网络宽带业务中的40G,DWDM技术及应用

摘 要:宽带业务的快速发展,催生了核心路由器40G业务端口的出现,迫切需要解决40G传输的问题,本文概述了40G的核心技术,简要分析了40G工程应用中需要关注的问题。

关键词:网络宽带业务 40GDWDM

中图分类号:TN929文献标识码:A

在我国经济发达的珠三角、长三角、环渤海经济带城域网核心节点之间已经采用了并行多个10G端口的捆绑方式,但这种方式给运维、管理带来了难度,开销庞大,端口效率不高,电信运营商的数据部门有较强的配置40G数据端口的意愿,40G应用已迫在眉睫。而40G传输面临一系列关键技术的突破以及工程应用问题的解决。

一、40G DWDM关键技术

在10G超长传输技术基础上,40G要走向实用还需新的技术突破,主要有新型光调制技术、动态色散补偿技术以及偏振模式色散补偿等。

(一)码型调制技术。

40G要走向实用化,新型光调制格式是关键。笔者认为目前以及未来几年可以预见并可望实用的光调制码型有:NRZ、ODB、DPSK、DQPSK。

非归零(NRZ)码型用高光功率表示“1”码,接近于零的低光功率表示“0”码,相连的“1”码之间光功率保持高水平。NRZ可以采用EA或MZ做光调制器,光发送和接收单元都比较简单。但在40Gbps系统中,NRZ的OSNR容限以及传输的非线性限制了系统的波长间隔和无电中继传输距离,其仅适用于作为40G客户侧接口或100GHz波长间隔的城域传输接口。

光双二进制(ODB)码型是三电平光调制格式,用接近于零的低光功率表示“0”码,用高光功率表示“1”码,单相邻“1”码相位可能相差 ,从而有效压缩了光谱宽度。

差分相移键控(DPSK)码型是将数据承载于临近光脉冲的差分相位上,即前后两个信号脉冲的光载波相位相同则表示是数字码“1”,相反则表示是数字码“0”。DPSK的频谱能量集中,频谱效率高,可以改进色散容限、非线性容限。DPSK光接收端需要光解调器,采用平衡检测OSNR容限可以比NRZ改进约3dB。

(二)动态色散补偿(TDC)技术。

TDC技术是目前40G较成熟的光调制格式,色散容限都在±200ps/nm之内,考虑到色散补偿模块补偿精度及色散斜率补偿与光纤的失配、环境温度变化对色散的影响以及线路维护可能造成色散变化等,40G长距离传输系统动态色散补偿是必配的。

动态色散补偿应自动优化色散补偿量,而整个链路的残余色散量无法在线监测,目前基本依据接收点纠错前的误码率来闭环调整,而误码引起的原因很多,所以必须采用有效的优化控制算法。

(三)偏振模色散补偿(PMD)技术。

光纤链路PMD主要影响因素是光纤、色散补偿模块和光放大器,其他器件数量少,对链路PMD影响较小。较成熟的40G光调制格式,如按器件/模块厂商提供的典型参数设计,无PMD补充时传输距离500km可能就是一个坎。

目前关于PMD补偿系统的研究在光域、电域和光电域结合等多个方面同时展开。主要依赖测得的偏振度(DOP)、电域特定信号谱功率、电域全部信号谱功率、误码率(BER)、眼图监控信号以及电域中的横向滤波器和阙值电流技术等来调节PMD补偿量。但目前能应用于实际工程的PMD补偿器极少,而且效果需要工程检验。

二、工程应用应关注的问题

(一)系统的PMD问题。

40G系统的PMD不但要关注光缆,还要考虑站点内大量的掺铒光纤放大器(EDFA)和色素补偿光纤(DCF)。而光缆的PMD与光纤质量、成缆工艺水平、施工维护水平等密切相关,必须依赖实测数据,理论假设或按标准给的参数对工程设计没有太多实用意义。

PMD具有统计特性,最大群时延(DGD)超过容限并不意味着系统就会瘫痪,只是表示短期(如每年2分钟)PMD引起的代价可能会大于1dB,会占有系统的裕量。

(二)40G与10G混传问题。

10G NRZ与40G DPSK/DQPSK混传时,临近10G NRZ比特序列导致的幅度随机起伏会引起DPSK、DQPSK的相位随机变化,从而对40Gbps的DPSK、DQPSK带来比纯40Gbps系统更大的传输损伤。由于DPSK是两相位,DQPSK是四相位,这种XPM导致的相位扰动对DQPSK可能是致命的。所以在工程设计中,建议10G与40G波长最好不要间插配置,建议分别配置在相邻的波带。

(三)40G客户侧接口问题。

目前40G客户侧接口通常配置1550nm波长的40G NRZ接口,对G.652光纤客户侧色散容限只有2km,对G.655光纤客户侧色散容限接近10km,因此数据中心与传输机房之间的40G接口必须考虑其色散限制。有以下解决思路:

1、配置1310nm波长的客户侧接口,ITU-T最新已建议将波长限制在G.652光纤零色散波长附近的1307～1317nm,色散受限距离可望达40km;

2、配置1550nm波长的40G PSBT接口,G.652可达10km,G.655光纤接近40km。

(四)40G业务保护问题。

40G DWDM系统相比10G系统每个波长通道上增加了多个动态调整的部件,如动态色散补偿、DPSK解调器的相位锁定、可能需配置的PMD补偿模块等,这些参数的调整需要纠错前的误码率,并且会互相影响,需要多重循环才能完成一次优化,与50ms保护倒换时间相差很远。目前40G只支持客户侧的1+1保护。

(作者单位:中国联通陕西分公司)