ＥＤＣ技術(shù)：誰(shuí)是最后的贏家？

概述

EDC(電色散補(bǔ)償)技術(shù)的研究由來(lái)已久。兩大市場(chǎng)應(yīng)用使得對(duì)這一技術(shù)的研究興趣經(jīng)久不衰，一是單模光纖長(zhǎng)途通信網(wǎng)，EDC技術(shù)的應(yīng)用，可使得傳輸距離從現(xiàn)有的80公里極限擴(kuò)充至120公里，減少了光鏈路器件的使用，大大提高了網(wǎng)絡(luò)效率；其二是多模光纖企業(yè)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。EDC技術(shù)使得提供低成本(大批量)，低功耗，小型化的，多模光纖端口成為可能，從而支持300米的多模光纖鏈路。

然而，技術(shù)的發(fā)展并非一帆風(fēng)順。早在2002年，Santel Networks宣稱(chēng)經(jīng)過(guò)兩年的努力，公司率先推出商用的EDC芯片產(chǎn)品，而在2003年公司卻因技術(shù)原因淡出通訊市場(chǎng)。人們似乎還沒(méi)找到一種更完善更經(jīng)濟(jì)的方法解決色散補(bǔ)償?shù)膯?wèn)題。其問(wèn)，一些大芯片制造商，如AMCC，BROADCOM并沒(méi)放棄相關(guān)研究，先后推出一些相關(guān)產(chǎn)品，在這一技術(shù)領(lǐng)域泛起層層漣漪。隨著10G以太網(wǎng)的市場(chǎng)不斷推廣應(yīng)用，一些新興芯片公司如Scintera，Phyworks，Aelis，光模塊制造商如Big Bear Network，Agilent，F(xiàn)inisar，Intel等紛紛登場(chǎng)，演示各自的EDC解決方案。標(biāo)準(zhǔn)制訂的研究小組也應(yīng)運(yùn)而生。一時(shí)間，EDC，這一號(hào)稱(chēng)繼EDFA(摻鉺光纖放大器)之后光通信的又一輪技術(shù)革命，成為了業(yè)界工程師們茶余飯后一個(gè)熱門(mén)的時(shí)尚話題。但誰(shuí)能真正解決這一技術(shù)難題，贏得市場(chǎng)?人們都在拭目以待。

工作原理

在數(shù)字通信系統(tǒng)中，色散是造成信號(hào)失真的一個(gè)主要因素。人們對(duì)次已經(jīng)進(jìn)行了很多的研究，并在某些領(lǐng)域取得了成功的應(yīng)用。比如在無(wú)線通信領(lǐng)域，較常用的方法有OFDM(t交頻分復(fù)用)，PAM-N(脈沖幅度調(diào)制一N)和擴(kuò)頻方式。然而這些方法均因?yàn)橛?jì)算程度較高、調(diào)制方式復(fù)雜、工作頻率受限等問(wèn)題，難于適用于10Gb／s的光通信系統(tǒng)。

對(duì)10G單模光纖長(zhǎng)距離／超長(zhǎng)距離通信系統(tǒng)，普通單模光纖在1550nm附近的色散系數(shù)是17ps／nm／km，最大色散容限是1 000ps／nm，需要進(jìn)行補(bǔ)償。目前，最常用并獲得網(wǎng)上驗(yàn)證的方法是采用斜率補(bǔ)償?shù)纳⒀a(bǔ)償光纖，但這種光纖具有較強(qiáng)的非線性，插損也較大。一般需要置于兩EDFA之間，這大大增加了系統(tǒng)成本。相對(duì)于EDC技術(shù)，后者具有補(bǔ)償方式靈活，成本低廉等優(yōu)勢(shì)。

在傳統(tǒng)的多模光纖的企業(yè)網(wǎng)中，大多采用62．5um的多模光纖，如今網(wǎng)絡(luò)的升級(jí)所面臨的問(wèn)題是支持10GE在傳統(tǒng)的光纖上傳輸300m距離。采用10GBASE-LX4是解決這一問(wèn)題的一種迂回的方式，即把信號(hào)通過(guò)波分復(fù)用技術(shù)分為4個(gè)1310nm的通道，每個(gè)通道的傳輸速率降為3．125G，以支持300m的多模光纖傳輸。這種方式比較直觀，但需要使用4個(gè)激光器，4個(gè)光探測(cè)器。價(jià)格的昂貴使得它必將被市場(chǎng)所淘汰。

