選擇合適的技術(shù)部署40G WDM系統(tǒng)

    在大帶寬數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的大力驅(qū)動(dòng)下，路由器40G接口已經(jīng)開始商用，40G波分復(fù)用（WDM）技術(shù)的難點(diǎn)逐步解決，近期人們討論的技術(shù)焦點(diǎn)已經(jīng)由40GWDM是否可商用演化為在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)該選擇什么樣的技術(shù)來部署40GWDM系統(tǒng)。

    隨著個(gè)別廠家40G路由器設(shè)備可提供彩色光接口，路由器和WDM系統(tǒng)采用彩色光口還是白光口對(duì)接成為業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn),由于路由器采用彩光口與WDM系統(tǒng)對(duì)接時(shí)存在關(guān)鍵缺陷，因此路由器采用白光口和WDM進(jìn)行對(duì)接依然是最佳組網(wǎng)方案。

    另外，相對(duì)于以往的WDM技術(shù)，采用差異化的傳輸碼型成為40GWDM系統(tǒng)的最顯著特點(diǎn),選擇什么碼型的WDM技術(shù)是業(yè)界關(guān)注的另一個(gè)話題。面對(duì)多種特征各異的40G調(diào)制編碼格式，在綜合考慮其他系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)的基礎(chǔ)上，應(yīng)主要從傳輸距離、通路間隔、與10G系統(tǒng)的混傳、成本與性能的平衡等方面進(jìn)行選擇。ODB作為成熟可行的技術(shù)，性價(jià)比高，適合短距離傳送；DRZ是40波超長距離傳輸中性價(jià)比最好的技術(shù)；RZ-DQPSK是80波超長傳送技術(shù)的發(fā)展方向。

    彩光與白光之爭

    路由器采用彩光與WDM系統(tǒng)對(duì)接的優(yōu)勢(shì)是成本上省去了路由器和光轉(zhuǎn)發(fā)單元的白光接口,由于光接口的主要成本在彩光口，采用這種方式的成本節(jié)省程度非常有限，但在網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行維護(hù)、組網(wǎng)層次等方面存在明顯的缺陷。

    首先，無法對(duì)WDM網(wǎng)絡(luò)及光纖鏈路實(shí)施有效維護(hù)和管理，且與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)維護(hù)體制沖突。由于路由器和WDM系統(tǒng)一般是兩個(gè)獨(dú)立的廠商設(shè)備，如果在WDM側(cè)不采用OTU進(jìn)行故障定位和性能監(jiān)視，一旦出現(xiàn)故障異常，路由器很難實(shí)施有效的故障定位;路由器要完成數(shù)據(jù)和傳輸設(shè)備的功能，但是這兩類設(shè)備的維護(hù)體系不同，會(huì)造成故障定位方面的混亂和不一致、責(zé)任不清。

    其次，無法保障WDM網(wǎng)絡(luò)性能。WDM網(wǎng)絡(luò)性能的保障通過OTU、色散補(bǔ)償、光放大器自動(dòng)功率調(diào)整等多種措施綜合實(shí)現(xiàn)，一旦去掉OTU單元，采用不同廠家的彩色光口對(duì)接，難以進(jìn)行統(tǒng)一的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，網(wǎng)絡(luò)性能很難保證。

    最后，組網(wǎng)的可擴(kuò)展性差。這種組網(wǎng)方式類似WDM網(wǎng)絡(luò)中的集成式系統(tǒng)，需要針對(duì)不同的路由器彩光口進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，不同的彩色光口的碼型、CD和PMD容限都可能不同，會(huì)造成彩色光口波長在已有的WDM系統(tǒng)上難以開通。

    路由器采用白光口與WDM系統(tǒng)對(duì)接時(shí)回避了上述問題，同時(shí)也是網(wǎng)絡(luò)中長期采用的開放式WDM系統(tǒng)的組網(wǎng)模式。因此，采用白光口進(jìn)行對(duì)接是路由器與WDM互聯(lián)的最佳選擇，而路由器之間短距互聯(lián)時(shí)可根據(jù)具體物理傳輸條件選擇白光或彩光口。

    調(diào)制編碼格式比較

    鑒于實(shí)際應(yīng)用需求程度和設(shè)備成本等因素，現(xiàn)有10GWDM系統(tǒng)主要采用強(qiáng)度調(diào)制的NRZ編碼格式。40GWDM系統(tǒng)最顯著特點(diǎn)是采用差異化的碼型，如基于強(qiáng)度調(diào)制的NRZ、DRZ、ODB、PSBT，基于相位調(diào)制的DPSK和DQPSK以及結(jié)合偏振復(fù)用的調(diào)制技術(shù)DP-QPSK等。

