WDM 40G100G产品相干特性专题-20111116-A.pptx

DWDM 相干特性专题培训 传送网导入部 Page 2 内容信息 文档名称 WDM产品相干特性专题 目标受众 华为公司网络产品线技术服务工程师、工程项目经理、培训工程师等 版本信息 版本 /日期 变更描述 作者/工号 责任部门 V1.0V1.0版本 初稿 张建陈志网络产品开发部 V1.1V1.1版本 增加相干通信原理讲解 梁振GTS网络工程部 V1.2V1.2版本 按信息安全要求删减部分指标，修改错误 梁振GTS网络工程部 目 录 相干 技术概述 功能特性及组网应用 调测知识 系统调测 Page 3 Page 4 业务需求：40GE/100GE端口即将广泛部署，需要更大传输带宽与之匹配，40G/100G线路为较好的解决方案； 网络需求：常规的40G通信有 直接调制-强度检测IM-DD（如ODB）和 差分相移键控调制(如DPSK、DQPSK)。这些常规的40G/100G通信受到如下限制： （1）色散容限小。常规40G通信色散容限最好的DQPSK仅为200ps/nm，需要在线路精确补偿色散、单板收端内嵌可调色散模块，影响ASON、线路1+1保护等场景应用。 （2）PMD容限小。常规40G/100G PMD只有6~8ps，更大的PMD需要集成专门的外置PMD补偿模块，实际上存在少量的大 PMD光纤（如拉美）需求，40G现有方案CD、PMD受限，需要复杂的电中继解决； 竞争需求：友商纷纷推出相干解决方案，2012年可达到商用能力； 技术发展：相干最大技术难度在于高速ADC芯片，2011年高速ADC具备可获得性。 相干技术的引入背景 基于上述原因，需要引入相干通信。 什么是相干？ 相干光 两束满足相干条件的光称为相干光。 相干条件(Coherent Condition)： ①振动方向相同； ②振动频率相同； ③相位相同或相位差保持恒定。两束相干的光在相遇的区域内会产生干涉现象。 图1 水波干涉 图2 光干涉 干涉现象出现后，在波峰-波峰相遇处、波谷-波谷相遇处振幅最强，波峰、波谷相遇处最弱。 激光是一种相干光。 Page 5 相干通信基本原理 相干通信技术主要是指：相干调制和相干检测技术。 所谓相干调制，就是利用要传输的信号来改变光载波的频率、相位和振幅(而不像强度调制那样只是改变光的强度) 。 所谓相干检测，就是利用一束本机振荡产生的激光与输入的信号光在光混频器中进行混频，得到与信号光的频率、位相和振幅按相同规律变化的中频信号。 先看光的电场表达式： 式中，A是幅值，ω是中心频率， Φ是相位。因此可将调制方式粗略分类为：幅移键控ASK, 频移键控FSK、相移键控PSK。 三种数字调制方式图解： 图3 快速震荡波形表示光载波频率或相位的变化 Page 6 相干通信基本原理 光信号通过调幅、调频或调相的方式被调制（设调制频率为ωs）到光载波上的，当该信号传输到接收端时，首先与频率为ωL本振光信号进行相干混合，然后由光电检测器进行检测，这样获得频率为ωIF=ωs-ωL 的输出电信号。 根据平面波的传播理论，得出接收光信号Es（t）和本振光信号EL（t）的复数电场分布表达式为 式中， Es接收光信号的电场幅度值； EL本振光信号电场幅度值 Φs接收光信号的相位调制信息 ΦL本振光的相位的调制信息 当Es（t）和EL（t）彼此相互平行，均匀地入射到光电监测器表面上时，由于总入射光强I 正比于 [Es（t）+ EL（t）]，即 式中，R为光电监测器的响应度，PS 、PL分别为接收光信号功率和本振光信号功率。 （公式1） （公式2） （公式3） Page 7 相干通信基本原理 一般情况下，本振光功率PL远远大于载波光功率PS,这样公式3可以简化成， （公式3.1） 从上式中看出，其中第一项为与传输信息无关的直流项，第二项是相干检测后的输出信号电流，含发射端传送信息： （公式3.2） 图4 相干光通信系统结构图 Page 8 相干通信基本原理 由公式3.2看出相干通信的特点： （1）即使接收光信号功率很小，但由于输出电流与 成正比，仍能够通过增大PL而 获得足够大的输出电流，这样，本振光相干检测中还起到了光放大作用，提高了信号接收灵敏度。 （2）由于在相干检测中，要求ωIF（ ωS-ωL） 随时保持常数（或ωIF=0），这要求系统中所使用的光源具备非常高的频率稳定性、非常窄的光谱宽度以及一定的频率调谐范围。 （3）根据信号光ωS和本振光ωL频率的取值，相干检测分为零差检测（ωS - ωL=0，Φ