超长距离光传输势在必行

北京邮电大学光通信中心 黄学田

超长距离光传输是指不采用电再生中继的全光传输。由于减少了光/电转换次数，并且可以利用光纤丰富的带宽资源，超长距离传输技术大大降低了长距离传输的成本，同时系统的可靠性和传输质量都得到了保证。正是由于这些优点，长距离光传输技术受到了电信运营商和设备制造商的密切关注，成为了近年来电信业的热点技术之一。

在超长距离传输解决方案中，拉曼放大器、色散补偿色、前向纠错(FEC)、调制方式等已经成为被众多电信运营商、设备供应商和科研人员广泛认同的关键技术。

与EDFA放大器不同，拉曼放大器放大的光谱范围由光泵浦源决定，理论上讲只要泵浦源的波长适当，拉曼放大器可以放大任意波长的信号光。此外，拉曼放大器具有串扰小、增益高、温度稳定性好、成本低等优点，是实现长距离光传输的理想光放大器。但是，拉曼放大器也有自身不可避免的缺陷，它受瑞利后向散射和信号的双瑞利后向散射效应所限制，这些效应在系统中引起多点反射和多路径干涉，产生码间干扰，使BER性能恶化，导致系统性能的下降。

在10G以上的高速长距离传输系统中，必须考虑色散补偿问题。目前，最常用的色散补偿的方法包括采用基模/高阶模色散补偿光纤、色散补偿光纤光栅、高阶模色散补偿器和及VIPA(Visual ImagePhase Array)器件等等。综合考虑可靠性、温度稳定性、色散纹波性和成本等因素，在这些补偿方法中，利用基模/高阶模色散补偿光纤是最好的色散补偿方法，但是这种光纤具有较强的非线性效应，会使得不同信道之间的串扰加大。在40G系统当中，环境因素的变化会造成色散量大小的随机波动，因而还要求色散补偿模块是可调谐的。需要使用动态色散补偿，应该选择光纤光栅器件、VIPA器件和平面波导器件等方案。

在光发射机中，信号的调制方式会影响信号的质量。相同速率下的归零(RZ)码、啁啾归零(CRZ)码和载波抑制归零(CSRZ)码具有比非归零(NRZ)码有更宽的频谱范围，可以更好地抑制光纤非线性效应的影响，适合于在大功率长距离传输条件下工作，但它展宽了信号的频谱，限制了信道的间隔，而且色散容限也大大降低。虽然在超长距离传输(>5000km)中，CRZ的性能更好，但是CRZ码的调制比较复杂，提高了系统的成本，所以更多的时候是采用RZ码。对于信道间隔小的系统，采用频谱宽度小的NRZ或CSRZ能减小非线性串扰的影响，表现出比CRZ和RZ好的性能，而对于信道间隔大的系统，采用宽频谱的CRZ和RZ码能较好地抑制非线性串扰的影响。

FEC是以牺牲有效带宽为代价来换取高的传输质量，目前，业界提出的基于SDH/DWDM的实用化的FEC的实现方式有三种：带外FEC、带内FEC和增强型FEC。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。而采用增强型FEC时，OSNR可以提高9dB，大大提高了系统的传输距离。另有报道采用基于BCH的TPC［BCH(128，113，6)×BCH(256，239，6)，码率为0.82］可以取得10.1dB的编码增益。

由于国际交流越来越密切，IP业务的落地距离也越来越长，如果能在长距离传输IP业务时，尽可能少的使用电中继，可以大大提高网络的建设和运营成本。世界范围内的运营商都在密切关注着甚至已经开始了长距离传输技术的应用。我国幅员辽阔，无电中继的长距离传输技术更是势在必行。(赛迪网)