北研所新员工培训系列教程-长距离传输核心技术

长距离传输核心技术讲师：李红军编号：T010日期：2007.6.23北研所新员工培训系列教程目录第一部分引言第二部分长距离传输核心技术第三部分总结

光源=>调制技术、FEC、色散容限

光纤=>衰减、色散、PMD、非线性

光放大器=>补偿光纤及光器件引入的损耗、在放大光信号的同时引入噪声。引言---DWDM系统设计要素

多跨段长距离系统=>OSNR、色散补偿、功率均衡

单跨段长距离系统=>OSNR、光纤非线性引言---长距离DWDM系统面临的问题

OSNR=>光源调制技术、FEC、光放大器

色散补偿=>光纤色散、光源色散容限功率均衡=>光纤非线性，光放大器引言---长距离DWDM系统面临的问题FEC/AFEC技术调制技术光放大技术功率均衡技术色散补偿技术长距离传输核心技术FEC/AFEC带外前向纠错技术是一种信号数据处理技术，以牺牲带宽的代价实现超强纠错功能。FEC技术包括发送端编码和接收端解码。发送端编码－在发送端将特定算法产生的冗余码与数据一起发送。接收端解码－在接收端根据相应算法，利用冗余码检测并纠正在传输过程中可能产生的比特错误并还原信号。利用FEC/AFEC技术，可以增强传输的容错能力，从而降低系统对信噪比的要求，延长传输距离。FEC等效增加OSNR约5dB，AFEC等效增加OSNR约7dB。FEC/AFEC技术FEC/AFEC技术调制技术光放大技术功率均衡技术色散补偿技术长距离传输核心技术NRZ：NonReturn-to-zero非归零码RZ/ERZ：Return-to-zero

归零码CS-RZ：Carrier-SuppressedRZ

载频抑制码CRZ：ChirpedRZ啁啾RZDuobinary：双二进制编码调制技术----调制码型NRZ调制技术----调制码型RZ调制信号产生方法a）两级光调制－全时钟50％RZ，半时钟33％RZ，66％CS-RZb）ERZ调制技术----调制码型NRZ调制信号产生方法a）直接调制b）外部调制调制技术----光谱和眼图NRZ调制方式

调制技术----调制码型电RZ码调制方式只需一级调制器，NRZ到RZ转换由电芯片完成；调制器、驱动器的带宽宽；占空比是否可调取决于驱动器。可用EA。CWfromLDRZdataCWfromLDRZdataEA调制技术----光谱和眼图RZ调制方式

调制技术----调制码型CS-RZ码调制方式二级调制器，占空比为0.66的RZ码，且每一个相邻码元的载波相位翻转。

调制技术----光谱和眼图CS-RZ调制方式

调制技术----调制码型CRZ码调制方式它是在原来两级RZ调制基础上增加一级相位调制器，形成三级调制（数据调制、时钟调制、相位调制），相位调制器在RZ脉冲的上升沿和下降沿加入一定的啁啾量。

