40G和100G光通信模塊的發(fā)展和應用

隨著40Gb/s 密集波分光傳輸系統(tǒng)在運營商核心光網(wǎng)絡里的廣泛應用，和相應的100Gb/s產品在未來兩年內有可能的即將來臨，基于標準化的密集波分光通訊模塊也贏得了光通訊業(yè)界的高度興趣和市場的廣泛接受.本文旨在討論和比較幾種不同類型的40Gb/s和100Gb/s密集波分光通訊模塊的發(fā)展狀態(tài)及市場應用。

1.導言

為了緩解由于具有豐富的圖像內容的以太網(wǎng)信息的快速增長對網(wǎng)絡容量的壓力，在過去的幾年里，部分一級運營商已經在他們的骨干網(wǎng)絡中部署了大量的40G 密集波分光傳輸系統(tǒng)。

40G 光系統(tǒng)之所以能得到廣泛應用的主要原因有兩個：一是40G路由器之間的互連充分地提高了路由效率，另一個是經濟有效的10G到40G波長的匯聚大大提高了光傳輸系統(tǒng)的頻譜效率，有效地將現(xiàn)有的密集波分光傳輸系統(tǒng)基礎設施的容量直接翻了四倍。 由于這兩點，更多的運營商最近也已經開始在他們的骨干網(wǎng)絡中部署40G光傳輸系統(tǒng)。此外，運營商 也開始對在城域和區(qū)域網(wǎng)絡內部署40G表達了越來越多的興趣。因此，基于標準化的40G和100G密集波分光通訊模塊也贏得了光通訊系統(tǒng)供應商們的廣泛興趣和高度重視。所以, 最近以來，光器件供應商們一直在努力發(fā)展各種多源化通用模塊以滿足系統(tǒng)集成商針對不同的網(wǎng)絡應用而有的需求。多源化通用模塊對系統(tǒng)集成商縮減開發(fā)周期提供了方便；同時也為降低40G，100G核心光電器件成本提供了平臺。

2．40G和100G通用光模塊

40G密集波分通用光模塊的市場迄今為止主要限于1000公里以上的核心長途光網(wǎng)。因其較好的光信噪比和光非線性特性，差分相移鍵控 (DPSK) 調制編碼格式比較合適于這種應用并成為供應商們的主要選擇。為了滿足核心網(wǎng)絡的不同需求，幾種不同的差分相移鍵控模塊已投放市場, 例如部分差分相移鍵控(P-DPSK) 和 自由光譜范圍(FSR) 可切換式差分相移鍵控模塊 (Switchable FSR DPSK)。不同模塊設計的主要的目的是對其在通路間隔為50GHz和100GHz的帶有不同類型和數(shù)目的的可重構型光分插復用器(ROADM)的密集波分光傳輸系統(tǒng)中傳輸性能的優(yōu)化。最近，又有一種最新型的連續(xù)優(yōu)化差分相移鍵控模塊 (CO-DPSK) 投放市場，迅速受到了系統(tǒng)集成商的高度重視。 和其他的差分相移鍵控模塊相比，它能在各種各樣的光網(wǎng)絡級聯(lián)濾波的條件下提供實時和連續(xù)的傳輸性能的優(yōu)化。因此它不但能保持優(yōu)越的傳輸性能，而且還大大的簡化了帶有可重構型光分插復用器的光傳輸系統(tǒng)的網(wǎng)絡管理。連續(xù)優(yōu)化差分相移鍵控模塊在運行中的實時優(yōu)化過程不需要對光網(wǎng)絡的等效的濾波器形狀，級聯(lián)的濾波器的數(shù)量和光傳輸通道的有效帶寬有預先的了解。不僅如此，它還能對光傳輸通道上的殘余色散，群時延紋波和非線性效應等所引起的信號失真進行部分補償。下圖顯示了CO-DPSK 同幾個不同光譜范圍 (FSR) 的其它類型DPSK模塊性能的模擬和實驗結果的比較 (Bw表示基于二階高斯分布型 (SG2) 濾波器的光信道的有效帶寬; Exp表示對于不同的FSR的實驗結果; 縱軸表示在設定誤碼率的情況下所需的光信噪比)。由圖可見, 當正常的光傳輸通道的有效帶寬落在從25GHz到65GHz的范圍內,CO-DPSK的整體傳輸性能都比其他幾種不同的差分相移鍵控模塊有著顯著的優(yōu)越性。正因為如此，連續(xù)優(yōu)化差分相移鍵控模塊 (CO-DPSK) 被認為是一種非常適用于長途和區(qū)域網(wǎng)絡的通用模塊。一般來說, 在這些網(wǎng)絡中,傳輸光纖的質量一般也比較好, 不大容易存在光纖偏振模式色散(PMD) 數(shù)值過大的問題。

當傳輸光路中的偏振模式色散 (PMD）超過DPSK模塊的PMD容限閥值時，, 光偏振模式色散補償器模塊（PMDC）可以和連續(xù)優(yōu)化差分相移鍵控模塊共同使用,解決(PMD) 的問題 。這種方式的最大好處是光偏振模式色散補償器模塊 (PMDC) 只需選擇性地部署在一小部分需要的光路上。對于長途骨干網(wǎng)絡和一些大區(qū)域網(wǎng)絡來說, 傳輸光纖的偏振模式色散 (PMD)過高的光路較少。因此, 相對于其它較為復雜的調制模式, 這種方式可以有效地節(jié)省網(wǎng)絡終端的成本。最近，光偏振模式色散補償器已經作為獨立可插拔子卡模塊進入市場，從而為系統(tǒng)供應商把它集成到線路卡上提供了很大的方便。這使得系統(tǒng)廠商能更廣泛和更快速在實際網(wǎng)絡中加以部署。事實上，北美的主要的一級運營商已開始著手在長途骨干網(wǎng)中部署光偏振模式色散補償器。