城域，区域, 长途 和超长途网络中的需求和应用。100G PM-QPSK还可以支持无色散补偿的超长途传输, 进一步大幅度地降低网络的成本。在加上业界近来涌现出来的软判决型前向纠错技术 (SD-FEC) 和其实现方法的日趋成熟, 又有可能进一步大幅度地提高100G PM-QPSK 相干模块的传输性能, 使得它能在实际的超长途传输范围内尽量减少中继, 甚至可以直接用于跨洋海底光缆的光信道的传输, 从而使得 100G PM-QPSK 模块具有非常优越的整体性能, 十分40G光模块技术是什么在阻碍40G传输技术的发展？Meghan Fulle
28、r2007-03-28 02:27:40光波通信2007年2/3月 业内人士认为，尽管随着比特率的增长，器件的物理性能呈指数下降，但由于先进的模块方案和其它一些技术进步，40G传输目前在技术上已经可行了。目前大规模推广的障碍仍是经济上的，但也有人认为现在可能已经有了转机。到1990年代中期，网络容量一直以每5到6年翻4倍的速度稳步增长。大家普遍认为，向40G迈进的步伐显然落后于这一正常规律，其中的部分原因也许是高速传输带来的技术难题，以及电信泡沫的破裂，ADVA光网络公司（）的业务发展总监Per Hansen说。同时他也指出，波分复用技术被广泛应用，是“减缓40G发展”的一个因素。然而，据部分
29、运营商报道的每年高达75%到125%的数据业务增长率，加上三重业务的出现，使得运营商有必要采用更高速率。在一个由EXFO公司（）赞助的、题为40G：高速度，新挑战的网上研讨会中，资深产品经理Francis Audet指出，高带宽应用的出现对核心网带宽的需求比任何一个来自于边缘网络的单个信号引发的需求都大。他说，由于存在这一关键的驱动力，目前那些一级运营商正在关注40G，只是还没有解决商业模式问题，导致了一些犹豫。“我不认为只因为耍酷就有人愿意投资在40G上，”Mintera公司（）的产品营销副总裁Niall Robinson说，“他们愿意把钱花在40G上，是因为能节省他们的网络投资。”“40G
30、光发射机的价格是10G光发射机的2到2.5倍，而运营商们正在试图以减半的成本得到加倍的比特率”，Verizon Business公司的网络技术开发总监Glenn Wellbrock表示同意。“但人们为此还需经过艰苦的努力。”从2.5G到10G的跳跃比向40G跳越要容易，Wellbrock解释说。“刚开始时，我们所做的只不过是把光开通和关断，但从2.5G到10G则经过了大量的改进工作我们第一次需要考虑PMD（偏振模色散）一类的问题但我们并没有改变发送和接收器的结构，”他说。“我们一直采用直接调制的方法，但是对于40G，直接调制无法满足工作要求。”在40G系统中，激光器要以4倍于10G的速率进行调
31、制，Audet指出，这带来了最主要的挑战。加快调制速率提高了激光器的光谱响应速度，这导致网络中所有复用器、解复用器以及滤波器都必须扩大4倍。“扩大4倍意味着对你的系统引入4倍的噪声，”Audet说。“对于同样的功率，光OSNR（光信噪比）将下降大约6dB，这是限制40G系统发展的重大问题之一。”接收机灵敏度与比特率成指数关系。采用传统的非归零码（NRZ）调制，40G时的色散（CD）比10G时恶化16倍，PMD恶化4倍，因此将大幅减少传输距离。“为了得到好的40G传输系统”，Audet说，“我们还需要找寻比NRZ更好的编码方式以解决OSNR、CD和PMD等问题。”另外，北电（）的光产品和解决方案
32、营销总监Kevin Drury补充说，新出现的色散问题要求增加色散补偿模块（DCM）和放大器，这在增加链路预算的同时增加了40G系统的成本，而40G系统的成本要被控制在10G系统的2至2.5倍以内。转机据Hansen说，目前40G系统已经开始用于骨干网，这样的技术更加经济高效。“由于大量信号被汇聚进入骨干网，因此成本可以更多地分摊，”他解释说。“在网络的骨干部分，一般情况下花更多的钱可以得到更多的带宽。而向边缘网络推进的速度则要取决于经济效益提高的速度。”那就是说，Hansen解释道，可能存在某些场合使运营商会因为某种特定的应用需要在10G系统更便宜的情况下宁愿意选择40G系统。比如，运营商已
