400G/2T高速光传输技术发展解析

　　如图4所示，本方案采用四光子载波方案，每个子载波都采用QPSK或eOFDM(QPSK)调制。该方案和现有的100G技术方案类似。四个光载波间隔可为37.5GHz，总共占据150GHz光谱谱宽，无法兼容现有的50GHz grid系统而需要flex grid；使用多光子载波和flex grid的(4x100G)优点在于能接近现有100G的传输距离，并通过频谱间隔压缩的方法获得一定的容量增加，按照ITU最新定义的12.5GHz颗粒grid标准，整个C波段能实现约33％的容量提升。

　　双光子载波的PDM-QPSK/16QAM或PDM-eOFDM(QPSK/16QAM)方式：

　　图5  2SC-PDM-QPSK/16QAM 或 2SC-PDM-eOFDM(QPSK/16QAM)方案

　　如图5所示，本方案采用双光子载波方案，每个子载波都可采用PDM-QPSK/16QAM或PDM-eOFDM(QPSK/16QAM)调制格式。由于只需要两套光电器件。

　　对QPSK格式，考虑FEC开销电符号速率约60Gbaud，至少占用75GHz的光谱宽度，需要超过100G采样速率的ADC/DAC器件，系统容量和传输距离接近4光子载波的PDM-QPSK，方案可行性依赖光电器件的带宽进度；

　　对16QAM调制格式，可保持现有的光电器件带宽不变而直接提升速率，因此该方案的所需的光电器件与100G的器件要求基本相似。由于高阶调制方式的星座点更加密集，需要系统对相位噪声有较强的容限，因此需要采用更复杂的相噪补偿技术。同时为了延长传输距离，需要维持较高的入纤功率才能保证系统OSNR。而系统的最佳入纤功率受限于光纤非线性，所以非线性补偿技术对400G传输系统意义重大。16QAM方案相对现有100G波分系统容量提升一倍，但是OSNR需求相对100G系统高6.7dB，因此要实现16QAM的长距离传输需要使用新型低噪声光放大器或新型的低损耗光纤。

　　单载波PDM-16/32/64QAM 或PDM-eOFDM(16/32/64QAM)：

　　图6  1SC-PDM-16/32/64QAM 或 1SC-PDM-eOFDM(16/32/64QAM)方案

　　如图6所示，本方案采用波分系统传统的单光载波技术方案，可在50GHz/100GHz间隔内实现400G信号传输，最大程度的兼容的现有波分系统规格。为实现单光载波的400G速率传输，调制格式可以选取从16QAM到64QAM的不同阶数；对16QAM调制，需要能支撑60Gbaud速率的光电器件，ADC/DAC的采样率将超过100G sample/s，光谱宽度约100GHz；对32QAM或64QAM调制格式，光电器件需要支撑40Gbaud电信号传输；ADC/DAC采样速率约为80G sample/s， 光谱宽度满足50GHz；基于前述参数可知该方案对激光器线宽，ADC/ DAC的采样速率，有效量化分辨率(ENOB)，DSP/FEC的规模和功耗都提出了更高的要求；由于过于密集的星座图导致OSNR需求急剧增加和非线性性能的急剧劣化，传输距离相对双载波16QAM方案会进一步缩短，对应的好处是可基于单光载波实现50GHz/100GHz间隔的400G系统，容量相对当前100G提升2到4倍；考虑到未来光传输系统可能采用新型低损耗、低非线性光纤和新型低噪声的光放大器，这样的单载波方案仍可以实现1000km的传输距离。