100G傳輸系統的關鍵技術與運用分析

周浩

【摘要】 隨著各種寬帶技術的發展，用戶帶寬需求激增，各區域的承載網、骨干層面臨著越來越大的帶寬供需壓力。本文就結合自己的實踐工作經驗，對實現100G波分傳輸系統關鍵技術進行分析與探討。

【關鍵詞】 100G 傳輸系統 影響因素 關鍵技術

隨著寬帶需求爆發式增長，各區域的承載網、骨干層面臨著越來越大的帶寬供給壓力。同時，高端100GE路由器的出現，10G/40G的傳送網已經不能滿足超寬帶業務和100GE端口的需求，在骨干層實現100G或超100G的傳輸網將已經是各運營商網絡建設的主流之選。

一、100G系統簡介

根據定義，由光傳送設備承載的100G傳送數據包能夠迅速完成任何類型100G數據的傳輸，其封裝格式是OTN或者以太網。總流量分布在城域、局域以及長途密集波分復用（DWDM）網絡上。這能夠滿足越來越高的帶寬需求，降低系統復雜度，減少了用于管理的波長，提高了頻譜總效率，最終降低了成本。

二、影響傳輸發展的主要因素

隨著光學器件以及波分設備等日益成熟，WDM+EDFA技術已經逐漸從骨干網向城域網、接入網下移和參透。另外，光分插復用設備和光交叉設備的開發，點到點的WDM系統正在向復雜光的網絡傳輸不同波長信道和面向客戶提供光路由的光網絡邁進。但要建成實用型的超高速、大容量的全光網絡，還需要處理好3個方面的問題：（1）光纖的色散累積和非線性效應，光學器件引起的光信號在光纖中的噪聲累積和串擾等問題；（2）WDM設備中的高穩定光源和波長可調的探測器等問題，OXC、OADM設備波長變換器和可調光諧濾波器，以及光交叉連接矩陣等問題；（3）設備的標準化程度、互通性和網管等問題。

三、實現100G傳輸系的關鍵技術

1、高級正交幅度調制技術。目前40G的調制方式采用兩相調制（DPSK）和四相調制（DQPSK），可實現遠距離傳輸。但100G的傳輸速率分別是40G和 10G的2.5和10倍，為能在50GHz的頻譜內的傳輸信號，需考慮更有效的調制方式。為保持相應的傳輸波特率，100G在傳輸時，每信元符號都需要攜帶更多的比特信息，因此如果單純考慮增加相位調制的復雜度，就必須從四相調制發展到16QAM，但由于16QAM的最小歐氏距離很小，能容忍的相位和幅度噪聲也很小，所以其非線性容忍性很差，因此無法滿足長距離傳輸，且系統設計復雜。

2、前向糾錯編碼。100G系統相對于40G和10G系統需要更高的FEC編碼增益，而級聯各種基本FEC編碼算法可獲得更大的編碼增益，能夠有效應對隨機誤碼和突發誤碼。迭代FEC編碼如Turbo、LDPC編碼以其高編碼增益廣受關注，其中，迭代編碼LDPC較Turbo編碼具有更優的糾錯特性和更低的實現復雜度。基于軟判決和加乘算法的迭代式LDPC算法，其編碼增益逼近香農極限，并易于采用并行處理的方式實現。

3、電域色散補償。100G的色散補償模塊要求低損耗、非線性效應小、頻帶寬、體積小、重量輕、低功耗、低成本，而EDC技術在光電轉換后通過信號處理技術恢復數據，通過高集成度的處理芯片運用先進的FFE、DFE、Viterbi（MLSE）等算法來進行電域的色散補償，其具備成本低、尺寸小、自適應能力強等特點，可以滿足100G系統的色散補償需要。

4、并行模數轉換。由于速率的提升單個模數轉換模塊將不足以完成高速的AD轉換，因此可以使用并行模數轉換方式，將每個周期分成若干時隙或子頻帶，每個ADC只負責1個時隙或頻帶然后用DSP恢復整個周期，這樣就可以有效的實現高速信號的模數轉換。

5、正交頻分復用。正交頻分復用技術是將傳統的寬帶光載波通道細分為多個相互正交的窄帶子載波分別進行編碼調制后復用傳輸，減少子信道之間的相互干擾，CD和PMD容限較大，頻譜效率大為提高。

6、軟判決SD/硬判決HD技術。在100G系統里，目前引進了基于軟判決（SD）的第三代FEC編碼技術。軟硬判決的區別在于其對信號量化所采用的比特位數。硬判決對信號量化的比特數為1位，其判決非“0”即“1”，沒有回旋余地。軟判決則采用多個比特位對信號進行量化，采用“00”、“01”、”10“、”11“判決，通過Viterbi等估計算法提高判決的準確率，軟判決也讓FEC的凈編碼增益達到11.5dB左右，大大提升了100G系統的傳輸能力。

四、總結

隨著高帶寬傳輸系統的商用部署，10G/40G傳送承載網已經不能滿足超寬帶和100GE路由器端口的需求，100G光纖傳輸技術逐漸成為了光通信領域新的研究熱點，因此，在承載網的核心層及骨干層實現100G傳輸將成為必然。

參 考 文 獻

[1] 覃文林，趙坤. 超100G光傳輸系統. C114中國通信網，2012年2月

[2] 趙文玉等. OTN關鍵技術及應用策略探討[J]. 電信網技術，2010（11）：50-54