EDC通過(guò)對(duì)接收光信號(hào)在電域進(jìn)行抽樣，軟件優(yōu)化和信號(hào)復(fù)原，從而有效的調(diào)整接收信號(hào)的波形，恢復(fù)由于色散、PMD和非線性引起的光信號(hào)展寬和失真，從而達(dá)到色散補(bǔ)償?shù)男ЧDC技術(shù)的核心在于自適應(yīng)濾波器的設(shè)計(jì)。其實(shí)現(xiàn)方式也各有不同，通常有以下三種方法：FFE(前饋式均衡器)，DFE(分布式反饋均衡器)，和最大似然序列估計(jì)法(MLSR)。其中最大似然序列估計(jì)法補(bǔ)償性能最好，但功耗也最大，而且繁重的開(kāi)銷(xiāo)計(jì)算，對(duì)10G的系統(tǒng)不太實(shí)用。一般采用結(jié)合FFE和DFE進(jìn)行補(bǔ)償。其結(jié)構(gòu)框圖如1所示。

其中，前饋式均衡器(FFE)由一個(gè)有限沖擊響應(yīng)濾波器(FIR)構(gòu)成，輸入信號(hào)通過(guò)一分級(jí)延時(shí)電路，將每一節(jié)的輸出加權(quán)累加得到濾波器的輸出。延時(shí)電路的級(jí)數(shù)和級(jí)間距取決于由于傳輸信道造成的脈沖展寬。FFE是一線性濾波器，它可以設(shè)計(jì)成具有和光通道相反的傳輸特性，從而抵消色散的線性成分。判決反饋均衡器(DFE)的主要作用是補(bǔ)償失真信號(hào)的非線性成分。它和判決器一起構(gòu)成反饋回路，用均方誤差(MSE)準(zhǔn)則優(yōu)化均衡器系數(shù)，基于前面探測(cè)到的信號(hào)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)判決閾值電平，消除碼間干擾(IsI)。EDC的色散補(bǔ)償效果可由圖2的測(cè)試眼圖顯示出來(lái)。其設(shè)計(jì)的難點(diǎn)在于既要提供高性能的濾波補(bǔ)償，又要滿(mǎn)足系統(tǒng)設(shè)計(jì)中功率預(yù)算要求。

標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程

EDC技術(shù)的進(jìn)展推動(dòng)了其標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程。技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化有利于網(wǎng)絡(luò)的互連和互操作，同時(shí)大幅度縮短新產(chǎn)品的研制周期和節(jié)省研制經(jīng)費(fèi)，提高產(chǎn)品的通用性和可靠性，實(shí)現(xiàn)信息資源的共享和系統(tǒng)高效運(yùn)轉(zhuǎn)。

對(duì)于在長(zhǎng)距離(LR，80km)和超長(zhǎng)距離(VR，120km)10G的單模光纖應(yīng)用，光互聯(lián)論壇(0IF)，一個(gè)目前定義針對(duì)光鏈路的10Gbps互操作性規(guī)范的組織，在2004年由其物理鏈路層集團(tuán)(PLLWG)開(kāi)始著手EDC的標(biāo)準(zhǔn)化工作。該集團(tuán)首先對(duì)10GbpsEDC的技術(shù)狀況進(jìn)行了回顧，并評(píng)估了各器件的仿真和測(cè)試性能?；谶@些能證實(shí)EDC可支持2400ps／km鏈路(1 20km)的仿真測(cè)試數(shù)據(jù)，OIF給ITU-T提供了一整套包含EDC技術(shù)的應(yīng)用代碼。這些應(yīng)用代碼提供了基本的光電接口，大大推動(dòng)了下一代低成本、高性能的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。

