100G和超100G技术进展和现网传输试验

        本文由中兴通讯 余建军 撰稿

　　100G技术进展

　　随着视频流的日益增多，以及云计算、社会化媒体和移动数据传输的激增，因特网和专线服务的带宽需求以每年30%到50%的速度持续增长。目前，不管正在开发还是已经部署的100 Gbps的长途传输系统，都是基于单载波PMD-QPSK调制格式并采用相干检测和数字信号处理（DSP）技术。这样在传统的50GHz光栅上所获得的频谱效率（SE）是2bps/Hz，从而系统容量在光纤C段提升到约10 Tbps。相关的100GE客户端、传输层OTU4和其他方面的标准化过程已经由国际标准组织完成，以实现端到端的系统连接和互联互通。

　　每通道比特率超过100G的光传输是支持未来业务量增长的有效途径。图1显示了超100G 的发展方向和研究内容。这些研究都在积极寻求在容量、数据速率和光传输距离之间取得平衡。光时分复用 (OTDM）是增加通道数据速率的一种实现方法。最新的实验已经获得了1.28Tbaud的波特率和640Gbaud的波特率。然而，OTDM受系统稳定性和紧凑性的局限，通常只被当做一种临时的实验技术用于研究高比特率传输时光信号的传输性能，因此当光电子器件的带宽允许时，OTDM就被电时分复用（ETDM）所取代。使用多芯光纤（MCF）或者少模光纤（FMF），并融合多输入多输出（MIMO）信号处理的空分复用（SDM）目前正得到广泛的研究。理论预测和近期的进展都表明在特殊的光纤结构和传输性能上能够做到很好的结果。但除了设计和制造，在连接、耦合、熔接以及放大器和收发器的集成方面都面临很大的挑战，显示该项技术进入商业应用还为时尚早。

　　图1  超100G 研究内容和方向

　　图2   在不同调制码型和波特率下需要的光信噪比

　　在未来的几年里，特别是对于400GE和1TE标准，人们相信所采用的方法不仅必须具有高频谱效率和高接收灵敏度，而且必须能够通过现有的技术和组件进行实施。对此有3个主要的方法结合PDM和相干检测来提高通道比特率。如图1所示，第一个方法是ETDM，利用成熟的电子技术提高波特率。使用差分相移键控（DPSK），高达40Gbaud的波特率已经在现网进行部署，而使用非归零码的100Gbaud的波特率已经在实验系统中展示，在这些系统中他们都使用了直接检测。目前的 100Gbps 商用系统或者400Gbps双载波原型机采用的调制码QPSK或16QAM其波特率在30Gbaud左右。采用波特率为56Gbaud的16QAM信号其传输距离将会减少很多。