33、经有一台配置了40G接口的路由器，更换接口会增加额外的成本，这样，就要采用40G而不是10G系统。或者，他说，也许在有些地方挖掘街道铺设光纤“是很困难的事，（运营商）宁愿一次付出更高的成本来获得更多的带宽。”Mintera的人们则从不同的角度来看待这一问题。他们说，与其比较40G和10G系统的经济差别，还不如比较4波长10G系统与40G系统的成本。4波长10G系统已经被一些运营商所使用。“当被问到这个问题时，人们总像比较桔子和苹果一样，拿出最便宜的、只能传输几十公里的10G模块来作为与40G比较的价格基准。”Mintera的CEO Terry Unter解释说。他的观点是，目前用于长距离和超长
34、距离传输的技术将产生规模经济效益，40G器件的价格下降速度将比现在的10G器件的还要快。“我们现在正在制造未来12到18个月内投入使用的产品，它们在成熟的城域网或城域核心网中更具有价格优势，”他补充说。近来开发的先进的调制方案也有助于加速40G系统的应用。在为减轻高比特率造成的色散问题而开发的调制方案中，差分相移键控（DPSK）显得最有希望，Audet说。在这种方案中，幅度和相位同时被调制，得到的平均功率比其它方案高3dB。“由于40G系统有6dB的代价，一种调制方案能提供免费的3dB是非常令人感兴趣的”。DPSK在CD和PMD方面的性能也很优越。而且，它的光谱效率比传统的NRZ调制要宽2.5
35、倍，使得DPSK调制信号可以采用50-GHz波分复用信道间隔。“我们可以在同一根光纤上同时传输50-GHz间隔的10G和40G信号”Audet说。对这种新调制技术的能力不能过高估计，Unter补充道，那些公司在模块里同时使用了新的调制方法和“智能的色散补偿”来实现50GHz信道间隔。“这是40G领域的独特的领先技术。”他说。“从经济学的角度看，公司只有让40G设备能够在原本为10G系统建设的基础设施上运行，服务提供商们才能接受，”他报告说。“目前我们面临的挑战是提供经济可行的解决方案，该方案要遵守10G系统的设计规则并且可以在10G基础设施上运行，这样服务提供商在已有的为10G系统部署的基础设
36、施上不必再投资升级放大器、光纤和色散补偿等设备就可以增加40G服务。”Level 3公司首席设计师Joe Lawrence表示，目前的价格还是太高了，但是他怀疑其中有多少是由上述技术障碍带来的。他断言，“10G以太网的吸引力不是来自于技术而来自于量大。一种芯片一旦投产了，它的发货量就不是数以千计而是数以百万计。”Infinera（）负责技术营销和业务发展的副总裁Serge Melle同意上述说法。他说，路由器端口到40G波分复用系统的连接费用还是太高。“目前，40G光器件的价格还没有降到能被普遍接受，从而在经济上具有吸引力来替换已有的器件，”他说，40G的光器件仍旧比10G的贵6到7倍。为了解
37、决问题，Infinera已经联合了其它8家供应商建立一个X40多源协议组织（MSA），开发一种多速率的40G光收发器，预计只比相应的10G模块贵2.5倍。根据Infinera的Vijay Vusirikala的说法，MSA的主要目标是引入可插拔功能和减少功耗。“我们希望这能成为40G接口被更广泛采用的转折点，”他声称。即使产量能驱动40G器件的价格下降，对于一些运营商，包括Level 3，仍然是个有争论的问题。Lawrence报告说，Level 3已经在城市间的骨干传输线路采用8（波长）x10G”以上的速率。运营商们还会保持对最近成立的IEEE 802.3高速研究组（HSSG）的关注，该研究组
38、的任务是评估对更高比特率的需求，包括目前领先的100G以太网。“我们认为，对于我们的现有基础设施，100G以太网是更合适的解决方案，但是那并不表示我们认为40G就不再有用，”他解释说。“我们也有一些客户可能需要40G，所以我不会说40G是我们不支持的东西。我们只是不认为那是最经济的方案。” 40G：海量之美北电展出 40G全光网2007年11月2日 16:12CCTIME飞象网CCTIME讯针对通信行业的转型和网络融合的发展趋势，对下一代传输网而言，在干线网及城域核心网部署 40G DWDM系统成为必然的选择，是大势所趋。可以预见，在未来几年， 40G DWDM 系统的规模部署和商用将会在全球
