数字电子失真均衡器在城域网中的价值

　　基于最大似然序列估计（MLSE）算法的数字信号处理技术发展很快，使用最大似然序列均衡技术的数字电子失真均衡器（EDE）越来越经济实用，这使网络运营商节省了一笔可观的投资和运营成本。把EDE用在光网络中可以使网络更加开放灵活，更好地适应不同的传输环境。

投资成本降低

　　数字EDE技术作为一种均衡技术，是用电子处理技术来替代原来的色散补偿光模块（DCM）。从物理上来说，DCM实际上就是一卷负色散光纤，这种光纤制作费用非常高，而且基本上没有大规模生产的可能。而相比之下，芯片的成本要比DCM低得多。当然，芯片的前期设计费用也是不菲的，不过一旦设计成功，就可以大规模生产，后续成本会显著降低。

　　DCM不仅昂贵，而且会在原来光纤损耗的基础上引入新的损耗，而这部分损耗是需要额外加入光放大器来补偿的。加入放大器还会引入噪声，降低信号的信噪比，进而缩短再生段的距离。不仅如此，DCM还会减小系统的富余度，因为这种技术容易引起偏振模色散和四波混频效应。

　　使用EDE取代DCM首先可以节省系统使用的放大器的数量。对于必须使用放大器的地方，使用EDE后这些放大器的复杂度和成本也会有所降低。EDE/MLSE收发器的成本是以波长为单位递增的，所以和DCM系统相比，无论是系统的先期投资还是整体投入都会有所减少。
　　
点对点网络模型

　　对于点对点网络而言，使用数字EDE可以减少30%的投资成本。我们以一个典型的城域传输系统为例，讨论一下成本问题。这是一个由四段跨度为80公里的点对点网络组成的总长度320公里的网络，上面承载8个10Gbps的波长（一般最大波长数量是32个）。

　　如果使用普通的10Gbps转发器，那么加入DCM后，可以延长10Gbps波长的传输距离，突破最长传输距离100公里的色散限制。而如果使用EDE/MLSE转发器，系统则可以省去DCM和二级放大器。虽然MLSE收发器的OEO部件和它的其它部件相比，成本稍高，但是从总体效果上考虑，使用EDE/MLSE，不仅可以大大节省系统成本，而且在网络配置上也可以有相当的简化。

　　对于多跨段的网络来说，如果使用EDE/MLSE，成本还能得到进一步的降低。因为对于单段的点对点网络，虽然系统无需配置DCM，不过，引入MLSE转发器会抵消一部分节省的成本。但是对于多跨段网络，使用MLSE一定会是最节省成本的方案。

　　在上述两种方案中，如果采用低成本的转发器和滤波器，那么超过四段的网络就都需要加入一组再生器。而如果使用的是高性能的长距离系统模块，可以延长再生距离，不过初期投资会有相当的增长。

　　采用EDE/MLSE的系统和采用DCM的系统相比，更吸引业务提供商的另一个主要原因是这个系统成本的变化和业务收入的增加直接相关，也就是说成本的变化是以波长为单位的，而不是以整个系统为单位的。所以系统的部署不像是采用DCM的系统那样一次性完成，更容易控制和核算。实际上对于波长数量不多的系统来说，使用EDE/MLSE可以节省大量的成本。在图1所示的系统中，即使每个波长都加入一个MLSE接收电路，还是可以保证在少于40个波长的情况下，总成本比采用DCM的系统要低。　　
　　

图1　虽然MLSE的成本随着波长数量递增，不过和DCM相比还是会节省不少投资成本。
　　
环网模型

　　EDE对于环网来说也可以节省24%的投资成本。假设有一个五节点的区域型环网，每条链路8个波长，每个波长承载的速率为10Gbps。五个节点包括一个集线器，或称头端，两个光分插复用器（OADM）和两个线路放大器。四个80km的跨度（即从头端到最后一个节点之间有320km）加上最后一段80km的闭环距离总共构成了周长400km的环网。(如图2所示)
　　
　　
　　图2　使用MLSE可以明显简化环网构架、降低成本。

　　在具有分插功能的环网中，DCM的规划和部署是非常困难的。因为所有的波长都需要补偿，所以会受到诸多条件的限制。举例来说，环网规划中一个重要的原则就是不能在一个点上引入过大的损耗，而如果在一个点上同时配置DCM和OADM滤波器的话，这将是个不可回避的问题。在环网中对接收机富余度的要求也比较高，而如果使用基于DCM的系统，通常是很难达到高富余度的，这就导致了整个系统设计成本昂贵，却又不是最好的。

　　如果使用数字EDE把现存的2.5Gbps波长的环网升级到10Gbps，可节省80%的投资成本。

　　对于很多业务提供商而言，部署一个新的10Gbps网络是不划算的，因为他们现在的2.5Gbps网络资源还没有得到充分的利用。而使用DCM来升级整个系统也不经济。主要的原因是：如果使用DCM方案，要向系统中加入DCM，要进行二级放大器的倒换，还要调试开通，这势必要中断现网上运行的业务，这对于业务提供商来说既耗费人力物力也不实际。

