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200734

2007-03-04 01:54

超長距離光傳輸技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

由于不同線路調(diào)制碼型的光信號在色散容限、SPM(自相位調(diào)制)、XPM(交叉相位調(diào)制)等非線性的容納能力、頻譜利用率等方面各有特點(diǎn)，對于超寬頻帶的超長距離WDM傳輸系統(tǒng)，NRZ、RZ等碼型都有自己的特色。

信號調(diào)制格式是大容量WDM系統(tǒng)傳輸?shù)囊豁?xiàng)重要技術(shù)。首先，每根光纖可利用的帶寬和可達(dá)到的譜效率決定著光纖總?cè)萘浚黄浯危冗M(jìn)的信號調(diào)制格式將提高40Gbit/s傳輸?shù)纳ⅰ⒎蔷€性和PMD容限，可以提高系統(tǒng)的OSNR，對提升40Gbit/s傳輸距離大有益處。RZ碼的主要缺點(diǎn)是信號頻譜寬度相對NRZ碼增加，增加調(diào)制器使系統(tǒng)變得復(fù)雜、成本高。

目前有許多種可用的編碼格式，主要分為兩大類：歸零(RZ，return-to-zero)編碼和不歸零(NRZ，non-return-to-zero)編碼。其中RZ編碼主要包括RZ(常規(guī)RZ碼)、CRZ(啁啾RZ碼)、CS-RZ(載波抑制RZ)等方式。CRZ碼采用了三級調(diào)制技術(shù)(RZ幅度調(diào)制、相位調(diào)制和數(shù)據(jù)調(diào)制)，其相位調(diào)制器在發(fā)射端對RZ脈沖的上升沿和下降沿上加入一定的啁啾量，抵抗非線性效應(yīng)的能力非常優(yōu)異。此外，CRZ還具有優(yōu)良的抵抗偏振相關(guān)損耗(PDL)和偏振模色散(PMD)的能力，具有更高的傳輸穩(wěn)定性。它的缺點(diǎn)是調(diào)制技術(shù)比較復(fù)雜，對三級調(diào)制之間的定時(shí)和時(shí)延要求很高。在CS-RZ碼中，相鄰碼元的電場振幅的符號相反，從而達(dá)到降低光譜寬度的目的，在功率較高的情況下，不但增加了色散容限，而且有更強(qiáng)的抵抗SPM和FWM等光纖非線性效應(yīng)的能力。

40Gbit/s的WDM系統(tǒng)由于非線性效應(yīng)及色散(包括PMD)等變?yōu)橥怀雒埽捎肦Z編碼已經(jīng)被業(yè)界認(rèn)為是解決問題的重要技術(shù)，目前部分超長距的10Gbit/s的WDM系統(tǒng)也已采用了RZ編碼。

RZ編碼技術(shù)其實(shí)并不是新生技術(shù)，在海纜通信系統(tǒng)中已得到廣泛的研究和應(yīng)用。而在陸地傳輸系統(tǒng)中，由于早期的傳輸距離普遍不是很長，因此沒有得到充分的重視。在RZ編碼技術(shù)中，在40Gbit/s的調(diào)制方式的選擇上，目前仍沒有達(dá)成統(tǒng)一定論，但由于RZ編碼中的CRZ方式具有脈沖壓縮能力、能容忍更高的PMD值、可以緩解信號在光纖中的非線性交互作用等優(yōu)異特點(diǎn)，正受到越來越多的關(guān)注。

4、動態(tài)增益均衡減少傳輸系統(tǒng)光電轉(zhuǎn)換數(shù)目

對于超長距離傳輸，保證整個(gè)線路上的增益平坦是非常重要的，增益均衡用于保證線路上各個(gè)波長之間的增益平坦，在主光通道的入口可能各個(gè)波長之間的功率電平一樣，但由于放大器增益平坦度以及各個(gè)波長在線路中衰耗不一致，會導(dǎo)致在接收端各個(gè)波長之間的功率差異較大，影響正常的接收。目前一種通用的方法是在各個(gè)光放站放置增益平坦濾波器，此外通過基于各個(gè)通道光譜密度的大小，實(shí)施反饋控制，可以動態(tài)管理平坦進(jìn)程。

動態(tài)增益均衡的優(yōu)勢在于可以增加超長距傳輸系統(tǒng)的區(qū)段數(shù)目，可以在級聯(lián)50個(gè)EDFA的情況下，不進(jìn)行電再生中繼；支持動態(tài)網(wǎng)絡(luò)配置，在網(wǎng)絡(luò)波長數(shù)目發(fā)生重大差異時(shí)不會對OSNR造成損傷；由于輸入光功率變化也會造成增益斜度劣化，而通過動態(tài)增益均衡，可以代替目前正在使用的可調(diào)光衰減器(主要位于發(fā)射機(jī)一側(cè))。
5、動態(tài)色散補(bǔ)償增加光傳輸?shù)木嚯x

色散補(bǔ)償包括色度色散補(bǔ)償和偏振模色散補(bǔ)償。

關(guān)于色散的對策是使用DCF(色散補(bǔ)償光纖)和啁啾布拉格光柵(C-FBG)。

DCF是一種寬帶器件，能夠?qū)Ω鱾€(gè)波長進(jìn)行補(bǔ)償，但它單一固定的補(bǔ)償值不能滿足對所有波長色散的精確控制。DCF的插損也是比較大的，約為SMF的兩倍。

C-FBG是指光柵周期延光纖方向逐漸縮短，它可以針對不同波長進(jìn)行補(bǔ)償，是很有前景的一種色散補(bǔ)償方式。

面對40GHz的高速率。對于單纖高速率而言影響最大的是色散，而色散在溫度和壓力等外界環(huán)境壓力下會是動態(tài)效應(yīng)明顯的參數(shù)。當(dāng)線路情況發(fā)生改變，如環(huán)網(wǎng)保護(hù)時(shí)工作路由和保護(hù)路由的長度不同，配制新的OADM時(shí)光通道節(jié)點(diǎn)數(shù)量的變化，甚至將來全光網(wǎng)OXC使光路由動態(tài)改變時(shí)，色散補(bǔ)償必須做出相應(yīng)的動態(tài)調(diào)整。目前可實(shí)現(xiàn)動態(tài)可調(diào)的色散補(bǔ)償技術(shù)是：自由空間虛相位陣列、機(jī)械可調(diào)式FBG、溫度可調(diào)式FBG等。利用溫度和機(jī)械力調(diào)整C-BFG的長度就可以調(diào)節(jié)色散補(bǔ)償曲線，再通過對線路色散的實(shí)時(shí)監(jiān)控做出相應(yīng)的動態(tài)補(bǔ)償。

6、需解決的技術(shù)問題