100G DWDM 深度优化OSNR的技术

　　2009年以来40G DWDM已开始在中国规模部署，随着宽带中国、宽带提速等战略的实施，发达省份的骨干传输带宽资源在这快速发展的3年中已几乎消耗殆尽，部分运营商在第二平面建设方案是基于40G技术还是100G DWDM技术而举棋不定。2011年欧美运营商在云计算、IDC互联、移动互联网等业务的驱动下规模部署100G技术，毫无疑问为100G的商用产生了多米诺骨牌效应。2012年伊始，国内三大运营商分别启动详细的实验室和现网测试，业界也逐步将注意力从为什么建设100G转移到如何建设100G。OSNR，DWDM系统最典型也最复杂的指标，也继PDM-DPSK码型归于统一之后成为新的热点。与40G各种类型来区分应用场景不同，统一码型和统一调制方式的100G DWDM留给厂商进行各自优化的空间并不大，只有接收侧的AD高速数模转换、DSP的软件算法以及FEC编解码深度。与工程设计相关的显性指标，就体现在背靠背OSNR（BOL和EOL）、OSNR和系统代价、FEC纠错能力、色度色散和偏振模色散补偿值上。

　　B2B OSNR 的优化

　　工程实践往往和实验室测试有较大差距。在建议的1dBm的发送功率下，第一代100G系统的B2B仿真数据维持15～16dB。在7%线路开销的112Gbit/s PDM-QPSK相干系统中，在误码率为2E～3这个阈值下，B2B OSNR性能的离线数据最佳结果为14.78dB。也有厂商离线测试结果在15～16dB。由于仿真系统一般采用计算机阵列的离线处理，一般认为商用系统上性能会比仿真结果大1.5dB。原因在于离线处理为获取最佳的B2B OSNR性能而忽略考虑算法本身的复杂度，但是在线DWDM处理系统必须考虑算法复杂度限制，性能必然有所劣化。基于以上仿真结果，即使退而使用15～16dB的指标，其与40G系统的背靠背门限分别为13dB或14.5dB不小的差距。

　　实际上PDM-DPSK和相干接收的基本原理在诞生之初就提供了优化方案，即本地偏振光源性能"净化度"的提升。相干接收侧使用一个高稳定度的本地振荡激光器，经过偏振分束后与远端输入光信号进行90度混频，90度混频器输出一个偏振态的两路信号。混频器输出光信号经平衡接收光电二极管转换为模拟电信号，经高速模数转换器（ADC）采样量化后转换为数字信号。基于以上原理，源自本振光源的信噪比要远优于输入光信号的信噪比，我们能够改变本地光源的"纯度"，就可提升接收端光信噪比约2dB的改善。同理，通过这样的方法，就可以将B2B的OSNR从15～16dB降低到13～13.5dB。这个优化的数据基本上可达到牺牲20%带宽效率的SD-FEC的方案指标。阿尔卡特朗讯在2011年第4季度发布了基于商用系统的增强OTU解决方案。并在不开启SD-FEC的情况下，在2012年第1季度某国家级测试中已优于以上关键指标。

　　Q余量与Rm侧系统OSNR的优化

　　40G DWDM国标中定义的MPI-Rm 参考点接收OSNR与背靠背OSNR 容限（EOL）值之间的差值要求为4.5～5dB，OSNR裕度的多少将直接决定系统的OSNR门限。

　　相对40G标准，基于偏振复用相干检测的100G技术天生对DGD和色度色散不敏感，因此可将Q裕量从40G系统中的3～3.5dB下降到2～2.5dB。Q裕量的变化实际上就是系统侧的OSNR裕量，就可以降低1dB, 达到4～4.5dB。目前这个裕量的优化已广泛地被欧洲和北美运营商所接受。通过这个方案优化和适度的裕量放松，在不采用额外增加带宽开销的情况（例如SD-FEC）下，100G系统的ONSR门限就可达到18.5dB, 完全与现有的40G系统在跨站设置上相同，甚至优于某些特殊码型的40G 系统。