一起聊聊400G線路傳輸方案

目前100G線路傳輸方案非常成熟并且大量商用，但隨著5G時(shí)代的到來(lái)以及4K、VR、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等新業(yè)務(wù)迅速興起，光網(wǎng)絡(luò)蓬勃發(fā)展，100G光網(wǎng)絡(luò)將越來(lái)越不能滿足帶寬的傳輸需求。

而超100G特別是400G方案，將是超高速大容量光傳輸網(wǎng)的重要演進(jìn)方向，能夠進(jìn)一步提升網(wǎng)絡(luò)帶寬并降低每比特傳輸成本。

下面我們一起聊聊400G線路傳輸方案。

400G線路方案分類(lèi)

我們用如下簡(jiǎn)化的傳輸結(jié)構(gòu)圖來(lái)表示端到端的波分系統(tǒng)：

可以看得出，線路傳輸方案主要包括三個(gè)部分：

一是發(fā)端調(diào)制，比如說(shuō)你是用PM-16QAM，PM-64QAM還是PM-QPSK；

二是線路傳輸，是否使用WSS Flex grid、低損耗光纜以及EDFA還是Raman放大器；

三是收端相干，使用第幾代SD-FEC，DSP或者光電集成等。

目前，各廠家的400G方案主要有如下三種。

（一）2×200G傳輸方案（1個(gè)400G波道里包含2個(gè)200G子波）

2×200G傳輸方案是基于200G PM-16QAM雙載波調(diào)制，這個(gè)方案是平衡了傳輸容量和傳輸距離，傳輸容量在C band傳輸容量達(dá) 25Tbit/s，是目前商用較多的400G方案。

（二）4×100G傳輸方案（1個(gè)400G波道里包含4個(gè)100G子波）

4×100G傳輸方案基于100G PM-QPSK多載波調(diào)制，此方案為距離優(yōu)先，在無(wú)電中繼的情況下，遠(yuǎn)比方案一的雙子載波傳輸距離大。此方案在C band傳輸容量達(dá) 15Tbit/s，傳輸容量最小。

（三）1×400G傳輸方案（1個(gè)400G波道就1個(gè)子波）

1×400G傳輸方案，基于400G PM-64QAM調(diào)制，傳輸距離較上述兩個(gè)方案小，但傳輸容量在C band傳輸容量達(dá) 25Tbit/s。

具體是怎么實(shí)現(xiàn)的？

針對(duì)目前主流商用的PM-16QAM雙載波調(diào)制方案， 我們來(lái)看看400G傳輸是怎么實(shí)現(xiàn)的？

第一步：通過(guò)分束器將將每個(gè)子載波（200G）分成X、Y兩個(gè)垂直的偏振方向

（此時(shí)200G信號(hào)的224Gbit/s一分為二，降速為112Gbit/s）

說(shuō)明：PM的作用是通過(guò)偏振分束器，將激光分離成x、y兩個(gè)垂直方向上的光信號(hào)降低了信號(hào)速率，同時(shí)其它振動(dòng)方向上的光信號(hào)被濾除，減少信號(hào)噪聲。

第二步：對(duì)X、Y兩個(gè)垂直的偏振方向的光進(jìn)行16QAM調(diào)制

（100G信號(hào)速率112Gbit/s通過(guò)串行并行處理，變成2路56Gbit/s信號(hào)，112Gbps/2=56Gbps，再通過(guò)相位幅度變換，最終變成28G baud）

說(shuō)明：16QAM調(diào)制簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是通過(guò)降速，將光信號(hào)與電信號(hào)一一映射起來(lái)。

光信號(hào)的公式：

s(t)=ICosωt-QSinωt=√I ^2^ +Q^2^Cos(ωt+θ)

主要參數(shù)I/Q也就是0101這些碼流。

電場(chǎng)的公式：

通過(guò)星座圖，可以將光信號(hào)的I/Q與振幅A，相位φ對(duì)應(yīng)，

因?yàn)閷?duì)接收端來(lái)說(shuō)，恢復(fù)相位調(diào)制信號(hào)比恢復(fù)I/Q的0101碼流要精確容易的多。信號(hào)再怎么傳，即使信號(hào)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)距離傳輸后，疊加一些干擾、噪聲等因素，振幅和相位信息一般是改變不了的。

第三步：又將調(diào)制好的X、Y兩個(gè)垂直偏振方向的光合二為一

第四步：接收端再將線路上來(lái)的光偏振到2個(gè)垂直方向，分離XY偏振信號(hào)

第五步：通過(guò)相干接收識(shí)別光的相位等信息，再將信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)

說(shuō)明：通過(guò)本振光源產(chǎn)生相干條件后，線路光與本振光產(chǎn)生相干，從而較容易的還原出經(jīng)過(guò)“相位調(diào)制”的信號(hào)。

第六步：通過(guò)ADC模數(shù)處理，將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為01010數(shù)字碼流

第七步：DSP高速數(shù)字處理，完成整個(gè)400G的傳輸，這一步影響系統(tǒng)的最終性能

在DSP這一塊，各廠家采用了不同的（專(zhuān)利）算法，而算法的優(yōu)劣很難用語(yǔ)言或者形象來(lái)形容。因此需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)、測(cè)試從而得知各廠家最終實(shí)現(xiàn)結(jié)果。

總的來(lái)說(shuō)，在400G線路傳輸技術(shù)中引入雙載波、PM、16QAM，最終的目的還是為了降低電層處理的速率（波特率），以滿足目前電子瓶頸下的數(shù)據(jù)處理。

同時(shí)，在接收端引入相干、ADC和DSP高速數(shù)字處理，從電層大大提高了系統(tǒng)的色散容限以及抗非線性等。