100G WDM关键参数对网络应用的影响

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  1 概述

  自2010年以来,IEEE、OIF、ITU-T先后发布了100G相关技术规范,包括100G以太网技术、100G OTN接口技术、100G WDM调制技术、FEC技术、OTU4帧结构及映射复用方式等;国内CCSA于2012年完成行标《N×100Gbit/s光波分复用(WDM)系统技术要求》,推动100G WDM技术快速发展。主流的设备供应商分别自2011起相继发布商用100G WDM产品。

  2012年国内三大运营商分别对100G WDM产品进行研究测试,得出100G WDM技术和产品基本成熟的结论,并开始在骨干网上部署100G WDM系统。

  目前的100G WDM产品还属于第一代产品,其主要具有以下特点。

  a)线路侧彩光发送端统一采用偏振复用和QPSK调制技术(PM-(D)QPSK)、增强型的FEC编码技术(包括软判决和硬判决2种主要方式);接收端采用差分相干检测和DSP处理等方式;光纤色度色散和偏振模色散(PMD)通过高速信号处理(DSP)技术在电域进行补偿,不再采用传统色散补偿模块。

  b)能够实现1,000km以上的长距离传输,长距离传输能力还需要进一步提升。

  c)光模块和芯片技术还需要进一步优化。设备的集成度和单位功耗还没有达到明显优于40G产品的预期。

  d)普遍采用OTN平台,兼容传统点到点WDM和OTN应用。

  e)软判决FEC技术的能力在不断稳定和提高。

  随着光放大器技术的改进、超长传输技术的应用、光/电子集成技术的发展,下一代100G WDM系统码型调制技术不会改变,但将在长距离传输能力、集成度和功耗等方面有较大的改进。

  2 100G WDM关键参数对网络应用的影响

  2.1 色散/PMD补偿技术的变化对系统设计的影响

  100G WDM技术采用高速信号处理技术对光纤的色散和偏振模色散进行补偿,色度色散补偿能力达到30,000ps/nm以上、PMD补偿能力达到25ps以上。根据近4年对国内大量运营5~15年的干线光缆测试数据分析,光纤色度色散系数基本不会随应用时间而变化,光纤PMD随应用时间会有一定的增加,但1,500km光纤的PMD还是远小于25ps。这一技术对系统设计的好处是非常显著的。

  a)与10G和传统40G WDM系统相比,100G WDM系统在应用中完全不需要考虑线路色度色散和PMD的影响和补偿,将100G WDM系统的传输线路受限因素从光纤的衰减、色度色散、PMD简化为仅考虑衰减受限,不需要再考虑在系统中每个光放站该如何合理选择色散补偿模块(DCM),以保证色散补偿效果和系统性能最佳,大大简化了系统设计的复杂性。

  b)采用DSP进行色散补偿,对线路色散变化不敏感,实验室测试结果表明,在配置光复用段保护(OMSP)的系统中,主备用路由光纤色散相差17,000ps/nm以上,业务保护倒换时间不超过100ms,这样的结果表明,在WDM系统中采用OLP、OMSP等光层保护技术的情况下,基本可以不考虑主备用路由色散差异对保护倒换时间的影响。相比传统40G WDM系统,除配置DCM模块外,还需要在每个OTU上配置单波电可调色散补偿模块(ADC)针对DCM补偿后的各波道残余色散差异进行微调补偿,这种电可调色散补偿模块的响应速度比较慢,为保证在采用OLP、OMSP等光层保护技术的系统中的保护倒换时间尽量短,一般要求主备用路由残余色散差异不超过100ps/nm。


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