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1、1,武汉邮电科学研究院 烽火通信科技股份有限公司,2,迎接21世纪信息时代 WRI迎接新的挑战,10Gb/s光纤传输系统特色 简介,武汉邮电科学研究院 / 烽火通信公司 杨 铸 (YangZhu) Tel: +86-27-87692547 Fax: +86-27-8691548 E-mail: yangz,3,内 容 提 要,一 序,二 10Gb/s系统的特点,三 色散补偿技术,四 光放大器的使用及光信噪比,五 FEC的应用,六 10Gb/s系统描述,七 10Gb/s WDM系统的工程应用,八 N2.5Gb/s系统和N10Gb/s系统的比较,九 光纤传输实验,十 跋,4,话音业务数据业务宽带综
2、合业务（B-ISDN） 不保证业务质量的IP业务 保证业务质量的ATM业务 多媒体业务 21世纪的传输 Tb技术到干线网 Gb技术到办公室/家庭 Mb技术到个人,5,工作背景,1) 武汉院已于1997年8月完成863计划的课题“ SDH 10Gb/s时分复用系统总体方案研究”（9602-4-4）。 2)武汉院于1999年8月24日完成863项目863-317-9602-05 “ SDH 10Gb/s时分复用实验系统”，通过863专家组的验收。 3) 武汉院承担863项目(863-317-02-01-99) 3210Gb/s SDH波分复用系统 。 4) 武汉院完成 GZJ9953-01 SDH
3、 10Gbit/s光同步再生中继设备， GDB9953-01-16/32/40 16/32/4010Gbit/s 波分复用终端设备， GZD9953-01-16/32/40 16/32/4010Gbit/s光线路放大中继设备。,6,历史回顾,随着社会的进步，随着知识经济的提出和发展，通信在人类生活中占用越来越重要的位置，现代化的核心就是信息化。 当今以10Gb/s系统（STM64）为基础的WDM是发展趋势，如美国MCI公司1997年1月6日宣布的，世界第一个真正商用的16通道WDM系统，其中采用的就有410Gb/s单纤双向传输，即是以Hitachi的10Gb/s系统（OC-192）为基础进行W
4、DM。 1997年12月，MCI公司在美国加州的810Gb/s系统投入商用运营，线路长170英里，采用北电的设备。,7,技术发展,8,中心波长和中心频率,196.0,199.0,195.0,194.0,193.0,192.0,191.0,1505,1510,1530,1535,1540,1545,1550,1555,1560,1565,1570,OSC信道151010nm,C-Band,L-Band,(THz),(nm),中心频率(中心波长)偏差n/10，n为光信道间隔,绝对频率参考(ARF)：1552.52nm193.1THz,9,光通信技术的发展,10,高速率光纤传输技术,11,大容量光纤
5、传输技术,12,器件进展,13,14,15,二 10Gb/s系统的特点,16,二、1 光纤色散影响,17,15,18,2) 色散斜率,Tx,Tx,W D M,W D M,Rx,Rx,80km,80km,80km,80km,80km,2,1,+DCF,+DCF,+DCF,+DCF,+DCF,STM-16直接调制典型容限 =1500ps/nm STM-64外调制 = 800ps/nm,SMF 1533nm 1557nm 17ps/nm.km1545nm 15.92ps/nm/km 18.08ps/nm/km 0.09ps/nm2.km色散斜率(400km) 6368ps/nm 7232ps/nm
6、DCF - 115ps/nm.km1545nm -114.88ps/nm/km -115.12ps/nm/km 0.01ps/nm2.km色散斜率(55.43km) -6368ps/nm -6381.3ps/nm 纯色散 0 850.7ps/nm,45,19,20,21,二、2 光纤非线性影响,1) 受激喇曼散射(SRS) 注入光纤的总光功率一般 +23dBm，比受激的喇曼散射（SRS）效应的阈值+41.35dBm小得多，因此不会有SRS的影响。,22,2) 受激布里渊散射(SBS) SBS只与信号的调制方法有关，与波道数无光，因此只要通过适当的调制接收就能克服SBS作用。,23,3) 自相位
7、调制（SPM） 它是对10Gb/s系统影响最大的非线性效应，一般只能采用控制入纤功率的方法加以限制。,24,4) 交叉相位调制（XPM） 对于IM/DD系统，由于探测只与入射光强度有关而与相位无关，所以XPM对系统性能影响不大。模拟系统表明，采用100GHz的波道间隔，每波道的功率小于5mW(约7dBm)时，就可以不考虑XPM的影响。,5) 四波混频效应(FWM) 当WDM波道数不大时，采用G.655光纤可以有效地抑制四波混频效应。当在OFDM时，可采用不均匀波道间隔加以抑制。,25,进行高速率的光纤传输，必须考虑色散，即使采用G.655光纤，由于在1550nm窗口的残留色散比较大，如对G.6
8、55.B光纤，色散值为110ps/nmkm，传输距离超过200km，也需要进行色散补偿。 国际上对色散补偿技术提出了采用光纤作色散补偿器（PDC）、光源加预啁啾、以及采用衍射光栅和时延线的光均衡器等方案，比较实用的是光纤的PDC（FPDC）。,三 色散补偿技术,26,27,光纤色散补偿,28,四 光放大器的使用和光信噪比,1) EDFA噪声积累，光信噪比,理论上，EDFA光放大器的噪声指数比）可以到3dB，实际应用中一般为4.57dB。也就是说，经过EDFA放大后，信噪比至少劣化1倍多到2倍； 信噪比劣化的程度与级连的EDFA光放大器的数量和光放大器之间光纤段的跨距有关，特别是光放大器之间光纤
