引领技术潮流，突破应用瓶颈——烽火通信40G DWDM相干解决方案

烽火通信 | 周逸聪

烽火通信从2002年开始对OTN技术进行跟踪和研发，经过多年的努力，逐步在国内引领OTN技术的发展，目前已经推出2.5G/10G/40G/100G全系列的OTN产品，形成了端到端的解决方案。

相干40G系统受限于色度色散和PMD容限的限制，其传输性能并不理想，网络建设和维护成本较高。此外，由于40G多种码型（如ODB、DPSK、DQPSK等）并存，产业链的规模优势不明显，成本居高不下。从100G以及超100G技术的发展来看，基于相干检测和DSP信道均衡技术的数字相干接收是光传输发展的必然方向。在100G尚未得到大规模部署，单比特成本优势不显著的情况下，采用基于数字相干接收的40G DWDM系统建网扩容以缓解网络带宽压力具有经济高效、双向兼容的优点。

40G相干接收技术突出性能

由于接收机光电二极管对光信号相位及相位变化不敏感，以往基于差分相位调制的40G系统（如DPSK、DQPSK调制）在接收机光电二极管之前先采用延时线干涉仪将相邻的光载波符号的相位差转换为光载波强度的变化。这种通过相邻符号自相干的接收方式无需本振光源，实现比较简单，但无法获取光信号在传输过程中的色散信息，其线路色散补偿需要借助光域的色散补偿模块完成。这种基于自相干的差分相位调制以及基于强度调制（如OOK，ODB）直接检测的40G系统，一般称为非相干40G系统。由于非相干40G系统的色散容限和PMD容限较小，一般需要对各个波长通道分别在线路和接收机进行二级色散补偿，即线路上的粗补偿和接收机侧的精确补偿。这导致系统设计和维护比较复杂，保护恢复时间受限于色散补偿调节所需的时间。

基于本振激光器的相干检测可将光信号的所有光学属性（偏振态、幅度、相位）映射到电域，可解析任意光调制格式的信息。由于本征激光器的线宽很窄，基于本振激光器的相干检测具有极好的频率选择性。此外，还可以通过调节本振激光器的功率实现对混频信号的增益控制以获得最优的接收灵敏度。

相干40G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，简化传输线路上的光学色散补偿和偏振解复用设计，减少和消除对光色散补偿器和低PMD光纤的依赖，将传输通道设计的复杂度转移到了接收机。

数字相干接收技术使得40G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，主要包括以下五点。

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，不同于非相干40G系统，相干40G系统所采用的数字信号处理自适应色散补偿算法收敛迅速，完全满足电信级保护恢复时延要求。

相干40G采用了与100G及超100G DWDM系统相同的设计思想和技术，具有与100G相当的传输性能，在现阶段具有最优的性价比，是从非相干40G系统向100G系统平滑升级的最佳过渡方案。

有效推动骨干网改造升级

烽火通信从2002年开始对OTN技术进行跟踪和研发，经过多年的努力，逐步在国内引领OTN技术的发展，目前已经推出2.5G/10G/40G/100G全系列的OTN产品，形成了端到端的解决方案。

在刚刚结束的中国联通长途传输网大模集采中，烽火通信凭借业界领先的40G相干技术、出色的综合实力从众厂商中脱颖而出，获得了超过60%的采购份额，斩获1.34亿大单，成为本次集采的最大赢家。

目前国内的骨干网大多都是上世纪部署的八纵八横的光纤网络，这些光纤部分都已经达到或者接近20年的使用时间，其PMD(偏振模色散)的容限度低、色度色散较大、光信号衰减比较严重，若采用40G相干技术改造可以进一步延长这些光纤的使用时间，缓解光纤资源的压力。烽火通信的40G相干方案中采用了高速ADC和DSP。经ADC采样后，通过高速DSP算法处理将PMD、CD做补偿处理可大幅提升PMD、CD容限。高速ADC、DSP（算法）都是相干通信关键技术。采用相干技术，有助于为运营商减少建网成本。通过在新的新建项目中采用该调制格式，可以避免使用色散补偿模块(DCM)，从而显著减少连接延迟，简化放大器设计，降低了总成本和节约了运营商机房空间。此外，它还能够减少运营开支，加快服务交付。在现有网络中，它还能够充分利用已安装的网络基础设施，从而保护运营商的资本投资。