100G OTN大容量傳輸技術淺析

李純丹

摘 要：100G OTN是近年來新的傳輸技術，現已在全國一干、二干和大型本地網開始規模部署。對100G OTN的關鍵技術和100 Gbit/s PM-QPSK技術的特性進行了具體分析，希望能夠對100G OTN的發展提供幫助。

關鍵詞：100G OTN；大容量；傳輸技術；互聯網

中圖分類號：TN919.3 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）11-0133-02

近年來，互聯網技術進入了快速發展階段，互聯網的用戶數量、寬帶需求和應用種類也隨著互聯網的發展而快速增長。在我國，干線傳輸網的流量以每年50%的速率增長，骨干傳輸網的寬帶也提高到約200 Tbit/s。隨著物聯網、云計算、IPTV和移動互聯網等寬帶技術的應用，對大容量傳送網絡的需求也越來越多。雖然40G波分規模部署的時間不到5年，但卻已面臨著100G的強大沖擊和挑戰。

1 100G OTN的關鍵技術

由于單信道速率的提升，100G系統對OSNR的要求相比10G系統提高了10 dB；色散容限與傳輸速率的平方成反比下降。因此，為了實現100G的高速光傳輸，必須降低系統對OSNR和色散容限的要求，克服非線性效應的影響。100G波分系統采用PM-QPSK，并輔以四相位相干檢測技術，

100G PM-QPSK波分系統通過偏振復用、新型編碼調制、高效FEC、相干檢測、高速數模轉換及DSP等關鍵技術，可以實現OSNR約10 dB的提升，使其OSNR容限與10G系統相當。關鍵技術中，100Gbit/s PM-QPSK技術是100G的核心。

2 100Gbit/s PM-QPSK技術的特性

2.1 改善OSNR性能

相干檢測最主要的優勢是能夠充分利用電子色散補償能力，用較小的代價實現對信號失真的恢復。從OSNR容限提升的貢獻上看，偏振復用能夠提供3 dB的增益，QPSK提供3 dB的增益，FEC提供約3 dB的編碼增益，相干接收也能夠提供2～3 dB的增益，因此100G波分的OSNR容限可以達到10G的水平。也就是說，100G在進行應用時，能夠有和10G系統相同的傳輸距離。

改善OSNR物理層的性能影響如圖2所示。

2.2 色度色散和偏振模色散容限

調制解調器的芯片具備電子色散補償的功能，因此外部不需要可調諧色散補償器。芯片的色散補償總量與有限脈沖響應自適濾波器中的兩個因素有密切的關系，即拍點延時量和拍點數量。對PMD進行補償的關鍵就是要能夠快速地對網絡中的高速偏振動態變化進行跟蹤。在電域上，利用ADC和DSP技術實現色散補償，理論上可以獲得無限寬的色散容限，而考慮到芯片設計的復雜度和可實現性，通常CD容限設計在幾萬 ps/nm，PMD容限設計在幾百 ps。

2.3 相位調制

QPSK技術可以使光載波增加被攜帶的信息量，而與偏振復用的有效結合，能夠使100G信號的波特率降低到約25 Gbaud/s，所以在間隔為50 GHz的OTN系統中被廣泛應用。此外，信號對光纖非線性的容忍能力要求也得到了有效的降低。

2.4 偏振復用

光信號不同的偏振態具有正交特性，對其充分應用能使光載波同時攜帶兩路信息，這使信號碼元速率下降1/2.對發射機來說，想要實現偏振復用，就要運用一些簡單的無源器件，接收機解偏的部分是難點。目前，相干檢測技術越來越成熟，在電域中應用高速ADC和DSP技術，可以非常容易地處理偏振復用。

3 100G OTN的技術優勢

100G波分的建網模式，從技術上來說有純100G傳輸模式和10G/40G/100G混傳模式兩種可行方案?；靷髂Ｊ街胁煌俾手g的波道會因相互影響而導致傳輸損傷，同時隨著100G的性價比逐漸超越10G和40G，純100G將成為建網的主流模式。

采用PM-QPSK的100G波分系統，能夠很好地滿足高速路由器的傳輸需求。在系統組網中，它不需要進行色散補償，可以簡化鏈路上放大器的數量，能夠有效地簡化設計，并節約建網成本；在城域中組網，它無需考慮路由長短造成的色散變化，可以穿通多個ROADM節點，使得組網更加靈活、高效。

100G波分系統是為高速率傳輸誕生的，這決定了其將主要建設在一干和二干層面，其次是大型本地網層面。100G OTN強大的交叉能力，使其可以提升帶寬的利用率和組網的靈活性。尤其是在大型本地網的核心網組網中，引入ROADM和智能控制平面WASON，可以進一步提高OTN的智能特性，能夠實現網絡信息的自動維護和更新，降低運維難度和成本投入，更高效地實現業務端到端的配置和智能調度。當具有MESH的拓撲時，還可以提供多等級服務，具備多次斷纖保護，能夠大幅提高網絡的安全性。

由于40G波分技術除受到衰耗的限制外，還會受到PMD和CD的限制，尤其是PMD無法在40G系統內進行抑制和補償，其先天不足決定了其短命的結局。而100G波分技術能夠從系統設計上克服PMD和CD的限制，因此，從開始推廣就受到業界的廣泛關注。隨著其產業鏈的逐漸成熟，它的價格優勢已逐漸體現出來。目前，網主流廠家10G波道造價約10萬元/波，而100G波道造價約50萬元/波，可以看出100G系統已逐漸呈現出更高的性價比，再加上其16 T的大帶寬容量，在很大程度上減少了配套光纜的建設需求。因此，100G將是未來多年干線傳輸的主要建設內容，而100G OTN也將成為本地網建設的重點。

4 結束語

隨著100G的規模部署，400G也逐漸步入人們的視野。通過對4個基于100Gbit/s PM-QPSK調制的子載波使用OFDM技術，便構成了一個400G的超級通道。隨著下一代軟判決、超高速數模轉換和波長整型等多項關鍵技術的成熟，400G系統將逐漸發展起來?？v觀當今信息時代，人們對通信寬帶的需求是無止境的，未來1T技術也將嶄露頭角。

參考文獻

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〔編輯：李玨〕endprint