烽火通信 | 周逸聰

烽火通信從2002年開(kāi)始對(duì)OTN技術(shù)進(jìn)行跟蹤和研發(fā)，經(jīng)過(guò)多年的努力，逐步在國(guó)內(nèi)引領(lǐng)OTN技術(shù)的發(fā)展，目前已經(jīng)推出2.5G/10G/40G/100G全系列的OTN產(chǎn)品，形成了端到端的解決方案。

相干40G系統(tǒng)受限于色度色散和PMD容限的限制，其傳輸性能并不理想，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和維護(hù)成本較高。此外，由于40G多種碼型（如ODB、DPSK、DQPSK等）并存，產(chǎn)業(yè)鏈的規(guī)模優(yōu)勢(shì)不明顯，成本居高不下。從100G以及超100G技術(shù)的發(fā)展來(lái)看，基于相干檢測(cè)和DSP信道均衡技術(shù)的數(shù)字相干接收是光傳輸發(fā)展的必然方向。在100G尚未得到大規(guī)模部署，單比特成本優(yōu)勢(shì)不顯著的情況下，采用基于數(shù)字相干接收的40G DWDM系統(tǒng)建網(wǎng)擴(kuò)容以緩解網(wǎng)絡(luò)帶寬壓力具有經(jīng)濟(jì)高效、雙向兼容的優(yōu)點(diǎn)。

40G相干接收技術(shù)突出性能

由于接收機(jī)光電二極管對(duì)光信號(hào)相位及相位變化不敏感，以往基于差分相位調(diào)制的40G系統(tǒng)（如DPSK、DQPSK調(diào)制）在接收機(jī)光電二極管之前先采用延時(shí)線干涉儀將相鄰的光載波符號(hào)的相位差轉(zhuǎn)換為光載波強(qiáng)度的變化。這種通過(guò)相鄰符號(hào)自相干的接收方式無(wú)需本振光源，實(shí)現(xiàn)比較簡(jiǎn)單，但無(wú)法獲取光信號(hào)在傳輸過(guò)程中的色散信息，其線路色散補(bǔ)償需要借助光域的色散補(bǔ)償模塊完成。這種基于自相干的差分相位調(diào)制以及基于強(qiáng)度調(diào)制（如OOK，ODB）直接檢測(cè)的40G系統(tǒng)，一般稱為非相干40G系統(tǒng)。由于非相干40G系統(tǒng)的色散容限和PMD容限較小，一般需要對(duì)各個(gè)波長(zhǎng)通道分別在線路和接收機(jī)進(jìn)行二級(jí)色散補(bǔ)償，即線路上的粗補(bǔ)償和接收機(jī)側(cè)的精確補(bǔ)償。這導(dǎo)致系統(tǒng)設(shè)計(jì)和維護(hù)比較復(fù)雜，保護(hù)恢復(fù)時(shí)間受限于色散補(bǔ)償調(diào)節(jié)所需的時(shí)間。

基于本振激光器的相干檢測(cè)可將光信號(hào)的所有光學(xué)屬性（偏振態(tài)、幅度、相位）映射到電域，可解析任意光調(diào)制格式的信息。由于本征激光器的線寬很窄，基于本振激光器的相干檢測(cè)具有極好的頻率選擇性。此外，還可以通過(guò)調(diào)節(jié)本振激光器的功率實(shí)現(xiàn)對(duì)混頻信號(hào)的增益控制以獲得最優(yōu)的接收靈敏度。

相干40G采用數(shù)字相干接收機(jī)通過(guò)相位分集和偏振態(tài)分集將光信號(hào)的所有光學(xué)屬性映射到電域，利用成熟的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)在電域?qū)崿F(xiàn)偏振解復(fù)用、信道損傷（CD、PMD、非線性效應(yīng)）均衡補(bǔ)償、時(shí)序恢復(fù)、載波相位估計(jì)、符號(hào)估計(jì)和線性解碼，簡(jiǎn)化傳輸線路上的光學(xué)色散補(bǔ)償和偏振解復(fù)用設(shè)計(jì)，減少和消除對(duì)光色散補(bǔ)償器和低PMD光纖的依賴，將傳輸通道設(shè)計(jì)的復(fù)雜度轉(zhuǎn)移到了接收機(jī)。

