100G传输系统的关键技术与运用分析

周浩

【摘要】 随着各种宽带技术的发展，用户带宽需求激增，各区域的承载网、骨干层面临着越来越大的带宽供需压力。本文就结合自己的实践工作经验，对实现100G波分传输系统关键技术进行分析与探讨。

【关键词】 100G 传输系统 影响因素 关键技术

随着宽带需求爆发式增长，各区域的承载网、骨干层面临着越来越大的带宽供给压力。同时，高端100GE路由器的出现，10G/40G的传送网已经不能满足超宽带业务和100GE端口的需求，在骨干层实现100G或超100G的传输网将已经是各运营商网络建设的主流之选。

一、100G系统简介

根据定义，由光传送设备承载的100G传送数据包能够迅速完成任何类型100G数据的传输，其封装格式是OTN或者以太网。总流量分布在城域、局域以及长途密集波分复用（DWDM）网络上。这能够满足越来越高的带宽需求，降低系统复杂度，减少了用于管理的波长，提高了频谱总效率，最终降低了成本。

二、影响传输发展的主要因素

随着光学器件以及波分设备等日益成熟，WDM+EDFA技术已经逐渐从骨干网向城域网、接入网下移和参透。另外，光分插复用设备和光交叉设备的开发，点到点的WDM系统正在向复杂光的网络传输不同波长信道和面向客户提供光路由的光网络迈进。但要建成实用型的超高速、大容量的全光网络，还需要处理好3个方面的问题：（1）光纤的色散累积和非线性效应，光学器件引起的光信号在光纤中的噪声累积和串扰等问题；（2）WDM设备中的高稳定光源和波长可调的探测器等问题，OXC、OADM设备波长变换器和可调光谐滤波器，以及光交叉连接矩阵等问题；（3）设备的标准化程度、互通性和网管等问题。

三、实现100G传输系的关键技术

1、高级正交幅度调制技术。目前40G的调制方式采用两相调制（DPSK）和四相调制（DQPSK），可实现远距离传输。但100G的传输速率分别是40G和 10G的2.5和10倍，为能在50GHz的频谱内的传输信号，需考虑更有效的调制方式。为保持相应的传输波特率，100G在传输时，每信元符号都需要携带更多的比特信息，因此如果单纯考虑增加相位调制的复杂度，就必须从四相调制发展到16QAM，但由于16QAM的最小欧氏距离很小，能容忍的相位和幅度噪声也很小，所以其非线性容忍性很差，因此无法满足长距离传输，且系统设计复杂。

2、前向纠错编码。100G系统相对于40G和10G系统需要更高的FEC编码增益，而级联各种基本FEC编码算法可获得更大的编码增益，能够有效应对随机误码和突发误码。迭代FEC编码如Turbo、LDPC编码以其高编码增益广受关注，其中，迭代编码LDPC较Turbo编码具有更优的纠错特性和更低的实现复杂度。基于软判决和加乘算法的迭代式LDPC算法，其编码增益逼近香农极限，并易于采用并行处理的方式实现。

3、电域色散补偿。100G的色散补偿模块要求低损耗、非线性效应小、频带宽、体积小、重量轻、低功耗、低成本，而EDC技术在光电转换后通过信号处理技术恢复数据，通过高集成度的处理芯片运用先进的FFE、DFE、Viterbi（MLSE）等算法来进行电域的色散补偿，其具备成本低、尺寸小、自适应能力强等特点，可以满足100G系统的色散补偿需要。

4、并行模数转换。由于速率的提升单个模数转换模块将不足以完成高速的AD转换，因此可以使用并行模数转换方式，将每个周期分成若干时隙或子频带，每个ADC只负责1个时隙或频带然后用DSP恢复整个周期，这样就可以有效的实现高速信号的模数转换。

5、正交频分复用。正交频分复用技术是将传统的宽带光载波通道细分为多个相互正交的窄带子载波分别进行编码调制后复用传输，减少子信道之间的相互干扰，CD和PMD容限较大，频谱效率大为提高。

6、软判决SD/硬判决HD技术。在100G系统里，目前引进了基于软判决（SD）的第三代FEC编码技术。软硬判决的区别在于其对信号量化所采用的比特位数。硬判决对信号量化的比特数为1位，其判决非“0”即“1”，没有回旋余地。软判决则采用多个比特位对信号进行量化，采用“00”、“01”、”10“、”11“判决，通过Viterbi等估计算法提高判决的准确率，软判决也让FEC的净编码增益达到11.5dB左右，大大提升了100G系统的传输能力。

四、总结

随着高带宽传输系统的商用部署，10G/40G传送承载网已经不能满足超宽带和100GE路由器端口的需求，100G光纤传输技术逐渐成为了光通信领域新的研究热点，因此，在承载网的核心层及骨干层实现100G传输将成为必然。

参 考 文 献

[1] 覃文林，赵坤. 超100G光传输系统. C114中国通信网，2012年2月

[2] 赵文玉等. OTN关键技术及应用策略探讨[J]. 电信网技术，2010（11）：50-54