　　另一种方法是使用EDE/MLSE来构建系统，它的色散容限更高，在10Gbps链路上能够传输的距离更长，新的10G波长可以顺利的加入到原来的2.5G网络当中。

　　图3是一个实际案例，现网上有8个波长，每个波长承载的速率是2.5Gbps，新的业务需求是支持4路10Gbps波长。要使这个环网支持10Gbps波长，有两种可选方案：第一种是使用具有逆向复用功能的设备，把需要的10Gbps业务转换成为4路2.5Gbps波长，然后使用环网传输（也就是说总共需要传输16路波长）。第二种方案是使用具有MLSE功能的10Gbps转发器（这种方案总共需要传输4路波长）。
　　
　　
图3　使用MLSE使运营商可以继续使用已有的网络构架把2.5G网络升级到10G网络，节省80%的成本。

　　从图3中可以看出，两种方案的成本差异巨大。第一种方案由于在10Gbps接口上加入了4:1和1:4的复用和逆向复用功能，成本大大高于只加入一组10Gbps转发器的MLSE方案。
　　
加强组网灵活性

　　在上述例子当中，使用数字EDE为光交换、光路由和分插复用等重要功能提供了很大的灵活性，因此整个波长网络的组网也就具有了更大的灵活性，从而节省了构建光纤到户网络的成本。

　　实际上，除非系统对于通道的色散具有很高的适应性和容限，否则，现在呼声很高的基于可重新配置OADM的网络实际上是无法管理的。使用EDE/MLSE可以使整个系统适应通道的色散。因为MLSE和DCM不同，它以单个独立波长为单位工作，为每个波长提供最佳的色散补偿，即使不同波长所走过的路径不同，也不会影响到色散补偿。

　　比如，网络规划人员如果要在OADM节点配置大损耗的DCM，就需要在色散和光信噪比之间做折中考虑，需要对所有可能配置OADM的地方，以及所有可能的分插路由组合，做色散预分析。而如果采用MLSE，这些工作都可以省去了。
　　
　　
图4　使用MLSE后，ROADM支路更加精巧而且成本降低了。
　　
分插支路

　　目前部署的系统通常需要具有分插支路，它可以把光纤从OADM延伸到用户区域。这项功能对区域型网络是非常重要的。因为有些区域的骨干网络是沿着铁路线或者油气管道铺设的，对于处于市中心的用户来说，到骨干网络的距离还是比较远的。

　　如果不使用MLSE，由于要综合考虑ROADM网络的色散和光信噪比，就必须在网络边缘使用再生器。这种方案成本很高而且业务开通周期长。而EDE/MLSE可以提供更好的灵活性，利用它构建的网络更加精巧，成本也会低得多。

　　最后要举一个例子说明数字EDE可以在几个光网络区域之间提供成本低廉的即插即用链路。通常运营商会分阶段部署城域网、区域型网络和长途干线网络。多期工程通常会持续好几年的时间。所以，一个端到端连接一般会由多段不同光纤承载的链路组成。

　　例如，原来部署城域网络时使用的是G.655光纤，如eLEAF，而典型的长途干线网络则一般会使用非零色散位移光纤。G.655光纤受非线性效应的影响比G.652光纤要严重，所以在这种混合链路的网络中，对于链路色散规划的要求就更高了。

　　为了解决这个问题，一些系统提供商把网络划分为多个不同的段，不同的色散区域之间是相互隔离的。这种方法的确是可行的，不过需要在网络的中间节点加入很多昂贵的电域再生器，所以对于运营商来说，这不是一个上选方案。

　　EDE/MLSE对色散的高度适应性使运营商无需再担心每条链路的特殊色散特性。因为这种系统可以适应运营中所遇到的各种特殊的波长环境，所以只要链路总长度在MLSE转发器的能力范围之内，那么运营商就可以放心的部署整个系统。

　　使用MLSE的数字EDE是构建高灵活性、高适应性城域网和区域网络的最经济有效的方法。智能电子学是融合的DWDM网络的基石，而EDE在其中占有重要的地位。把EDE/MLSE集成到接收机和转发器中就可以为网络提供更优越的性能、更大的系统富余度以及更强的容错能力和故障恢复能力。

　　在城域网和区域型网络规划和应用中，采用EDE/MLSE可以带来可观的经济效益。另外，由于EDE/MLSE是基于单个波长的，为运营商的网络部署带来了极大的便利，节省了先期投资，这对于现今的DWDM网络来说是至关重要的。

Saeid　　Aramideh：CoreOptics公司副总裁
　　孙培琴：中兴通讯南京研究所
　　译自《Lightwave》2005年10月　　
作者：作者：Saeid Aramideh　译者：孙培琴   来源：光波通信