數(shù)字相干接收技術(shù)使得40G系統(tǒng)具有足夠的色散容限和偏振模容限，無(wú)需考慮線路傳輸上的色度色散和偏振模色散的影響，這給網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和運(yùn)維帶來(lái)一系列好處，主要包括以下五點(diǎn)。

① 簡(jiǎn)化了傳輸線路上的光學(xué)色散補(bǔ)償和偏振解復(fù)用設(shè)計(jì)，線路設(shè)計(jì)更簡(jiǎn)單；

② 消除了低PMD光纖的依賴，適用于各種規(guī)格的傳輸光纖，方便光纖線路速率升級(jí)；

③ 消除了傳輸線路DCF光纖非線性效應(yīng)的影響，減少了線路放大器的數(shù)量和ASE噪聲的影響，降低了線路成本，提升了系統(tǒng)長(zhǎng)距傳輸能力；

④ 減小了線路傳輸時(shí)延，按照1km光纖5us的時(shí)延計(jì)算，消除DCF光纖所帶來(lái)的時(shí)延減少非常可觀，這對(duì)時(shí)延敏感的應(yīng)用環(huán)境意義重大；

⑤ 保護(hù)恢復(fù)時(shí)間小于50ms，不同于非相干40G系統(tǒng)，相干40G系統(tǒng)所采用的數(shù)字信號(hào)處理自適應(yīng)色散補(bǔ)償算法收斂迅速，完全滿足電信級(jí)保護(hù)恢復(fù)時(shí)延要求。

相干40G采用了與100G及超100G DWDM系統(tǒng)相同的設(shè)計(jì)思想和技術(shù)，具有與100G相當(dāng)?shù)膫鬏斝阅?，在現(xiàn)階段具有最優(yōu)的性價(jià)比，是從非相干40G系統(tǒng)向100G系統(tǒng)平滑升級(jí)的最佳過(guò)渡方案。

有效推動(dòng)骨干網(wǎng)改造升級(jí)

烽火通信從2002年開(kāi)始對(duì)OTN技術(shù)進(jìn)行跟蹤和研發(fā)，經(jīng)過(guò)多年的努力，逐步在國(guó)內(nèi)引領(lǐng)OTN技術(shù)的發(fā)展，目前已經(jīng)推出2.5G/10G/40G/100G全系列的OTN產(chǎn)品，形成了端到端的解決方案。

在剛剛結(jié)束的中國(guó)聯(lián)通長(zhǎng)途傳輸網(wǎng)大模集采中，烽火通信憑借業(yè)界領(lǐng)先的40G相干技術(shù)、出色的綜合實(shí)力從眾廠商中脫穎而出，獲得了超過(guò)60%的采購(gòu)份額，斬獲1.34億大單，成為本次集采的最大贏家。

目前國(guó)內(nèi)的骨干網(wǎng)大多都是上世紀(jì)部署的八縱八橫的光纖網(wǎng)絡(luò)，這些光纖部分都已經(jīng)達(dá)到或者接近20年的使用時(shí)間，其PMD(偏振模色散)的容限度低、色度色散較大、光信號(hào)衰減比較嚴(yán)重，若采用40G相干技術(shù)改造可以進(jìn)一步延長(zhǎng)這些光纖的使用時(shí)間，緩解光纖資源的壓力。烽火通信的40G相干方案中采用了高速ADC和DSP。經(jīng)ADC采樣后，通過(guò)高速DSP算法處理將PMD、CD做補(bǔ)償處理可大幅提升PMD、CD容限。高速ADC、DSP（算法）都是相干通信關(guān)鍵技術(shù)。采用相干技術(shù)，有助于為運(yùn)營(yíng)商減少建網(wǎng)成本。通過(guò)在新的新建項(xiàng)目中采用該調(diào)制格式，可以避免使用色散補(bǔ)償模塊(DCM)，從而顯著減少連接延遲，簡(jiǎn)化放大器設(shè)計(jì)，降低了總成本和節(jié)約了運(yùn)營(yíng)商機(jī)房空間。此外，它還能夠減少運(yùn)營(yíng)開(kāi)支，加快服務(wù)交付。在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)中，它還能夠充分利用已安裝的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，從而保護(hù)運(yùn)營(yíng)商的資本投資。