40G光傳輸系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

40G光傳輸系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

摘要：隨著互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的迅猛發(fā)展，對骨干傳輸網(wǎng)提出了更高的傳輸速率需求，在此背景下40Gbit/s傳輸系統(tǒng)逐步進(jìn)入了歷史舞臺。一方面對40Gbit/s系統(tǒng)的應(yīng)用背景、采用的關(guān)鍵技術(shù)和所具有的優(yōu)勢進(jìn)行論述；然后給出40G系統(tǒng)的商用方案，并對方案進(jìn)行對比分析。

1、背景

自90年代中期以來，網(wǎng)絡(luò)容量一直以每5～6年翻4倍的速度穩(wěn)步增長。從622M到2.5G，從2.5G到10G，光纖傳輸速率的每次奔騰過程用“道路曲折，前程光明”來形容最為貼切。近期，40G也將面臨類似向10G演進(jìn)時的微妙階段。目前普遍認(rèn)為，向40G邁進(jìn)的步伐明顯落后于容量增長的正常規(guī)律[1]，其中的因素有多方面，涉及市場需求迫切限度、大容量10G波分復(fù)用技術(shù)的廣泛應(yīng)用、高速傳輸帶來的技術(shù)或成本難題以及電信泡沫的破裂等。同時，運(yùn)營商對新技術(shù)的應(yīng)用更趨謹(jǐn)慎，對網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化和網(wǎng)絡(luò)容量的提高采用了亦步亦趨的做法，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)更加理性。

光通信市場在經(jīng)歷低谷之后，如今元?dú)庖鸦镜靡曰謴?fù)，并呈現(xiàn)良好的上升勢頭。互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)（特別寬帶業(yè)務(wù)）的迅猛發(fā)展極大地拉動了市場對帶寬的需求，加上3重播放業(yè)務(wù)的出現(xiàn)，使得運(yùn)營商有必要采用更高速率。因此，時隔幾年，沉寂了一段時間的40G系統(tǒng)再次進(jìn)入大家的視線，讓人們又一次充滿期待。

2、40Gbit/s傳輸系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

40Gbit/s系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)要廣泛應(yīng)用電子學(xué)和光學(xué)領(lǐng)域的技術(shù)。一方面，需要將網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)低速顆粒復(fù)用為40Gbit/s信號，將其成幀；另一方面，選擇適合傳輸?shù)母袷竭M(jìn)行編碼，然后進(jìn)行驅(qū)動和調(diào)制；最后，將其發(fā)送到光纖上傳輸?shù)阶罱墓夥糯笳军c(diǎn)。完畢這些工作需要解決許多關(guān)鍵技術(shù)問題，重要涉及：IC材料技術(shù)、調(diào)制技術(shù)、提高光信噪比（OSNR）技術(shù)、色散補(bǔ)償技術(shù)、超級FEC等。

（1）IC材料技術(shù)

40Gbit/s網(wǎng)絡(luò)隨著脈寬或脈沖間隔的變窄，信號抖動和碼間干擾（ISI）對信號的影響也變得更差。為了保證高質(zhì)量的波形傳輸，就必須改善數(shù)字和模擬IC技術(shù)，以便高速、寬帶、低噪聲地對光波形進(jìn)行整形和再定期。此外，IC功能的改良和功耗的減少是縮減成本的必要途徑。

在40Gbit/s系統(tǒng)中很多芯片需要采用InP（銦磷）材料，但是InP材料制作比較困難，同時由于芯片尺寸太小，使得與光纖的耦合變得非常困難，插損大。

（2）調(diào)制技術(shù)

目前重要有3種傳統(tǒng)光調(diào)制器：直接調(diào)制分布反饋半導(dǎo)體激光器（DFB-LD）、電吸取外部調(diào)制（EAM）、涉及集成在DFB-LD芯片上的EAM和LiNbO3馬赫-曾德爾（MachZehnder）外部調(diào)制。這些調(diào)制器的應(yīng)用領(lǐng)域是由他們各自的帶寬、啁啾脈沖和波長相關(guān)性所決定的。前兩種方式不適合高速系統(tǒng)，LiNbO3調(diào)制可以生成高速、低啁啾的傳輸信號，并且特性與波長沒有關(guān)系，被認(rèn)為是40Gbit/sWDM傳輸系統(tǒng)的最佳選擇。

40G調(diào)制格式的選擇是一個難題。目前有多種方式，例如NRZ碼、差分相移鍵控RZ碼、光孤子、偽線性RZ、啁啾的RZ、全譜RZ、雙二進(jìn)制等等。從最新的研究成果分析，差分相移鍵控RZ碼（DPSK）顯得最有希望，這種調(diào)制方式的頻譜寬度介于NRZ和RZ之間，比普通RZ碼的頻譜效率高，可以改善色散容限、非線性容限和PMD容限，傳輸距離比普通RZ碼長。

（3）提高光信噪比技術(shù)

同10Gbit/sWDM系統(tǒng)相比較，40Gbit/sWDM系統(tǒng)有更多與光信噪比（OSNR）、色散、非線性作用、PMD等有關(guān)的尚待解決的問題。對于40Gbit/s系統(tǒng)，為了要達(dá)成與10Gbit/s系統(tǒng)相近的傳輸誤碼率，系統(tǒng)OSNR需提高6～8dB。

（4）色散補(bǔ)償技術(shù)從理論上看，色度色散代價和極化模色散代價都隨比特率的平方關(guān)系增長，因此40G的色散和PMD容限比10G減少了16倍，實(shí)現(xiàn)起來非常困難。由于小于100ps/nm色散容差很小，對于40Gbit/s的系統(tǒng)來說有也許會導(dǎo)致極其嚴(yán)重的限制，所以，從系統(tǒng)靈活設(shè)計和經(jīng)濟(jì)角度考慮，應(yīng)采用可變色散補(bǔ)償器（VDC）進(jìn)行自動補(bǔ)償。40Gbit/s傳輸系統(tǒng)的另一個很嚴(yán)重的制約因素是偏振模色散（PMD），它是由纖心的不對稱以及內(nèi)、外壓力（如光纖的彎曲）所致。由于引入了雙折射，光纖中的兩個傳播偏振模經(jīng)歷了群時延的微分（DGD），這導(dǎo)致了脈沖的加寬，即產(chǎn)生碼間干擾（ISI）并表現(xiàn)為比特誤差率的上升。

（5）超級FEC技術(shù)[2]

這是一個相對比較古老的技術(shù)，從1984年面世，至今才開始形成大規(guī)模的應(yīng)用。隨著光速率達(dá)成40G，提高光信噪比的難度越來越大，成本和代價也越來越高，F(xiàn)EC就成為一個非常關(guān)鍵的實(shí)用技術(shù)。特別是對于40Gbit/s速率，采用帶外FEC已經(jīng)成為關(guān)鍵的使能技術(shù)之一，不僅可以使傳輸距離達(dá)成實(shí)用化規(guī)定，并且在一些短距離傳輸系統(tǒng)上，可以避免實(shí)行昂貴復(fù)雜的有源PMD補(bǔ)償。

3、40Gbit/s傳輸系統(tǒng)的重要優(yōu)勢

基于所采用的關(guān)鍵技術(shù)以及自身的特性，40Gbit/s系統(tǒng)具有以下優(yōu)勢：

（1）可以比較有效地使用傳輸頻帶，頻譜效率比較高。

（2）減少了OAM的成本、復(fù)雜性以及備件的數(shù)量。特別在城域骨干網(wǎng)絡(luò)上，調(diào)度性、集成度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于4個10G系統(tǒng)，可以節(jié)省機(jī)房面積，減少設(shè)備堆疊，提高單節(jié)點(diǎn)設(shè)備的帶寬管理能力和調(diào)度能力。

（3）每比特的成本比其它的城域網(wǎng)的方案更加經(jīng)濟(jì)。

（4）通常單波長可以解決多個數(shù)據(jù)連接，核心網(wǎng)的功能將會大大地增強(qiáng)，40G將使業(yè)務(wù)得到更加高效和有保護(hù)的承載。

鑒于以上優(yōu)勢，40G將具有廣泛的應(yīng)用范圍。在商用模式具有后，40Gbit/s接口將會出現(xiàn)在DWDM系統(tǒng)、ADM設(shè)備、大容量帶寬管理設(shè)備及路由器上[3]，將為數(shù)據(jù)中心或網(wǎng)絡(luò)POP節(jié)點(diǎn)提供高速互聯(lián)的功能。因此，40G系統(tǒng)將會在城域骨干網(wǎng)以及長途干線網(wǎng)絡(luò)中得到廣泛應(yīng)用。

4、40Gbit/s傳輸系統(tǒng)的應(yīng)用方案

近年來隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及和各類業(yè)務(wù)的不斷興起，對路由器（特別是核心路由器）的容量需求不斷提高，單機(jī)640Gbit/s容量的產(chǎn)品開始出現(xiàn)。而在實(shí)際運(yùn)營網(wǎng)絡(luò)中，個別核心節(jié)點(diǎn)的容量需求已達(dá)Tbit/s量級?？梢灶A(yù)見，核心路由器將會迎來40G端口時代。根據(jù)實(shí)驗(yàn)情況，40G系統(tǒng)重要有3種應(yīng)用模式。

（1）新建N×40Gbit/sWDM傳輸網(wǎng)絡(luò)

支持40Gbit/s路由器的最佳傳輸方案是40Gbit/sWDM傳輸技術(shù)。目前在40Gbit/sWDM技術(shù)方面領(lǐng)先的是兩個新興公司：Mintera和StrataLight，一些傳統(tǒng)設(shè)備商也聲稱自己的產(chǎn)品支持40Gbit/s速率。從研究的結(jié)論來看，只要選用合適的光纖（PMD系數(shù)在0.1ps/km1/2以內(nèi)），目前信道間隔100GHz、傳輸距離1000km以內(nèi)的40Gbit/sWDM傳輸技術(shù)已經(jīng)成熟，假如光纖損耗和跨距合適，可以不使用拉曼放大器。

（2）10/40Gbit/s混傳

為了支持40Gbit/s信號在現(xiàn)網(wǎng)中的傳輸，最可行的方案是在現(xiàn)有10Gbit/sWDM系統(tǒng)中開通若干個40Gbit/s速率波長通道，即10/40G混傳技術(shù)[4]。

