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)務的大力驅(qū)動下，路由器40G接口已經(jīng)開始商用，40G波分復用（WDM）技術(shù)的難點逐步解決，近期人們討論的技術(shù)焦點已經(jīng)由40GWDM是否可商用演化為在實際網(wǎng)絡(luò)中應該選擇什么樣的技術(shù)來部署40GWDM系統(tǒng)。

    隨著個別廠家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接成為業(yè)界關(guān)注的焦點,由于路由器采用彩光口與WDM系統(tǒng)對接時存在關(guān)鍵缺陷，因此路由器采用白光口和WDM進行對接依然是最佳組網(wǎng)方案。

    另外，相對于以往的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,選擇什么碼型的WDM技術(shù)是業(yè)界關(guān)注的另一個話題。面對多種特征各異的40G調(diào)制編碼格式，在綜合考慮其他系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)的基礎(chǔ)上，應主要從傳輸距離、通路間隔、與10G系統(tǒng)的混傳、成本與性能的平衡等方面進行選擇。ODB作為成熟可行的技術(shù)，性價比高，適合短距離傳送；DRZ是40波超長距離傳輸中性價比最好的技術(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)對接的優(yōu)勢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)的運行維護、組網(wǎng)層次等方面存在明顯的缺陷。

    首先，無法對WDM網(wǎng)絡(luò)及光纖鏈路實施有效維護和管理，且與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)維護體制沖突。由于路由器和WDM系統(tǒng)一般是兩個獨立的廠商設(shè)備，如果在WDM側(cè)不采用OTU進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)備的維護體系不同，會造成故障定位方面的混亂和不一致、責任不清。

    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、色散補償、光放大器自動功率調(diào)整等多種措施綜合實現(xiàn)，一旦去掉OTU單元，采用不同廠家的彩色光口對接，難以進行統(tǒng)一的系統(tǒng)設(shè)計，網(wǎng)絡(luò)性能很難保證。

    最后，組網(wǎng)的可擴展性差。這種組網(wǎng)方式類似WDM網(wǎng)絡(luò)中的集成式系統(tǒng)，需要針對不同的路由器彩光口進行系統(tǒng)設(shè)計，不同的彩色光口的碼型、CD和PMD容限都可能不同，會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)對接時回避了上述問題，同時也是網(wǎng)絡(luò)中長期采用的開放式WDM系統(tǒng)的組網(wǎng)模式。因此，采用白光口進行對接是路由器與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

    鑒于實際應用需求程度和設(shè)備成本等因素，現(xiàn)有10GWDM系統(tǒng)主要采用強度調(diào)制的NRZ編碼格式。40GWDM系統(tǒng)最顯著特點是采用差異化的碼型，如基于強度調(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。實際上，40GWDM系統(tǒng)調(diào)制編碼格式具體選擇比較復雜，其與整個40G系統(tǒng)設(shè)計的其他參數(shù)密切相關(guān)，如FEC增益、系統(tǒng)功率自動控制功能、可調(diào)精細色散補償、接收機動態(tài)判決技術(shù)等等。因此，以下僅在其他設(shè)計參數(shù)假設(shè)一致的前提下討論40GWDM系統(tǒng)調(diào)制編碼選擇時應著重考慮的方面。

    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，那么實際應用時可選擇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碼型選擇時需要考慮的問題。40G與10G混傳時，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和仿真研究表明，在某些特定條件下強度調(diào)制和相位調(diào)制混傳有一定的系統(tǒng)代價，DP-QPSK(相位調(diào)制)與10GNRZ(強度調(diào)制)混傳系統(tǒng)在波長安排時須考慮該系統(tǒng)代價；而40GDRZ(強度調(diào)制)與10G系統(tǒng)(強度調(diào)制)混傳的系統(tǒng)代價可以忽略。

    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)射機側(cè)增加了預編碼，相應成本有所提高，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)射機側(cè)增加預編碼，接收機側(cè)也需要采用相位解調(diào)，相應成本提高更多，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，相應的調(diào)制和解調(diào)過程相對RZ-DPSK而言復雜性增大，成本進一步增加，由于波特率降低了一半（20Gbaud/s），相應的CD和PMD容限更大，但非線性效應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，又采用了偏振復用技術(shù)，信號波特率降低到10Gbaud/s，相應的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)非常復雜，總體成本進一步提升。

    因此，在具體應用時應根據(jù)實際的網(wǎng)絡(luò)傳輸需求、系統(tǒng)其他參數(shù)的設(shè)計、實現(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，比DPSK實現(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實現(xiàn)簡單，在50GHz間隔超長距傳輸中性價比最高，是C波段80波系統(tǒng)的最佳選擇。