云南龙网

  1. 首页 > 云知道 > >

超长距离波分传输的关键技术

云知道

前言：我们对ULHWDM传输的发展、优势和应用领域已经在之前进行了介绍，这里将重点论述ULH传输所面临的技术挑战以及相应的要害技术 。
限制光信号传输距离的因素有几个，包括放大自发辐射噪声（ASE）、色度色散、非线性效应和偏振效应 。本文主要介绍ASE噪声对波分传输系统的影响以及为克服OSNR劣化以实现ULH传输所诞生的要害技术 。
ASE与传输系统性能ASE噪声是光纤链路中光放大器生成的光噪声 。所有放大器都会带来额外的噪声，光放大器也一样 。在EDFA中，铒离子四周的电子从基态被泵浦到激发态 。在光信号穿过掺铒光纤（典型的长度大约为5至10米）时，前者从受激发的电子中抽取能量，信号随之得以放大 。可是电子可以自发地回落到基态，同时随机地辐射出光子 。掺铒光纤的前端随机辐射生成的光子可以在光纤的后部分获得放大，其放大机理与输入光信号的一样 。该额外噪声可以由噪声指数（NF）描述 。该参数说明了光放大器的放大特性有多“嘈杂” 。理论上EDFA的最小噪声指数是3dB 。但实际应用中EDFA的典型噪声指数是6dB 。由于光放大器不但能对输入的光信号和ASE噪声进行相同增益的放大，而且会额外增加一部分ASE噪声功率，因此ASE噪声会沿着传输光纤路径积累起来，这一效应可利用“光信噪比（OSNR）”这一概念来定量衡量 。OSNR定义为某信道的光功率和该信道波长上的ASE光功率之间的比值 。显然，沿着传输光纤路径上OSNR数值是逐步降低（劣化）的 。
对于一个带光放大的传输链路，作为衡量系统性能最终手段的接收比特误码率（BER）直接与接收器的OSNR有关 。其他条件不变，OSNR越大，则BER越低 。以2．5Gbps接收机为例，在背靠背（无传输）配置下接收10dB消光比的光信号，为获得10？12的BER所要求的最小OSNR的典型值为14dB？15dB，因此2．5Gbps传输系统的接收机处的OSNR必须大于这一数值 。相应这一OSNR数值称为该传输系统的“OSNR容限” 。在WDM传输系统中“OSNR容限”是衡量系统性能的最重要的光学指标之一 。其他条件不变，传输系统的OSNR容限越低，接收具有某一OSNR的信号光所获得的BER就越低，系统性能也就越优异 。
显然，OSNR最终也会对传输距离造成限制 。利用一个简单公式可以估计典型的带光放大的传输链路的OSNR 。假设每段光纤的损耗相同，每段光纤使用的光放大器的增益和噪声指数也相同，则经过N段光纤传输后，光信号的OSNR为：OSNRdB＝58dB＋入纤光功率－NF－每跨段损耗－10log（跨段数目）取单信道的入纤光功率为0dBm，每个放大器的噪声指数为6dB，每个80km光纤跨段损耗为22dB，一个8跨段光放大传输链路给出的接收端OSNR约为21dB 。考虑到2．5Gbps收发机在背靠背配置中的典型OSNR容限为14dB？15dB 。因此，在不计入传输代价时上例中的传输系统具有大于6dB的系统余量 。
10Gbps接收器的带宽较大，不但轻易受光噪声的影响，而且轻易受电噪声的影响，因此对于10Gbps传输很难获得良好的原始BER，OSNR要达到25dB才能得到10？15的BER 。在0dBm入纤光功率情况下，上述OSNR对应3个80km跨段的光放大传输 。因此须采用适当的措施延伸传输距离 。
可以看出，为使传输距离更长的同时又保持足够的OS？NR，可以增加入纤光功率，入纤光功率增加3dB可以将传输距离延长一倍 。然而入纤光功率的一味提高会引发较大的光纤非线性效应，反而不利于实现超长距离传输 。切实可行的方法主要集中在如下两方面：降低OSNR容限，如采用前向纠错（FEC）技术、码型技术等；采用低噪声光放大器，延缓OSNR的劣化，如喇曼放大技术等 。
前向误码校验技术FEC技术通过在传输码列中加入冗余纠错码，可降低接收端的OSNR容限，从而达到改善系统性能、降低系统成本的目的 。FEC所贡献的传输系统OSNR容限的降低可以称为“FEC编码增益”，编码增益越强，则纠错性能越高 。在10Gbps系统中利用G．975FEC技术可以将8×10－5的原始BER纠错至10？15，前者对应的OSNR大约是14dB？15dB 。因此单信道10Gbps的DWDM传输（带FEC和色散补偿）性能与单信道2．5Gbps的DWDM系统几乎相同 。在0dBm入纤光功率情况下，两者的OSNR受限传输距离都可达到8×80km 。而在单信道2．5Gbps的DWDM系统使用G．975FEC技术，前者的OSNR容限可降低至14dB左右（含6dB系统余量） 。

推荐阅读


上一篇：早防早治秋胡萝卜病虫害

下一篇：宜泉资本安全吗？宜泉资本靠谱吗？