10/40G混傳技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)是50GHz間隔的40Gbit/s信號傳輸。由于近幾年新建了大量50GHz間隔（C波段80波）的10Gbit/sWDM系統(tǒng)，混傳模式的應(yīng)用必然規(guī)定在這些系統(tǒng)上開通40Gbit/s波長信道。由于50GHz間隔的40Gbit/sWDM系統(tǒng)頻譜運(yùn)用率高達(dá)80%，濾波效應(yīng)、非線性效應(yīng)等不利因素的影響將極大限制系統(tǒng)傳輸性能。研究表白，采用CSRZ碼型，50GHz間隔系統(tǒng)中40Gbit/s信號的ONSR容限比100GHz間隔系統(tǒng)中要高約2dB；并且對OTU和濾波器件的波長穩(wěn)定性提出了更嚴(yán)格的規(guī)定，中心波長偏移超過0.02nm就會帶來約1dB的濾波代價。（3）4×10Gbit/s反向復(fù)用技術(shù)

40Gbit/sWDM傳輸系統(tǒng)在技術(shù)實(shí)現(xiàn)還是成本因素都存在較多的限制，而反向復(fù)用（IMUX）技術(shù)另辟捷徑，可以在10Gbit/sWDM系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)40Gbit/s信號的傳輸。

反向復(fù)用指的是在發(fā)送端將一路高速率信號解復(fù)用成為若干路低速率信號，通過低速率的傳輸系統(tǒng)的傳輸后，在接受端將多路低速率信號復(fù)用成一路高速率信號。這與常用的復(fù)用技術(shù)正好相反，所以稱為反向復(fù)用。低速IMUX技術(shù)的實(shí)現(xiàn)并不復(fù)雜，但是不能因此低估了高速IMUX技術(shù)的實(shí)現(xiàn)難度，事實(shí)上目前40Gbit/sIMUX技術(shù)的實(shí)現(xiàn)難度甚至大于40Gbit/sWDM技術(shù)。

40Gbit/sIMUX技術(shù)的最大優(yōu)點(diǎn)是不需要對現(xiàn)有10Gbit/sWDM系統(tǒng)進(jìn)行任何改造，即可實(shí)現(xiàn)對40Gbit/s業(yè)務(wù)傳輸?shù)闹С帧，F(xiàn)網(wǎng)中核心路由器之間一般直接通過WDM系統(tǒng)的波長信道相連接，在這種網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下，40Gbit/sIMUX可以如圖1所示在兩個位置實(shí)現(xiàn)：第一個位置是路由器接口，即路由器接口板對內(nèi)（核心路由模塊）提供40Gbit/s接口，對外提供4個10Gbit/s接口，IMUX功能在路由器接口板上實(shí)現(xiàn)；第二個位置是WDM設(shè)備業(yè)務(wù)側(cè)接口，即OTU業(yè)務(wù)側(cè)提供一個40Gbit/s接口完畢與路由器40Gbit/s接口的對接，波分側(cè)用4個10Gbit/s接口進(jìn)行傳輸，IMUX功能在WDM設(shè)備OTU板上實(shí)現(xiàn)。

圖1兩種IMUX方式示意圖

4.1方案比較

綜上所述，徹底解決40Gbit/s信號的傳輸問題尚有待時日，也許的解決方案發(fā)展路線如下所述：10/40Gbit/s混傳技術(shù)可以在一些滿足使用條件的線路上一方面得到應(yīng)用，但是沒有規(guī)模效應(yīng)。40Gbit/sIMUX技術(shù)一旦成熟，可以基于現(xiàn)有10Gbit/sWDM系統(tǒng)，提供限制條件更為寬松的40Gbit/s信號傳輸解決方案。但是40Gbit/sIMUX只是一種過渡技術(shù)，形成規(guī)模效應(yīng)的40Gbit/sWDM系統(tǒng)將是解決40Gbit/s信號傳輸問題的最終解決方案。

5、總結(jié)

下一代網(wǎng)絡(luò)的顯著特性之一就是網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)性，下一代光傳輸設(shè)備必須充足考慮到對未來網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的支持；雖然2.5G和10G是目前網(wǎng)絡(luò)中最常用的接口，但隨著帶寬需求的進(jìn)一步增長，40Gbit/s技術(shù)將是下一代通信網(wǎng)最關(guān)鍵的技術(shù)，傳輸網(wǎng)向著40Gbit/s邁進(jìn)是網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的必然趨勢[4]。盡管40Gbit/s暫時面臨一系列技術(shù)上的困難，但目前這些困難都已有了或即將有相應(yīng)的解決方案，在不遠(yuǎn)的將來，40Gbit/s系統(tǒng)必將登上傳輸領(lǐng)域的舞臺，成為此后幾年骨干網(wǎng)和城域核心網(wǎng)中最重要的傳輸接口之一。

參考文獻(xiàn)

1YMeghanFuller.是什么在阻礙40G傳輸系統(tǒng)的發(fā)展.LightwaveChina，2023-3-28.

2袁建國，葉文偉，毛幼菊.光通信系統(tǒng)中一種新奇的級聯(lián)碼型[J].光電工程，2023（4）.

3李俊杰支持40Gbit/s路由器的傳輸技術(shù)研究.電信科學(xué)，2023Vol.23No.1P25-28.

4ChenDZ，WellbrockG，PenticostSJ，etal.World‘Sfirst40Gbpsoverlayonafield-deployed，10Gbps，mixed-fiber，1200km，ultralong-haulsystem.In：OFC2023，OTuH4，Anaheim，CA，March2023.40G和100G光通信模塊的發(fā)展和應(yīng)用

2023年9月7日16:13

光纖在線

作者：洪進(jìn)IEEE高級會員Opnext子系統(tǒng)事業(yè)部產(chǎn)品管理副總裁

隨著40Gb/s密集波分光傳輸系統(tǒng)在運(yùn)營商核心光網(wǎng)絡(luò)里的廣泛應(yīng)用，和相應(yīng)的100Gb/s產(chǎn)品在未來兩年內(nèi)有也許的即將來臨，基于標(biāo)準(zhǔn)化的密集波分光通訊模塊也贏得了光通訊業(yè)界的高度愛好和市場的廣泛接受.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?fàn)顟B(tài)及市場應(yīng)用。

1.導(dǎo)言

為了緩解由于具有豐富的圖像內(nèi)容的以太網(wǎng)信息的快速增長對網(wǎng)絡(luò)容量的壓力，在過去的幾年里，部分一級運(yùn)營商已經(jīng)在他們的骨干網(wǎng)絡(luò)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(yīng)用的重要因素有兩個：一是40G路由器之間的互連充足地提高了路由效率，另一個是經(jīng)濟(jì)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(chǔ)設(shè)施的容量直接翻了四倍。由于這兩點(diǎn)，更多的運(yùn)營商最近也已經(jīng)開始在他們的骨干網(wǎng)絡(luò)中部署40G光傳輸系統(tǒng)。此外，運(yùn)營商也開始對在城域和區(qū)域網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部署40G表達(dá)了越來越多的愛好。因此，基于標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)商們的廣泛愛好和高度重視。所以,最近以來，光器件供應(yīng)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(luò)應(yīng)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；同時也為減少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重要限于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(diào)制編碼格式比較合適于這種應(yīng)用并成為供應(yīng)商們的重要選擇。為了滿足核心網(wǎng)絡(luò)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(SwitchableFSRDPSK)。不同模塊設(shè)計的重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(gòu)型光分插復(fù)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(luò)級聯(lián)濾波的條件下提供實(shí)時和連續(xù)的傳輸性能的優(yōu)化。因此它不僅能保持優(yōu)越的傳輸性能，并且還大大的簡化了帶有可重構(gòu)型光分插復(fù)用器的光傳輸系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)管理。連續(xù)優(yōu)化差分相移鍵控模塊在運(yùn)營中的實(shí)時優(yōu)化過程不需要對光網(wǎng)絡(luò)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(yù)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(yīng)等所引起的信號失真進(jìn)行部分補(bǔ)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(shí)驗(yàn)結(jié)果的比較(Bw表達(dá)基于二階高斯分布型(SG2)濾波器的光信道的有效帶寬;Exp表達(dá)對于不同的FSR的實(shí)驗(yàn)結(jié)果;縱軸表達(dá)在設(shè)定誤碼率的情況下所需的光信噪比)。由圖可見,當(dāng)正常的光傳輸通道的有效帶寬落在從25GHz到65GHz的范圍內(nèi),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。正由于如此，連續(xù)優(yōu)化差分相移鍵控模塊(CO-DPSK)被認(rèn)為是一種非常合用于長途和區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的通用模塊。一般來說,在這些網(wǎng)絡(luò)中,傳輸光纖的質(zhì)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(dāng)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(bǔ)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(bǔ)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(luò)和一些大區(qū)域網(wǎng)絡(luò)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(fù)雜的調(diào)制模式,這種方式可以有效地節(jié)省網(wǎng)絡(luò)終端的成本。最近，光偏振模式色散補(bǔ)償器已經(jīng)作為獨(dú)立可插拔子卡模塊進(jìn)入市場，從而為系統(tǒng)供應(yīng)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(shí)際網(wǎng)絡(luò)中加以部署。事實(shí)上，北美的重要的一級運(yùn)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(bǔ)償器。

最近，歸零型差分四相相移鍵控（RZ-DQPSK）模塊也引起了業(yè)界的高度關(guān)注。其因素是它具有比DPSK更高的內(nèi)在的偏振模式色散的容限.它的平均差分群時延（DGD）一般可達(dá)7到8皮秒(7~8ps)的范圍。這樣RZ-DQPSK便可以在一些城域型和部分區(qū)域型網(wǎng)絡(luò)中甚至在小部分長途網(wǎng)絡(luò)中用于那些需要較高的PMD容限的40G光纖線路。由于這些網(wǎng)絡(luò)中更有也許會有一些具有較高的偏振模式色散的光纖。但是RZ-DQPSK模塊現(xiàn)在的關(guān)鍵問題之一是它的結(jié)構(gòu)，控制復(fù)雜,制導(dǎo)致本因此相對地高。?？旃?yīng)商們正在從多方面進(jìn)行努力,試圖引入更多的光學(xué)和電子集成，從而迅速減少模塊的成本。但是,這也許需要一段時間業(yè)界的共同努力。預(yù)計RZ-DQPSK模塊將也許開始在2023年終左右在運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)中得到一定數(shù)量的部署。

