烽火相干100G助力運營商提升網(wǎng)絡(luò)運維效率

烽火通信

烽火相干100G助力運營商提升網(wǎng)絡(luò)運維效率

烽火通信

數(shù)字相干接收100G技術(shù)使光傳輸系統(tǒng)具有足夠的色散容限和偏振模容限，無需考慮線路傳輸上的色度色散和偏振模色散的影響，這給網(wǎng)絡(luò)設(shè)計與建設(shè)、網(wǎng)絡(luò)運維帶來諸多好處。

數(shù)字相干接收PM-QPSK調(diào)制的100G光傳輸技術(shù)憑借超長距離、超大容量、全業(yè)務(wù)統(tǒng)一靈活調(diào)度與透明傳送的巨大優(yōu)勢，在光傳輸技術(shù)史上具有里程碑意義。這不僅體現(xiàn)在100G光傳輸性能的巨大提升以及建網(wǎng)運維的顯著優(yōu)勢上，更體現(xiàn)在其為后續(xù)更高速率傳輸技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。自2013年起，烽火通信基于數(shù)字相干接收PM-QPSK調(diào)制技術(shù)的100G POTN解決方案已經(jīng)在全球范圍內(nèi)大規(guī)模商用。

100G數(shù)字相干接收，獨具匠心

目前光電二極管只對光強度變化敏感，而對光相位不敏感，接收機需要將相位調(diào)制的光信號通過相干轉(zhuǎn)換為強度調(diào)制的光信號以便于光電二極管檢測。40G DPSK和DQPSK采用差分調(diào)制就是在接收機采用成本和復(fù)雜度較低的延時線干涉器將相位調(diào)制轉(zhuǎn)換為強度調(diào)制。

數(shù)字相干接收技術(shù)一方面采用數(shù)字相干接收機通過相位分集和偏振態(tài)分集，將光信號的所有光學(xué)屬性映射到電域，另一方面利用成熟的數(shù)字信號處理技術(shù)，在電域?qū)崿F(xiàn)偏振解復(fù)用和通道線性損傷（CD、PMD）補償、時序恢復(fù)、偏振解復(fù)用、載波相位估計、符號估計和線性解碼。數(shù)字相干接收技術(shù)將傳輸通道設(shè)計的復(fù)雜度轉(zhuǎn)移到了接收機，它簡化了傳輸通道光學(xué)色散補償和偏振解復(fù)用設(shè)計，消除了光傳輸系統(tǒng)對光色散補償器和低PMD光纖的依賴。

數(shù)字相干檢測的數(shù)字信號處理部分一般由一對固定的前置數(shù)字FIR均衡器、4個FIR蝶形連接構(gòu)成的自適應(yīng)數(shù)字均衡器以及載波頻率相位恢復(fù)單元構(gòu)成，時鐘恢復(fù)和軟判決功能可通過數(shù)字信號處理實現(xiàn)。數(shù)字信號處理算法的復(fù)雜度直接關(guān)系到其功耗以及現(xiàn)有芯片集成密度和處理速度的可行性。前置數(shù)字FIR均衡器用于實現(xiàn)緩變量大的長距離累積色度色散補償，4個FIR蝶形連接構(gòu)成的自適應(yīng)數(shù)字均衡器用于實現(xiàn)偏振恢復(fù)和解復(fù)用、偏振態(tài)色散和本地色度色散自適應(yīng)補償以及窄帶濾波所引起的信號損傷補償，如圖1所示。

圖1 數(shù)字相干接收機實現(xiàn)結(jié)構(gòu)

圖2 偏振分集內(nèi)差檢測數(shù)字模型

相干檢測，多樣化靈活選擇

相干檢測可將光信號的所有光學(xué)屬性（偏振態(tài)、幅度、相位）映射到電域，可解析任意光調(diào)制格式的信息。相干檢測在實現(xiàn)上可采用零差檢測、外差檢測和內(nèi)差檢測3種方式。其中，零差檢測具有最優(yōu)的接收靈敏度和波長選擇能力，但要求通過鎖頻控制確保本振激光器的頻率相位與所接收光信號保持一致，對激光器的線寬和穩(wěn)定性要求極高；外差檢測經(jīng)中頻轉(zhuǎn)換將頻率相位恢復(fù)的難題轉(zhuǎn)移至電域，可以降低對激光器線寬的要求，但要求接收機光電器件帶寬至少為信號基帶帶寬的兩倍；內(nèi)差檢測與零差檢測結(jié)構(gòu)相似，放寬了對本振激光器與發(fā)射機激光器的頻率相位一致性要求，而通過正交分量信號相位分集接收和電信號處理獲取頻率相位信息，兼具零差檢測和外差檢測的優(yōu)點。

