超高速传输 -- 相干光通信和非相干光通信

news2024/11/13 9:59:37

概述:技术对比

项目非相干光通信相干通信
定义不需要相干本振光的光传输系统。采用本振光进行相干检测的光传输系统。
调制解调技术发送端:强度调制。
接收端:直接检测。
发送端:外调制。
接收端:本振光相干检测。
码型幅度调制(RZ/NRZ/ODB)
差分相位调制(DQPSK)
相位调制(BPSK/QPSK)
正交幅度调制(QAM)
系统结构简单。
容易实现和集成。
复杂。
技术要求高。
频谱效率低。
无法利用光载波的频率和相位信息。单信道带宽容量有限。
高。
可以检测出光信号的振幅、频率和相位所携带的信息。单信道带宽大。
色散容限低。
需要配置DCM进行色散补偿。
高。
采用DSP数字信号处理技术抵消光纤色散,可在很长距离上实现免DCM色散补偿。
ROADM架构复杂。
接收方向需要使用分波板筛选出对应的波长信号。
简洁。
相干接收可以从合波信号中选收出特定的某个波长,不需要分波板。
应用场景2.5G、10G的线路传输。
早期的40G线路传输。
多子波长100G城域传输。
100G线路传输。
超100G线路传输的。

非相干光通信基本原理

在发送端使用业务信号调整光载波的强度(幅度),在接收端对光载波进行包络检测从而恢复出业务信号。

相干光通信基本原理

        以最常用的100G相干传输为例,发送端采用ePDM-QPSK等高阶调制,接收端采用相干接收技术。其发送和接收过程如下:
1. 用偏振分束器,将激光分成x、y两个垂直的偏振方向。
2. 分别对x、y偏振方向上的光信号进行QPSK调制。112Gbit/s信号码流经过“串行-并行”转换,变成4路28Gbit/s信号。
3. 偏振合波器将X、Y两个偏振方向上已经调制好的光信号合路到一根光纤上传输。
4. 接收端将接收到的信号分离到X、Y两个垂直的偏振方向上。
5. 相干接收,将X、Y两个偏振方向上的光信号转变为电流/电压信号。
6. ADC(Analog to Digital Converter )高精度模拟-数字转换,将电流/电压信号变成0101...数字码流。
7. DSP(Digital Signal Processing)高速数字处理,去除色散、噪声、非线性等干扰因素,还原从发送端的发出的100G信号。
​相干光通信包括如下四大关键技术:
- 偏振复用和高阶调制:利用光的正交偏振特性和相位信息,将原始信号多次一分为二的处理,可以大大降低电层处理的速率。
- 相干接收技术:利用同频同相的本振激光器与接收光信号进行相干,可以从接收信号中恢复幅度、相位及偏振状态信息。
- 数字信号处理(DSP)技术:通过DSP在电信号层面解决色散带来的信号畸变和时延问题,将PMD、CD做补偿处理,可大幅提升PMD、CD容限。
- 高性能FEC算法:采用FEC前向纠错编码,可以提升系统的OSNR容限。针对不同的速率、码型和传输性能要求,可以设计不同的FEC类型和开销比例。

相干波长和非相干波长混合传输

        相干信号和非相干信号在一定条件下支持混合传输,需要根据实际工程条件做专业设计,混合传输的基本要求如下:
- 相干信号和10G信号、40G ODB非相干信号之间必须要设置隔离端,以避免相互影响导致系统性能急剧下降。
- 相干波长和40G DQPSK非相干信号之间可以不设置隔离端。
- 混合传输时,相干信号优先使用长波长,10G信号优先使用短波长,隔离带可以使用40G DQPSK信号。
- 光层ASON网络不能混合使用相干信号和10G非相干信号。

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