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40Gbps光传输系统关键技术

所属分类: 专业知识

40Gbps光传输系统的实现需要解决许多关键技术问题,主要包括:IC材料技术、调制技术、提高光信噪比(OSNR)技术、色散补偿技术、超级FEC等

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产品详情

40Gbps系统的实现需要广泛应用电子学和光学领域的技术。首先,需要将网络业务低速颗粒复用为40Gbps信号,将其成帧;其次,选择适合传输的格式进行编码,然后进行驱动和调制;最后,将其发送到光纤上传输到最近的光放大站点。完成这些工作需要解决许多关键技术问题,主要包括:IC材料技术、调制技术、提高光信噪比(OSNR)技术、色散补偿技术、超级FEC等。

    (1)IC材料技术

    40Gbps网络随着脉宽或脉冲间隔的变窄,信号抖动和码间干扰(ISI)对信号的影响也变得更差。为了保证高质量的波形传输,就必须改善数字和模拟IC技术,以便高速、宽带、低噪声地对光波形进行回复整形和再定时(即CDR, Clock and Data Recover)。另外,IC功能的改良和功耗的减少是缩减成本的必要途径。

    在40Gbps系统中很多芯片需要采用InP(铟磷)材料,但是InP材料制作比较困难,同时由于芯片尺寸太小,使得与光纤的耦合变得非常困难,插损大。

    (2)调制技术

    目前主要有3种传统光调制器:直接调制分布反馈半导体激光器(DFB-LD)、电吸收外部调制(EAM)、包括集成在DFB-LD芯片上的EAM和LiNbO3马赫-曾德尔(MachZehnder)外部调制。这些调制器的应用领域是由他们各自的带宽、啁啾脉冲和波长相关性所决定的。前两种方式不适合高速系统,LiNbO3调制可以生成高速、低啁啾的传输信号,而且特性与波长没有关系,被认为是40GbpsWDM传输系统的最佳选择。

    40G调制格式的选择是一个难题。目前有多种方式,例如NRZ码、差分相移键控RZ码、光孤子、伪线性RZ、啁啾的RZ、全谱RZ、双二进制等等。从最新的研究成果分析,差分相移键控RZ码(DPSK)显得最有希望,这种调制方式的频谱宽度介于NRZ和RZ之间,比普通RZ码的频谱效率高,可以改进色散容限、非线性容限和PMD容限,传输距离比普通RZ码长。

    (3)提高光信噪比技术

    同10Gbit/sWDM系统相比较,40Gbps WDM系统有更多与光信噪比(OSNR)、色散、非线性作用、PMD等有关的尚待解决的问题。对于40 Gbit/s系统,为了要达到与10 Gbit/s系统相近的传输误码率,系统OSNR需提高6~8 dB。

??? (4)色散补偿技术

从理论上看,色度色散代价和极化模色散代价都随比特率的平方关系增长,因此40G的色散和PMD容限比10G降低了16倍,实现起来非常困难。由于小于100ps/nm色散容差很小,对于40Gbps的系统来说有可能会造成极其严重的限制,所以,从系统灵活设计和经济角度考虑,应采用可变色散补偿器(VDC)进行自动补偿。40Gbps传输系统的另一个很严重的制约因素是偏振模色散(PMD),它是由纤心的不对称以及内、外压力(如光纤的弯曲)所致。由于引入了双折射,光纤中的两个传播偏振模经历了群时延的微分(DGD),这导致了脉冲的加宽,即产生码间干扰(ISI)并表现为比特误差率的上升。

??? (5)超级FEC技术

    这是一个相对比较古老的技术,从1984年面世,至今才开始形成大规模的应用。随着光速率达到40G,提高光信噪比的难度越来越大,成本和代价也越来越高,FEC就成为一个非常关键的实用技术。特别是对于40Gbps速率,采用带外FEC已经成为关键的使能技术之一,不仅可以使传输距离达到实用化要求,而且在一些短距离传输系统上,可以避免实施昂贵复杂的有源PMD补偿。

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