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浅谈河南矿用光纤的复杂调制法

。 ”


  要简朴地将一个100 Gbps NRZ(不归零)流硬塞入现有光纤,显然是不现实的。根据光互连论坛的“100G超长间隔DWDM框架文件”,正确的速率尚未确定。 ”Cole还指出,测试设备必需能支持28G和32G符号/秒的信号。这些缺陷会使TE和TM载波通过光纤时产生旋转。


  例如,一个100 GbE(千兆以太网)传输的数据速率实际上是103.125 Gbps,但数据流量是25 Gbps。一台四通道示波器就可以看到全部四个有高时基相关性的经解码解调的数据流。因此,25G符号/秒信号要比10 Gbps NRZ信号对色散的误差更加敏感,但对降级的敏感度小于100 Gbps NRZ信号。对客户端,当间隔远至40 km时,100 Gbps链路可以使用四个25 Gbps的通道。 PMD(极化模式色散)和CD(色散)阻止了这种情况。短间隔通讯即所谓的园区与本地城域网中的客户端,它们不需要复杂的调制,由于间隔很短,足以容纳较高的速度(图1)。有太多的失真。 ”



  新的调制方法必需能处理长间隔传输。这一步骤产生出相同频率的两个载波。 QPSK调制可将2个比特封装在一个符号内。脉冲失真与重叠。当前的DWDM(密集波分复用)光纤采用各信道之间50 GHz的距离。尽管对采用NRZ调制的10 Gbps数据流,这个信道距离足够用了,但对100 Gbps NRZ流则太窄。



  单个100 Gbps码流被分成TE与TM极化。因此,假如一个测试设备制造商声称自己的产品有26 Gbps速度,就意味着该产品笼盖了25.78125 Gbps数据速率。这些仪器可天生星座图,将其解码为电子数据流,并将其显示为眼图。


  复杂调制


  一个100 Gbps链路包含了两个极化——TE(横电)与TM(横磁)的两个50 Gbps流,它们在两个正交的极化平面上传输。因此,每个25 Gbps的通道上实际为客户端承载了25.78125 Gbps(26 Gbps)。星座图提供了有关传输信号完整性的信息。 LeCroy公司业务发展经理Mike Schnecker以为:“你不能直接将100 Gbps流加在载波上。 Andrekson解释说:“在一个确定码率下,复杂性和SNR(信噪比)以及色散容限和硬件带宽之间存在着一个折衷。


  “100G”、“40G”和“25G”这些术语均指一个光链路中的数据流量。


  测试也要改变


  DP-QPSK技术如斯之新,现在还没有用于线路真个收发器模块。色散与非线性都可以造成信号的降级,从而产生失真。 Tektronix公司产品工程师Pavel Zivny说:“运营商要在现有的光纤中挤进100 Gbps的流量,其中良多原来设计用于10 Gbps,有些甚至是为2.5 Gbps光纤链路而设计的。


  对于线路端网络,长间隔传输链路需要额外的FEC。为了补偿增加的通道而加光纤,本钱太高昂了。有7% FEC的100 Gbps链路线路速率大约为112 Gbps,转换到每个通道上就是约28 Gbps。对一个QPSK传输做的第一个丈量就是星座图。服务于这个市场的公司有安捷伦科技、安立、EXFO以及Optametra公司,而Optametra公司的产品采用的是Tektronix示波器。即在相同码率下,它们对于来自色散和群延时的误码不太敏感。


  今后几年,业界将继承发展


  开发DP-QPSK收发器的工程师们还用BER测试仪为一个QPSK信号的每个I和Q相天生25 Gbps的数据流。


  Anritsu公司的光产品专员Hiroshi Goto则称:“因为邻道的串扰题目,DWDM系统中不能使用100 Gbps数据流。安捷伦技术公司与SyntheSys Research公司的BER测试仪最高可以测到28 Gbps的数据速率。测试规范也将泛起,光模块制造商会与测试设备制造商及尺度化集团合作,确定测试方面的题目,开发出测试例程与设备。每个50 Gbps流都包含25G符号/秒。它们源于相移,由于QPSK调制中是成对比特的编码。


  对光收发器接收真个测试更是悬而未决,由于尚不存在对压力接收机(stressed-receiver)的测试规范。


  附文1:一个G里有什么?