9、段的跨距越大，信噪比劣化就越利害； 在无电中继器传输总距离（色散所限）确定的情况下，光放大段数一般为45段，使光纤段的跨距长度小于80公里（22dB衰减），以保证信号传输性能对信噪比的要求。,29,30,31,系统误码率与Q参数的关系由下式给出 可以算出，要保证BER10-12，Q7.1。 经典理论有：OSNR=Be/Bo*el.SNR，则 其中：Be为接收机的电带宽，Bo为光滤波器的电带宽，测量光信噪比时一般取0.1nm，在1550nm窗口约为12.6GHz。Be取信号速率的0.8，信号为10Gb/s时，Be为8GHz。则OSNR15.8，有Q7.1。即对10Gb/s系统，要求OSNR大于1
10、5.8B就能满足BER10-12。,20,2) 系统误码率和OSNR,32,3) 光放大系统中OSNR的考虑,BER=10-12，Bo=12.6GHz(1550nm窗口，0.1nm）， Be=0.8B(2.5Gb/s) 0.8B(10Gb/s),(1) 每信道理想OSNR,B=2.5Gbit/s,B=10Gbit/s,10.28dB,15.8dB,(2) 富余度,T/R 富余度,发射机/接收机老化、温度效应、有限消光比、发射机接收机失配、非优化判决、阈值串扰,6.5dB,色散代价、多信道干涉,光通道代价,2.0dB,寿命终了富余度,1.0dB,9.5dB,要求每信道OSNR （1）+（2）,1
11、9.78dB,24.8dB,6.0dB,2.0dB,1.0dB,22,33,4) EDFA在10Gb/s WDM系统中的应用,34,5) 几点结论,35,五 前向纠错码(FEC)的应用,36,FEC技术在高速光纤通信中的必要性,光纤及与系统相关器件的优越性能，使得在低速光纤通信系统中无须采用FEC技术； 新技术的应用，使得系统速率大幅提升。此时，色散、非线性效应、器件缺陷等成为限制系统性能的主要因素； 一方面改善器件性能，另一方面将前向纠错技术应用到高速光通信。 前向纠错技术的最大优点是：不必增加大量配套设备，就可有效提高通信系统的可靠性。,37,FEC技术对高速光纤通信系统性能的改善 降低了
12、对激光器、探测器等器件缺陷的敏感性； 增加了具有光放大器系统的链路长度； 在DWDM系统中增加了光通道密度； 降低了系统成本。,38,39,信道编码,噪声,M,C,R,M,使用编码的数字通信系统模型,40,信道编码的基本思想 1、发送端，信道编码器按一定规则给信息序列M增加一些多余码元，使不具有规律性的信息序列M变换为具有某种规律性的码序列C；码序列中诸码元间是相关的； 2、接收端，信道译码器利用这种预知的编码规则译码，或着说检验接收序列R是否符合既定的规则，从而发现R中是否有错，或者纠正其中的错误； 3、根据相关性来检测（发现）和纠正传输过程中产生的差错，就是信道编码的基本思想。,41,信道
13、编码定理,每个信道具有确定的信道容量C，对任何小于C 的码率R，存在速率为R 码长为n的分组码及(n0，k0，m）卷积码，若用最大似然译码，则随着码长的增加其译码错误概率p可任意小,即,分组码,卷积码,42,误差指数E(R) 、编码速率R 及信道容量C 三者关系,C1C2,C2,C1,R,E(R),O,43,降低误码率的方法,1、增加信道容量C 传统方法,2、R 一定，增加分组码长信道编码方法,C ,E (R ) ,p ,n ,p ,44,差错控制的基本方式,发,收,纠错码,检错码,应答信号,应答信号,信息信号,信息信号,纠检码,FEC,ARQ,IRQ,HEC,45,纠错码分类,纠错码（等保护
14、与不等保护）,非线性码,线性码,卷积码,分组码,非循环码,循环码,纠随机 错误码,纠突发 错误码,纠随机与 突发错误码,46,编码增益 在一定的差错率下，采用某种编码方法前后所需信噪比之差。,“编码增益” 用以说明在所用的具体编码方案下所取得的改善量；,编码增益的门限作用-总存在一个信噪比，在低于该值下工作时，编码增益为负值；,误码率越低，编码增益越大。,47,确定性能的方法,差错率的精确计算,差错率的联合界计算,对于线性分组码，平均比特差错率为：,FEC的性能计算,（用于任何信噪比情况）,（用于大信噪比情况）,48,4) 带内FEC,49,带内FEC的参考功能模型,50,51,52,用户数据
15、 + 数字包封,Digital Wrapper,光纤,DWDM,彩色光口,User Payload,数字包封使数据传输无限制,5) 带外FEC,53,带外FEC技术,SDH层,FEC层,54,55,56,57,58,六 10Gb/s系统描述,51,59,G.707新动向(1),60,G.707新动向(2),61,WDM设备,62,七 10Gb/s WDM系统的工程应用,63,64,65,七、3 10Gb/s波分复用系统的广西工程参考设计,66,广西工程参考设计,67,68,69,八 N2.5Gb/s系统和N10Gb/s系统的比较,70,九 10Gb/s光纤传输试验,71,72,73,74,75,76,77,78,79,80,发端，0km,收端,793km,81,通道代价, 0.4dB,82,83,84,通道代价, 0.2dB,85,86,87,发端，0km,收端,500km,88,89,十 跋,90,谢谢各位！,
