100G关键技术之数字相干接收技术

7/8/2013，随着社会信息化进程的不断推进，视频点播、P2P、IPTV等视频业务以及3G、LTE、云计算和物联网等新兴应用对带宽需求剧增。据预测，未来5年干线流量的GAGR超过80%，5年后干线网络带宽需求将是当前的10～15倍。当前的10G和40G WDM光传输系统无法满足高速增长的传输容量需求，100G应运而生。

　　100G技术已经成为骨干网建设新选择。100G系统能有效提升单根光纤传输容量，提高光纤资源利用效率，大幅缓解光纤资源压力，并大幅降低单位比特能耗和设备占地面积。100G数字相干接收技术使光传输系统具有足够色散容限和偏振模容限，无需考虑线路传输色度色散和偏振模色散影响，给网络建设和运维带来更多便利。

　　2012年以来，全球运营商对100G技术热情不断上涨。一份来自Infonetics的报告显示，在其所调研全球21家无线及综合业务电信运营商采购决策者中，95%受访者均计划部署100G。

　　不同于以往的2.5G/10G/40G波分传输系统，100G光传输在实现上伴随着一系列重大变革，包括偏振复用相位调制技术、基于数字信号处理的数字相干接收技术和基于软判决的第三代超强纠错编码技术等。100G光传输采用数字相干接收机通过相位分集和偏振态分集将光信号的所有光学属性映射到电域，利用成熟的数字信号处理技术在电域实现了偏振解复用、信道损伤(CD、PMD、非线性效应)均衡补偿、时序恢复、载波相位估计、符号估计和线性解码。

　　数字相干接收技术使得光传输系统具有足够的色散容限和偏振模容限，无需考虑线路传输上的色度色散和偏振模色散的影响，这给网络建设和运维带来一系列好处，主要包括：

　　① 简化了传输线路上的光学色散补偿和偏振解复用设计，线路设计更简单；

　　② 消除了低PMD光纤的依赖，适用于各种规格的传输光纤，方便光纤线路速率升级；

　　③ 消除了传输线路DCF光纤非线性效应的影响，减少了线路放大器的数量和ASE噪声的影响，降低了线路成本，提升了系统长距传输能力；

　　④ 减小了线路传输时延，按照1km光纤5us的时延计算，消除DCF光纤所带来的时延减少非常可观，这对时延敏感的应用环境意义重大；

　　⑤ 保护恢复时间小于50ms，(不同于40G系统)100G数字信号处理自适应色散补偿算法收敛迅速，完全满足电信级恢复时延要求。

　　基于数字相干接收PM-QPSK调制的100G光传输技术在长距离光传输技术史上具有里程碑意义，这不仅仅体现在100G光传输性能的巨大提升和建网运维的显著优势上，更是由于其为后续超100G传输技术的发展奠定了基础。超100G光传输将继承100G光传输系统的设计思想，采用偏振复用、多级调制提高频谱效率，采用OFDM技术规避目前光电子器件带宽和开关速度的限制，采用数字相干接收提高接收机灵敏度和信道均衡能力。然而，超100G光传输由于非线性效应的限制，传输距离和频谱效率之间的矛盾非常显著，选择更高级别的QAM调制提高频谱效率和传输速率，其传输距离可能远低于目前100G系统。这决定了100G速率在长距离光传输应用上会占据一个比较长的时间窗口，其大规模在网应用时间保守估计在10年以上。
来源：51CTO