关于OFDM 的高速光传输关键技术分析

张磊磊



关于OFDM 的高速光传输关键技术分析

张磊磊

中国电信股份有限公司东莞分公司，广东 东莞 523000

使用正交频复用技术OFDM 推动了高速光通信的发展，提高了传输速率、抗色散能力和抗衰能力以及频谱的效率，系统兼容性良好。基于OFDM 的高速光传输关键技术进行了分析探讨。

OFDM技术；光传输；关键技术

1 光OFDM 系统及其原理

OFDM 正交频复用技术是一种正交频复用技术，也称作多载波调制（MCM）技术。光OFDM 系统主要是由直接检测OFDM 系统（DD-OFDM）和相干检测OFDM 系统（COOFDM）组成的，其基本理论是直接检测OFDM 系统（DDOFDM）和相干检测OFDM 系统（CO-OFDM）的原理，也就是将高速数据流经串并变换，变换成若干并行低速的子数据流，然后将这些并行数据分配到大量彼此正交的子载波上进行并行传输；在频域上可描述为：在频域内将给定信道分成许多正交的且相互重叠的子信道，在每一个信道上使用一个子载波进行调制，个子信道载波互相正交，并进行传输[1]。

光OFDM 系统具有许多优势，传输速率很快，抗色散能力和抗衰能力强，频谱效率非常高，系统兼容性良好。据科学研究表明，光OFDM 系统使用了多进制调制技术MQPSK 和MQAM、循环前缀（CP），这样就可以抵抗乱码干扰（ISI）。

此外，光OFDM 系统集合了光通信与无线OFDM 技术的优点，频谱效率非常高，可以达到10bit/s/Hz 甚至更高。而且使用CP 技术以后，光OFDM 系统不需要复杂的CD 补偿和色散管理，既提高了数据传输速度，也净化了网络环境。另一方面，光OFDM 系统使用了DSP 技术，该技术不仅可以消除CD 对传输信号的不利影响，而且能够优化光OFDM 系统的性能[2]。

2 光OFDM 系统的仿真性能

仿真技术是用模拟装置组成的试验系统研究真实系统的技术方法，光OFDM 系统的仿真性能是由该系统的系统装置所决定的，其主要装置包括发射机、调制器、接收机等。要实现光OFDM 系统的仿真性能就要遵循基本原理，充分发挥发射机、调制器、接收机的作用，发射机和调制器一般都安装在直接检测OFDM 系统，接收机组装在相干检测OFDM系统，这样分工可以减轻光OFDM 系统的符合，提高数据信号的传输速度，避免乱码干扰。

3 基于OFDM 的高速光传输系统的关键技术

基于OFDM 的高速光传输系统的关键技术主要包括多进制调制技术、循环前缀CP 技术、光通信与无线OFDM 技术、CP 技术、DSP 技术、光线链路技术、卫星通信技术与微波技术。这些技术虽然各有优势，但也存在一些缺陷，因此，在使用这些技术的时候应注意扬长避短。多进制调制技术MQPSK和MQAM 可以灵活转换数据信号，但是不能单独使用，需要和CP 技术相互作用才能传输信号。光通信与无线OFDM技术可以实现光信号的无线传输，但是信号传输质量不稳定，容易受到外界的干扰，因此要加强这两种技术的抗衰能力。DPS 技术基本已成熟，可以消除CD 对传输信号的不利影响，加强了光OFDM 系统的抗干扰能力，但是还需要进一步优化，增强该技术的抗色散能力。

光纤链路技术需要光发射机、光纤光缆和光接收机的辅助，其中的光发射机一般由调制器、光源以及驱动器组成，可以实现对信号的调制，然后将光信号耦合进光纤中进行传输。光线光缆是光纤传输网络中的传输通道，将经过光发射机调制的光信号以光纤光缆为载体实现远距离传输的目的。把耦合的光信号传输到光检测器上，实现输送信息的功能。光接收机主要由光放大器与光检测器组成，主要负责光电转换。把以光纤为载体传输的信号进行转换，把光信号转换为电信号，再经过放大电路对微弱的电信号进行放大，传送到用户端。随着光OFDM 系统的不断优化，光纤链路技术已经开始融合SDH 技术，SDH 具有传输容量大、行业标准统一、网络保护功能强大等显著优势，它在PDH 基础上对数据信号的帧结构、复用方式、传输速率等级和接口码型等特性进行了统一规范。SDH 发展方向为基于SDH 的多业务传送平台（MSTP）。MSTP 能够基于155/622 Mb/s、2.5 Gb/s、和10 Gb/s 等多种线路速率实现，既保留了固有的TDM 交叉能力和传统的SDH/PDH 业务接口，能够满足业务的需求，又提供ATM 处理、Ethernet 透传以及Ethernet L2 交换功能来满足数据业务的汇聚、梳理和整合的需要。光纤链路技术传输数据信号的容量比较大，不易受大气的干扰，具有良好的抗干扰能力，但是存在强度低、质地脆、切断熔接技术与耦合复杂、容易被挖断等缺陷，因此需要提高光纤的质地与机械强度，遵循高内聚与低耦合的原则。