39、范围内启动。那么对于电信运营商，40G 系统的价值到底在什么地方呢？我们知道，在原有光传输系统上增加10G 信道的数量或者新增一套新的10G DWDM系统，不但实施时间长，而且会影响到既有网络的正常运行。更为关键的是，这种量的积累并不会给网络性能带来什么质的变化，却会徒然增加运营维护成本。另外，扩展信道带宽背后有一个很简单的逻辑：如果能够在每个波长中包含多个数据连接，核心网络的性能将大大提高。因此，随着 10G路由交换接口的普及，核心传输接口向 40G转移就变得非常重要。还有，40G 系统设备体积只有同等传输容量的10G 设备的一半，功耗最高可降低一半。这两点看似平常，但对于电信运营商来说可是
40、“呵护体贴”之处。 目前，互联网视频应用和IPTV 业务的风起云涌给电信运营商的长途骨干传输能力带来前所未有的挑战。另外，40G 的路由交换端口已经得到广泛应用，而广域网端却缺少相应的40G传输端口与之匹配，资源浪费严重。因此，市场对 40G光传输系统的需求凸显。 关注并致力于满足客户需求的北电在2007 年北京国际通信展上首次揭开了其40G 系统产品的神秘面纱。我们知道，相比10G 系统，40G系统对电子学和光学领域技术的要求都接近极限。比如，脉冲间隔降低为 1/4、色度色散容限降低为 1/16 、极化模色散容限降低为 1/4以及信噪比余量降低6 dB。在这一极限的挑战下拿出可供电信运营商规
41、模商用的产品方案是对业界能力的一个大考验。光传输领域领导者北电凭借自己的智慧和经验，经过多年的刻苦研发，终于实现了革命性的技术突破：突破色度色散对传输距离的限制，色度色散容限高达 2500公里；突破极化摸色散对40G传输的制约，极化摸容限远高于10G波分系统。需要特别指出的是北电新一代调制技术 (NGM) 。该技术的带来的价值是：不需色散补偿模块，减少由此产生的信号噪声，非线性代价；降低运维复杂性，减少运维成本；实现网络在线扩容，提高传输速率和容量，实现超长距传输；奠定了全光网基础。基于NGM 技术的北电的40G系统能够基于电信运营原有 10G系统，在不需要色度色散补偿模块、不需要极化摸色散补
42、偿模块以及不需要更换光纤的条件下为运营商提供大容量、长距离、低成本、易维护的下一代海量传输系统。此外，北电的 40G系统与 10G波分系统具有完全相同的传输距离（无中继传输距离高达 2000多公里），这便意味着它们具有同样的光放站设置和同样的中继站设置。所有这些目的只有一个，那就是最大程度降低运营商的建网和维护成本，确保电信运营商 DWDM系统的平滑演进，降低风险，保护投资。在10G系统时代，北电曾经笑傲群雄。我们也有理由相信，凭借浓缩北电人百年创新经验的40G DWDM系统，北电也将会制胜40G 时代。40G DWDM技术及应用(2008-12-01 16:51:36)宽带业务的快速发展，催
43、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
44、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
45、“0”码，用高光功率表示“1”码，但相邻“1”码相位可能相差，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，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，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
46、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
47、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