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关于40Gbs光网络的技术特点探析摘要：40gb/s传输系统在经过接近两年的完善中，已经逐步走上了光网络发展的核心。在2011年，40gb/s已经成为了网络建设的趋势，特别是在省际一级干线的建设中，40gb/s 的dwdm成为解决带宽需求、拓展传输容量的主要技术手段。关键词：色散补偿 技术信号调制 ic芯片中图分类号：tn929文献标识码：a文章编号：1007-9416(2012)02-0046-01众所周知，光网络技术的核心部分在于编码方式的改进、光线色散补偿技术以及光网络波分复用技术。伴随一个个高难技术的不断突破，这些核心技术正逐步走向正规。通常情况下，我们要使用控制精度系数很高的控制算法才能够使接收机正确辨认输入光脉冲，主要说来，有如下几点原因：首先，线路速率为40gb/s的光波承载的业务容量是线路速率为10gb/s光承载业务容量的四倍，所以对40gb/s光在网络安全性上提出了更为严格的要求；其次，40gb/s信道与10gb/s信道之间的不同点在与40gb/s信道的线路速率是10gb/s信道线路速率的四倍，而比特间隔方面则缩小为后者的25%；最后，线路速率与色散程度构成典型的反比例关系，我们可以通过数学方法推导出40gb/s网络在受脉冲畸变以及色散影响的程度上是10gb/s网络在相关处理方面影响的16倍。明显的，在40gb/s网络中，光接收机检测脉冲功率的数值也相应地减少为10gb/s网络的四分之一。1、基于fbg的色散补偿随着10gb/s向40gb/s的技术转变，基于fbg（光纤布拉格光栅）的色散补偿器已经成为dcf(色散补偿光纤)的实用替代技术。随着dcf技术的不断成熟，对dcf技术只能进行量变而非质变的改进，因此如今已充分开放给具有突破性和高性价比的fbg技术。色散显现是光传输系统中常见的问题，主要表现在扩展方面和拖尾方面。一般情况下，信号一旦发生失真，没有及时补偿处理，就会导致由于码间干扰而形成业务的中断或者数据的丢失。为了克服色散这一问题，我们经常采用的方法就是在整个系统中安排多个dcf。dcf补偿技术是众多的补偿技术中较为简单和便捷的，一般来说，进行dcf补偿操作时所选用的色散系数四到八倍于标准的单模光纤。另外一种常用的色散补偿技术是高效率反射式fbg色散补偿技术，该技术的优点在与能够很好的控制成本以及很好的解决了40gb/s相关色散补偿的问题。由于fbg在色散补偿操作上很好地引入了特殊波长延时概念，标准光环fbg就能够很好的实现了dcm色散补偿模块的形成。2、i c芯片技术伴随10gb/s的光信号的脉冲间隔逐渐趋窄，码间干扰（isi）以及信号抖动对于信号的影响程度也随之下降。为了能够更为高速、低噪且宽带地整形和再定时光波形，确保波形高质量的传输，我们需要对数字以及模拟ic技术进行一定程度的改善。与此同时，在缩减成本方面，对于ic功能的改良以及降低功耗是两种主要的途径。在这些ic当中应用了bicmos、cmos、inp hbi、inp高电子迁移率晶体管（hent）、sige异质结双极性晶体管（hbt）等相关技术。在bicoms集成电路基础之上发展而来的sige技术在高功能、低功率的应用方面均具备较深的潜力。虽然sige hbt拥有最大的频率fmax以及较高的截止频率ft，但是由于衬底所引发的互联损耗和寄生电容使其不能表现出较为显著的高速性能，同样的问题也不可避免地在应用标准且低阻力si衬底的cmos技术当中发生。经研究发现，以上问题能够借助高电阻绝缘硅晶片来进行改善，在以令40gb/s能够切实的具备商业用途的目标基础之上，cmos技术已经得到了关键性的突破。另外，由于hemt和inp hbt都很好地应用了高电阻作为衬底，所以可以没有损耗地实现对40gb/s网络的互联操作。大量的实践证明，使用了inp hbt的40gb/s信道的传输系统集成表现很好。而我们inp hent在相关方面的研究也表明，该方法是的效果几乎达到了inp hbt的最优化集成水平。此外，微电子技术方面，研究人员对rf-cmos的研究也有了长足的进步，仅仅在ft方面和fmax方面还存在相应的一些问题。到目前为止，hbt技术和inp hent技术是高度集成化40gb/s光网络传输系统在ic电路应用中常用的关键技术，一些采用inp hemt技术的ic卡系统性能优异，成为80gb/s方面的里程碑式产品。3、脉冲调制形式脉冲信号调制格式方面技术是40gb/s传输技术系统中的重要使能环节。要结合每根光纤可利用的带宽和可达到的谱效率决定着光纤总容量。大量的实验表明，利用dwdm技术实现超过1bit/s/hz的谱效率在理论上是可以实现的。但是，如果采用二进制的调制技术(如nrz调制技术、rz调制技术)，系统最大的谱效率将会达到是1bit/s/hz，而事实上，由于警戒带的限制，谱效率将会达到1bit/s/hz以下。另外，选用先进的信号调制格式能够实现提高40gb/s信道传输在色散方面、非线性方面和pmd方面（polarization mode dispersion：偏振色散）容限的目的，而有一些调制格式可以很好地提高系统在osnr上的表现，对提升40gb/s信道的传输距离很有好处。各种调制格式中，讨论最多的是rz（return to zero：归零）调制方式。我们最常用的占空期较短的调制格式（rz调制格式、cs-rz调制格式、crz调制格式以及dms调制格式）往往都具有较高的pmd容限。dms调制格式的脉冲宽度很窄，所以dms调制格式的pmd容限要好于rz方式，但是pmd值较大时，dms调制效果就不太稳定了，调制效果不能令人满意。而cs-rz调制格式具有很强的脉冲压缩能力，能够在较高pmd值得时候还能保持很好的调制效果。另外，cs-rz（载波抑制rz）和c-rz在缓解信号上能够在光纤传输中表现出很好的非线性交互作用。目前，研究领域内对40gb/s信道的调制方式的选择上海没有形成统一的认识。多以在短距离传输上，我们从经济的角度出发，采用nrz格式方法；在长距离传输上，dpsk（差分移相键控）拥有6db的osnr改善量，从技术层面看是将来最有发展前途的长距离传输方案。为了满足互联网业务发展带宽的需求，就