微波通信技术是直接以微波作为介质进行的通信，使用该技术时要注意发信设备与接收设备系统的组合质量。其发信设备分为直接调制式发信机和中频调制式发信机。中频调制式发信机的数字基带信号调制是在中频（70 MHz 或140 MHz）实现的，能获得较好的调制特性和设备兼容性，因而中大容量的数字微波设备大多采用。微波频率为0.3～300 GHz，但当下能够使用的范围仅有1～40 GHz，工作频率越高越能获得较宽的通频带与较大的通信容量。收信设备和解调设备组成了微波的接收设备系统，目前，收信设备都采用外差式收信方案。由射频系统、中频系统和解调系统三大部分组成。来自接收天线的微弱微波信号经过馈线、微波滤波器、微波低噪声放大器和本振信号进行混频，变成中频信号，再经过中频放大器放大、滤波后送解调系统实现信码解调再生。微波通信技术有许多优点，也存在不少的缺点，其优点是能够进行直线通信，规划频率，传输质量好，信号稳定可靠，抵抗自然灾害的能力很强。但是，该技术在电波波束方向不能受到阻挡，容易受到地球曲面的影响和空间传输的损耗，所以，要在每隔几十千米的位置建立中继站，方能延伸电波。而且，微波电路建设工程要在无线电管理部门的严格管理之下进行，不能在同一微波电路上使用相同的频率[3]。

卫星通信技术已全面向数字化方向发展，目前，卫星通信技术均采用DVB 标准，该系统可以灵活传送MPEG-2 标准的数据信号，使用统一的MPEG-2 传送TS 复用，运用Si系统提供数据信号的细节信息，并使用统一的一级RS 前向纠错系统和统一的加扰系统。卫星通信传输比较稳定，可以节约成本，但是，卫星通信往往存在星蚀、日凌中断和雨衰现象，因此要将卫星链路建设在大气层以上的宇宙空间，并建立多条卫星路径，以提高卫星数据信号的传输质量。

4 结束语

综上所述，使用正交频复用技术OFDM 推动了高速光通信的发展，提高了传输速率、抗色散能力和抗衰能力以及频谱的效率，系统兼容性良好。光OFDM 系统主要是由直接检测OFDM 系统和相干检测OFDM 系统组成的。基于OFDM的高速光传输系统的关键技术主要包括多进制调制技术、循环前缀CP 技术、光通信与无线OFDM 技术、DSP 技术、卫星通信技术与微波技术，每一种技术各有优劣，因此在使用集成技术要充分发挥每一种技术的优势，完善各种技术的不足，全面优化光OFDM 系统，提高数据信号传输质量。

[1]刘欣.基于OFDM 技术的光传输系统的研究[J].数字技术与应用，2015（7）：25.

[2]陶心一.光OFDM 传输系统的分析与实现[D].北京：北京邮电大学，2011.

[3]宁婧.基于OFDM 的高速光传输系统的关键技术研究[D].北京：北京邮电大学，2010.

High-speed optical transmission of the key technical analysis on OFDM

Zhang Leilei

China Telecom Corporation Limited Dongguan Branch，Guangdong Dongguan 523000

The use of orthogonal frequency multiplexing OFDM promote the development of high-speed optical communications， to improve the transmission rate， and anti-anti-dispersion capacity and capability spectrum efficiency， system compatibility is good. Article OFDM-based high-speed optical transmission key technologies Analysis and Discussion.

OFDM technology；optical transmission；key technology

TN929.1

A

1009-6434(2016)09-0066-02