超高速技术实现的方法

光传输中的复用技术是指在一条传输路径（光纤）上实现多通道的信息传输。根据复用维度的不同，有FDM（频分复用）、TDM（时分复用）、CDM（码分复用）和SDM（空分复用）等。早期的光通信仅利用TDM，在EDFA（掺铒光纤放大器）成熟后，引入了WDM（波分复用）以大幅提升传输容量。WDM实质上亦属FDM，根据载波间信号堆集的疏密，可以将这类频域复用技术分成信道间和信道内两种。用Δf表示载波间隔，R_s表示符号率，则Δf/R_s可以表征密集程度。当Δf/R_s>1.2时，属于信道间复用技术；当Δf/R_s≤1.2时，堆集紧密，称为信道内复用技术。信道内复用实现超过大于100Gbit/s，可认为实现超高速传输。业界报道的最高R_s约为80Gband/s，但成熟商用器件所允许的R_s则不超过35Gband/s，已接近极限的电子“瓶颈”。由于各载波信号堆集越密，对器件要求越高，实现难度越大，所以信道内复用技术是在单信道速率上升到一定阶段后才被引入光传输的。

根据业界开展的超高速光传输实验可发现，超高速光传输涉及到的技术有很多，图3-23中将其相应分成8个维度，虚线所围区域是学术界Tbit/s研究范围。商用100Gbit/s采用相干接收的单载波PDM-QPSK技术，如图3-23中细实线框区域所示。需强调的是，受制于器件性能和可实现性等，只有对学术界的技术方案进行较大程度裁减，才能得到可商用的Tbit/s技术解决方案（图中粗实线区域）。

图3-23 高速光传输技术解决方案

可见，超高速光传输技术是以100Gbit/s技术为基础，进行提升、创新得到的。考虑FEC（前向纠错）、灵活栅格等其他辅助技术，可根据其与100Gbit/s技术的关系，从以下三个部分来描述超高速全面的商用技术解决方案：

1）继承或改善：相干光接收、PDM、链路技术（光纤、光放大）和FEC技术。

2）提升：调制阶数增加（QPSK和16QAM），信号波特率翻倍或更高。(www.xing528.com)

3）创新：信道内复用（MB-eOFDM和Nyquist-WDM）、灵活栅格和非线性均衡。

进行继承改善和提升方面，高速传输技术可采用的调制以及接收方式如图3-24所示，具体内容见3.4节、3.5节。

图3-24 现有高速传输可选调制技术及接收方式

进行创新性方面，采用信道内复用技术，近年来研究者们提出了许多方案来实现超高速单信道光传输，目前主要有CO-WDM、OFDM（SCFDM）、Nyquist-WDM（奈奎斯特波分复用）、光时分复用（OTDM）等。OFDM利用多光载波复用技术来实现Tbit/s级的超高速传输速率，实验表明OFDM（正交频分复用）和Nyquist-WDM（奈奎斯特波分复用）为单信道Tbit/s级传输速率常用的方式。而在OFDM方式中，基于EOFDM（电域正交频分复用）的Tbit/s光传输系统则具备高色散容忍度，能使用DAC（数模转换器）实现高频谱利用率的高级调制格式信号，并具有更加方便的链路灵活上下路和性能监测特性及更好的实时性能，已成为T比特级超长距离传输的主流技术。光时分复用（OTDM）技术利用差分四相移相键控（DQPSK）、偏振复用+DQPSK（PDM+DQPSK）、相干检测+数字信号处理（DSP）等方案，目前应用的OTDM传输速率已经达到100Gbit/s，160Gbit/s（单信道）系统已在实验室研制成功。OTDM技术由于受到电子器件关键技术瓶颈和容量的限制，其发展前景受到制约。而目前比较成熟的超高速传输方式大致有CO-WDM、光OFDM、Nyquist-WDM，下面分别对这几种方案的特点进行分析。