作者： 赵康
寿命预测来源：《科技资讯》 2012年第1期
赵康朱霞石
(西南民族大学电信学院 成都 610041)
孝陵卫 摘 要:核心路由器互联成为40Gb/s的关键驱动力,推动了骨干网DWDM传输系统的40Gb/s调制码型技术的飞速发展。本文简要介绍了几种主流调制码型、应用情况、以及发展趋势。 关键词:差分相移键控D(B)PSK 差分正交相移键控DQPSK 双偏振差分正交相移键控DP-QPSK
中图分类号:TN929 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)01(a)-0025-01
随着通信业务的飞速增长,促使网络对大带宽调度的需求产生,这是40Gb/s传输的根本驱动力。40Gb/s能够更好地满足IP宽带业务流量增长的需求,具有更高的集成度,节省空间、节电、节省运维成本等方面的优势。然而,40bit/s密集波分复用(DWDM)传输与10Gb/s传输在同等物理条件下相比,光信噪比(OSNR)劣
化4倍(6dB),度散容限降低16倍,偏振模散(PMD)劣化4倍,非线性效应变得更加明显。因此,40Gb/sDWDM传输系统必须具备:①先进的调制码型,提升传输性能,降低OSNR、PMD、非线性、散等各方面的限制;②超强型前向纠错编码(SFEC)提高克服白噪声的纠错能力,降低系统OSNR要求;③新型散管理技术,提高散容限,消除散窗口代价。先进的调制码型是解决40Gb/sDWDM长距离传输的关键技术之一。
1 差分相移键控D(B)PSK
光纤传输系统中广泛使用的调制格式为基于幅度的开关键控调制(OOK),采用直接检测的方式进行接收。基于相位的DPSK调制与传统的OOK都属于二进制调制格式,1个二进制符号只能携带1个比特的信息。在DPSK调制预编码中,有两路信号。一路信号通过一个或非门,另一路信号进过一个异或门以达到使信号延迟一个比特的目的,最后将两个信号相加就产生了DPSK信号。DPSK信号接收对比特延迟分支信号互相干,在平衡检测下,接收机的灵敏度提高了3dB,在DWDM传输时对噪声和非线性效应具有更高的容忍度。DPSK信号除了有精确控制1个比特延迟解调接收,还有小于1个比特延迟的P-DPSK解调接收,在50GHz波长间隔的DWDM传输系统中具有更优的传输性能。
2 差分正交相移键控DQPSK
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D(B)PSK属于二进制调制格式。为提高光谱效率,提出差分正交相移键控(DQPSK)调制码型,每1个符
号可以携带2比特信息,从而将线路速率减少到20Gbaud,提供比40Gbaud更好的性能。这种调制码型需要多个调制器、接收延时干涉仪接收机和平衡检测接收机,接收端光功率要求较高,保证有较高的OSNR。DQPSK调制码型增加系统的复杂程度换取了优秀的传输性能,频谱宽度与DPSK相比压缩了1倍,不仅增加了频谱效率,也使其具有较大的PMD和度散(CD)容限。
eDQPSK综合了DQPSK和预啁啾技术的优点,具备了高散容限、高PMD容限、高频谱效率、高非线性容限等特点。eDQPSK是在DQPSK的基础上引入预啁啾(Pre-chirp)技术来改善非线性容限。预啁啾用于抵消脉冲本身因发射和传播过程中产生的啁啾,达到压缩脉冲的效果,延长传输距离,提升传输性能。DQPSK调制码型有延迟差分接收、相干接收(QPSK),差分接收性能逊于相干接收。
3 双偏振差分正交相移键控DP-QPSK
通过偏振复用的DQPSK调制码型(DP-QPSK),或称双极化QPSK,即用2个正交的偏振态传输2路不同信息,尽管频率相同,但由于它们的极性相差90°,因此不会互相影响,频谱效率相较于DQPSK提高1倍,变成每1个符号传输4个比特,因而可以获得与传统10Gb/sNRZ-OOK传输系统类似的噪声特性。
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通过偏振复用和差分正交相移键以将线路速率减少到10Gbaud,电子和电光器件的带宽要求大大降低,便于实现数字信号处理,在电域实现大范围度散和PMD补偿。DP-QPSK调制码型信号采用偏振分集和数字相干接收技术,使信号光通过一个偏振分束器(PBS)分解成两个正交偏振信号,每个正交偏振
信号都与一个本地光源混频,该本地光源的载波频率控制精度为数百KHz。混频后得到4个极化和相位正交的光信号,分别用平衡检测接收,经电放大和滤波后由模数A/D电路转换为4路数字信号,在电域实现偏振分离,消除相位畸变,散、偏振模散和非线性效应的补偿均衡等一体化处理。影响接收性能是数字信号处理环节,各厂家采用了不同的(专利)算法,算法优劣只有通过实验、测试结果对比获得最终实现结果的好坏。
DP-QPSK技术复杂度极高,成本高昂,但从长远来看,DP-QPSK代表了未来高速DWDM传输系统发展方向,也是100Gb/sDWDM传输系统的主流调制码型。光互联网论坛(OIF)的“物理层和数据链路层”工作组将DP-QPSK方式定为ll2～128Gb/s速率的标准方式。
4 应用与发展趋势
目前,尚无一种调制码型能够适应40Gb/s传输的所有网络应用场合,各种调制码型都有其最合适的应用场合,综合考虑系统性能和成本来确定。短距离传输可采用传统的NRZ-OOK码;城域传输采用光二进制编码(ODB)或P-DPSK调制码型;长途传输采用P-DPSK调制码型;超长距离或高PMD值的传输则需要采用性能更高的DQPSK和DP-QPSK调制码型。国内主流通信设备厂商华为、烽火、中兴均支持主流的调制码型。华为提供光二进制编码(ODB)、差分归零码(DRZ)、增强型差分相移键控归零码(eDQPSK)、支持更大的40Gb/sPMD容限的超强型sDQPSK调制码型。烽火提供应用于不同场合的N
RZ、OBD、超强型sDPSK、RZ-DQPSK、DP-QPSK等多种调制码型。中兴支持P-DPSK、DP-QPSK等编码调制码型。
目前,40Gb/s DWDM传输系统已大量部署商用,100Gb/s DWDM传输系统已进行运营商测试,采用了双载波技术的sDQPSK、增强型偏振复用ePDM-QPSK技术。新型的调制码型还将不断被开发,获取更优的传输性能。
参考文献
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[2] 李晖,唐留城.40G／100G超高速传送系统发展及趋势[J].现代电信科技,2010(4):28～31.
[3] 殷爱菡,等.光DQPSK在高速传输中三种调制码型的研究[J].华东交通大学学报,2010,1(27):36～41.
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