从超级通道到SDM技术：提高光传输容量的新努力

2/25/2013, Gazettabyte网站日前刊登两篇系列文章，探讨实现更高传输容量的光传输技术。不同于以往基于WDM的传输容量竞赛，研究人员新的兴趣是提高单路信号的传输速率。按现有的50GHz间隔的DWDM信道标准，已经必须使用相位调制技术来提高频谱的利用效率才能支持每通道100Gbps以上的传输。
今年2月7日，阿尔卡特朗讯宣布在巴黎到里昂的线路实现每波长400Gbps的商用传输。Infinera最近的新闻稿也总是强调他们的500Gbps超级通道技术。所谓超级通道，要同时使用多个波长的激光器，调制器和探测器。Infinera的PIC技术正可以在此发挥作用。
阿尔卡特朗讯在实验室内完成的3200公里两载波1Tbps传输试验采用了DP-16QAM调制技术，每载波可以实现640Gbps的传输速率。DP-16QAM相对现在商用100Gbps相干系统使用的DP-QPSK技术，其频谱效率从2bit/Hz提高到5.2bit/Hz。贝尔实验室在试验中还利用了其他提高码型传输速率的信号处理技术。2009年阿尔卡特朗讯首次实现1Tbps传输时采用了24个载波。
空分复用SDM技术是另外一种引发研究热潮的提高光通信系统传输容量的技术。Gazettabyte引用阿尔卡特朗讯贝尔实验室光传输系统和光网络总监Peter Winzer的话说：“如果使用带有十个纤芯的多芯光纤，每纤芯假设可以支持十个传输模式，光传输系统的传输容量就可以乘上百倍。”基于这一技术，贝尔实验室曾经利用400GHz频谱，使用2个偏振模式，8个波长，6个空间模式，每路信号采用40Gbps QPSK调制，实现3.8Tbps的总传输容量。
不过SDM技术离实用尚早。一个方便的替代是直接利用现有光缆中的多根光纤。不过这样的方案也有问题。第一，需要找到支持多根光纤的光放大器技术。第二，需要能够将信号耦合到十根光纤或者多芯光纤的光模块技术。同样，这里也有赖于光集成技术的进步。不过集成的同时也会带来严重的信号串扰问题。在接收端使用多入多出MIMO的电信号处理技术在这里可以发挥重要作用。阿尔卡特朗讯现在的100G 相干通信ASIC芯片也使用了2X2的MIMO技术。
对于SDM来说，最大的障碍还是多芯光纤的开发和部署。在现有的单模光纤的潜力没有用尽之前，SDM的应用都为时尚早。