然而，當(dāng)在網(wǎng)絡(luò)中光纖偏振模色散系數(shù)很大或光纖傳輸距離相稱長的的情況下,RZ-DQPSK自身仍局限性以解決偏振模色散的問題。在這種情況下，40G相干偏振復(fù)用四相相移鍵控相干模塊(CoherentPM-QPSK)便可以填補(bǔ)這方面的差距從而發(fā)揮非常重要的作用。40GPM-QPSK模塊不僅可以提供高達(dá)30皮秒的平均差分群時延容限,并且可以提供大范圍的光纖色散補(bǔ)償,同時還具有2到3dB的背靠背光信噪比性能(OSNR)的提高。因此它可以涵蓋運(yùn)營商在大多數(shù)的城域，區(qū)域和長途網(wǎng)絡(luò)中的需求和應(yīng)用。PM-QPSK可以支持無色散補(bǔ)償?shù)拈L途傳輸，簡化光放大器的結(jié)構(gòu)，減少噪聲,進(jìn)一步減少網(wǎng)絡(luò)的成本。當(dāng)然，運(yùn)營商最終選用哪一種模塊,要由運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)需求,部署的時間規(guī)定,以及它的成本,性能和供應(yīng)商的穩(wěn)定性,等諸多因素決定。預(yù)計低成本的40G相干偏振復(fù)用四相相移鍵控通用模塊也將也許開始在2023年終左右在運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)中得到小數(shù)量的部署。

隨著40Gb/s的大規(guī)模部署的開始，業(yè)界又涌現(xiàn)出多種新型的100G/s調(diào)制編碼格式。面對眾多特性各異的傳輸碼型，在綜合考慮其他系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)的基礎(chǔ)上，業(yè)界重要要從傳輸距離、通路間隔、與40Gb/s和10Gb/s系統(tǒng)的兼容性、模塊成本與傳輸性能的平衡等方面進(jìn)行綜合選擇。通過業(yè)界一兩年來對于100Gb/s模塊的緊鑼密鼓的研究和開發(fā),100G/s的偏振復(fù)用四相相移鍵控相干模塊(CoherentPM-QPSK)正在變成業(yè)界的重要選擇。下圖顯示100GPM-QPSK和其他幾種100G調(diào)制格式對光學(xué)濾波效應(yīng)的容忍度.如圖所示,相比于其他各種形式的調(diào)制格式，100GPM-QPSK相干調(diào)制(帶有空心圓點(diǎn)的曲線)有著其特別和顯著的優(yōu)越性(50RZ表達(dá)50%歸零碼型;DPSK表達(dá)非相干差分相移鍵控;Bo表達(dá)光信道有效帶寬)。像40GPM-QPSK同樣,100GPM-QPSK模塊不僅可以提供高達(dá)30皮秒的平均差分群時延容限,并且可以提供大范圍的光纖色散補(bǔ)償,和直接的非相干檢測模塊相比,它同時還具有源于相干檢測的2dB到3dB的背靠背光信噪比性能(OSNR)的提高。因此它可以涵蓋運(yùn)營商在絕大多數(shù)的城域，區(qū)域,長途和超長途網(wǎng)絡(luò)中的需求和應(yīng)用。100GPM-QPSK還可以支持無色散補(bǔ)償?shù)某L途傳輸,進(jìn)一步大幅度地減少網(wǎng)絡(luò)的成本。在加上業(yè)界近來涌現(xiàn)出來的軟判決型前向糾錯技術(shù)(SD-FEC)和其實(shí)現(xiàn)方法的日趨成熟,又有也許進(jìn)一步大幅度地提高100GPM-QPSK相干模塊的傳輸性能,使得它能在實(shí)際的超長途傳輸范圍內(nèi)盡量減少中繼,甚至可以直接用于跨洋海底光纜的光信道的傳輸,從而使得100GPM-QPSK模塊具有非常優(yōu)越的整體性能,十分40G光模塊技術(shù)是什么在阻礙40G傳輸技術(shù)的發(fā)展？MeghanFuller

2023-03-2802:27:40

《光波通信》2023年2/3月

業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，盡管隨著比特率的增長，器件的物理性能呈指數(shù)下降，但由于先進(jìn)的模塊方案和其它一些技術(shù)進(jìn)步，40G傳輸目前在技術(shù)上已經(jīng)可行了。目前大規(guī)模推廣的障礙仍是經(jīng)濟(jì)上的，但也有人認(rèn)為現(xiàn)在也許已有了轉(zhuǎn)機(jī)。

到1990年代中期，網(wǎng)絡(luò)容量一直以每5到6年翻4倍的速度穩(wěn)步增長。大家普遍認(rèn)為，向40G邁進(jìn)的步伐顯然落后于這一正常規(guī)律，其中的部分因素也許是高速傳輸帶來的技術(shù)難題，以及電信泡沫的破裂，ADVA光網(wǎng)絡(luò)公司（）的業(yè)務(wù)發(fā)展總監(jiān)PerHansen說。同時他也指出，波分復(fù)用技術(shù)被廣泛應(yīng)用，是“減緩40G發(fā)展”的一個因素。

然而，據(jù)部分運(yùn)營商報道的每年高達(dá)75%到125%的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)增長率，加上三重業(yè)務(wù)的出現(xiàn)，使得運(yùn)營商有必要采用更高速率。在一個由EXFO公司（）贊助的、題為《40G：高速度，新挑戰(zhàn)》的網(wǎng)上研討會中，資深產(chǎn)品經(jīng)理FrancisAudet指出，高帶寬應(yīng)用的出現(xiàn)對核心網(wǎng)帶寬的需求比任何一個來自于邊沿網(wǎng)絡(luò)的單個信號引發(fā)的需求都大。他說，由于存在這一關(guān)鍵的驅(qū)動力，目前那些一級運(yùn)營商正在關(guān)注40G，只是還沒有解決商業(yè)模式問題，導(dǎo)致了一些躊躇。

“我不認(rèn)為只由于?？峋陀腥藰芬馔顿Y在40G上，”Mintera公司（）的產(chǎn)品營銷副總裁NiallRobinson說，“他們樂意把錢花在40G上，是由于能節(jié)省他們的網(wǎng)絡(luò)投資?！?/p>

“40G光發(fā)射機(jī)的價格是10G光發(fā)射機(jī)的2到2.5倍，而運(yùn)營商們正在試圖以減半的成本得到加倍的比特率”，VerizonBusiness公司的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)開發(fā)總監(jiān)GlennWellbrock表達(dá)批準(zhǔn)?！暗藗?yōu)榇诉€需通過艱苦的努力?！?/p>

從2.5G到10G的跳躍比向40G跳越要容易，Wellbrock解釋說。“剛開始時，我們所做的只但是是把光開通和關(guān)斷，但從2.5G到10G則通過了大量的改善工作——我們第一次需要考慮PMD（偏振模色散）一類的問題——但我們并沒有改變發(fā)送和接受器的結(jié)構(gòu)，”他說?！拔覀円恢辈捎弥苯诱{(diào)制的方法，但是對于40G，直接調(diào)制無法滿足工作規(guī)定?！?/p>

在40G系統(tǒng)中，激光器要以4倍于10G的速率進(jìn)行調(diào)制，Audet指出，這帶來了最重要的挑戰(zhàn)。加快調(diào)制速率提高了激光器的光譜響應(yīng)速度，這導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)中所有復(fù)用器、解復(fù)用器以及濾波器都必須擴(kuò)大4倍?！皵U(kuò)大4倍意味著對你的系統(tǒng)引入4倍的噪聲，”Audet說?！皩τ谕瑯拥墓β?，光OSNR（光信噪比）將下降大約6dB，這是限制40G系統(tǒng)發(fā)展的重大問題之一?！?/p>

接受機(jī)靈敏度與比特率成指數(shù)關(guān)系。采用傳統(tǒng)的非歸零碼（NRZ）調(diào)制，40G時的色散（CD）比10G時惡化16倍，PMD惡化4倍，因此將大幅減少傳輸距離?！盀榱说玫胶玫?0G傳輸系統(tǒng)”，Audet說，“我們還需要找尋比NRZ更好的編碼方式以解決OSNR、CD和PMD等問題。”

此外，北電（）的光產(chǎn)品和解決方案營銷總監(jiān)KevinDrury補(bǔ)充說，新出現(xiàn)的色散問題規(guī)定增長色散補(bǔ)償模塊（DCM）和放大器，這在增長鏈路預(yù)算的同時增長了40G系統(tǒng)的成本，而40G系統(tǒng)的成本要被控制在10G系統(tǒng)的2至2.5倍以內(nèi)。轉(zhuǎn)機(jī)

據(jù)Hansen說，目前40G系統(tǒng)已經(jīng)開始用于骨干網(wǎng)，這樣的技術(shù)更加經(jīng)濟(jì)高效。“由于大量信號被匯聚進(jìn)入骨干網(wǎng)，因此成本可以更多地分?jǐn)?，”他解釋說。“在網(wǎng)絡(luò)的骨干部分，一般情況下花更多的錢可以得到更多的帶寬。而向邊沿網(wǎng)絡(luò)推動的速度則要取決于經(jīng)濟(jì)效益提高的速度?！?/p>

那就是說，Hansen解釋道，也許存在某些場合使運(yùn)營商會由于某種特定的應(yīng)用需要在10G系統(tǒng)更便宜的情況下寧樂意選擇40G系統(tǒng)。比如，運(yùn)營商已有一臺配置了40G接口的路由器，更換接口會增長額外的成本，這樣，就要采用40G而不是10G系統(tǒng)?；蛘撸f，也許在有些地方挖掘街道鋪設(shè)光纖“是很困難的事，（運(yùn)營商）寧愿一次付出更高的成本來獲得更多的帶寬?！?/p>

Mintera的人們則從不同的角度來看待這一問題。他們說，與其比較40G和10G系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)差別，還不如比較4波長10G系統(tǒng)與40G系統(tǒng)的成本。4波長10G系統(tǒng)已經(jīng)被一些運(yùn)營商所使用。

