網(wǎng)絡(luò)寬帶業(yè)務(wù)中的40G DWDM技術(shù)及應(yīng)用

摘 要:寬帶業(yè)務(wù)的快速發(fā)展，催生了核心路由器40G業(yè)務(wù)端口的出現(xiàn)，迫切需要解決40G傳輸?shù)膯栴}，本文概述了40G的核心技術(shù)，簡要分析了40G工程應(yīng)用中需要關(guān)注的問題。

關(guān)鍵詞:網(wǎng)絡(luò)寬帶業(yè)務(wù) 40GDWDM

中圖分類號:TN929文獻標識碼:A

在我國經(jīng)濟發(fā)達的珠三角、長三角、環(huán)渤海經(jīng)濟帶城域網(wǎng)核心節(jié)點之間已經(jīng)采用了并行多個10G端口的捆綁方式，但這種方式給運維、管理帶來了難度，開銷龐大，端口效率不高，電信運營商的數(shù)據(jù)部門有較強的配置40G數(shù)據(jù)端口的意愿，40G應(yīng)用已迫在眉睫。而40G傳輸面臨一系列關(guān)鍵技術(shù)的突破以及工程應(yīng)用問題的解決。

一、40G DWDM關(guān)鍵技術(shù)

在10G超長傳輸技術(shù)基礎(chǔ)上，40G要走向?qū)嵱眠€需新的技術(shù)突破，主要有新型光調(diào)制技術(shù)、動態(tài)色散補償技術(shù)以及偏振模式色散補償?shù)取?/p>

(一)碼型調(diào)制技術(shù)。

40G要走向?qū)嵱没滦凸庹{(diào)制格式是關(guān)鍵。筆者認為目前以及未來幾年可以預(yù)見并可望實用的光調(diào)制碼型有:NRZ、ODB、DPSK、DQPSK。

非歸零(NRZ)碼型用高光功率表示“1”碼，接近于零的低光功率表示“0”碼，相連的“1”碼之間光功率保持高水平。NRZ可以采用EA或MZ做光調(diào)制器，光發(fā)送和接收單元都比較簡單。但在40Gbps系統(tǒng)中，NRZ的OSNR容限以及傳輸?shù)姆蔷€性限制了系統(tǒng)的波長間隔和無電中繼傳輸距離，其僅適用于作為40G客戶側(cè)接口或100GHz波長間隔的城域傳輸接口。

光雙二進制(ODB)碼型是三電平光調(diào)制格式，用接近于零的低光功率表示“0”碼，用高光功率表示“1”碼，單相鄰“1”碼相位可能相差 ，從而有效壓縮了光譜寬度。

差分相移鍵控(DPSK)碼型是將數(shù)據(jù)承載于臨近光脈沖的差分相位上，即前后兩個信號脈沖的光載波相位相同則表示是數(shù)字碼“1”，相反則表示是數(shù)字碼“0”。DPSK的頻譜能量集中，頻譜效率高，可以改進色散容限、非線性容限。DPSK光接收端需要光解調(diào)器，采用平衡檢測OSNR容限可以比NRZ改進約3dB。

(二)動態(tài)色散補償(TDC)技術(shù)。

TDC技術(shù)是目前40G較成熟的光調(diào)制格式，色散容限都在±200ps/nm之內(nèi)，考慮到色散補償模塊補償精度及色散斜率補償與光纖的失配、環(huán)境溫度變化對色散的影響以及線路維護可能造成色散變化等，40G長距離傳輸系統(tǒng)動態(tài)色散補償是必配的。

動態(tài)色散補償應(yīng)自動優(yōu)化色散補償量，而整個鏈路的殘余色散量無法在線監(jiān)測，目前基本依據(jù)接收點糾錯前的誤碼率來閉環(huán)調(diào)整，而誤碼引起的原因很多，所以必須采用有效的優(yōu)化控制算法。

(三)偏振模色散補償(PMD)技術(shù)。

光纖鏈路PMD主要影響因素是光纖、色散補償模塊和光放大器，其他器件數(shù)量少，對鏈路PMD影響較小。較成熟的40G光調(diào)制格式，如按器件/模塊廠商提供的典型參數(shù)設(shè)計，無PMD補充時傳輸距離500km可能就是一個坎。

目前關(guān)于PMD補償系統(tǒng)的研究在光域、電域和光電域結(jié)合等多個方面同時展開。主要依賴測得的偏振度(DOP)、電域特定信號譜功率、電域全部信號譜功率、誤碼率(BER)、眼圖監(jiān)控信號以及電域中的橫向濾波器和闕值電流技術(shù)等來調(diào)節(jié)PMD補償量。但目前能應(yīng)用于實際工程的PMD補償器極少，而且效果需要工程檢驗。

二、工程應(yīng)用應(yīng)關(guān)注的問題

(一)系統(tǒng)的PMD問題。

40G系統(tǒng)的PMD不但要關(guān)注光纜，還要考慮站點內(nèi)大量的摻鉺光纖放大器(EDFA)和色素補償光纖(DCF)。而光纜的PMD與光纖質(zhì)量、成纜工藝水平、施工維護水平等密切相關(guān)，必須依賴實測數(shù)據(jù)，理論假設(shè)或按標準給的參數(shù)對工程設(shè)計沒有太多實用意義。

PMD具有統(tǒng)計特性，最大群時延(DGD)超過容限并不意味著系統(tǒng)就會癱瘓，只是表示短期(如每年2分鐘)PMD引起的代價可能會大于1dB，會占有系統(tǒng)的裕量。

(二)40G與10G混傳問題。

10G NRZ與40G DPSK/DQPSK混傳時，臨近10G NRZ比特序列導(dǎo)致的幅度隨機起伏會引起DPSK、DQPSK的相位隨機變化，從而對40Gbps的DPSK、DQPSK帶來比純40Gbps系統(tǒng)更大的傳輸損傷。由于DPSK是兩相位，DQPSK是四相位，這種XPM導(dǎo)致的相位擾動對DQPSK可能是致命的。所以在工程設(shè)計中，建議10G與40G波長最好不要間插配置，建議分別配置在相鄰的波帶。

(三)40G客戶側(cè)接口問題。

目前40G客戶側(cè)接口通常配置1550nm波長的40G NRZ接口，對G.652光纖客戶側(cè)色散容限只有2km，對G.655光纖客戶側(cè)色散容限接近10km，因此數(shù)據(jù)中心與傳輸機房之間的40G接口必須考慮其色散限制。有以下解決思路:

1、配置1310nm波長的客戶側(cè)接口，ITU-T最新已建議將波長限制在G.652光纖零色散波長附近的1307～1317nm，色散受限距離可望達40km;

2、配置1550nm波長的40G PSBT接口，G.652可達10km，G.655光纖接近40km。

(四)40G業(yè)務(wù)保護問題。

40G DWDM系統(tǒng)相比10G系統(tǒng)每個波長通道上增加了多個動態(tài)調(diào)整的部件，如動態(tài)色散補償、DPSK解調(diào)器的相位鎖定、可能需配置的PMD補償模塊等，這些參數(shù)的調(diào)整需要糾錯前的誤碼率，并且會互相影響，需要多重循環(huán)才能完成一次優(yōu)化，與50ms保護倒換時間相差很遠。目前40G只支持客戶側(cè)的1+1保護。

(作者單位:中國聯(lián)通陜西分公司)