    由于目前40GWDM系統(tǒng)有眾多調(diào)制編碼格式，在實(shí)際商用中如何選擇合適的傳輸碼型成為目前業(yè)界關(guān)注的問題。實(shí)際上，40GWDM系統(tǒng)調(diào)制編碼格式具體選擇比較復(fù)雜，其與整個(gè)40G系統(tǒng)設(shè)計(jì)的其他參數(shù)密切相關(guān)，如FEC增益、系統(tǒng)功率自動(dòng)控制功能、可調(diào)精細(xì)色散補(bǔ)償、接收機(jī)動(dòng)態(tài)判決技術(shù)等等。因此，以下僅在其他設(shè)計(jì)參數(shù)假設(shè)一致的前提下討論40GWDM系統(tǒng)調(diào)制編碼選擇時(shí)應(yīng)著重考慮的方面。

    第一，傳輸距離是決定碼型選擇的關(guān)鍵因素之一。在上述的幾種典型碼型中，若不考慮50GHz通路間隔的應(yīng)用需求，NRZ可用于局內(nèi)、短距和600km以內(nèi)的長距;ODB/PSBT可用于640km以上的長距,DRZ具有超強(qiáng)的非線性抑制能力，可以支持1200km以上超長距,DQPSK波特率是20Gbaud/s，OSNR靈敏度高，也適合1200km以上超長距傳輸。

    第二，通路間隔也是碼型選擇的主要條件。目前商用N×10Gbit/s系統(tǒng)通路間隔最小為50GHz，若考慮40G系統(tǒng)也支持50GHz通路間隔，那么實(shí)際應(yīng)用時(shí)可選擇ODB/PSBT、RZ-DQPSK和DP-QPSK等，其中RZ-DQPSK可以支持50GHz間隔超長距傳輸，是建設(shè)C波段80波系統(tǒng)的優(yōu)選碼型。

    第三，與10G系統(tǒng)的混傳也是目前40G碼型選擇時(shí)需要考慮的問題。40G與10G混傳時(shí)，除了考慮傳輸距離和通路間隔等共性問題之外，還需考慮兩種速率間不同調(diào)制格式之間的通道間干擾問題，目前公開的一些試驗(yàn)和仿真研究表明，在某些特定條件下強(qiáng)度調(diào)制和相位調(diào)制混傳有一定的系統(tǒng)代價(jià)，DP-QPSK(相位調(diào)制)與10GNRZ(強(qiáng)度調(diào)制)混傳系統(tǒng)在波長安排時(shí)須考慮該系統(tǒng)代價(jià)；而40GDRZ(強(qiáng)度調(diào)制)與10G系統(tǒng)(強(qiáng)度調(diào)制)混傳的系統(tǒng)代價(jià)可以忽略。

    第四，綜合考慮調(diào)制編碼格式的成本與性能的平衡。與NRZ相比，ODB/PSBT碼型在發(fā)射機(jī)側(cè)增加了預(yù)編碼，相應(yīng)成本有所提高，但支持50GHz通路間隔和高的色散容限；RZ-DPSK采用了二相位調(diào)制，除了在發(fā)射機(jī)側(cè)增加預(yù)編碼，接收機(jī)側(cè)也需要采用相位解調(diào)，相應(yīng)成本提高更多，但由于采用了相位調(diào)制、RZ脈沖和平衡接收，支持高的非線性容限和高的OSNR靈敏度，顯著延長了傳輸距離；RZ-DQPSK采用了四相位調(diào)制，相應(yīng)的調(diào)制和解調(diào)過程相對(duì)RZ-DPSK而言復(fù)雜性增大，成本進(jìn)一步增加，由于波特率降低了一半（20Gbaud/s），相應(yīng)的CD和PMD容限更大，但非線性效應(yīng)容限由于相位噪聲的影響提升幅度不大；DP-QPSK除了采用四相位調(diào)制之外，又采用了偏振復(fù)用技術(shù)，信號(hào)波特率降低到10Gbaud/s，相應(yīng)的CD和PMD容限顯著提升，但由于受相位噪聲的影響較大，非線性容限明顯降低；另外目前主要采用相干接收技術(shù)，光域處理速率較低，但電域處理速率較高，結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，總體成本進(jìn)一步提升。

    因此，在具體應(yīng)用時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)傳輸需求、系統(tǒng)其他參數(shù)的設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)成本等方面綜合考慮以選擇合適的調(diào)制編碼格式。其中ODB/PSBT實(shí)現(xiàn)簡單、成本低，是640km以上50GHz長距系統(tǒng)的最佳選擇;DRZ編碼非線性抑制能力強(qiáng)，比DPSK實(shí)現(xiàn)簡單、成本低，是40波系統(tǒng)的最佳選擇;DQPSK編碼OSNR靈敏度高，PMD容限大，比DP-QPSK實(shí)現(xiàn)簡單，在50GHz間隔超長距傳輸中性價(jià)比最高，是C波段80波系統(tǒng)的最佳選擇。