  100 Gbps的线路端传输。因此,当两种调制所产生的信号通过光纤时,其降级程度也有区别。 LeCroy公司的Schnecker说:“因为作了调制,接收器处的信号看上去像噪声。然后,接收器对进入的DP-QPSK信号作解调和解码,产生四个25 Gbps的电信号。


  一个25G符号/秒流的40 ps宽符号比较短,需要的带宽高于一个10 Gbps、100 ps宽的NRZ信号。


  为解决这个题目,OIF(光互连论坛)建议采用复杂调制,从而能以现有光纤,在每秒每赫兹内装入更多比特。信号不再是重复的,因此你需要一台实时示波器。


  ?DWDM(密集波分复用)系统不能使用100 Gbps数据流,由于有邻道串扰题目。另外,比特要在调制前做预编码,调制后作解码(参考文献3)。 QPSK常见于数字RF通讯,但对光纤通讯是新鲜东西。


  长间隔传输的情况就完全不同了,每家服务供给商网络的“线路端”都需要传输数百公里的间隔。因为短间隔100 Gbps链路要在一根光纤上使用四种波长,甚至要在最短间隔上使用10根10 Gbps的光纤,因此,可能需要更多光纤来增加现有的10 Gbps速度。 ”


  QPSK调制是响应进入的码对(00、01、10、11),对光载波作移相,在每个符号放2 个比特。接收器将每个符号解调为2个比特,获得一个50 Gbps的数字数据流。 OIF提议采用QPSK(正交相移键控)和双极化,在一个单波长上实现100 Gbps流量。留意相位角图上有显著的不连续。


  现在,工程师们可以用示波器和BER(误码率)测试仪来分析眼图了。图2中的极性分离器泛起在QPSK调制器以前。另外对于以太网客户端网络,也在考虑一个27.739 Gbps(28 Gbps)的数据速率。因为格局化和FEC(前向纠错)原因,实际的数据流要高于数字所表示的值。本文在指双极化时使用DP-QPSK,而单极化时用QPSK。 “现在有可以运行在22G符号/秒的DP-QPSK测试系统,用于40Gbps链路,但新设备要能运行在28G和32G符号/秒,才能支持100 Gbps链路。尽管星座图在RF无线传输中很常见,但对光通讯仍是新鲜事物。总计为100 Gbps,但实际的数据速率略高些(见附文1《一个G里有什么》)。在短间隔上安装额外的光纤花费并不高,如在一个园区网的建筑之间。 IEEE 802.3ba就定义了这些数据链路(参考文献2)。这是由于100 Gbps数据的一个UI(单位距离)宽度为10 ps。经由解调和解码后,这些缺陷一定会产生出压力眼图,因此一旦成为电子形式,工程师就可以对其作丈量。他说:“因为对噪声的敏感度较高,QPSK调制信号需要的功率高于NRZ信号。


  ?运营商要在现有的光纤中挤进100 Gbps的流量,而这些光纤原设计用于10 Gbps甚至2.5 Gbps光链路。 ”原因是:对一个100 Gbps NRZ信号,每一比特的宽度只有10 ps。然后,每个载波去做I/Q(同相/正交)调制,得到两个25G符号/秒的流。


  QPSK信号中每符号承载的比特数是NRZ信号的两倍。


  Finisar公司的Cole称:“对100 Gbps长程光波还不存在测试规范,因此测试设备制造商必需与光模块制造商交流,看他们需要丈量些什么。每家公司都有不同的需求。因为线路传输采用的是四个25 Gbps 通道,因此每个符号宽度为40 ps,它有较低的带宽。


  从NRZ向DP-QPSK调制的转移为光纤前真个测试带来了星座图。 EXFO Sweden总监Peter Andrekson解释说,QPSK信号较NRZ信号对噪声和非线性相位失真更加敏感。


  图4中右下角的两个波形显示了经QPSK调制的信号波幅(上)和相位(下)。因为QPSK信号是以两个极化面传输,因此它可以叫做DP-QPSK(双极化QPSK),或叫PM-QPSK(极化模式QPSK);两个词语都常常使用,可以互换。 Cole指出,设计者甚至可以将线路真个收发器实现为一个线路卡,而不是模块。 ”


  不外,QPSK信号也有一个较NRZ信号的重要上风。 Cole称测试设备必需能够天生DP-QPSK信号,但这种要求可能产生一些控制缺陷,如色散和极化模式色散。有些收发器设计可能会先放I/Q调制器,然后再将调制后的信号分离为两个极性。这些传输也可以采用较高的20% FEC开销,这样码率会增加到大约32 Gbps。 ”Tektronix公司的Zivny曾与一些工程师在DP-QPSK信号上用过实时示波器。每个符号代表2比特。 Finisar公司高级技术师Chris Cole解释说,线路真个收发模块要大于客户真个模块,现在正在确定一个多实体协议(参考文献4)。 ”


  在测试光DP-QPSK信号时,可以使用光调制,或采用一台光信号分析仪。他们还使用BER测试仪丈量在已调制和编码信号上的BER。有些工程师会使用高带宽的示波器去捕获DP-QPSK信号。


  ?QPSK(正交相移键控)信号要比NRZ(不归零)信号对噪声和非线性相位失真更加敏感。

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