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新型光纤助力光网络迈入400G时代

发布时间:2017/8/9 丨 文章来源:admin 丨 浏览次数:2141

光纤是通信产业繁荣的基石,所有通信业务的承载都离不开这一最基础的物理媒介。业务的发展促进光传输网技术不断变革,光传输容量和距离也在不断刷新。目前超100G光传输系统受到传输距离的限制,新型光纤技术有望助力下一代光传输系统升级换代。

  新型光纤有助于延长400G系统传输距离

  光传输系统需要保持系统容量和传输距离之间的平衡,在长距离光传输系统中,普遍采用高阶调制方式提高频谱利用率,同时通过低损耗、新型放大器等方法来保持所需的传输距离。

  目前400G光传输系统有多种实现方式,包括四载波PM-QPSK、双载波PM-16QAM等。其中双载波PM-16QAM为业界的主流实现方式,PM-16QAM调制格式系统和PM-QPSK调制格式系统相比,具有更高的频谱效率。理论上,PM-16QAM的背靠背OSNR容限比PM-QPSK差约6.7dB,因此PM-16QAM的传输距离不到PM-QPSK的四分之一。一方面设备厂家正在研究更高阶的FEC技术和新型放大技术(如拉曼放大器)提高系统OSNR,提升系统传输距离;另一方面,作为系统传输的物理层媒介,新型光纤也能提升系统OSNR,满足400G系统长距传输的需求。

  在400G系统无电中继传输距离达到1000km的场景中,根据骨干网光缆现状和400G PM-16QAM传输系统的性能,如果使用普通的EDFA放大器,则需要光纤的损耗达到0.14dB/km,目前的光纤技术达不到这样的损耗。如果使用普通的EDFA放大器加上大有效面积光纤,则需要光纤的损耗达到0.153dB/km,目前的光纤技术也达不到这样的损耗。如果使用拉曼放大器,则需要光纤的损耗达到0.17dB/km。如果使用拉曼放大器加上大有效面积光纤,光纤的损耗可以放宽到0.183dB/km。

  在400G系统无电中继传输距离为600km的场景中,如果使用普通的EDFA放大器,则需要光纤的损耗达到0.165dB/km,超低损光纤基本能够满足性能要求。如果使用普通的EDFA放大器加上大有效面积光纤,则需要光纤的损耗达到0.178dB/km。如果使用拉曼放大器,则需要光纤的损耗放宽到0.195dB/km。

  为了评估100G和400G传输系统在新型光纤上的传输性能,早在2014年,中国移动便在国内率先开展了实验室测试和现网试点。实验室中,100G和400G信号分别在G.652、超低损光纤和大有效面积光纤上进行传输性能测试:超低损光纤熔接后的损耗为0.175dB/km,大有效面积光纤熔接后的损耗为0.165dB/km。

  系统方面,100G系统采用PM-QPSK调制格式,400G系统采用双载波的PM-16QAM调制格式。根据实验结果结合理论分析,采用PM-QPSK调制格式的100G系统的背靠背OSNR容限约为10dB,能够在G.652光纤上传输约3000km(5dB OSNR余量);采用PM-16QAM调制格式的400G系统的背靠背OSNR容限约为18.5dB,能够在G.652光纤上传输约450km(5dB OSNR余量),测试性能结果如表1所示。对于超低损光纤和大有效面积光纤,400G的传输距离可以被延长到约600km和900km(5dB OSNR余量)。因此超低损光纤和大有效面积光纤对于延长400G系统的传输距离帮助非常大。


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