100G 波分系統關鍵技術分析和應用實踐

司傳倡

（31401 部隊110 分隊，山東青島,266011）

關鍵字：100G；波分系統；關鍵技術；應用實踐

0 引言

波分系統是數據傳輸網絡帶寬組網的理想選擇，隨著光網絡技術的快速發展，數據傳輸網絡的組網技術已從10G 和40G 提升到100G 和超100G。100G 傳輸技術是一個系統性的工程，包括100G 線路傳輸技術、接口技術、封裝映射技術和關鍵器件技術，這些都會影響系統的整體應用效果[1]。100G 波分系統的應用突破了傳統波分復用方式對光色散、非線性的限制，為5G 通信技術在我國的全面推廣奠定了堅實的基礎。

1 100G 波分系統關鍵技術分析

在5G 通信新時代來臨之際，100G 波分技術將被廣泛應用到數據傳輸網的組網技術中。采用100G 波分系統光纖帶寬的容量更高，傳輸成本更低，無需對現有線路進行改造，保護原有的投資，從而實現具有高透明性、高生存度、更高的光信噪比、更高的色度色散和更高的偏振膜色散的光聯網。在波分系統中涉及到多種常見的碼型，那么碼型的調制技術是100G 波分系統的關鍵技術之一。另外相干接收技術、DSP 處理技術和軟判決譯碼技術的好壞都決定著100G 波分系統的質量。

1.1 碼型調制技術解析

碼型調制技術是光信號長距離傳輸后的一種優化技術。波分系統中常見的碼型有歸零碼（RZ）、不歸零碼（NRZ）、光雙二進制碼（ODB）、載波抑制歸零碼（CS-RZ）、差分相移鍵控（DPSK）、正交相移鍵控（QPSK）、雙極正交相移鍵控（DPQPSK）。它們的脈沖波形和頻譜特征各不相同，受到噪聲、色散和非線性效應的影響程度也不相同。差分相移鍵控、正交相移鍵控和雙極正交相移鍵控均使用相位調制技術，可以實現高速率和高信噪比的傳輸過程，其中雙極正交相移鍵控已使用在100G 波分系統中，相當于實現了兩個正交相移鍵控[2]。碼型調制技術可以更好的調節光信號的頻率、振幅、相位等各項參數，提高光信號的強度和可靠性，避免因為其它因素的干擾造成信號被篡改。正交相移鍵控是通過調整光信號的參數，降低傳輸信號的波特率，有助于網絡質量的提升。同時，通過碼型調制的技術調整，可降低光信號遠距離傳輸的損耗，提高光網絡的信號質量，讓用戶真切的感受到網絡傳輸質量的提升。

1.2 相干接收技術和DSP 處理技術

100G 相干接收技術是在接收設備中通過載波相位信息去檢測并接收光信號。100G 相干偏振正交相移鍵控接收技術是通過偏振分束器，把激光分為兩個垂直方向的光信號，其它方向的光信號被過濾掉，接收端本振激光器通過鎖定相位技術，得到與發送端輸出的信號同頻同相的相干光信號。相干接收技術的好處在于即使在長距離的傳輸中，光信號疊加了干擾和噪聲，只要接收端接收到的相位正確，就能恢復出光信號原本的數據。接收完成后的光信號與本振信號相干后，通過高精度的模數轉換，將信號變成二進制的數字碼流，將數字碼流送到DSP 處理單元中進行高速的數字處理，將噪聲、色散和非線性等干擾因素去除，最終還原出從發出端發出的100G 光信號[3]。

1.3 軟判決譯碼技術

軟判決譯碼技術相較于硬判決譯碼技術算法更為復雜，但誤碼率更低。它是利用數字技術，即最大后驗概率還原每個值最具可能的原始數值，對糾錯碼實現最佳或者基本接近最佳譯碼的技術。軟判決的解調器直接輸出模擬量而不進行判決，譯碼器則使用歐幾里德距離作為度量，進行譯碼工作。軟判決譯碼技術是一種適合離散無記憶信道的譯碼技術，實質上是一種前向的糾錯技術，當接收端單純的完成數據接收后，通過軟判決技術進行數據的檢測和更正，發現其中的錯誤數據，及時糾錯，保證數據傳輸的正確性。在網絡數據的傳輸中，軟判決譯碼技術可有效避免傳輸中的干擾因素和干擾因素造成的信息重傳，可以節約通信業務的成本，提升通信企業的競爭力。

2 100G 波分系統應用實踐

100G 波分系統可廣泛運用于長途骨干網絡、數據中心互聯和城域網的建設，目前我國運營商基本都運用了單波長100G 技術來搭建長途骨干網絡和進行城域網的建設，這種技術能有效解決兩個核心路由器之間的客戶端口之間的互聯問題，實現了兩地的高速傳輸。

圖1 100G 波分系統應用場景圖

2.1 長途骨干網

隨著移動互聯時代的到來和5G 技術的全面商用，運營商的數據業務呈迅猛增長的態勢，迅速消耗掉以前10G 和40G的波道，急需100G 波分系統提供超大帶寬的長途骨干網絡。長途骨干網的無中繼傳輸距離至少要達到1000-1500KM，經過長途傳輸，信號中的的噪聲明顯增加。運用偏振四相位編碼調制（PM-QPSK）技術，通過偏振分集檢測，解碼內差和零差的結構，消除信號處理過程中的噪聲。現有長途骨干網OTN 網絡管理都是從以前的WDM 網管系統升級而來，完全滿足100G OTN 網絡系統配置、性能告警、故障分析和安全管理等網絡管理和維護要求。

2.2 數據中心互聯

在我國互聯網的大浪潮中，數據中心不再是各運營商的標配，很多大型互聯網企業和銀行等都在全國甚至全世界范圍內建立了多個數據中心。數據中心的互聯，通常對于帶寬的實時性要求很高，同時還要求較低的延時。100G 波分系統能做到低延時、高可用，符合數據中心互聯的要求。

2.3 城域網組網

在城域網的組網中，有大量的企業用戶專線、寬帶電視、視頻點播、部署LTE 網絡等業務，城域網帶寬的壓力逐漸顯現，匯聚和接入層接口數量的不斷攀升，在城域網組網的過程中，運用100G OTN 設備進行城域網核心層的組網，增加城域網核心層的帶寬流量和長途傳輸設備的業務接口。

3 100G 波分系統應用建議

100G 波分系統較10G 和40G 波分系統技術優勢明顯，隨著100G 波分技術的大規模商用，需要注意100G 波分技術與10G/40G 波分技術之間的差異，考慮三種波分系統的融合性。技術人員在進行100G OTN 網絡規劃與建設時，需要特別注意以下幾塊內容。第一，在網絡的架構方面，環網建設時包含了OTM 和OLA 站點的建設，由于業務調度的層次較多，需要設計一部分ROADM 站點。第二，隨著我國對于信息安全的重視程度越來越高，在光纜方面，配置OLP 光路保護策略，對于重要的專線，在客戶端采取雙鏈路的方式保護光纜安全。第三，在選擇100G 的EFC 時，要平衡性能和成本之間的關系，不要對其實現方式和差異性進行限制，只要符合實際的應用場景需求即可。

4 結束語

100G 波分系統的關鍵技術已取得突破，通過大量的實驗驗證和應用實踐已具備大規模應用的條件，在保護原有投資的基礎上，可以循序漸進的進行融合組網。相關工作人員應認真學習和總結100G 波分系統的建設和維護經驗，為波分系統的發展儲備技術知識。