100G 波分系统关键技术分析和应用实践

司传倡

（31401 部队110 分队，山东青岛,266011）

关键字：100G；波分系统；关键技术；应用实践

0 引言

波分系统是数据传输网络带宽组网的理想选择，随着光网络技术的快速发展，数据传输网络的组网技术已从10G 和40G 提升到100G 和超100G。100G 传输技术是一个系统性的工程，包括100G 线路传输技术、接口技术、封装映射技术和关键器件技术，这些都会影响系统的整体应用效果[1]。100G 波分系统的应用突破了传统波分复用方式对光色散、非线性的限制，为5G 通信技术在我国的全面推广奠定了坚实的基础。

1 100G 波分系统关键技术分析

在5G 通信新时代来临之际，100G 波分技术将被广泛应用到数据传输网的组网技术中。采用100G 波分系统光纤带宽的容量更高，传输成本更低，无需对现有线路进行改造，保护原有的投资，从而实现具有高透明性、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联网。在波分系统中涉及到多种常见的码型，那么码型的调制技术是100G 波分系统的关键技术之一。另外相干接收技术、DSP 处理技术和软判决译码技术的好坏都决定着100G 波分系统的质量。

1.1 码型调制技术解析

码型调制技术是光信号长距离传输后的一种优化技术。波分系统中常见的码型有归零码（RZ）、不归零码（NRZ）、光双二进制码（ODB）、载波抑制归零码（CS-RZ）、差分相移键控（DPSK）、正交相移键控（QPSK）、双极正交相移键控（DPQPSK）。它们的脉冲波形和频谱特征各不相同，受到噪声、色散和非线性效应的影响程度也不相同。差分相移键控、正交相移键控和双极正交相移键控均使用相位调制技术，可以实现高速率和高信噪比的传输过程，其中双极正交相移键控已使用在100G 波分系统中，相当于实现了两个正交相移键控[2]。码型调制技术可以更好的调节光信号的频率、振幅、相位等各项参数，提高光信号的强度和可靠性，避免因为其它因素的干扰造成信号被篡改。正交相移键控是通过调整光信号的参数，降低传输信号的波特率，有助于网络质量的提升。同时，通过码型调制的技术调整，可降低光信号远距离传输的损耗，提高光网络的信号质量，让用户真切的感受到网络传输质量的提升。

1.2 相干接收技术和DSP 处理技术

100G 相干接收技术是在接收设备中通过载波相位信息去检测并接收光信号。100G 相干偏振正交相移键控接收技术是通过偏振分束器，把激光分为两个垂直方向的光信号，其它方向的光信号被过滤掉，接收端本振激光器通过锁定相位技术，得到与发送端输出的信号同频同相的相干光信号。相干接收技术的好处在于即使在长距离的传输中，光信号叠加了干扰和噪声，只要接收端接收到的相位正确，就能恢复出光信号原本的数据。接收完成后的光信号与本振信号相干后，通过高精度的模数转换，将信号变成二进制的数字码流，将数字码流送到DSP 处理单元中进行高速的数字处理，将噪声、色散和非线性等干扰因素去除，最终还原出从发出端发出的100G 光信号[3]。

1.3 软判决译码技术

软判决译码技术相较于硬判决译码技术算法更为复杂，但误码率更低。它是利用数字技术，即最大后验概率还原每个值最具可能的原始数值，对纠错码实现最佳或者基本接近最佳译码的技术。软判决的解调器直接输出模拟量而不进行判决，译码器则使用欧几里德距离作为度量，进行译码工作。软判决译码技术是一种适合离散无记忆信道的译码技术，实质上是一种前向的纠错技术，当接收端单纯的完成数据接收后，通过软判决技术进行数据的检测和更正，发现其中的错误数据，及时纠错，保证数据传输的正确性。在网络数据的传输中，软判决译码技术可有效避免传输中的干扰因素和干扰因素造成的信息重传，可以节约通信业务的成本，提升通信企业的竞争力。

2 100G 波分系统应用实践

100G 波分系统可广泛运用于长途骨干网络、数据中心互联和城域网的建设，目前我国运营商基本都运用了单波长100G 技术来搭建长途骨干网络和进行城域网的建设，这种技术能有效解决两个核心路由器之间的客户端口之间的互联问题，实现了两地的高速传输。

图1 100G 波分系统应用场景图

2.1 长途骨干网

随着移动互联时代的到来和5G 技术的全面商用，运营商的数据业务呈迅猛增长的态势，迅速消耗掉以前10G 和40G的波道，急需100G 波分系统提供超大带宽的长途骨干网络。长途骨干网的无中继传输距离至少要达到1000-1500KM，经过长途传输，信号中的的噪声明显增加。运用偏振四相位编码调制（PM-QPSK）技术，通过偏振分集检测，解码内差和零差的结构，消除信号处理过程中的噪声。现有长途骨干网OTN 网络管理都是从以前的WDM 网管系统升级而来，完全满足100G OTN 网络系统配置、性能告警、故障分析和安全管理等网络管理和维护要求。

2.2 数据中心互联

在我国互联网的大浪潮中，数据中心不再是各运营商的标配，很多大型互联网企业和银行等都在全国甚至全世界范围内建立了多个数据中心。数据中心的互联，通常对于带宽的实时性要求很高，同时还要求较低的延时。100G 波分系统能做到低延时、高可用，符合数据中心互联的要求。

2.3 城域网组网

在城域网的组网中，有大量的企业用户专线、宽带电视、视频点播、部署LTE 网络等业务，城域网带宽的压力逐渐显现，汇聚和接入层接口数量的不断攀升，在城域网组网的过程中，运用100G OTN 设备进行城域网核心层的组网，增加城域网核心层的带宽流量和长途传输设备的业务接口。

3 100G 波分系统应用建议

100G 波分系统较10G 和40G 波分系统技术优势明显，随着100G 波分技术的大规模商用，需要注意100G 波分技术与10G/40G 波分技术之间的差异，考虑三种波分系统的融合性。技术人员在进行100G OTN 网络规划与建设时，需要特别注意以下几块内容。第一，在网络的架构方面，环网建设时包含了OTM 和OLA 站点的建设，由于业务调度的层次较多，需要设计一部分ROADM 站点。第二，随着我国对于信息安全的重视程度越来越高，在光缆方面，配置OLP 光路保护策略，对于重要的专线，在客户端采取双链路的方式保护光缆安全。第三，在选择100G 的EFC 时，要平衡性能和成本之间的关系，不要对其实现方式和差异性进行限制，只要符合实际的应用场景需求即可。

4 结束语

100G 波分系统的关键技术已取得突破，通过大量的实验验证和应用实践已具备大规模应用的条件，在保护原有投资的基础上，可以循序渐进的进行融合组网。相关工作人员应认真学习和总结100G 波分系统的建设和维护经验，为波分系统的发展储备技术知识。