“當(dāng)被問到這個問題時，人們總像比較桔子和蘋果同樣，拿出最便宜的、只能傳輸幾十公里的10G模塊來作為與40G比較的價格基準(zhǔn)。”Mintera的CEOTerryUnter解釋說。他的觀點(diǎn)是，目前用于長距離和超長距離傳輸?shù)募夹g(shù)將產(chǎn)生規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益，40G器件的價格下降速度將比現(xiàn)在的10G器件的還要快?！拔覀儸F(xiàn)在正在制造未來12到18個月內(nèi)投入使用的產(chǎn)品，它們在成熟的城域網(wǎng)或城域核心網(wǎng)中更具有價格優(yōu)勢，”他補(bǔ)充說。

近來開發(fā)的先進(jìn)的調(diào)制方案也有助于加速40G系統(tǒng)的應(yīng)用。在為減輕高比特率導(dǎo)致的色散問題而開發(fā)的調(diào)制方案中，差分相移鍵控（DPSK）顯得最有希望，Audet說。在這種方案中，幅度和相位同時被調(diào)制，得到的平均功率比其它方案高3dB。“由于40G系統(tǒng)有6dB的代價，一種調(diào)制方案能提供免費(fèi)的3dB是非常令人感愛好的”。DPSK在CD和PMD方面的性能也很優(yōu)越。并且，它的光譜效率比傳統(tǒng)的NRZ調(diào)制要寬2.5倍，使得DPSK調(diào)制信號可以采用50-GHz波分復(fù)用信道間隔?！拔覀兛梢栽谕桓饫w上同時傳輸50-GHz間隔的10G和40G信號”Audet說。

對這種新調(diào)制技術(shù)的能力不能過高估計，Unter補(bǔ)充道，那些公司在模塊里同時使用了新的調(diào)制方法和“智能的色散補(bǔ)償”來實(shí)現(xiàn)50GHz信道間隔?！斑@是40G領(lǐng)域的獨(dú)特的領(lǐng)先技術(shù)。”他說?！皬慕?jīng)濟(jì)學(xué)的角度看，公司只有讓40G設(shè)備可以在原本為10G系統(tǒng)建設(shè)的基礎(chǔ)設(shè)施上運(yùn)營，服務(wù)提供商們才干接受，”他報告說?！澳壳拔覀兠媾R的挑戰(zhàn)是提供經(jīng)濟(jì)可行的解決方案，該方案要遵守10G系統(tǒng)的設(shè)計規(guī)則并且可以在10G基礎(chǔ)設(shè)施上運(yùn)營，這樣服務(wù)提供商在已有的為10G系統(tǒng)部署的基礎(chǔ)設(shè)施上不必再投資升級放大器、光纖和色散補(bǔ)償?shù)仍O(shè)備就可以增長40G服務(wù)?！?/p>

Level3公司首席設(shè)計師JoeLawrence表達(dá)，目前的價格還是太高了，但是他懷疑其中有多少是由上述技術(shù)障礙帶來的。他斷言，“10G以太網(wǎng)的吸引力不是來自于技術(shù)而來自于量大。一種芯片一旦投產(chǎn)了，它的發(fā)貨量就不是數(shù)以千計而是數(shù)以百萬計?！?/p>

Infinera（）負(fù)責(zé)技術(shù)營銷和業(yè)務(wù)發(fā)展的副總裁SergeMelle批準(zhǔn)上述說法。他說，路由器端口到40G波分復(fù)用系統(tǒng)的連接費(fèi)用還是太高?！澳壳?，40G光器件的價格還沒有降到能被普遍接受，從而在經(jīng)濟(jì)上具有吸引力來替換已有的器件，”他說，40G的光器件依舊比10G的貴6到7倍。

為了解決問題，Infinera已經(jīng)聯(lián)合了其它8家供應(yīng)商建立一個X40多源協(xié)議組織（MSA），開發(fā)一種多速率的40G光收發(fā)器，預(yù)計只比相應(yīng)的10G模塊貴2.5倍。根據(jù)Infinera的VijayVusirikala的說法，MSA的重要目的是引入可插拔功能和減少功耗?！拔覀兿Ｍ@能成為40G接口被更廣泛采用的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，”他聲稱。

即使產(chǎn)量能驅(qū)動40G器件的價格下降，對于一些運(yùn)營商，涉及Level3，仍然是個有爭論的問題。Lawrence報告說，Level3已經(jīng)在城市間的骨干傳輸線路采用8（波長）x10G”以上的速率。運(yùn)營商們還會保持對最近成立的IEEE802.3高速研究組（HSSG）的關(guān)注，該研究組的任務(wù)是評估對更高比特率的需求，涉及目前領(lǐng)先的100G以太網(wǎng)。

“我們認(rèn)為，對于我們的現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施，100G以太網(wǎng)是更合適的解決方案，但是那并不表達(dá)我們認(rèn)為40G就不再有用，”他解釋說。“我們也有一些客戶也許需要40G，所以我不會說40G是我們不支持的東西。我們只是不認(rèn)為那是最經(jīng)濟(jì)的方案。”40G：海量之美——北電展出40G全光網(wǎng)2023年11月2日16:12

CCTIME飛象網(wǎng)

CCTIME訊針對通信行業(yè)的轉(zhuǎn)型和網(wǎng)絡(luò)融合的發(fā)展趨勢，對下一代傳輸網(wǎng)而言，在干線網(wǎng)及城域核心網(wǎng)部署40GDWDM系統(tǒng)成為必然的選擇，是大勢所趨?？梢灶A(yù)見，在未來幾年，40GDWDM系統(tǒng)的規(guī)模部署和商用將會在全球范圍內(nèi)啟動。

那么對于電信運(yùn)營商，40G系統(tǒng)的價值到底在什么地方呢？

我們知道，在原有光傳輸系統(tǒng)上增長10G信道的數(shù)量或者新增一套新的10GDWDM系統(tǒng)，不僅實(shí)行時間長，并且會影響到既有網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)營。更為關(guān)鍵的是，這種量的積累并不會給網(wǎng)絡(luò)性能帶來什么質(zhì)的變化，卻會徒然增長運(yùn)營維護(hù)成本。此外，擴(kuò)展信道帶寬背后有一個很簡樸的邏輯：假如可以在每個波長中包含多個數(shù)據(jù)連接，核心網(wǎng)絡(luò)的性能將大大提高。因此，隨著10G路由互換接口的普及，核心傳輸接口向40G轉(zhuǎn)移就變得非常重要。尚有，40G系統(tǒng)設(shè)備體積只有同等傳輸容量的10G設(shè)備的一半，功耗最高可減少一半。這兩點(diǎn)看似平常，但對于電信運(yùn)營商來說可是“庇護(hù)體貼”之處。

目前，互聯(lián)網(wǎng)視頻應(yīng)用和IPTV業(yè)務(wù)的風(fēng)起云涌給電信運(yùn)營商的長途骨干傳輸能力帶來前所未有的挑戰(zhàn)。此外，40G的路由互換端口已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，而廣域網(wǎng)端卻缺少相應(yīng)的40G傳輸端口與之匹配，資源浪費(fèi)嚴(yán)重。因此，市場對40G光傳輸系統(tǒng)的需求凸顯。

關(guān)注并致力于滿足客戶需求的北電在2023年北京國際通信展上初次揭開了其40G系統(tǒng)產(chǎn)品的神秘面紗。

我們知道，相比10G系統(tǒng)，40G系統(tǒng)對電子學(xué)和光學(xué)領(lǐng)域技術(shù)的規(guī)定都接近極限。比如，脈沖間隔減少為1/4、色度色散容限減少為1/16、極化模色散容限減少為1/4以及信噪比余量減少6dB。在這一極限的挑戰(zhàn)下拿出可供電信運(yùn)營商規(guī)模商用的產(chǎn)品方案是對業(yè)界能力的一個大考驗(yàn)。

光傳輸領(lǐng)域領(lǐng)導(dǎo)者北電憑借自己的智慧和經(jīng)驗(yàn)，通過數(shù)年的刻苦研發(fā)，終于實(shí)現(xiàn)了革命性的技術(shù)突破：突破色度色散對傳輸距離的限制，色度色散容限高達(dá)2500公里；突破極化摸色散對40G傳輸?shù)闹萍s，極化摸容限遠(yuǎn)高于10G波分系統(tǒng)。需要特別指出的是北電新一代調(diào)制技術(shù)(NGM)。該技術(shù)的帶來的價值是：不需色散補(bǔ)償模塊，減少由此產(chǎn)生的信號噪聲，非線性代價；減少運(yùn)維復(fù)雜性，減少運(yùn)維成本；實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)在線擴(kuò)容，提高傳輸速率和容量，實(shí)現(xiàn)超長距傳輸；奠定了全光網(wǎng)基礎(chǔ)。

基于NGM技術(shù)的北電的40G系統(tǒng)可以基于電信運(yùn)營原有10G系統(tǒng)，在不需要色度色散補(bǔ)償模塊、不需要極化摸色散補(bǔ)償模塊以及不需要更換光纖的條件下為運(yùn)營商提供大容量、長距離、低成本、易維護(hù)的下一代海量傳輸系統(tǒng)。此外，北電的40G系統(tǒng)與10G波分系統(tǒng)具有完全相同的傳輸距離（無中繼傳輸距離高達(dá)2023多公里），這便意味著它們具有同樣的光放站設(shè)立和同樣的中繼站設(shè)立。所有這些目的只有一個，那就是最大限度減少運(yùn)營商的建網(wǎng)和維護(hù)成本，保證電信運(yùn)營商DWDM系統(tǒng)的平滑演進(jìn)，減少風(fēng)險，保護(hù)投資。

