100G关键技术之调制、接收和FEC

　　移动通信网消息，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。

　　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。