ULH WDM系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

　　ULH WDM系統(tǒng)之所以能夠突破原有的傳輸限制，就是它在一些關(guān)鍵技術(shù)上取得了較大的發(fā)展，更大程度上突破了功率、色散、非線性等WDM系統(tǒng)固有的對于傳輸距離的限制，實(shí)現(xiàn)了上千公里的良好傳輸。這些關(guān)鍵技術(shù)包括：調(diào)制碼型、FEC技術(shù)、色散補(bǔ)償技術(shù)、光放大技術(shù)和光波道功率自動調(diào)整技術(shù)。而且，在應(yīng)用超長距離系統(tǒng)時，將不可避免地應(yīng)用到OADM來實(shí)現(xiàn)中間節(jié)點(diǎn)少量業(yè)務(wù)的上下。下面就對這些關(guān)鍵技術(shù)的特點(diǎn)和現(xiàn)狀進(jìn)行簡要的介紹。

　　——調(diào)制碼型。NRZ碼型是以往WDM系統(tǒng)采用最多的碼型，但是NRZ碼型由于受色散、非線性的影響，當(dāng)傳輸距離增大特別是超過2000km以上時，帶寬嚴(yán)重不足，其靈敏度和OSNR的功率代價過大，如果不采取額外的補(bǔ)救措施（比如電上的FEC及電色散補(bǔ)償處理），系統(tǒng)性能會劣化到無法傳輸有效信號。而RZ和CS－RZ等碼型由于頻譜、占空比等特性與NRZ碼存在較大區(qū)別，在基本情況相同的條件下，RZ和CS－RZ碼對系統(tǒng)的OSNR有改善作用，較之NRZ碼大致可提高兩個dB左右。因此，在當(dāng)前商用的ULH產(chǎn)品中，特別是超過2000km的應(yīng)用，更多的廠商采用了NRZ碼之外的RZ、CS－RZ等碼型。調(diào)制碼型的改變可以說是ULH系統(tǒng)最顯著的特點(diǎn)。

　　——FEC技術(shù)。FEC技術(shù)是通過在傳輸碼列中加入冗余糾錯碼，降低對接收信噪比的要求，以達(dá)到改善系統(tǒng)性能、降低系統(tǒng)成本、延長傳輸距離的目的。在常規(guī)WDM系統(tǒng)中多采用帶內(nèi)FEC（可獲得編碼增益3dB～4dB）和普通帶外FEC（可獲得編碼增益4dB～5dB），而在ULH系統(tǒng)中，為了獲得更高的編碼增益，以克服傳輸系統(tǒng)中線性及非線性因素對系統(tǒng)性能的影響，商用產(chǎn)品中更多地采用了級聯(lián)碼的增強(qiáng)型FEC（EFEC）或超強(qiáng)的FEC（SuperFEC），使得編碼增益達(dá)到7dB～9dB。比較常見的級聯(lián)碼有RS（255，237）和RS（255，244）級聯(lián)編碼以及BCH（1020，990）＋BCH（1020，990）編碼。

　　——色散補(bǔ)償技術(shù)。色散補(bǔ)償對于10G波分系統(tǒng)是必需的，目前多采用色散補(bǔ)償光纖（DCF）制成的色散補(bǔ)償模塊（DCM），周期性地使光纖鏈路上累積的色散接近于零的方法進(jìn)行色散補(bǔ)償。由于色散是隨波長變化的，長距離傳輸后短波長和長波長之間的色散會存在較大的差異，因此在ULH系統(tǒng)中必須進(jìn)行色散斜率補(bǔ)償。鑒于此，一些光纖廠家已開發(fā)了多種斜率補(bǔ)償型色散補(bǔ)償光纖，如康寧的用于補(bǔ)償100km的DCF模塊，色散系數(shù)值為－1450ps／nm／km到－1700ps／nm／km；OFS的用于補(bǔ)償100km的DCF模塊，色散參數(shù)值為－1500ps／nm／km到－1700ps／nm／km等。

　　除了采用色散補(bǔ)償光纖的方式進(jìn)行補(bǔ)償外，個別廠家還使用先進(jìn)的色散管理光孤子、電域色散預(yù)補(bǔ)償?shù)确绞竭M(jìn)行色散的補(bǔ)償。

　　——光放大技術(shù)。分布式拉曼光纖放大器憑借其低噪聲特性，一度成為光放大技術(shù)的新寵，但是由于它必須使用高功率的泵浦源，對光纖、連接器件、工程安裝和維護(hù)管理都提出了更高的要求。因此，到目前為止，使用全拉曼光纖放大器的系統(tǒng)是非常少的。目前，拉曼放大器的應(yīng)用主要放在單跨段光纖插入損耗太大的鏈路上（單段損耗的大小對OSNR的影響很大），且與EDFA混合使用，作為前置放大，以達(dá)到減少噪聲、降低系統(tǒng)OSNR在長距離下過度劣化的目的。

　　——光波道功率自動調(diào)整技術(shù)。與前4個技術(shù)相比，該技術(shù)存在較大的差異性，各個廠家采用的設(shè)計(jì)思路和實(shí)現(xiàn)方式多種多樣。從調(diào)整原則看，有以O(shè)SNR均衡、功率均衡等光域性能為調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)的，有以BER、FEC糾錯數(shù)滿足要求等電域性能為調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)的；從調(diào)整位置上看，有在發(fā)送端調(diào)整的，有在光放站調(diào)整的；從實(shí)現(xiàn)手段上看，有自動完成的，有需要網(wǎng)管操作的。當(dāng)然，無論是怎樣的實(shí)現(xiàn)方式，各個廠家的最終目的都是保證系統(tǒng)所承載業(yè)務(wù)的傳輸性能。

　　——OADM技術(shù)。OADM根據(jù)結(jié)構(gòu)劃分有串行、并行和串并行三種結(jié)構(gòu)。串行結(jié)構(gòu)在節(jié)點(diǎn)上只對需要上下路的波長進(jìn)行處理，對通過波長不作光層的復(fù)用（MUX）和解復(fù)用（DEMUX）處理；并行結(jié)構(gòu)是指對上下路波長、通過波長都進(jìn)行復(fù)用和解復(fù)用處理；串并行混合結(jié)構(gòu)是指先通過子波帶濾波器將在本節(jié)點(diǎn)上下路的1個或多個子波帶進(jìn)行濾波，然后對子波帶內(nèi)的每個波長進(jìn)行復(fù)用和解復(fù)用處理，而其它子波帶在經(jīng)過子波帶濾波／合波器的處理后直通。

　　到目前為止，OADM的發(fā)展已經(jīng)過了固定波長上下、任意波長上下和可靈活配置上下波長三個階段。在已經(jīng)商用的產(chǎn)品中，并行結(jié)構(gòu)或串并行結(jié)構(gòu)的任意波長上下的OADM是最常見的，也是在網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用最多的。而可靈活配置上下波長的ROADM是比較先進(jìn)的技術(shù)，多采用可配置的波長阻斷模塊實(shí)現(xiàn)直通和下路波長的選擇。但是ROADM技術(shù)還處于發(fā)展階段，設(shè)備相對昂貴，可靠性與穩(wěn)定性還有待證實(shí)，能夠正式提供商用產(chǎn)品的廠商還很少。不過，ROADM是未來的發(fā)展方向。