在10G系統(tǒng)時代，北電曾經(jīng)笑傲群雄。我們也有理由相信，憑借濃縮北電人百年創(chuàng)新經(jīng)驗(yàn)的40GDWDM系統(tǒng)，北電也將會制勝40G時代。40GDWDM技術(shù)及應(yīng)用(2023-12-0116:51:36)寬帶業(yè)務(wù)的快速發(fā)展，催生了核心路由器40G業(yè)務(wù)端口的出現(xiàn)，迫切需要解決40G的傳輸問題。在我國經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的珠三角、長三角、環(huán)渤海經(jīng)濟(jì)帶城域網(wǎng)核心節(jié)點(diǎn)之間已經(jīng)采用了并行多個10G端口的捆綁方式，但這種方式給運(yùn)維、管理帶來了難度，開銷龐大、端口效率不高，電信運(yùn)營商的數(shù)據(jù)部門有較強(qiáng)的配置40G數(shù)據(jù)端口的意愿，40G應(yīng)用已迫在眉睫。而40G傳輸面臨一系列關(guān)鍵技術(shù)的突破以及工程應(yīng)用問題的解決。本文點(diǎn)評了40G的核心技術(shù)，簡要分析了40G工程應(yīng)用中需要關(guān)注的問題。一、40GDWDM關(guān)鍵技術(shù)在10G超長傳輸技術(shù)基礎(chǔ)上，40G要走向?qū)嵱眠€需新的技術(shù)突破，重要有新型光調(diào)制技術(shù)、動態(tài)色散補(bǔ)償技術(shù)以及偏振模式色散補(bǔ)償?shù)取?.碼型調(diào)制技術(shù)40G要走向?qū)嵱没?，新型光調(diào)制格式是關(guān)鍵。筆者認(rèn)為目前以及未來幾年可以預(yù)見并可望實(shí)用的光調(diào)制碼型有：NRZ、ODB、DPSK、DQPSK/RZ-DQPSK以及PM-QPSK。非歸零（NRZ）碼型用高光功率表達(dá)“1”碼，接近于零的低光功率表達(dá)“0”碼，相連的“1”碼之間光功率保持高水平。NRZ可以采用EA或MZ做光調(diào)制器，光發(fā)送和接受單元都比較簡樸。但在40Gbps系統(tǒng)中，NRZ的OSNR容限以及傳輸?shù)姆蔷€性限制了系統(tǒng)的波長間隔和無電中繼傳輸距離，其僅合用于作為40G客戶側(cè)接口或100GHz波長間隔的城域傳輸接口。光雙二進(jìn)制（ODB）碼型是三電平光調(diào)制格式，用接近于零的低光功率表達(dá)“0”碼，用高光功率表達(dá)“1”碼，但相鄰“1”碼相位也許相差π，從而有效壓縮了光譜寬度。ODB有多種實(shí)現(xiàn)方案，業(yè)界關(guān)注較多的有2種：相位整形光雙二進(jìn)制（PSBT）碼型，采用5階Bessel低通濾波器實(shí)現(xiàn)2電平到3電平變換，這樣奇數(shù)個“0”兩邊的“1”相位相差π，偶數(shù)個“0”兩邊的“1”相位相同。其優(yōu)勢為頻譜帶寬窄，色散容限高，能合用于50G波長間隔的DWDM系統(tǒng)。劣勢是眼圖不好，OSNR容限接近NRZ碼型。傳號交替反轉(zhuǎn)（AMI）碼型，“0”碼用零電平表達(dá)，相鄰“1”碼交替用“＋1”和“－1”，即相鄰“1”碼相位相差為π，并且對“1”進(jìn)行了歸零。優(yōu)勢是用于100GHz間隔系統(tǒng)可以顯示歸零碼對OSNR明顯的改善效果，較PSBT會有2dB左右改善。其劣勢是光通道帶寬不能太窄，只能用于100GHz間隔以上DWDM系統(tǒng)。差分相移鍵控（DPSK）碼型是將數(shù)據(jù)承載于臨近光脈沖的差分相位上，即前后兩個信號脈沖的光載波相位相同則表達(dá)是數(shù)字碼“1”，相反則表達(dá)是數(shù)字碼“0”。DPSK的頻譜能量集中，頻譜效率高，可以改善色散容限、非線性容限。DPSK光接受端需要光解調(diào)器，采用平衡檢測OSNR容限可以比NRZ改善約3dB。特別是光解調(diào)器的兩臂設(shè)立合適的延時量，可以以較小的光通道濾波損傷達(dá)成支持50GHz波長間隔DWDM系統(tǒng)的能力，因此DPSK是目前技術(shù)成熟、性價比最佳的支持50GHz波長間隔的骨干網(wǎng)DWDM系統(tǒng)解決方案，用于100GHz波長間隔系統(tǒng)更有優(yōu)勢。差分正交相移鍵控DQPSK碼型事實(shí)上是兩路DPSK調(diào)制信號相差半個時鐘周期疊加。DQPSK的頻譜帶寬只有DPSK的一半，可以很好地支持50GHz間隔的40GbpsDWDM傳輸，擁有良好的PMD和色散容限。目前研究較多的是RZ-DQPSK，它結(jié)合了RZ和DQPSK的優(yōu)點(diǎn)，具有良好的非線性克制能力和高的色散與PMD容限。但實(shí)現(xiàn)方案比較復(fù)雜，目前集成度低是其商用的重要障礙，性能上與10GNRZ混傳也許會受到嚴(yán)重?fù)p傷。偏振復(fù)用正交相移鍵控PM-QPSK碼型事實(shí)上是兩路偏振態(tài)正交的QPSK調(diào)制信號疊加，這樣其單個調(diào)制信號的速率就變成了10Gbps。因此在性能上是與目前10GDWDM系統(tǒng)最接近的一種40G調(diào)制格式，但其實(shí)現(xiàn)方案在現(xiàn)有技術(shù)水平下過于復(fù)雜，集成度低，特別是工程中的可用性需要驗(yàn)證。2.動態(tài)色散補(bǔ)償（TDC）技術(shù)TDC技術(shù)是目前40G較成熟的光調(diào)制格式，色散容限都在±200ps/nm之內(nèi)，考慮到色散補(bǔ)償模塊補(bǔ)償精度及色散斜率補(bǔ)償與光纖的失配、環(huán)境溫度變化對色散的影響以及線路維護(hù)也許導(dǎo)致色散變化等，40G長距離傳輸系統(tǒng)動態(tài)色散補(bǔ)償是必配的。動態(tài)色散補(bǔ)償技術(shù)長遠(yuǎn)來說，我們看好電色散補(bǔ)償（EDC）方法。但目前光的色散補(bǔ)償技術(shù)較成熟，重要有光纖啁啾Bragg光柵（FBG）技術(shù)、GTEtlon標(biāo)準(zhǔn)具技術(shù)、虛成像相移陣列技術(shù)等實(shí)現(xiàn)方式，光纖光柵（FBG）相比較而言最成熟。動態(tài)色散補(bǔ)償應(yīng)自動優(yōu)化色散補(bǔ)償量，而整個鏈路的殘余色散量無法在線監(jiān)測，目前基本依據(jù)接受點(diǎn)糾錯前的誤碼率來閉環(huán)調(diào)整，而誤碼引起的因素很多，所以必須采用有效的優(yōu)化控制算法。3.偏振模色散補(bǔ)償（PMD）技術(shù)光纖鏈路PMD重要影響因素是光纖、色散補(bǔ)償模塊和光放大器，其他器件數(shù)量少，對鏈路PMD影響較小。較成熟的40G光調(diào)制格式，如按器件/模塊廠商提供的典型參數(shù)設(shè)計，無PMD補(bǔ)償時傳輸距離500km也許就是一個坎。目前關(guān)于PMD補(bǔ)償系統(tǒng)的研究在光域、電域和光電域結(jié)合等多個方面同時展開。重要依賴測得的偏振度（DOP）、電域特定信號譜功率、電域所有信號譜功率、誤碼率（BER）、眼圖監(jiān)控信號以及電域中的橫向?yàn)V波器和閾值電流技術(shù)等來調(diào)節(jié)PMD補(bǔ)償量。但目前能應(yīng)用于實(shí)際工程的PMD補(bǔ)償器很少，并且效果需要工程檢查。二、工程應(yīng)用應(yīng)關(guān)注的問題40GDWDM系統(tǒng)與10GDWDM系統(tǒng)相比，在工程應(yīng)用中應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注以下問題：1.系統(tǒng)的PMD問題40G系統(tǒng)的PMD不僅要關(guān)注光纜，還要考慮站點(diǎn)內(nèi)大量的摻鉺光纖放大器（EDFA）和色散補(bǔ)償光纖（DCF）。而光纜的PMD與光纖質(zhì)量、成纜工藝水平、施工維護(hù)水平等密切相關(guān)，必須依賴實(shí)測數(shù)據(jù)，理論假設(shè)或按標(biāo)準(zhǔn)給的參數(shù)對工程設(shè)計沒有太多實(shí)用意義。PMD具有記錄特性，最大群時延（DGD）超過容限并不意味著系統(tǒng)就會癱瘓，只是表達(dá)短期（如每年2分鐘）PMD引起的代價也許會大于1dB，會占有系統(tǒng)的裕量。2.40G與10G混傳問題10GNRZ與40GDPSK/DQPSK混傳時，鄰近10GNRZ比特序列導(dǎo)致的幅度隨機(jī)起伏會引起DPSK、DQPSK的相位隨機(jī)變化，從而對40Gbps的DPSK、DQPSK帶來比純40Gbps系統(tǒng)更大的傳輸損傷。由于DPSK是兩相位，DQPSK是四相位，這種XPM導(dǎo)致的相位擾動對DQPSK也許是致命的。所以在工程設(shè)計中，建議10G與40G波長最佳不要間插配置，建議分別配置在相鄰的波帶。3.40G客戶側(cè)接口問題目前40G客戶側(cè)接口通常配置1550nm波長的40GNRZ接口，對G.652光纖客戶側(cè)色散容限只有2km，對G.655光纖客戶側(cè)色散容限接近10km，因此數(shù)據(jù)中心與傳輸機(jī)房之間的40G接口必須考慮其色散限制。有以下解決思緒：（1）配置1310nm波長的客戶側(cè)接口，ITU-T最新已建議將波長限制在G.652光纖零色散波長附近的1307~1317nm，色散受限距離可望達(dá)40km；（2）配置1550nm波長的40GPSBT接口，G.652可達(dá)10km，G.655光纖接近40km。4.40G業(yè)務(wù)保護(hù)問題40GDWDM系統(tǒng)相比10G系統(tǒng)每個波長通道上增長了多個動態(tài)調(diào)整的部件，如動態(tài)色散補(bǔ)償、DPSK解調(diào)器的相位鎖定、也許需配置的PMD補(bǔ)償模塊等，這些參數(shù)的調(diào)整需要糾錯前的誤碼率，并且會互相影響，需要多重循環(huán)才干完畢一次優(yōu)化，與50ms保護(hù)倒換時間相差很遠(yuǎn)。目前40G只支持客戶側(cè)的1+1保護(hù)。