调制技术----光谱和眼图CRZ调制方式

调制技术----调制码型Duobinary

调制方式对普通的NRZ调制信号进行预编码和编码处理，驱动调制器输出duobinary调制光信号。调制技术----调制码型特点NRZ调制和解调简单，技术成熟，成本低，应用最广泛。频谱较窄，适用于通道间隔小的系统。对信噪比要求高，对SPM较敏感。RZ/ERZ二级调制，技术成熟，成本比NRZ高，应用较广泛。对信噪比要求比NRZ低2-3dB，对PMD容忍能力强。频谱约为NRZ的2倍，色散容限小。CS-RZ二级调制，成本高。频谱宽度介于NRZ和RZ之间，对信噪比要求比NRZ低，色散容限比RZ高。调制技术----调制码型特点CRZ三级调制，结构复杂，时延控制比较困难，成本高。对信噪比要求低，对PMD容忍度高。Duobinary预编码和编码过程比较复杂，不容易实现。频谱较窄，适于通道间隔较小的系统。对信噪比要求低，色散容限比RZ大。FEC/AFEC技术调制技术光放大技术功率均衡技术色散补偿技术长距离传输核心技术高饱和输出放大器分布式RAMAN放大器遥泵子系统光放大技术High-PowerEDFA-改善系统信噪比常用EDFA饱和输出功率为20dBm，ZXWMM900系统所用高饱和输出的EDFA输出可达24dBm以上。HOA噪声指数高于常规EDFA；HOA对运行环境要求高于常规EDFA；高饱和输出放大器分布式RAMAN放大器遥泵子系统光放大技术RAMAN放大器放大介质为线路光纤，放大特性为分布式放大，有效距离为30-50km，分布式放大的特性使其等效噪声指数可以达到0~-2dB。可以达到使系统信噪比相对改善约5dB，取决于线路距离。RAMAN放大器原理DRA-RAMAN放大器功能RAMAN放大器可以提高光信噪比或者延长传输距离。zP无RA利用RA提高光信噪比DOSNR利用RA延长传输距离DLDRA应用使用RAMAN这种低噪声的光放大器，既可以避开高功率所能够导致的非线性问题；又可以实现较高的信噪比。是一个相当良好的超长传输解决方案。高饱和输出放大器分布式RAMAN放大器遥泵子系统光放大技术RPOA的定义RPOA是远程泵浦光放大器的缩写，是在铺设传输光纤的时候嵌入一段掺铒光纤，在远端站点提供泵浦光，实现对传输光信号的放大。RPOA主要是为了满足供电条件不具备的情况下实现超长单跨段传输。RPOA：RemotelyPumpedOpticalAmplifier

RemoteOpticallyPumpedAmplifier

RPOA的背景RPOA主要是为了满足供电条件不具备的情况下实现超长单跨段传输，主要应用于以下几种环境：（1）跨越海峡、近海、穿越无人区（如沙漠、沼泽、森林等）时，无法提供电力供应或建立中继站点；（2）在偏远地区由于地域限制，中继站点设置和维护相对困难。RPOA子系统示意图放置在接收端OTM站点的泵浦光源预先埋设在线路中的掺铒光纤FEC/AFEC技术调制技术光放大技术功率均衡技术色散补偿技术长距离传输核心技术功率不均衡的原因－线路SRS效应造成的功率红移－~1dB/OTSspan；－光放大器增益不平坦度的累积；－合分波器件、功率分配器件的插损不平坦度累积；－通道功率在运行期间的功率变化功率均衡技术功率均衡技术功率不均衡的影响－不同通道之间信噪比相差很大，导致部分通道信噪比不能满足设计要求；－MPI-R点各通道功率差较大，某些通道接近接收灵敏度，影响传输性能；－各通道之间的非线性效应不同；功率均衡技术功率均衡技术－反增益斜率放大器

；－固定斜率的GFF

；－通道衰减可调合分波器–VMUXorDeVMUX

；－动态增益均衡器–DGE（DynamicGainEqualizer）VMUX－用于实现通道功率预加重－VMUX单板具备40通道的VOA，衰减量调整范围为0~10dB；MUX采用AWG器件，固有插损为8dB；功率均衡技术－VMUXVOA

VMUXAWG功率均衡技术－DGEVOADGEAWGAWGFEC/AFEC技术调制技术光放大技术功率均衡技术色散补偿技术长距离传输核心技术单模光纤中的色度色散是由于光纤的折射率随波长而改变，以及光源脉冲信号的啁啾，使得光脉冲信号中的不同频谱成份在光纤中的传输速度不同，最终导致脉冲信号传输后展宽甚至离散，限制电中继器之间的距离。色度色散取决于光纤材料折射率特性和光源的谱宽，因而与光纤的类型，光源速率，以及光源的啁啾有关。

使用具有负色散的色散补偿光纤使脉冲信号压缩，延长电中继距离。脉冲展宽TDCF脉冲压缩色散补偿原理色散补偿方案OBA

DCM+OLAOTM

OPAOTMDCM+OBA

OLAOTMOPAOTM

NRZ+FEC10Gb/s系统，OSNR>20dB+DRA，改善OSNR2-5dB，距离加倍

+AFEC，OSNR要求>18dB+xRZ，OSN