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ROADM技術提供了波長靈活調度功能，同時也對線路色散的補償技術提出了新的要求。本文結合FEC前向糾錯技術對ROADM系統(tǒng)應用中的色散如何進行自動補償進行了探討。通過對FEC解碼糾錯計數(shù)的統(tǒng)計值與波長路徑上色散量關系的研究，尋求自動控制色散補償器件調整色散補償量的方法，力求解決波長路由變化帶來的色散差異的自動補償問題，使得ROADM系統(tǒng)更加穩(wěn)健。
1 引言
隨著業(yè)務迅速發(fā)展，特別是數(shù)據(jù)業(yè)務對骨干網(wǎng)帶寬的拉動，DWDM技術越來越多的走近人們的視野，從國家一干到省內二干再到本地網(wǎng)越來越多的工程，DWDM技術正在成為我們建設大容量骨干網(wǎng)的首選技術。超長距離WDM設備的大量商用以及80×40Gbit/s波分系統(tǒng)的面世基本上解決了大容量、高速率、長距離的應用需求，而ROADM設備的出現(xiàn)也使WDM設備組網(wǎng)從簡單的點對點拓撲過渡到環(huán)網(wǎng)拓撲、兩環(huán)相交拓撲以及更復雜的格形組網(wǎng)，最終將實現(xiàn)網(wǎng)狀網(wǎng)拓撲。ROADM設備應用中，出于業(yè)務調度需要，網(wǎng)絡變化可能非常頻繁，對10Gbit/s以上的高速率波長信號而言，一旦發(fā)生傳輸路徑的變化，損耗、色散等物理量也會產生較大差異，可能造成信號傳輸質量的下降。因此，對于ROADM設備組成的網(wǎng)絡，勢必要有更加機動靈活的色散補償?shù)慕鉀Q方案。
2 色散及FEC前向糾錯技術
色散是光纖的傳輸特性之一。光纖的色散現(xiàn)象對光纖通信極為不利。通常所用的通信光纖在通信波長段均為正色散，長距離傳輸需要用一定長度的具有負色散特性的色散補償器件來對光纖色散進行補償。光纖數(shù)字通信傳輸?shù)氖且幌盗忻}沖碼，如NRZ碼型，對于正啁啾信號，正色散會使脈沖展寬，而傳輸中的脈沖展寬會導致脈沖與脈沖相重疊現(xiàn)象，即產生碼間干擾，造成誤碼（見圖1）。在對光纖色散利用負色散補償時情況正好相反，會出現(xiàn)脈寬壓縮的情況（見圖2）。
圖1 正色散脈沖展寬圖
圖2 負色散補償脈沖壓縮圖
FEC(前向糾錯，F(xiàn)orward error correction)技術的原理是在發(fā)射端編碼時加入檢驗字節(jié)，根據(jù)比特相關性，在接收端通過對校驗比特進行一定的計算以糾正碼流中的錯誤，從而達到改善系統(tǒng)誤碼性能的目的。前向糾錯(FEC)技術作為超長距離光傳輸系統(tǒng)的關鍵技術之一，正被廣泛用于現(xiàn)網(wǎng)光傳輸系統(tǒng)中，在10Gbit/s信號以及更高速率的40Gbit/s信號長距離傳輸中，F(xiàn)EC功能都已經成為必選項。FEC技術對信號傳輸過程中引起的小誤碼可以進行糾錯，如果一個碼字“1”在接收時誤判為“0”，通過FEC解碼可以將其還原為“1”并將對其糾錯數(shù)目進行統(tǒng)計，將FEC糾錯0比特計數(shù)值相應加一，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1比特計數(shù)值對應加1。
在采用FEC技術后，系統(tǒng)接收時能夠承受更低的OSNR，對于線路傳輸過程中因為色散或其他因素造成的線路小誤碼通過糾錯技術進行糾正從而保證業(yè)務的正常傳輸。正啁啾信號在傳輸過程中，正色散將導致數(shù)字信號脈寬變寬，對于NRZ編碼的數(shù)字序列而言，過多的色散可能導致“1”脈沖展寬造成其旁邊的“0”碼字被誤判為“1”。這樣一來，從FEC技術對接收信號的解碼統(tǒng)計來看，接收信號色散補償不到位（欠補）時產生的1糾錯計數(shù)可能比0糾錯計數(shù)多，而在補償過度（過補）時產生的0糾錯計數(shù)可能比1糾錯計數(shù)多，利用FEC糾錯的這種特性我們可以大致判斷當前接收信號是處于欠補還是過補狀態(tài)，從而根據(jù)這個信息自動控制TDCM調整其色散補償量來適應線路色散的變化。
3 系統(tǒng)實驗及色散補償管理
采用如圖3所示的線路配置，對不同色散情況下接收端FEC解碼1糾錯計數(shù)和0糾錯計數(shù)的進行統(tǒng)計，得出如表1所示的結果。結果表明可以根據(jù)FEC解碼計數(shù)的對比關系來大致判斷線路色散情況。表中糾錯計數(shù)的統(tǒng)計時間為5min。
圖3 測試系統(tǒng)連接圖
表1 色散與FEC糾錯計數(shù)關系
在ROADM系統(tǒng)應用中，如果需要對色散進行自動精確補償，可以在系統(tǒng)接收末端配置可調色散補償器件即TDCM板卡，利用TDC器件對分段固定光學補償后的殘余色散進行精確管理。帶有FEC功能的OTU板卡都可以進行FEC的0糾錯和1糾錯計數(shù)，對這兩種糾錯計數(shù)的實時統(tǒng)計信息可以通過板卡間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設的色散調整步進對色散補償量進行調整，整個調整過程如圖4所示。接收OTU板卡對線路側O/E轉換后的信號進行FEC解碼，利用解碼芯片提供的糾錯計數(shù)可以大致判定當前線路的色散是屬于過補還是欠補，并根據(jù)糾錯信息由CPU接口單元控制TDCM單元進行補償調節(jié)一直到線路側FEC糾錯消失即線路色散補償量與線路色散量達到匹配。
圖4 糾錯計數(shù)控制TDCM調整流程圖
4 結束語
烽火通信從2000年開始對ROADM技術的跟蹤和研發(fā)，經過幾年的努力，逐步在國內引領ROADM技術的發(fā)展，包括基于WB，PLC，WSS技術的ROADM設備逐步商用化，在光域內的波長交叉，實現(xiàn)波長級的大顆粒業(yè)務的任意“調度”。
總之，ROADM設備的應用是一項復雜的系統(tǒng)工程，作為一種智能的WDM傳輸設備，應該具備一定的光網(wǎng)絡傳輸自適應特征，在設備具有相當?shù)撵`活性的同時，諸如色散管理等各項管理的自動化必須跟進，這樣才能充分發(fā)揮ROADM的靈活業(yè)務調度優(yōu)勢。上述結合FEC解碼糾錯計數(shù)來控制色散調整的方案對于非ROADM系統(tǒng)的常規(guī)高速WDM系統(tǒng)同樣適用。
參考文獻
1 T-REC-G.709-200303
2 吳國鋒. 動態(tài)色散補償技術與器件. 光纖新聞網(wǎng). 2, 4, 2005.