40G光模塊新協(xié)議問世九大廠商已加盟九家網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)、光模塊、半導(dǎo)體和連接器公司日前宣布成立X40多源協(xié)議（MSA）集團(tuán)，該組織成立的目的是研制一種支持40G鏈路的新型、集成化、數(shù)字診斷式、多速率光收發(fā)器，可應(yīng)用到電信（SONET/SDH和G.709）和數(shù)據(jù)通信（分組互換）市場。X40MSA集團(tuán)成員涉及了Aeluros公司、Broadcom公司、Emcore公司、Finisar、Infinera、JuniperNetworks、MergeOpticsGmbH、Tyco電工以及Vitesse半導(dǎo)體公司。X40MSA希望可以幫助設(shè)備制造商增長端口密度和系統(tǒng)數(shù)據(jù)吞吐量，延長鏈路距離，減少功耗，減少每Gbps成本（相比現(xiàn)有的40G系統(tǒng)）。這些熱插拔模塊采用了跟XENPAK類似的模式，集成了4個發(fā)射和4個接受通道，然后再將這些通道復(fù)用到一個單光纖對上。該模塊每通道支持速率范圍從9.953Gbits/sec到11.1Gbits/sec，最終總的數(shù)據(jù)輸出速率達(dá)成了39.8Gbits/sec到44.4Gbits/sec。這些X40模塊與主板之間的電接口采用了SFF-INF-8077i.定義的XFI接口。X40MSA集團(tuán)主席兼Infinera首席技術(shù)官DrewPerkins表達(dá)，X40模塊將10G器件的成本點(diǎn)和成熟經(jīng)驗(yàn)帶進(jìn)了40G的世界，從而使40G網(wǎng)絡(luò)變得更加經(jīng)濟(jì)。最初的X40物理層接口將被定義來滿足短距離城域接入網(wǎng)絡(luò)（如10公里）的需求。目前市場上的40-G模塊采用的300-pinMSA協(xié)議，通常傳輸距離限制在2公里以內(nèi)，這需要進(jìn)行色度色散補(bǔ)償。X40采用了40個非制冷的CWDM波長（在1310nm附近），每個通道可承載10Gbps的數(shù)據(jù)，每個通道傳輸距離可達(dá)成跟10GBASE-LR接口相同的10公里，此外X40模塊也采用數(shù)字診斷技術(shù)來監(jiān)測鏈路性能。責(zé)任編輯:炊煙(TEL:（010）68476636-8006)Finisar（納斯達(dá)克：FNSR）、Opnext（納斯達(dá)克：OPXT）和住友電工旗下Excelight通信公司在OFC上宣布達(dá)成了一項(xiàng)光收發(fā)模塊多源協(xié)議（MSA）。該項(xiàng)CFP多源協(xié)議（MSA）是為了定義一種熱插拔光收發(fā)模塊的封裝規(guī)格，以推動40Gb/s和100Gb/s應(yīng)用，涉及下一代高速以太網(wǎng)應(yīng)用（40GbE和100GbE）。可插拔CFP收發(fā)模塊可支持組成骨干網(wǎng)的數(shù)據(jù)通信和電信網(wǎng)絡(luò)的超高帶寬需求。業(yè)內(nèi)分析師表達(dá)，由于高質(zhì)量視頻業(yè)務(wù)（如視頻點(diǎn)播、IPTV等）和高速高容量接入網(wǎng)（FTTx和WiFi）建設(shè)的推動，到2023年，IP流量以每兩年增長一倍的速度增長，從而將導(dǎo)致核心網(wǎng)帶寬局限性。為滿足帶寬需求，運(yùn)營商已經(jīng)計劃部署下一代高速網(wǎng)絡(luò)。IEEEP802.3ba專門小組目前也正積極制訂40Gb/s和100Gb/s以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。此外，除了現(xiàn)有的40Gb/s電信標(biāo)準(zhǔn)，OIF和ITU-T也正致力于標(biāo)準(zhǔn)化100Gb以太網(wǎng)長途傳輸中的SDH/OTN電信接口。遵循CFP多源協(xié)議（MSA）的可插拔收發(fā)模塊將被應(yīng)用于40Gb/s和100Gb/s接口。CFA多源協(xié)議（MSA）重要是定義以相同封裝支持多種應(yīng)用的模塊規(guī)格。這些應(yīng)用涉及多種協(xié)議（如40GbE、100GbE、OC-768/STM-256和OTU3等）、不同媒體類型（如多模和單模）以及不同連接距離。CFA多源協(xié)議運(yùn)用許多創(chuàng)新特色設(shè)計，如高級溫度管理（advancedthermalmanagement）、電磁干擾管理（EMImanagement）和10Gb/s信號完整性（10Gb/ssignalintegrity）等來定義光收發(fā)模塊的機(jī)械封裝、光連接器、帶插針10x10Gb/s電連接器、基于MDIO的模塊管理接口和系統(tǒng)板上的硬件等。（美國）俄勒岡HILLSBORO和得克薩斯RICHARDSON—2023年4月9日，全球射頻產(chǎn)品的領(lǐng)導(dǎo)廠商和晶圓代工服務(wù)的重要供應(yīng)商TriQuint半導(dǎo)體公司（納斯達(dá)克：TQNT），今天宣布推出兩款驅(qū)動放大器---TGA4943-SL（40Gb/s）和TGA4956-SM（10Gb/s）。TGA4943-SL是用于下一代40Gb/s光通信網(wǎng)絡(luò)的首款表面貼裝技術(shù)（SMT）器件，這款高性能器件將可簡化裝配，并大幅減少功耗，使工程師可以設(shè)計出市場合需的更快、更經(jīng)濟(jì)的網(wǎng)絡(luò)；TGA4956-SM是應(yīng)用于10Gb/s光通信市場，尺寸更小、性能更高的驅(qū)動放大器。這兩款新型器件在美國加州SanDiego市舉辦的光纖通信（OFC）研討和展示會上進(jìn)行發(fā)布和展示。

TriQuint的TGA4943-SL是首款在表面貼裝封裝內(nèi)集成多個放大器和濾波器的產(chǎn)品，該產(chǎn)品使設(shè)計師可以很方便地組裝40Gb/s光網(wǎng)絡(luò)。TriQuint的新型驅(qū)動放大器針對重要制造商的光模塊進(jìn)行了優(yōu)化，在提供方便性的同時，性能上的優(yōu)勢涉及高輸出驅(qū)動能力、高邊沿速率、和對干凈信號杰出的信噪比。TriQuint光網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品市場經(jīng)理MikeTessaro表達(dá)：“新的TGA4943-SL在許多方面都取得了重大進(jìn)步。其功耗相稱低，只有2.1W，大約是其他光網(wǎng)絡(luò)解決方案的50%。這是個更綠色環(huán)保的產(chǎn)品，可以真真切切地為網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商節(jié)約成本?！盩essaro補(bǔ)充說：“TriQuint的新驅(qū)動放大器是與重要收發(fā)器和模塊制造商協(xié)作研發(fā)出來的。器件借鑒了市場上現(xiàn)有驅(qū)動放大器的成功經(jīng)驗(yàn)，涉及TriQuint公司用于10Gb/s光網(wǎng)絡(luò)的TGA4953和TGA4954。特別是，新模塊可滿足DQPSK（差分正交相移鍵控）調(diào)制標(biāo)準(zhǔn)對性能的規(guī)定，從而實(shí)現(xiàn)高速40Gb/s光網(wǎng)絡(luò)。更大帶寬的高速網(wǎng)絡(luò)使運(yùn)營商可以用更經(jīng)濟(jì)有效的方式滿足全球市場對帶寬不斷增長的需求。”市場研究與征詢機(jī)構(gòu)StrategyAnalytics公司注意到，盡管全球經(jīng)濟(jì)尚不明朗，但社區(qū)網(wǎng)絡(luò)和其他數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用使消費(fèi)者對帶寬的需求在不斷擴(kuò)大，促使通信公司去建立更快、更有效率的高帶寬網(wǎng)絡(luò)。StrategyAnalytics公司GaAs和復(fù)合半導(dǎo)體技術(shù)服務(wù)總監(jiān)AsifAnwar表達(dá)：“電信公司必須不斷對10Gb/s和40Gb/s網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行投資。長途通信市場需要使用特殊的LiNbO3調(diào)制器，而基于GaAs的驅(qū)動器可以提供最佳的性能。通過改善這些驅(qū)動器的性能，同時減小功耗和改善核心器件的熱操作，這對于保持電信公司在網(wǎng)絡(luò)上的投資勢頭是十分重要的因素?！盇nwar先生補(bǔ)充到：“StrategyAnalytics預(yù)計到2023年，GaAs驅(qū)動器的整體增長將達(dá)成7%，而40Gb/s市場的增長會更高一些，這是由于為了在現(xiàn)有光纖網(wǎng)絡(luò)上提供更多帶寬，需要采用DQPSK這樣效率更高的脈沖傳輸方案。根據(jù)對市場的評估，我們認(rèn)為TriQuint在開發(fā)光驅(qū)動放大器技術(shù)上居于領(lǐng)先地位。”TriQuint同期發(fā)布的用于10Gb/s光網(wǎng)絡(luò)的表面貼裝驅(qū)動放大器TGA4956-SM，其封裝尺寸為8mmx8mm。這款新的驅(qū)動放大器比前一代產(chǎn)品的尺寸更小，在性能上的增強(qiáng)涉及更低的功率耗散，可以減少系統(tǒng)內(nèi)浪費(fèi)的熱量，并減少整體功耗。放大器可以采用低驅(qū)動電壓（3Vpp）和高驅(qū)動電壓（6Vpp），可擴(kuò)展的電源電壓以及更容易和更經(jīng)濟(jì)的表面貼裝，使其很適合于10Gb/s網(wǎng)絡(luò)的升級。TGA4943-SL（40Gb/s）和TGA4956-SM（10Gb/s）現(xiàn)可提供樣片和評估板。TGA4956-SM的數(shù)據(jù)表和參數(shù)，可至網(wǎng)址下載。欲尋求技術(shù)支持或TGA4943-SL的數(shù)據(jù)表，請寫郵件至，聯(lián)絡(luò)TriQuint的產(chǎn)品營銷部門。請?jiān)趀-mail的標(biāo)題行標(biāo)明產(chǎn)品型號。關(guān)于TriQuintTriQuint公司成立于1985年，通過向全球重要通信公司提供高性能的射頻模塊、元件和晶圓代工服務(wù)，達(dá)成“連接數(shù)碼世界，貫通全球網(wǎng)絡(luò)”的理念。TriQuint的產(chǎn)品被全球最大的5家手機(jī)制造商中的4家公司所廣泛采用。TriQuint公司運(yùn)用先進(jìn)流程，采用砷化鎵、SAW聲表面波、BAW聲體波技術(shù)等，制造標(biāo)準(zhǔn)和定制產(chǎn)品，為涉及無線電話、基站、寬頻通信和國防等應(yīng)用領(lǐng)域提供解決方案。TriQuint公司是美國國防高級研究計劃署3年計劃的重要參與者，主導(dǎo)開發(fā)高級氮化鎵（GaN）放大器，并為美國重要國防及航天承包商提供砷化鎵產(chǎn)品。據(jù)StrategyAnalytics的2023年8月報告，TriQuint公司是全球第三大砷化鎵設(shè)備供應(yīng)商和全球最大的商用砷化鎵晶圓代工供應(yīng)商。TriQuint在俄勒岡、得克薩斯和佛羅里達(dá)州均設(shè)有經(jīng)ISO9001認(rèn)證的工廠，并在哥斯達(dá)黎加設(shè)有工廠。設(shè)計中心則設(shè)于北美和德國。

