利用FEC解碼糾錯(cuò)計(jì)數(shù)進(jìn)行ROADM的自動(dòng)色散補(bǔ)償

ROADM技術(shù)提供了波長(zhǎng)靈活調(diào)度功能，同時(shí)也對(duì)線路色散的補(bǔ)償技術(shù)提出了新的要求。本文結(jié)合FEC前向糾錯(cuò)技術(shù)對(duì)ROADM系統(tǒng)應(yīng)用中的色散如何進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償進(jìn)行了探討。通過(guò)對(duì)FEC解碼糾錯(cuò)計(jì)數(shù)的統(tǒng)計(jì)值與波長(zhǎng)路徑上色散量關(guān)系的研究，尋求自動(dòng)控制色散補(bǔ)償器件調(diào)整色散補(bǔ)償量的方法，力求解決波長(zhǎng)路由變化帶來(lái)的色散差異的自動(dòng)補(bǔ)償問(wèn)題，使得ROADM系統(tǒng)更加穩(wěn)健。

1  引言

隨著業(yè)務(wù)迅速發(fā)展，特別是數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)對(duì)骨干網(wǎng)帶寬的拉動(dòng)，DWDM技術(shù)越來(lái)越多的走近人們的視野，從國(guó)家一干到省內(nèi)二干再到本地網(wǎng)越來(lái)越多的工程，DWDM技術(shù)正在成為我們建設(shè)大容量骨干網(wǎng)的首選技術(shù)。超長(zhǎng)距離WDM設(shè)備的大量商用以及80×40Gbit/s波分系統(tǒng)的面世基本上解決了大容量、高速率、長(zhǎng)距離的應(yīng)用需求，而ROADM設(shè)備的出現(xiàn)也使WDM設(shè)備組網(wǎng)從簡(jiǎn)單的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)拓?fù)溥^(guò)渡到環(huán)網(wǎng)拓?fù)洹�兩環(huán)相交拓?fù)湟约案鼜?fù)雜的格形組網(wǎng)，最終將實(shí)現(xiàn)網(wǎng)狀網(wǎng)拓?fù)洹�ROADM設(shè)備應(yīng)用中，出于業(yè)務(wù)調(diào)度需要，網(wǎng)絡(luò)變化可能非常頻繁，對(duì)10Gbit/s以上的高速率波長(zhǎng)信號(hào)而言，一旦發(fā)生傳輸路徑的變化，損耗、色散等物理量也會(huì)產(chǎn)生較大差異，可能造成信號(hào)傳輸質(zhì)量的下降。因此，對(duì)于ROADM設(shè)備組成的網(wǎng)絡(luò)，勢(shì)必要有更加機(jī)動(dòng)靈活的色散補(bǔ)償?shù)慕鉀Q方案。

2  色散及FEC前向糾錯(cuò)技術(shù)

色散是光纖的傳輸特性之一。光纖的色散現(xiàn)象對(duì)光纖通信極為不利。通常所用的通信光纖在通信波長(zhǎng)段均為正色散，長(zhǎng)距離傳輸需要用一定長(zhǎng)度的具有負(fù)色散特性的色散補(bǔ)償器件來(lái)對(duì)光纖色散進(jìn)行補(bǔ)償。光纖數(shù)字通信傳輸?shù)氖且幌盗忻}沖碼，如NRZ碼型，對(duì)于正啁啾信號(hào)，正色散會(huì)使脈沖展寬，而傳輸中的脈沖展寬會(huì)導(dǎo)致脈沖與脈沖相重疊現(xiàn)象，即產(chǎn)生碼間干擾，造成誤碼（見(jiàn)圖1）。在對(duì)光纖色散利用負(fù)色散補(bǔ)償時(shí)情況正好相反，會(huì)出現(xiàn)脈寬壓縮的情況（見(jiàn)圖2）。

圖1  正色散脈沖展寬圖

圖2  負(fù)色散補(bǔ)償脈沖壓縮圖

FEC(前向糾錯(cuò)，F(xiàn)orward error correction)技術(shù)的原理是在發(fā)射端編碼時(shí)加入檢驗(yàn)字節(jié)，根據(jù)比特相關(guān)性，在接收端通過(guò)對(duì)校驗(yàn)比特進(jìn)行一定的計(jì)算以糾正碼流中的錯(cuò)誤，從而達(dá)到改善系統(tǒng)誤碼性能的目的。前向糾錯(cuò)(FEC)技術(shù)作為超長(zhǎng)距離光傳輸系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，正被廣泛用于現(xiàn)網(wǎng)光傳輸系統(tǒng)中，在10Gbit/s信號(hào)以及更高速率的40Gbit/s信號(hào)長(zhǎng)距離傳輸中，F(xiàn)EC功能都已經(jīng)成為必選項(xiàng)。FEC技術(shù)對(duì)信號(hào)傳輸過(guò)程中引起的小誤碼可以進(jìn)行糾錯(cuò)，如果一個(gè)碼字“1”在接收時(shí)誤判為“0”，通過(guò)FEC解碼可以將其還原為“1”并將對(duì)其糾錯(cuò)數(shù)目進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，將FEC糾錯(cuò)0比特計(jì)數(shù)值相應(yīng)加一，同樣，如果碼字“0”在接收端被FEC解碼從“1”糾正回“0”，則FEC糾錯(cuò)1比特計(jì)數(shù)值對(duì)應(yīng)加1。

