超长距离光传输技术走向成熟

　　根据国内关于WDM系统的行业标准，我们可以把长途光纤传输系统分为常规长距离传输系统LH（Longhaul）、亚超长距离传输系统ELH（Enhancedlonghaul）、超长距离传输系统ULH（ultra－longhaul）。对于传输距离小于1000公里的WDM系统我们称其为常规长距离传输系统，传输距离在1000公里～2000公里的WDM系统称为亚超长传输（ELH）系统，传输距离大于2000公里的WDM系统称为超长距离传输（ULH）系统。

　　目前，常规长距离WDM传输系统在我国的干线网络上已经有大量的应用，亚超长距离系统的标准化也已经完成，超长距离的技术和标准也都在研究当中，国内外相当一部分厂家已经有了商用化的产品但实际应用尚较少。ULH传输中应用的关键技术主要有以下几个方面。

　　宽带喇曼放大器实现固有损耗的内部补偿

　　在ULH系统中，喇曼放大器技术是非常受瞩目的光传输技术，可以放大EDFA所不能放大的波段，并且利用普通的传输光纤就能实现分布式放大，从而大大提高系统的光信噪比（OSNR）。

　　喇曼放大器利用光纤自身对信号进行放大，信号在传输过程中的固有损耗可以在光纤内部进行补偿。一种应用较广的喇曼放大器称之为分布式喇曼放大器（DRA）。DRA工作的基本原理是受激喇曼散射（SRS）效应，即将一小部分入射功率由一光束转移到另外一个频率下移的光束，频率下移量由非线性介质的振动模式决定，当波长较短（与信号波长相比）的泵浦光馈入光纤时，发生此类效应。泵浦光光子释放其自身的能量，释放出基于信号光波长的光子，将其能量叠加在信号光上，从而完成对信号光的放大。喇曼增益取决于泵浦光功率、泵浦光波长和信号光波长之间的波长差值。对于超长距系统来说，利用喇曼放大器提高系统的OSNR、增加系统跨距长度、提高WDM系统的通路数和抑制光纤非线性效应是主要的目的。

　　超强FEC编码消除误码率平台现象

　　在光传输系统中采用前向纠错（FEC）技术，能够消除系统性能曲线中的误码率平台现象，其编码增益也提供了一定的系统富余量，从而降低光链路中线性及非线性因素对系统性能的影响。对于有光放大器的系统，可以增加光放大器间隔，延长传输距离，提高信道速率，减小单通路光功率。FEC的实现方式有两种，一是带外FEC系统，二是带内FEC系统。带内FEC的增益一般为3dB左右，而带外FEC的增益远高于带内，因此超长距系统均采用带外FEC编码。在现有常规DWDM系统中，所应用的FEC编码，尤以RS编码最普遍。RS223编码比RS239编码拥有更多的冗余字节，因此前向纠错能力更好，RS239编码可以比无编码时的OSNR情况改善5dB左右，而RS223编码又可以比RS239改善4dB，因此使用超强FEC时，OSNR总体改善情况为9dB，大大提高了系统的传输距离。

　　动态增益均衡增加传输系统的区段数目

　　对于超长距离传输，保证整个线路上的增益平坦是非常重要的，增益均衡用于保证线路上各个波长之间的增益平坦，在主光通道的入口可能各个波长之间的功率电平一样，但由于放大器增益平坦度以及各个波长在线路中衰耗不一致，会导致在接收端各个波长之间的功率差异较大，影响正常的接收。目前一种通用的方法是在各个光放站放置增益平坦滤波器，此外通过基于各个通道光谱密度的大小，实施反馈控制，可以动态管理平坦进程。

　　动态增益均衡的优势在于可以增加超长距传输系统的区段数目，可以在级联50个EDFA的情况下，不进行电再生中继；支持动态网络配置，在网络波长数目发生重大差异时不会对OSNR造成损伤；由于输入光功率变化也会造成增益斜度劣化，而通过动态增益均衡，可以代替目前正在使用的可调光衰减器（主要位于发射机一侧）。

　　码型技术提升系统的传输性能

　　由于不同线路调制码型的光信号在色散容限、SPM（自相位调制）、XPM（交叉相位调制）等非线性的容纳能力、频谱利用率等方面各有特点，对于超宽频带的超长距离WDM传输系统，NRZ、RZ等码型都有自己的特色。

　　NRZ码的应用简单、成本低、频谱效率高，是目前SDH和WDM系统中应用最广泛的码型。由于NRZ码元过渡不归零，对传输损伤敏感，不适用于高速超长距离光信号的传输。

　　RZ码的主要缺点是信号频谱宽度相对NRZ码增加，增加调制器使系统变得复杂、成本高。为了进一步提高RZ码的传输性能，近年来还出现了CS－RZ（载频抑制RZ）和CRZ（啁啾RZ）等码型。在CS－RZ码中，相邻码元的电场振幅的符号相反，从而达到降低光谱宽度的目的，在功率较高的情况下，不但增加了色散容限，而且有更强的抵抗SPM和FWM等光纤非线性效应的能力。CRZ码采用了三级调制技术（RZ幅度调制、相位调制和数据调制），其相位调制器在发射端对RZ脉冲的上升沿和下降沿上加入一定的啁啾量，抵抗非线性效应的能力非常优异。此外，CRZ还具有优良的抵抗偏振相关损耗（PDL）和偏振模色散（PMD）的能力，具有更高的传输稳定性。它的缺点是调制技术比较复杂，对三级调制之间的定时和时延要求很高。

　　色散补偿延伸光传输的距离

　　色散补偿包括色度色散补偿和偏振模色散补偿。色度色散补偿的方式包括色散补偿器件和色散补偿模块，目前使用最多的是色散补偿模块（DCM），通常用在EDFA的两级之间，用以补偿DCM的插损。现在对于动态的色度色散补偿方式也进行了大量的研究，但是真正商用的产品尚不多。

　　从技术角度来看，利用ULHWDM系统中的EDFA与喇曼放大器结合的放大技术、采用色散和非线性容限较高的码型等ULHWDM技术都可以延长光放段的传输距离，用于骨干网中部分长跨距的应用，这是目前比较普遍的ULHWDM技术应用。

　　同时ULHWDM系统可以减少电再生站、光放站的数量，延伸光放站之间的距离，充分反映出采用超长距系统对系统成本的降低。直接建设大型城市之间的超长距传输系统可以解决对带宽的迫切需要，同时节省大量的光放站和电再生中继站，降低系统的成本和维护费用，与可配置OADM技术结合，在骨干网上可以实现大城市之间的快速直达车，在中间的大城市站点可以采用OADM来上下业务。

　　当骨干网的业务具有“大站快车”的需求时，ULHWDM系统才会有较多应用。受到地理环境、国土面积和业务需求等的限制，ULHWDM系统只能在部分国家应用。目前中国电信等运营商在积极探讨ULHWDM系统在电信网上应用的可能性，相信随着业务和技术的不断发展，ULH系统的应用会越来越多。
摘自《人民邮电报》