烽火相干100G助力运营商提升网络运维效率

烽火通信

烽火相干100G助力运营商提升网络运维效率

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数字相干接收100G技术使光传输系统具有足够的色散容限和偏振模容限，无需考虑线路传输上的色度色散和偏振模色散的影响，这给网络设计与建设、网络运维带来诸多好处。

数字相干接收PM-QPSK调制的100G光传输技术凭借超长距离、超大容量、全业务统一灵活调度与透明传送的巨大优势，在光传输技术史上具有里程碑意义。这不仅体现在100G光传输性能的巨大提升以及建网运维的显著优势上，更体现在其为后续更高速率传输技术的发展奠定了基础。自2013年起，烽火通信基于数字相干接收PM-QPSK调制技术的100G POTN解决方案已经在全球范围内大规模商用。

100G数字相干接收，独具匠心

目前光电二极管只对光强度变化敏感，而对光相位不敏感，接收机需要将相位调制的光信号通过相干转换为强度调制的光信号以便于光电二极管检测。40G DPSK和DQPSK采用差分调制就是在接收机采用成本和复杂度较低的延时线干涉器将相位调制转换为强度调制。

数字相干接收技术一方面采用数字相干接收机通过相位分集和偏振态分集，将光信号的所有光学属性映射到电域，另一方面利用成熟的数字信号处理技术，在电域实现偏振解复用和通道线性损伤（CD、PMD）补偿、时序恢复、偏振解复用、载波相位估计、符号估计和线性解码。数字相干接收技术将传输通道设计的复杂度转移到了接收机，它简化了传输通道光学色散补偿和偏振解复用设计，消除了光传输系统对光色散补偿器和低PMD光纤的依赖。

数字相干检测的数字信号处理部分一般由一对固定的前置数字FIR均衡器、4个FIR蝶形连接构成的自适应数字均衡器以及载波频率相位恢复单元构成，时钟恢复和软判决功能可通过数字信号处理实现。数字信号处理算法的复杂度直接关系到其功耗以及现有芯片集成密度和处理速度的可行性。前置数字FIR均衡器用于实现缓变量大的长距离累积色度色散补偿，4个FIR蝶形连接构成的自适应数字均衡器用于实现偏振恢复和解复用、偏振态色散和本地色度色散自适应补偿以及窄带滤波所引起的信号损伤补偿，如图1所示。

图1 数字相干接收机实现结构

图2 偏振分集内差检测数字模型

相干检测，多样化灵活选择

相干检测可将光信号的所有光学属性（偏振态、幅度、相位）映射到电域，可解析任意光调制格式的信息。相干检测在实现上可采用零差检测、外差检测和内差检测3种方式。其中，零差检测具有最优的接收灵敏度和波长选择能力，但要求通过锁频控制确保本振激光器的频率相位与所接收光信号保持一致，对激光器的线宽和稳定性要求极高；外差检测经中频转换将频率相位恢复的难题转移至电域，可以降低对激光器线宽的要求，但要求接收机光电器件带宽至少为信号基带带宽的两倍；内差检测与零差检测结构相似，放宽了对本振激光器与发射机激光器的频率相位一致性要求，而通过正交分量信号相位分集接收和电信号处理获取频率相位信息，兼具零差检测和外差检测的优点。

零差检测

当信号频率与本振激光器频率一致时，称为零差检测。若本振激光器能追踪信号传输过程中所叠加的相位噪声，则可以实现相位的正确检测。该解调方式仅能提取信号复数包络的同相分量(cos)，若能同时提取信号复数包络的正交分量(sin)，则可以通过数字信号处理的方式估计信号的相位，消除相位噪声的影响。

相位分集内差检测

相位分集内差检测利用90°光混频器与本征混频同时提取信号的同相分量和正交分量，通过电信号处理消除相位噪声，从而实现信号调制相位的检测和解调；相位分集内差检测允许信号频率与本振频率存在一定偏移，可以缓解对本振激光器线宽和频移的要求。

偏振分集内差检测

相干检测可通过相位分集和偏振态分集将光信号的所有光学属性映射到电域，以解析任意光调制格式的信息，其难点在于载波同步以及混合器等关键光器件的制作；差分相位调制可采用延时相干检测，避免了相干检测对本振激光器以及混频器的要求。

零差检测具有最优灵敏度，但要求本振激光器的频率和相位与发射信号保持一致；外差检测可以降低对激光器线宽的要求，但要求接收机带宽至少为信号基带带宽的两倍；内差检测通过90°混频器检测信号的I、Q分

量经电信号处理获取相位信息，如图2所示。

相干100G，简化网络设计、提升运维效率

数字相干接收100G技术使光传输系统具有足够的色散容限和偏振模容限，无需考虑线路传输上的色度色散和偏振模色散的影响，这给网络设计与建设、网络运维带来以下多种好处。

● 简化了传输线路上的光学色散补偿和偏振解复用设计，线路设计更简单。

● 消除了对低PMD光纤的依赖，适配各种传输光纤，方便光纤线路速率升级。

● 消除了DCF光纤非线性效应的影响，减少了线路放大器的数量和ASE噪声的影响，降低了线路成本，提升了系统长距传输能力。

● 减小了线路传输时延，按照1km光纤5us的时延计算，消除DCF光纤所带来的时延减少非常可观，这对时延敏感的应用环境意义重大。

● 保护恢复时间小于50ms，100G数字信号处理自适应色散补偿算法收敛迅速，完全满足电信级恢复时延要求。

烽火100G OTN/POTN持续为客户创造价值

烽火通信在光网络上的领先优势来源于持续不断的投入和创新，累计在全球承建各种OTN/POTN干线已超过500条，持续为全球客户创造价值。随着综合实力的不断增强，烽火通信的光网络产品正获得全球TOP 50客户越来越多的信任与选择。

烽火通信网络产出线总裁范志文表示：“烽火秉承‘持续为客户创造价值’的理念，在100G/超100G线路设计、站型设计、非线性控制方面，通过持续研发和大量工程实践摸索出一套切实可行的方法，能够在系统架构和设计上帮助运营商合理规划、建设和维护100G/超100G OTN网络；而在100G/超100G建设过程中愈发突出的节能降耗、运维、性能监测等方面，烽火也有丰富的商用工程实践经验，将在后续网络建设过程中与更多客户进行分享。”