在采用FEC技術(shù)后，系統(tǒng)接收時(shí)能夠承受更低的OSNR，對(duì)于線路傳輸過(guò)程中因?yàn)樯�散或其他因素造成的線路小誤碼通過(guò)糾錯(cuò)技術(shù)進(jìn)行糾正從而保證業(yè)務(wù)的正常傳輸。正啁啾信號(hào)在傳輸過(guò)程中，正色散將導(dǎo)致數(shù)字信號(hào)脈寬變寬，對(duì)于NRZ編碼的數(shù)字序列而言，過(guò)多的色散可能導(dǎo)致“1”脈沖展寬造成其旁邊的“0”碼字被誤判為“1”。這樣一來(lái)，從FEC技術(shù)對(duì)接收信號(hào)的解碼統(tǒng)計(jì)來(lái)看，接收信號(hào)色散補(bǔ)償不到位（欠補(bǔ)）時(shí)產(chǎn)生的1糾錯(cuò)計(jì)數(shù)可能比0糾錯(cuò)計(jì)數(shù)多，而在補(bǔ)償過(guò)度（過(guò)補(bǔ)）時(shí)產(chǎn)生的0糾錯(cuò)計(jì)數(shù)可能比1糾錯(cuò)計(jì)數(shù)多，利用FEC糾錯(cuò)的這種特性我們可以大致判斷當(dāng)前接收信號(hào)是處于欠補(bǔ)還是過(guò)補(bǔ)狀態(tài)，從而根據(jù)這個(gè)信息自動(dòng)控制TDCM調(diào)整其色散補(bǔ)償量來(lái)適應(yīng)線路色散的變化。

3  系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)及色散補(bǔ)償管理

采用如圖3所示的線路配置，對(duì)不同色散情況下接收端FEC解碼1糾錯(cuò)計(jì)數(shù)和0糾錯(cuò)計(jì)數(shù)的進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得出如表1所示的結(jié)果。結(jié)果表明可以根據(jù)FEC解碼計(jì)數(shù)的對(duì)比關(guān)系來(lái)大致判斷線路色散情況。表中糾錯(cuò)計(jì)數(shù)的統(tǒng)計(jì)時(shí)間為5min。

圖3 測(cè)試系統(tǒng)連接圖
 
表1  色散與FEC糾錯(cuò)計(jì)數(shù)關(guān)系

在ROADM系統(tǒng)應(yīng)用中，如果需要對(duì)色散進(jìn)行自動(dòng)精確補(bǔ)償，可以在系統(tǒng)接收末端配置可調(diào)色散補(bǔ)償器件即TDCM板卡，利用TDC器件對(duì)分段固定光學(xué)補(bǔ)償后的殘余色散進(jìn)行精確管理。帶有FEC功能的OTU板卡都可以進(jìn)行FEC的0糾錯(cuò)和1糾錯(cuò)計(jì)數(shù)，對(duì)這兩種糾錯(cuò)計(jì)數(shù)的實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)信息可以通過(guò)板卡間CPU接口單元通信告知TDCM板卡，TDCM板卡接收到此信息后可以按照預(yù)設(shè)的色散調(diào)整步進(jìn)對(duì)色散補(bǔ)償量進(jìn)行調(diào)整，整個(gè)調(diào)整過(guò)程如圖4所示。接收OTU板卡對(duì)線路側(cè)O/E轉(zhuǎn)換后的信號(hào)進(jìn)行FEC解碼，利用解碼芯片提供的糾錯(cuò)計(jì)數(shù)可以大致判定當(dāng)前線路的色散是屬于過(guò)補(bǔ)還是欠補(bǔ)，并根據(jù)糾錯(cuò)信息由CPU接口單元控制TDCM單元進(jìn)行補(bǔ)償調(diào)節(jié)一直到線路側(cè)FEC糾錯(cuò)消失即線路色散補(bǔ)償量與線路色散量達(dá)到匹配。

圖4  糾錯(cuò)計(jì)數(shù)控制TDCM調(diào)整流程圖

4  結(jié)束語(yǔ)

烽火通信從2000年開(kāi)始對(duì)ROADM技術(shù)的跟蹤和研發(fā)，經(jīng)過(guò)幾年的努力，逐步在國(guó)內(nèi)引領(lǐng)ROADM技術(shù)的發(fā)展，包括基于WB，PLC，WSS技術(shù)的ROADM設(shè)備逐步商用化，在光域內(nèi)的波長(zhǎng)交叉，實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)級(jí)的大顆粒業(yè)務(wù)的任意“調(diào)度”。

總之，ROADM設(shè)備的應(yīng)用是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，作為一種智能的WDM傳輸設(shè)備，應(yīng)該具備一定的光網(wǎng)絡(luò)傳輸自適應(yīng)特征，在設(shè)備具有相當(dāng)?shù)撵`活性的同時(shí)，諸如色散管理等各項(xiàng)管理的自動(dòng)化必須跟進(jìn)，這樣才能充分發(fā)揮ROADM的靈活業(yè)務(wù)調(diào)度優(yōu)勢(shì)。上述結(jié)合FEC解碼糾錯(cuò)計(jì)數(shù)來(lái)控制色散調(diào)整的方案對(duì)于非ROADM系統(tǒng)的常規(guī)高速WDM系統(tǒng)同樣適用。

參考文獻(xiàn)

1 T-REC-G.709-200303

2 吳國(guó)鋒. 動(dòng)態(tài)色散補(bǔ)償技術(shù)與器件. 光纖新聞網(wǎng). 2, 4, 2005.