零差檢測

當(dāng)信號頻率與本振激光器頻率一致時，稱為零差檢測。若本振激光器能追蹤信號傳輸過程中所疊加的相位噪聲，則可以實現(xiàn)相位的正確檢測。該解調(diào)方式僅能提取信號復(fù)數(shù)包絡(luò)的同相分量(cos)，若能同時提取信號復(fù)數(shù)包絡(luò)的正交分量(sin)，則可以通過數(shù)字信號處理的方式估計信號的相位，消除相位噪聲的影響。

相位分集內(nèi)差檢測

相位分集內(nèi)差檢測利用90°光混頻器與本征混頻同時提取信號的同相分量和正交分量，通過電信號處理消除相位噪聲，從而實現(xiàn)信號調(diào)制相位的檢測和解調(diào)；相位分集內(nèi)差檢測允許信號頻率與本振頻率存在一定偏移，可以緩解對本振激光器線寬和頻移的要求。

偏振分集內(nèi)差檢測

相干檢測可通過相位分集和偏振態(tài)分集將光信號的所有光學(xué)屬性映射到電域，以解析任意光調(diào)制格式的信息，其難點在于載波同步以及混合器等關(guān)鍵光器件的制作；差分相位調(diào)制可采用延時相干檢測，避免了相干檢測對本振激光器以及混頻器的要求。

零差檢測具有最優(yōu)靈敏度，但要求本振激光器的頻率和相位與發(fā)射信號保持一致；外差檢測可以降低對激光器線寬的要求，但要求接收機帶寬至少為信號基帶帶寬的兩倍；內(nèi)差檢測通過90°混頻器檢測信號的I、Q分

量經(jīng)電信號處理獲取相位信息，如圖2所示。

相干100G，簡化網(wǎng)絡(luò)設(shè)計、提升運維效率

數(shù)字相干接收100G技術(shù)使光傳輸系統(tǒng)具有足夠的色散容限和偏振模容限，無需考慮線路傳輸上的色度色散和偏振模色散的影響，這給網(wǎng)絡(luò)設(shè)計與建設(shè)、網(wǎng)絡(luò)運維帶來以下多種好處。

● 簡化了傳輸線路上的光學(xué)色散補償和偏振解復(fù)用設(shè)計，線路設(shè)計更簡單。

● 消除了對低PMD光纖的依賴，適配各種傳輸光纖，方便光纖線路速率升級。

● 消除了DCF光纖非線性效應(yīng)的影響，減少了線路放大器的數(shù)量和ASE噪聲的影響，降低了線路成本，提升了系統(tǒng)長距傳輸能力。

● 減小了線路傳輸時延，按照1km光纖5us的時延計算，消除DCF光纖所帶來的時延減少非常可觀，這對時延敏感的應(yīng)用環(huán)境意義重大。

● 保護恢復(fù)時間小于50ms，100G數(shù)字信號處理自適應(yīng)色散補償算法收斂迅速，完全滿足電信級恢復(fù)時延要求。

烽火100G OTN/POTN持續(xù)為客戶創(chuàng)造價值

烽火通信在光網(wǎng)絡(luò)上的領(lǐng)先優(yōu)勢來源于持續(xù)不斷的投入和創(chuàng)新，累計在全球承建各種OTN/POTN干線已超過500條，持續(xù)為全球客戶創(chuàng)造價值。隨著綜合實力的不斷增強，烽火通信的光網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品正獲得全球TOP 50客戶越來越多的信任與選擇。

烽火通信網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)出線總裁范志文表示：“烽火秉承‘持續(xù)為客戶創(chuàng)造價值’的理念，在100G/超100G線路設(shè)計、站型設(shè)計、非線性控制方面，通過持續(xù)研發(fā)和大量工程實踐摸索出一套切實可行的方法，能夠在系統(tǒng)架構(gòu)和設(shè)計上幫助運營商合理規(guī)劃、建設(shè)和維護100G/超100G OTN網(wǎng)絡(luò)；而在100G/超100G建設(shè)過程中愈發(fā)突出的節(jié)能降耗、運維、性能監(jiān)測等方面，烽火也有豐富的商用工程實踐經(jīng)驗，將在后續(xù)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)過程中與更多客戶進行分享?！?/p>