WTD40G光收發(fā)模塊通過鑒定驗(yàn)收

頻道：光電子

發(fā)布時間：2023-11-01

近日，由武漢市科技局組織有關(guān)專家對武漢電信器件有限公司（wtd）承擔(dān)的武漢市重大科技創(chuàng)新專項(xiàng)子課題“40gb/s光發(fā)射/光接受模塊”進(jìn)行了科技成果鑒定。

40gb/s光發(fā)射/光接受模塊是一個雙向傳輸模塊，用于為sdh光物理層和電段層之間提供sdh兼容的電/光接口。該模塊集成了一個40gb/s的光發(fā)射單元和一個40gb/s的光接受單元，并帶有16：1mux/demux功能。在接受部分，它將高速（40gb/s）光信號轉(zhuǎn)換成40gb/s的電信號，再通過放大整形后解復(fù)用成16路并行2.5gb/s電信號輸出。在發(fā)射部分，模塊將16路并行輸入的2.5gb/s電信號復(fù)用成40gb/s的電信號，調(diào)制ea激光器，最終轉(zhuǎn)換成40gb/s的光信號輸出。它將高速（40gb/s）電信號所有在模塊內(nèi)部解決，外部電接口為2.5gb/s的數(shù)據(jù)信號。此外，模塊中還包含時鐘綜合電路和時鐘恢復(fù)電路，是一個具有3r功能的模塊。

40gb/s光發(fā)射/光接受模塊是目前光模塊領(lǐng)域最先進(jìn)、技術(shù)規(guī)定最高的產(chǎn)品，具有相稱的技術(shù)難度。

另一方面是資金投入的問題，由于昂貴的設(shè)備等投入，使國內(nèi)外很多野心勃勃、試圖開發(fā)40gb/s光收發(fā)模塊的公司望而卻步。

在中國，由于采用了比較謹(jǐn)慎和務(wù)實(shí)的研發(fā)策略和技術(shù)路線，在國外一哄而上開發(fā)40gb/s項(xiàng)目的時候，采用了預(yù)研分析、穩(wěn)健跟隨的方法，等待和捕獲最佳研發(fā)時機(jī)和市場切入點(diǎn)。

項(xiàng)目組在研發(fā)過程中發(fā)動全體研發(fā)人員的智慧,憑借wtd雄厚的技術(shù)底蘊(yùn)，運(yùn)用公司內(nèi)外各種可以運(yùn)用的資源,克服了種種困難，解決了各種難題，積極推動項(xiàng)目的進(jìn)行，準(zhǔn)時順利完畢了項(xiàng)目任務(wù)書的各項(xiàng)指標(biāo)規(guī)定。

鑒定委員會認(rèn)真聽取了課題負(fù)責(zé)人所作的研制報告、技術(shù)報告等文獻(xiàn)，審查了項(xiàng)目組提供的各類技術(shù)文獻(xiàn)，并對鑒定的成果進(jìn)行了現(xiàn)場的檢查。通過認(rèn)真討論，鑒定委員會一致認(rèn)為：

40gb/s光發(fā)射/光接受模塊是40gb/s光纖傳輸系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，研究開發(fā)我國自主知識產(chǎn)權(quán)的40gb/s光發(fā)射/光接受模塊具有重大而深遠(yuǎn)的意義。目前各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)達(dá)成或優(yōu)于協(xié)議的規(guī)定，屬于國內(nèi)首創(chuàng)，并達(dá)成國際同類產(chǎn)品先進(jìn)水平。產(chǎn)品達(dá)成了實(shí)用化水平，通過了并通過了用戶試用。建議根據(jù)市場的需要，建立規(guī)模生產(chǎn)線，進(jìn)一步減少成本，以良好的性價比參與國內(nèi)外市場競爭。

隨著我國加入wto,通信運(yùn)營業(yè)和通信設(shè)備制造業(yè)所面臨的競爭局勢更加嚴(yán)峻。40gb/ssdh(stm_256)光纖通信設(shè)備和系統(tǒng)是光傳輸網(wǎng)的發(fā)展方向,是光纖通信的制高點(diǎn),也是光通信技術(shù)實(shí)力的標(biāo)志之一。40gb/ssdh(stm_256)在國際上可以掌握的國家不多，40gb/s光發(fā)射/光接受模塊技術(shù)的突破，將使我國在光通信領(lǐng)域與國際水平的差距進(jìn)一步縮小，對我國民族光通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有重要意義。這其中關(guān)鍵的一點(diǎn)就是要研究開發(fā)40gb/s光模塊，它是40gb/s光纖傳輸系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。進(jìn)行40gb/s光模塊的開發(fā)不僅是適應(yīng)光通信的發(fā)展，產(chǎn)生明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，并且能在平抑國外產(chǎn)品價格的同時，更加有力推動國產(chǎn)高速傳輸系統(tǒng)的發(fā)展。1/8/2023,

Mintera

今天宣布初次商業(yè)發(fā)售40Gps

DWDM

DPSK光模塊。Mintera

的MI

4000XM

自適應(yīng)-DPSK

產(chǎn)品與JDSU共同開發(fā)，采用標(biāo)準(zhǔn)300針封裝。這次商業(yè)發(fā)售的用戶為歐洲一家客戶。除了他們其他幾家廠商也選擇了Mintera的這一產(chǎn)品。Mintera總裁Terry

Unter表達(dá)這一發(fā)售是光通信工業(yè)界一個重要轉(zhuǎn)折點(diǎn)?；ヂ?lián)網(wǎng)視頻內(nèi)容的大量增長正在驅(qū)動電信運(yùn)營商部署性價比更高的40Gbps產(chǎn)品。A-DPSK技術(shù)已經(jīng)被幾乎所有設(shè)備制造商驗(yàn)證過。未來將會看到MI-4000XM產(chǎn)品更多的發(fā)售。

6/30/2023,寬帶業(yè)務(wù)的快速發(fā)展，催生了核心路由器40G業(yè)務(wù)端口的出現(xiàn)，迫切需要解決40G的傳輸問題。在我國經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的珠三角、長三角、環(huán)渤海經(jīng)濟(jì)帶城域網(wǎng)核心節(jié)點(diǎn)之間已經(jīng)采用了并行多個10G端口的捆綁方式，但這種方式給運(yùn)維、管理帶來了難度，開銷龐大、端口效率不高，電信運(yùn)營商的數(shù)據(jù)部門有較強(qiáng)的配置40G數(shù)據(jù)端口的意愿，40G應(yīng)用已迫在眉睫。而40G傳輸面臨一系列關(guān)鍵技術(shù)的突破以及工程應(yīng)用問題的解決。本文點(diǎn)評了40G的核心技術(shù)，簡要分析了40G工程應(yīng)用中需要關(guān)注的問題。

一、40G

DWDM關(guān)鍵技術(shù)

在10G超長傳輸技術(shù)基礎(chǔ)上，40G要走向?qū)嵱眠€需新的技術(shù)突破，重要有新型光調(diào)制技術(shù)、動態(tài)色散補(bǔ)償技術(shù)以及偏振模式色散補(bǔ)償?shù)取?/p>

1.

碼型調(diào)制技術(shù)

40G要走向?qū)嵱没?，新型光調(diào)制格式是關(guān)鍵。筆者認(rèn)為目前以及未來幾年可以預(yù)見并可望實(shí)用的光調(diào)制碼型有：NRZ、ODB、DPSK、DQPSK/RZ-DQPSK以及PM-QPSK。

非歸零（NRZ）碼型用高光功率表達(dá)“1”碼，接近于零的低光功率表達(dá)“0”碼，相連的“1”碼之間光功率保持高水平。NRZ可以采用EA或MZ做光調(diào)制器，光發(fā)送和接受單元都比較簡樸。但在40Gbps系統(tǒng)中，NRZ的OSNR容限以及傳輸?shù)姆蔷€性限制了系統(tǒng)的波長間隔和無電中繼傳輸距離，其僅合用于作為40G客戶側(cè)接口或100GHz波長間隔的城域傳輸接口。

光雙二進(jìn)制（ODB）碼型是三電平光調(diào)制格式，用接近于零的低光功率表達(dá)“0”碼，用高光功率表達(dá)“1”碼，但相鄰“1”碼相位也許相差π，從而有效壓縮了光譜寬度。ODB有多種實(shí)現(xiàn)方案，業(yè)界關(guān)注較多的有2種：

相位整形光雙二進(jìn)制（PSBT）碼型，采用5階Bessel低通濾波器實(shí)現(xiàn)2電平到3電平變換，這樣奇數(shù)個“0”兩邊的“1”相位相差π，偶數(shù)個“0”

