100G光通信系统研究综述

莫秋燕+陈亮+吴家隐

【摘要】 光通信的传输速率从2.5G到10G，再到现在普遍使用的40G，速率越来越高，但随着互联网带宽的快速增长，40G系统已不能满足当前的带宽需求，100G传输技术成为公认的解决方案。本论文简单介绍100G光通信的发展现状，分析了100G光通信的关键技术，并论述了100G光通信传输技术的新发展。

【关键词】 100G OSNR 色散 补偿

一、100G光通信的发展现状

当大家的目光还聚焦在40G的商用时，100G以悄然无声的进入了我们的生活。随着技术的增进，我们正处于100G时代的开端，以后100G将占据市场的统治地位。在当今这个信息时代，网络伴随着人们的生活，各种数据，资料等要在网络上进行传递，对传输速率和传输精度的要求也与日俱增。

在这两年中变化最大的莫过于4G网络的覆盖，在2015年最起码在贵州的农村没有4G网络，而在第二年就实现了4G网络村村通。在这样的形式下，100G技术也会使得中国运营商的高度重视。

二、100G光通信的关键技术

100G传输系统由于速率的增大，谱宽也增宽，将面临更高的系统光信噪比（OSNR）、色散容限和非线性效应影响等严峻挑战[1]。

2.1系统OSNR

由于光纤损耗的影响，系统OSNR随着传输距离的增大而减小。通常系统OSNR要大于某阈值，接收机才能有效的区分信号和噪声，从而减小接收机的误判，保证通信的质量。

2.2色散

一定谱宽的信号在光纤中传输，由于不同频率成分在光纤中的传输速度不一样，所以到达接收端的时间不一样，引起信号在时间上发生展宽，导致相邻之间的脉冲之间出现码间干扰，产生误判。100G传输速率的光谱谱宽更宽，色散现象更严重。根据色散的机理不同，色散可分为色度色散（CD）和偏振模色散（PMD）。CD是由于一定谱线宽度下引起时延差异，PMD是在指相同频率下偏振模式不同的信号引起的时延差异。随着传输速率的提高，PMD的影响更突出。

2.3光纤非线性效应

入射光功率大到一定程度的时候，会产生各种非线性效应。根据机理不同，光纤的非线性效应可分为两类，一类是受激散色，包括受激布里渊色散（SBS）和受激拉曼散色（SRS），一类是由于非线性折射引起的，主要有自相位调制（SPM）、交叉相位调制（XPM）和四波混频（FWM）[2]。信号的传输速率越高，对光纤非线性效应忍耐度越低。

三、100G传输新技术的发展，有效克服长距离传输限制

3.1 光放大技术

由于光纤损耗问题，需用放大器把信号进行放大，延长中继传输距离。常见的延长中继距离的形式有两种，一种是光/电/光中继器，一种是直接在光路上面直接把信号放大。前者设备结构复杂，成本也较高。后者常用掺饵光纤放大器（EDFA）来延长中继距离，大大简化系统结构，降低系统成本。

3.2码型调制技术

常见的编码调制技术有归零码（RZ）和不归零码（NRZ），其中RZ编码比较常见的有CS-RZ、DRZ等。NRZ的调制码型设计简单，但功率电平较高，容易受非线性影响，所以一般用在低速传输的系统。CS-RZ是一种压缩频谱编码，具有更大的色散容限，因此在100G传输系统比较常用。当然还有很多特殊的调制技术编码，如QPSK、DQPSK、8QAM、16QAM等，这样的新码型调制技术拥有更高的色散容限和PMD容限。

3.3 色散补偿技术

随着光信号的速率增大，信号的光谱谱宽变宽，那色散现象就更严重，对于100G速率的傳输系统，面临了色散容限的严峻考验，所以必须采取补偿措施。一般是在光纤后面加色散补偿模块，常见的补偿模块有DCF模块和FBG模块，DCF模块插损比较大，FBG模块插损小，但其时延有抖动。除了加模块外，还可以在接收部分做补偿，比如在相干检测技术上利用DSP技术，这样的技术对色散也有一定的补偿作用。

四、总结

由于40G速率的传输系统已经满足不了当前的带宽需求，使100G传输技术成为当前公认的解决方案。但100G速率的传输系统面临着OSNR、色散及非线性效应等各种技术的考验，需要采取更新的补偿技术，如新的码型调制技术、新的检测技术及色散补偿技术等，才能使100G传输技术得到快速的发展。

参 考 文 献

[1]陶婷.长距离光传输限制因素的研究与应用[D].南京：南京邮电大学.，2009.

[2]戚敏.偏振模色散的模拟及其对波分复用系统的影响[D].河南：郑州大学，2007.endprint