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光纤光栅传感器100Gbps光纤传输技术和系统测试的最新进展
  

概述
 
随着固定接入宽带用户和未来部署的LTE移动网络,以及各种大量的宽带应用的不断普及,骨干传输网带宽的需求将继续快速增长。根据由光互联论坛(OIF)公布的数据显示,商业网络运营商的长期年平均交通量的增长将超过50%,或不超过2年的流量双重数据来自中国电信的年输气能力增加近100%,5年带宽增加了10-20倍。带宽需求将继续推动快速增长,N×100GbpsDWDM开始走向大规模商用,单声道的超100Gbps的技术已经推出了下一代DWDM技术。
 
所谓“的超100GbpsDWDM系统”一般指的是一个单一的波长信道速率400Gbps或1Tbps,比主流的N×100GbpsDWDM2bit/s/Hz大容量波分复用系统的频谱效率。2超100Gbps系统单信道和客户侧接口速率:
 
100Gbps或1Tbps的速度演变规律1TbpsIP部门是一个选择,但很难实现的集成技术,400Gbps是另一种可能的选择。2,3领先的国际研究机构和知名的光通信设备制造商已积极进行技术上的超100Gbps的更深入研究,完成了一些系统测试光纤光栅传感器未来超100Gbps的技术影响力的。这篇文章是超强的100Gbps光纤传输系统的100Gbps系统涉及的关键技术进行了简要分析,并介绍了典型的测试结果。
 
100Gbps的系统关键技术分析
 
偏振复用正交相位调制(PDM-QPSK),相干光接收机,电均衡补偿是目前业界的共识的100Gbps系统实现,也应该为未来超100Gbps的系统的技术基础。为了维持光纤光栅传感器高容量长途传输容量,超的100Gbps光纤传输需要在更高效的光调制器,各种损伤(尤其是关键技术的突破,光纤非线性损伤)补偿,更好的传输性能一种新型的光纤也有利于支持超长距离传输的100Gbps光纤。
 
高效的光调制技术
 
N×100GbpsDWDM当前的光栅陆地生态系统信道间隔为50GHz的,单一的光纤C波段容量,频谱效率2bit/s/Hz8Tbps。发展需要的超100GbpsDWDM系统大于N×100GbpsDWDM的单根光纤的传输能力。更多一致地理解在行业中是多级调制方案的使用,偏振复用M进制正交幅度调制(PDM-MQAM),光谱宽度可以被压缩到的PDM-QPSK2/log2M。
 
详细说明的光信号-噪声比OSNR代价与每个符号的不同的调制方式的比特的数目之间的关系。不同的调制方法,每个符号的比特的数量是不相同的,如PDM-QPSK是4比特/符号,和PDM-16QAM是传感器8比特/符号,和的频谱宽度的PDM-QPSK1/2,可以容纳更多的波长通道或更高的信号速率,提高了传输容量。但每个符号的多电平调制的代码之间的距离缩小增加OSNR代价,即系统来实现相同的BER性能,需要较高的OSNR,如PDM-16QAM需要高4分贝的,PDM-QPSK的OSNR比。如假设系统的发送功率,信道损伤的影响的其他条件是相同的,只有40%的PM-QPSK,其可以添加大量的继电器系统的成本(即投资成本资本支出对PM-16QAM传输距离)和复杂的操作和维护(例如,运输和维护成本OPEX),高阶调制方案已经非常有限的在长途DWDM应用程序。
 
光正交频分复用(O-OFDM)
 
“低总体系统成本要求的高阶调制OSNR降解不能过大,从而限制了高阶调制阶数,需要在可接受的调制阶数的相干光接收机模拟-数字转换器(ADC)另一种难以实现的。超100Gbps系统符号率已经非常高,如400Gbps信号,加上20%的前向纠错编码(FEC)的总速率约480Gbps的PM-8QAM调制的波特率约80Gbps的单载波调制电驱动器带宽大于50GHz的带宽,ADC的采样率是高于120GSps,这样的高采样率A传感器DC面临着巨大的技术瓶颈,因此完全通过单载波高阶调制超100Gbps的大容量骨干传输的可行性O-OFDM使用多个正交副载波携带的信息,各子载波的信号的速率较低,增加该方案的可行性。同时重叠的OFDM子载波的频谱,还可以提高频谱效率。
 
光正交多子载波的产生是O-OFDM方案的核心技术之一。业界已经尝试用各种不同的技术解决方案,更受欢迎的基础上的环状的移频器(RFS)的正交多载波结构的图的光。RFS包光纤括一个封闭的光纤回路,IQ调制器,和两个光放大器(用来补偿的频率产生的转换损耗)。IQ调制器由两个相等的振幅和90°相移的信号驱动器的组成。多子载波幅度的一致性和保持较高的子载波OSNR的技术难度。
 
光纤的非线性补偿
 
光纤非线性效应,无论克尔效应或受激散射效应与光的功率密度,高端超级的100Gbps系统来实现更大的系统容量,是光栅通常更密集的光载波和较高阶的光调制器。由于更密集的非线性光学载波意味着更大的伤害,并,高阶调制更多的非线性引入噪声敏感的超100Gbps系统的非线性损伤超过100Gbps系统对系统性能的影响要严重得多。如减少引入非线性损伤传输代价,以减少每个载波的光功率可以实现的,那么对于相同的光纤链路超100Gbps系统的OSNR会较低,无线电中继传输距离再次被缩短,这可以不能满足系统的应用需求。光纤的非线性补偿是超100Gbps系统的技术问题,重点突破。研究表明,带的超100Gbps系统的非线性是各种非线性效应的一个重要因素,这增加了非线光纤性补偿的可能性。
 
新的光纤技术
 
非线性效应的发展是低的,但较低损耗的光纤驱动器的光纤的技术发展的方向下也是超100Gbps的系统,在近年来的高容量光纤传输实验纤维报告是特殊的光学纤维,如线性增强的纯二氧化硅纤芯光纤(PSCF)多芯光纤(MCF)。空心光子晶体光纤(HC-PCF)也可能通过扩大核心区(,如150um2,G.652光纤),以减少的非线性有效的,这些新的光纤损耗小,但生产规模还需要一段时间。
 
100Gbps的系统研究进展
 
近年来,业界进行了100Gbps系统试验,颇具代表性的O-基于OFDM的技术100Gbps系统传输测试的特定总结于表1中。可以看出,上面的程序1Tbps率的O-OFDM。
 
另一位超级的100Gbps光学的时分复用(OTDM)系统传输试验,一些研究报道[8][9],串行装置引起的码率过高,相关技术的成熟,预计将难以实用。400Gbps速率中,通常对多个子载波和高阶光调制共存,高阶调制显着降低的同时提高频谱效率的传输容量。
 
结论
 
通过部署的N×100GbpsDWDM的系统,超强的100Gbps光纤传输技术已成为新的研究热点。超100Gbps的系统面临的技术和工程的巨大挑战,全球研究机构,设备制造商和电信运营商开展有效的技术研究,并取得了大量的研究,我们都高兴到看到中国的中兴通讯等公司其中,预计引领未来的100Gbps系统技术的发展和应用。

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