100G OTN大容量传输技术解析

随着近年来互联网的快速发展，互联网用户数、应用种类、带宽需求等都呈现出爆炸式的增长，以中国为例，未来4、5年内干线网流量的年增长率预计会高达60~70%，骨干传输网总带宽将从64Tbit/s增加到150Tbit/s左右，甚至200Tbit/s以上。随着“宽带中国·光网城市”计划的实施，以及移动互联网、物联网和云计算等新型带宽应用的强力驱动，迫切需要传送网络具有更高的容量。目前骨干网已经规模部署了40G WDM传输系统，但是通过业务容量爆炸式的发展趋势不难看出，40G 在未来进行多业务承载时也将会捉襟见肘，因此100GWDM超高速传输技术的需求迫在眉睫。

100G OTN关键要求

长途传输系统升级到100Gbit/s OTN系统，主要要实现以下几方面要求：

1)支持50GHz的通道间距;

2)色散(CD)容限 ±700ps/nm;

3)偏振模色散(PMD)容限10ps (DGD平均值);

4)能够在现有的DWDM网络和OTN网络中平滑升级;

5)不对现有的DWDM通道信号产生重大串扰代价。

100Gbit/s OTN系统升级要求必须要满足以上所有要求，目前可以通过具有相干检测功能的100G PM-QPSK调制模式来满足这些要求。

100Gbit/s PM-QPSK关键技术特性

A.OSNR性能改善

具有相干检测功能的PM-QPSK比二进制(OOK)提供了大约6dB的光信噪比的灵敏度改善。100 Gbit/s 的容量是10Gbit/s 的10倍，所以100Gbit/s 的调制方案需要提供比10Gbit/s OOK码型高10dB 的性能。相干检测的关键优势在于光波相位信息可以传递到数字领域，因而可以利用强大的电子色散补偿(EDC)能力，使用非常低的代价清理信号失真。因此，通过使用100Gbit/s PM-QPSK与 EDC，相干检测的技术可以获得6dB的改善(与直接检测OOK相比); 利用高编码增益FEC可得2-3dB 的改善;由于减少CD和PMD的传输代价，再有1—2dB的改善。这样，总改善能达到9—11dB， 使得100Gbit/s PM-QPSK接近10Gbit/s OOK系统光信噪比的灵敏度。这就意味着，100Gbit/s可以在应用上达到目前的10Gbit/s系统传输距离。

B.色散(CD)容限

具有电子色散补偿(EDC)功能的调制解调器芯片，可不需外部可调谐色散补偿器。芯片色散补偿的总量是决定于有限脉冲响应(FIR)自适滤波器的2个因素：拍点(tap)数量和拍点延时量。10Gbit/s DWDM的部署主要利用色散补偿光纤(DCF)以限制在残余的色散在10Gbit/s OOK接收器容限内(通常是+/-400ps/nm)，在这个范围内100Gbit/s PM-QPSK EDC是很容易做到的。

C. 偏振模色散(PMD)容限

具有电子色散补偿(EDC)调制解调器芯片还可以用于PMD的补偿。 PMD补偿的一个关键是必须要非常快地跟踪网络上高速偏振动态的变化。这同色散补偿是非常不一样的，那是因为色散的变化是比较静态的(变化量非常缓慢而且很少)，通常是由光纤温度变化所引起的。

D.相位调制

相位调制在40G系统中的广泛应用，进一步推动了这项技术在100G中的成熟。利用QPSK技术可以使光载波携带的信息量增大一倍，与偏振复用的结合使得100G信号波特率降低到约25Gbaud/s，因此能够应用在50GHz间隔的OTN系统中，同时也降低了信号对光纤非线性容忍度的要求。

E.偏振复用

利用光信号的两个偏振态之间相互正交特性来实现在同一个光载波上携带两路信息，使得信号码元速率下降一半。偏振复用是比较成熟的技术，在40G系统中已有过工程应用，而对于100G已然成为一项不可或缺的技术。偏振复用对于发射机来说只需要一些比较简单的无源器件即可实现，而难点主要在于接收机的解偏部分。但随着相干检测技术的不断成熟，偏振解复用已能够非常容易地在电域中被处理。