兩邊的“1”相位相同。其優(yōu)勢為頻譜帶寬窄，色散容限高，能合用于50G波長間隔的DWDM系統(tǒng)。劣勢是眼圖不好，OSNR容限接近NRZ碼型。

傳號交替反轉(zhuǎn)（AMI）碼型，“0”碼用零電平表達(dá)，相鄰“1”碼交替用“＋1”和“－1”，即相鄰“1”碼相位相差為π，并且對“1”進(jìn)行了歸零。優(yōu)勢是用于100GHz間隔系統(tǒng)可以顯示歸零碼對OSNR明顯的改善效果，較PSBT會有2dB左右改善。其劣勢是光通道帶寬不能太窄，只能用于100GHz間隔以上DWDM系統(tǒng)。

差分相移鍵控（DPSK）碼型是將數(shù)據(jù)承載于臨近光脈沖的差分相位上，即前后兩個信號脈沖的光載波相位相同則表達(dá)是數(shù)字碼“1”，相反則表達(dá)是數(shù)字碼“0”。DPSK的頻譜能量集中，頻譜效率高，可以改善色散容限、非線性容限。DPSK光接受端需要光解調(diào)器，采用平衡檢測OSNR容限可以比NRZ改善約3dB。特別是光解調(diào)器的兩臂設(shè)立合適的延時量，可以以較小的光通道濾波損傷達(dá)成支持50GHz波長間隔DWDM系統(tǒng)的能力，因此DPSK是目前技術(shù)成熟、性價比最佳的支持50GHz波長間隔的骨干網(wǎng)DWDM系統(tǒng)解決方案，用于100GHz波長間隔系統(tǒng)更有優(yōu)勢。

差分正交相移鍵控DQPSK碼型事實(shí)上是兩路DPSK調(diào)制信號相差半個時鐘周期疊加。DQPSK的頻譜帶寬只有DPSK的一半，可以很好地支持50GHz間隔的40Gbps

DWDM傳輸，擁有良好的PMD和色散容限。目前研究較多的是RZ-DQPSK，它結(jié)合了RZ和DQPSK的優(yōu)點(diǎn)，具有良好的非線性克制能力和高的色散與PMD容限。但實(shí)現(xiàn)方案比較復(fù)雜，目前集成度低是其商用的重要障礙，性能上與10G

NRZ混傳也許會受到嚴(yán)重?fù)p傷。

偏振復(fù)用正交相移鍵控PM-QPSK碼型事實(shí)上是兩路偏振態(tài)正交的QPSK調(diào)制信號疊加，這樣其單個調(diào)制信號的速率就變成了10G

bps。因此在性能上是與目前10G

DWDM系統(tǒng)最接近的一種40G調(diào)制格式，但其實(shí)現(xiàn)方案在現(xiàn)有技術(shù)水平下過于復(fù)雜，集成度低，特別是工程中的可用性需要驗(yàn)證。

2.

動態(tài)色散補(bǔ)償（TDC）技術(shù)

TDC技術(shù)是目前40G較成熟的光調(diào)制格式，色散容限都在±200ps/nm之內(nèi)，考慮到色散補(bǔ)償模塊補(bǔ)償精度及色散斜率補(bǔ)償與光纖的失配、環(huán)境溫度變化對色散的影響以及線路維護(hù)也許導(dǎo)致色散變化等，40G長距離傳輸系統(tǒng)動態(tài)色散補(bǔ)償是必配的。

動態(tài)色散補(bǔ)償技術(shù)長遠(yuǎn)來說，我們看好電色散補(bǔ)償（EDC）方法。但目前光的色散補(bǔ)償技術(shù)較成熟，重要有光纖啁啾Bragg光柵（FBG）技術(shù)、GT

Etlon標(biāo)準(zhǔn)具技術(shù)、虛成像相移陣列技術(shù)等實(shí)現(xiàn)方式，光纖光柵（FBG）相比較而言最成熟。

動態(tài)色散補(bǔ)償應(yīng)自動優(yōu)化色散補(bǔ)償量，而整個鏈路的殘余色散量無法在線監(jiān)測，目前基本依據(jù)接受點(diǎn)糾錯前的誤碼率來閉環(huán)調(diào)整，而誤碼引起的因素很多，所以必須采用有效的優(yōu)化控制算法。

3.

偏振模色散補(bǔ)償（PMD）技術(shù)

光纖鏈路PMD重要影響因素是光纖、色散補(bǔ)償模塊和光放大器，其他器件數(shù)量少，對鏈路PMD影響較小。較成熟的40G光調(diào)制格式，如按器件/模塊廠商提供的典型參數(shù)設(shè)計，無PMD補(bǔ)償時傳輸距離500km也許就是一個坎。

目前關(guān)于PMD補(bǔ)償系統(tǒng)的研究在光域、電域和光電域結(jié)合等多個方面同時展開。重要依賴測得的偏振度（DOP）、電域特定信號譜功率、電域所有信號譜功率、誤碼率（BER）、眼圖監(jiān)控信號以及電域中的橫向?yàn)V波器和閾值電流技術(shù)等來調(diào)節(jié)PMD補(bǔ)償量。但目前能應(yīng)用于實(shí)際工程的PMD補(bǔ)償器很少，并且效果需要工程檢查。

二、工程應(yīng)用應(yīng)關(guān)注的問題

40G

DWDM系統(tǒng)與10G

DWDM系統(tǒng)相比，在工程應(yīng)用中應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注以下問題：

1.

系統(tǒng)的PMD問題

40G系統(tǒng)的PMD不僅要關(guān)注光纜，還要考慮站點(diǎn)內(nèi)大量的摻鉺光纖放大器（EDFA）和色散補(bǔ)償光纖（DCF）。而光纜的PMD與光纖質(zhì)量、成纜工藝水平、施工維護(hù)水平等密切相關(guān)，必須依賴實(shí)測數(shù)據(jù)，理論假設(shè)或按標(biāo)準(zhǔn)給的參數(shù)對工程設(shè)計沒有太多實(shí)用意義。

PMD具有記錄特性，最大群時延（DGD）超過容限并不意味著系統(tǒng)就會癱瘓，只是表達(dá)短期（如每年2分鐘）PMD引起的代價也許會大于1dB，會占有系統(tǒng)的裕量。

2.

40G與10G混傳問題

10G

NRZ與40

GDPSK/DQPSK混傳時，鄰近10G

NRZ比特序列導(dǎo)致的幅度隨機(jī)起伏會引起DPSK、DQPSK的相位隨機(jī)變化，從而對40Gbps的DPSK、DQPSK帶來比純40Gbps系統(tǒng)更大的傳輸損傷。由于DPSK是兩相位，DQPSK是四相位，這種XPM導(dǎo)致的相位擾動對DQPSK也許是致命的。所以在工程設(shè)計中，建議10G與40G波長最佳不要間插配置，建議分別配置在相鄰的波帶。

3.

40G客戶側(cè)接口問題

目前40G客戶側(cè)接口通常配置1550nm波長的40G

NRZ接口，對G.652光纖客戶側(cè)色散容限只有2km，對G.655光纖客戶側(cè)色散容限接近10km，因此數(shù)據(jù)中心與傳輸機(jī)房之間的40G接口必須考慮其色散限制。有以下解決思緒：

（1）配置1310nm波長的客戶側(cè)接口，ITU-T最新已建議將波長限制在G.652光纖零色散波長附近的1307~1317nm，色散受限距離可望達(dá)40km；

（2）配置1550nm波長的40G

PSBT接口，G.652可達(dá)10km，G.655光纖接近40km。

4.

40G業(yè)務(wù)保護(hù)問題

40G

DWDM系統(tǒng)相比10G系統(tǒng)每個波長通道上增長了多個動態(tài)調(diào)整的部件，如動態(tài)色散補(bǔ)償、DPSK解調(diào)器的相位鎖定、也許需配置的PMD補(bǔ)償模塊等，這些參數(shù)的調(diào)整需要糾錯前的誤碼率，并且會互相影響，需要多重循環(huán)才干完畢一次優(yōu)化，與50ms保護(hù)倒換時間相差很遠(yuǎn)。目前40G只支持客戶側(cè)的1+1保護(hù)。(來源：中國聯(lián)通網(wǎng))武漢電信推出40Gb/s

300

pin

Transponder模塊

產(chǎn)品特性

40Gb/s

短程光收發(fā)器l

l支持OC-768

SONET與STM-256

SDH信號

l16路2.488Gb/s信號復(fù)用/解復(fù)用器

光接口符合ITU-TG.693標(biāo)準(zhǔn)l

標(biāo)準(zhǔn)電接口：OIF

SFI-5

,

SXI-5l

l連接器與外型符合300

pin

MSA協(xié)議

發(fā)射關(guān)斷與信號丟失告警功能l

l標(biāo)準(zhǔn)供電電壓

工作環(huán)境溫度：0℃

~

+70℃l

應(yīng)用領(lǐng)域

局間長途通信與高速數(shù)據(jù)通信應(yīng)用l

l局內(nèi)SONET/SDH系統(tǒng)

推薦理由：WTD執(zhí)著于40G器件好數(shù)年了，這一款產(chǎn)品是他們在40G領(lǐng)域數(shù)年工作的一個結(jié)晶，并且做成Transponder的樣子更方便用戶使用。

40G絕對是光通信的前沿，盡管這兩年飽受打擊，但是AT&T最近采用西門子的40G設(shè)備成功建設(shè)了舊金山到San

Jose的傳輸線路，對于40G應(yīng)用是個鼓舞。光纖通信：40Gb/s光模塊的研究與開發(fā)隨著光通信產(chǎn)業(yè)的全面回升，光器件市場需求也不斷回升。武漢電信器件有限公司（WTD）與日本兼松株式會社成功了簽署出口日本FTTH項(xiàng)目的光器件的協(xié)議，價值2900萬美元的“光谷”最大的海外定單將進(jìn)一步促進(jìn)公司實(shí)力的壯大；加上國內(nèi)最大的光電器件供應(yīng)商的重要地位，WTD走進(jìn)了萬象更新、陽光明媚的2023年春天。

10Gb/s光收發(fā)模塊的研發(fā)成功、產(chǎn)品的多樣化、生產(chǎn)的批量化等一系列成果以及迅速占領(lǐng)的國內(nèi)高端模塊市場份額，促使WTD一路高歌猛進(jìn)，果斷、堅(jiān)決地追擊40Gb/s模塊市場，義無反顧地繼續(xù)領(lǐng)跑國內(nèi)模塊高端產(chǎn)品的研發(fā)。