淺析光通信技術發展的趨勢
隨著今年兩會上互聯網+概念的提出，以互聯網服務行業為代表的新興業務對傳輸帶寬的需求劇增。按照目前的發展趨勢，現有的城域網傳輸系統很快將無法滿足快速增長的容量需求。因此，城域網傳輸系統容量的提升迫在眉睫。預計在未來幾年內，城域網傳輸速率將從現在的單波長10-Gb/s提升到100-Gb/s，傳輸距離在300公里左右。
實際上，城域網傳輸技術是一種介于骨干網和接入網之間的傳輸技術，這類技術需要兼顧骨干網的高性能和接入網的低成本等特性，具有很大的挑戰性。目前，相干傳輸技術已經在骨干網絡長距離傳輸系統中開始商用，其傳輸距離大于1000公里，單波長的傳輸速率可以達到100-Gb/s,預計在接下來五年內，單波長的傳輸速率將達到400-Gb/s。然而在城域網中，其傳輸距離通常在300公里以下, 相干傳輸技術盡管可以提供很高的傳輸性能，但是其復雜度和成本較高，無法滿足城域網中低成本的傳輸要求。目前的接入網主要是采用OOK信號直接調制激光器的低成本調制方案。由于調制方式（內調制）和調制格式的局限性，其傳輸速率只能達到10-Gb/s并且傳輸距離在20公里以內。因此，目前的接入網技術雖然擁有低成本的優勢，但是其在傳輸性能上離城域網的要求還有較遠的距離。如何將骨干網和接入網傳輸技術做有機的結合，是目前城域網傳輸技術研究工作者們一直在思考的問題。
根據目前光器件和電芯片的發展情況，直接調制和直接檢測的技術方案在成本上是目前城域網傳輸中最可以接受的方案。在光纖鏈路上采用接入網直調直檢的結構，并在接收端引入骨干網傳輸的數字信號處理（DSP）技術，因而可以達到傳輸性能和成本上的折中。針對城域網的直調直檢傳輸技術，業界可以從以下幾個方面入手解決：1.考慮到目前模數（ADC）和數模（DAC）轉換器帶寬和采樣速率的限制，應充分利用光信號的多維度調制，包括幅度，相位和偏振態，提高信號的頻譜效率；2.奈奎斯特單載波正交幅度調制（QAM）信號和多載波正交頻分復用（OFDM）都是可以考慮的備選方案。QAM信號由于其非線性容忍度較高，在傳輸性能上要比OFDM稍好一點。而OFDM信號在信號處理方面具有低復雜度的優勢，并且可以針對不同的網絡環境靈活的設計；3.在光器件的選擇上，由于是直接檢測并且在接收端用DSP進行恢復，其光器件相對于相干傳輸系統而言可以有更高的容忍度。比如，在直調直檢系統中，激光器的相位噪聲對信號的性能影響較低。因此，低成本的分布式反饋（DFB）激光器和垂直腔面發射（VCSEL）激光器可以考慮作為發射端的激光器；4.偏振復用技術也可以應用到城域網的直調直檢傳輸系統中，然而光纖收發端如何在這種情況下繼續保持較低的成本，是一個值得深入探索的問題。
綜合以上，隨著硅光子集成和電芯片工藝的不斷進步，以及市場對傳輸速率需求的進一步提升，城域網傳輸技術將會有較大的發展。烽火通信預計單通道100-Gb/s，300公里以內的城域網直調直檢傳輸技術會在五年內應用在城市間的光纖通信網絡中。
2015年07月09日
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