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目前，使用“數(shù)字相干技術(shù)”的100G光傳輸網(wǎng)絡(luò)已開(kāi)始普及。所謂“數(shù)字相干技術(shù)”就是在光通信中主要利用相干調(diào)制和外差檢測(cè)技術(shù)。
技術(shù)進(jìn)步促使傳輸系統(tǒng)升級(jí)
為了實(shí)現(xiàn)100G傳輸，人們已開(kāi)展了大量工作，如克服光纖傳輸品質(zhì)惡化的因素，主要是偏振模色散和色度色散的影響。防止傳輸質(zhì)量劣化的對(duì)策技術(shù)便是數(shù)字相干技術(shù)。相干檢測(cè)已經(jīng)在無(wú)線通信中投入使用，但是在光通信中，由于光學(xué)元件的不穩(wěn)定性，無(wú)法成功地檢測(cè)到由該光學(xué)元件發(fā)出的信號(hào)。
由于近年來(lái)數(shù)字處理技術(shù)的發(fā)展，采用數(shù)字校正技術(shù)對(duì)光學(xué)元件的不穩(wěn)定性有了補(bǔ)救辦法。通過(guò)采用數(shù)字相干方式，在ITU-T G.652單模光纖情況下，一個(gè)光波長(zhǎng)可實(shí)現(xiàn)傳輸100G的大容量，該光傳輸技術(shù)在前幾年就已經(jīng)商用，通過(guò)DWDM最多可有88波道，總的數(shù)據(jù)容量可達(dá)8.8T。同時(shí)在長(zhǎng)距離傳輸過(guò)程中，沒(méi)有必要在中間點(diǎn)設(shè)置光電信號(hào)轉(zhuǎn)換的再生中繼器，這是個(gè)很大進(jìn)步。
在數(shù)字相干系統(tǒng)中，光纜受溫度變化和振動(dòng)造成偏振波狀態(tài)不斷變化，如何消除這一影響是個(gè)重大課題。最新研發(fā)出的偏振波變動(dòng)抑制技術(shù)對(duì)傳輸特性幾乎沒(méi)有影響。
在光接收器內(nèi)的數(shù)字信號(hào)處理中，把FEC（前向糾錯(cuò)）誤碼糾錯(cuò)技術(shù)改為最新的SD-FEC(軟判決前向糾錯(cuò))糾錯(cuò)技術(shù)，在長(zhǎng)距離傳輸中質(zhì)量惡化得到改善。同時(shí)對(duì)線性波形失真進(jìn)行補(bǔ)償?shù)摹吧⒀a(bǔ)償”，也取得了很好效果。由于這些技術(shù)的進(jìn)步，使得日本光纖傳輸系統(tǒng)由2.5G、40G躍升到100G。
用戶需求“呼喚”400G技術(shù)
日本總務(wù)省公布的日本互聯(lián)網(wǎng)流量狀況報(bào)告稱，2015年5月日本的寬帶用戶下載流量較上年同期增長(zhǎng)53.5%，寬帶服務(wù)用戶上傳總流量較上年同期增加35.5%，上傳、下載流量越來(lái)越大，這種趨勢(shì)仍在繼續(xù)。
在互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)流量呈爆炸式增長(zhǎng)的背景下，研發(fā)適合于更高速、更大容量、更長(zhǎng)距離的光纖通信技術(shù)，已成人們重要的訴求�，F(xiàn)在100G光傳輸系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足用戶的需要，在此情況下，NTT等公司研發(fā)出將100G光傳輸系統(tǒng)升級(jí)為400G系統(tǒng)的新技術(shù)。
2015年5月1日，NTT公司和日本能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)（NEDO）宣布，它們已開(kāi)發(fā)出將現(xiàn)有100Gbit/s升級(jí)為400Gbit/s系統(tǒng)的新技術(shù)，并已成功進(jìn)行了驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。
現(xiàn)有的100Gbit/s傳輸方式是單載波方式，調(diào)制方式使用雙偏振正交相移鍵控（DP-QPSK）方式。在當(dāng)前的電子電路技術(shù)中，是難以再提高傳輸速率的。NTT等公司在現(xiàn)有100G傳輸網(wǎng)絡(luò)的波分復(fù)用器加入新開(kāi)發(fā)的400G光收發(fā)器，最多能產(chǎn)生12個(gè)波道。在現(xiàn)有100G光信號(hào)不受影響的情況下，還能確保400G光信號(hào)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定長(zhǎng)距離傳輸。NTT公司開(kāi)發(fā)的400Gbit/s光收發(fā)信機(jī)增添了數(shù)字處理模塊，在這種模塊中采用的主要技術(shù)有：改良的“前向糾錯(cuò)（FEC）”算法、改變調(diào)制方式、非線性補(bǔ)償和色散補(bǔ)償?shù)�。試�?yàn)用的400Gbit/s光收發(fā)信機(jī)框圖結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖。
圖 400Gbit/s光收發(fā)信機(jī)框圖結(jié)構(gòu)
在400Gbit/s的光收發(fā)器中，NTT等公司使用多載波傳輸方式的2個(gè)副載波，把調(diào)制方式改為雙極化16級(jí)正交幅度調(diào)制（DP-16QAM），可得到更大的傳輸容量。然而，因接收靈敏度下降使得傳輸距離比100Gbit/s系統(tǒng)短。為解決這個(gè)問(wèn)題，在400Gbit/s的光收發(fā)器中，增添了兩種功能，一個(gè)是對(duì)信號(hào)代碼錯(cuò)誤進(jìn)行檢測(cè)更正的“糾錯(cuò)”功能。通過(guò)改良“前向糾錯(cuò)（FEC）”的算法，使得具有增強(qiáng)的抗誤碼能力。另外一個(gè)是，在400Gbit/s光收發(fā)器中增添了自相位調(diào)制對(duì)非線性失真補(bǔ)償?shù)摹胺蔷�性補(bǔ)償”功能，傳輸距離與常規(guī)的相比，提高約兩倍，傳輸距達(dá)到750km，使400Gbit/s傳輸距離可與100Gbit/s匹配。