在以太網(wǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域，10G的EDC技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化需要解決兩大問(wèn)題，一是支持FDDI的傳統(tǒng)多模光纖300米信號(hào)傳輸，二是降低300米應(yīng)用的光模塊成本。事實(shí)上，EDC的概念在IEEE 802．3as制訂100BASE-T、100BASE-F標(biāo)準(zhǔn)時(shí)就已提出，但因其不能滿(mǎn)足功率預(yù)算的要求而放棄。其后，在2002年，IEEE 802．3ae完成了10GBASE-LR／ER／SR和LX4的標(biāo)準(zhǔn)，以滿(mǎn)足10G早期市場(chǎng)的要求，繼而又開(kāi)發(fā)了1 0GBASE-CX4和1 0GBASE-T(預(yù)計(jì)2006年完成)。這些標(biāo)準(zhǔn)均未能解決以上兩大問(wèn)題，因此IEEE在2004年5月正式成立802．3aq標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目，授權(quán)進(jìn)行10GBSAE-LRM的光模塊開(kāi)發(fā)，以提供低成本，大批量，低功率，小型化的光接口，在已安裝的500MHz km多模光纖上，支持最少220米的鏈路，在選定的多模光纖(模式帶寬達(dá)1 500／500MHzkm)上，支持最少300米的光鏈路傳輸。EDC技術(shù)是實(shí)現(xiàn)這一模塊的關(guān)鍵，其標(biāo)準(zhǔn)也隨之而定。目前，IEEE802．3aq工作組集合了許多光纖領(lǐng)域、電均衡領(lǐng)域和光收發(fā)一體模塊設(shè)計(jì)領(lǐng)域的專(zhuān)家，進(jìn)行了從理論到實(shí)踐的全面分析，并制訂了如圖3所示的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程時(shí)間表，EDC的標(biāo)準(zhǔn)化已是指日可待。

各廠商研究進(jìn)展及產(chǎn)品特點(diǎn)

市場(chǎng)的需求使得許多廠商紛紛投人人力物力進(jìn)行EDC產(chǎn)品的研制開(kāi)發(fā)。從芯片制造商，光模塊供應(yīng)商到系統(tǒng)集成商都先后展示了相關(guān)的解決方案，也有多家公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)這一技術(shù)，目前已可為用戶(hù)提供樣片。表1列舉了一些廠商的研制情況，并對(duì)其產(chǎn)品的特點(diǎn)，應(yīng)用范圍進(jìn)行比較說(shuō)明。

市場(chǎng)前景分析

當(dāng)人們?cè)陉P(guān)注EDC技術(shù)怎樣運(yùn)用于傳統(tǒng)多模光纖解決300米傳輸問(wèn)題的同時(shí)，這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)在AMCC，Broadcom，Coreoptics等幾家芯片制造商的推動(dòng)下，嵌入了各種長(zhǎng)距離和超長(zhǎng)距離應(yīng)用的光模塊中，走向10G甚而40G的通信市場(chǎng)。據(jù)全球領(lǐng)先的工業(yè)分析公司CIR預(yù)測(cè)，10G的系統(tǒng)市場(chǎng)在2008年將達(dá)到32億美元，而光器件和模塊的市場(chǎng)將達(dá)到8．56億美元。

而對(duì)于10GBASE—LRM的市場(chǎng)，據(jù)預(yù)測(cè)它將達(dá)到4－6億美元。這一估計(jì)是基于建筑物已安裝的主干鏈路的光纖長(zhǎng)度分布所得出的。如圖4所示，在所有已安裝的建筑物主干光鏈路中，300米以下的光鏈路占了近85％。

至2007年，全球安裝的300米以下主干雙向光鏈路將達(dá)54，653公里。其中傳統(tǒng)的62．5gm，200／500MHz-km(OM 1)和50gm，500／500 MHz-km(OM2)多模光纖仍有50％。市場(chǎng)迫切地需要新技術(shù)能提供低成本，大批量的優(yōu)質(zhì)服務(wù)。EDC技術(shù)在傳輸距離、芯片／模塊大小、功耗、成本等方面都具有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢(shì)。誰(shuí)最先在技術(shù)上取得突破并成功的控制價(jià)格，誰(shuí)就將占有這一市場(chǎng)，成為真正的贏家。