圖1-41所示，ODB相鄰脈沖之間的光相位極性相反，則根據(jù)光學(xué)中的干涉相消原理，脈沖展寬的部分將相互抵消而不產(chǎn)生碼間干擾，可有效抵抗由色散產(chǎn)生的信號畸變。展寬的ODB和NRZ脈沖序列對比華為公司在傳統(tǒng)ODB的基礎(chǔ)上開發(fā)了應(yīng)用于10G系統(tǒng)的CODB碼型和應(yīng)用于40G系統(tǒng)的PSBT碼型。CODB在編碼過程中引入類似于CRZ技術(shù)的預(yù)啁啾，而且其ODB眼圖的上升沿與下降沿較為平緩，可更有效地抵抗SPM等非線性效應(yīng)。因此華為公司的CODB模塊的傳輸距離較其它商用ODB模塊更遠(yuǎn)，華為公司CODB模塊可達(dá)240km，而其他商用ODB模塊則一般為160km左右）。PSBT則通過窄帶濾波器的處理，壓縮了頻譜寬度，使其可應(yīng)用于40G系統(tǒng)，可支持50GHz頻率間隔。當(dāng)ODB的入纖光功率大于8dBm的時候，傳輸性能迅速劣化，色散受限傳輸距離下降。所以不大適合長距使用，比較適合城域波分使用。此外，ODB的調(diào)制原理決定其峰－峰值調(diào)制電壓要比較大（>12V），因此對驅(qū)動器的性能要求很高。CS-RZCS-RZ碼在傳統(tǒng)RZ碼基礎(chǔ)上，每兩個相鄰符號位的載波之間加入π的相位差，載波π的相位差也可以看作信號加一個負(fù)號而載波不變。這個具有正負(fù)雙極性的信號，均值為零，因此其頻譜零頻率處無函數(shù)導(dǎo)致的尖峰，乘以載波以后，在載頻處也沒有尖峰。CSRZ碼由于采取了這種相鄰脈沖反相傳輸?shù)姆绞?，有效地抑制了載波并減小邊帶頻譜間隔。兩主峰頻譜間隔僅為調(diào)制速率大小（40GHz），與NRZ碼的單邊帶帶寬一樣，所以有較好的色散、SBS和PMD容忍度。由于CSRZ碼具有RZ脈沖的形狀，所以其對SPM、XPM等非線性效應(yīng)也有較好的容忍度。但是由于CS-RZ頻譜較寬，不適用于25GHz頻率間隔系統(tǒng)。DPSKDPSK碼是將數(shù)據(jù)承載于臨近光脈沖的差分相位上，即前后兩個信號脈沖的載波相位相同則表示是數(shù)字碼“1”；相反則表示數(shù)字碼“0”，光脈沖作為載波。DPSK的頻譜寬度介于NRZ和RZ之間，比普通RZ碼的頻譜效率高，可以改進(jìn)色散容限、非線性容限和PMD容限，傳輸距離比普通RZ碼長。這種調(diào)制方式的光信噪比可以比NRZ改進(jìn)約3dB,是一種能有效擴(kuò)展傳輸距離和適合40Gbps速率的調(diào)制新技術(shù)。DPSK調(diào)制格式的傳輸設(shè)備在抗噪聲性能以及信道頻帶利用率等方面有較高的優(yōu)越性,因而被逐步應(yīng)用到高速光纖通信系統(tǒng)中。同時DPSK采用平衡檢測，可提供更高的接收機(jī)靈敏度。在基于DPSK的調(diào)制格式中，目前研究較多的是RZ-DPSK。在RZ-DPSK信號格式中，相鄰“1”碼和“0”碼之間相位相差。它具有很強(qiáng)的非線性抑制能力以及低OSNR靈敏度。其缺點(diǎn)是不支持50GHz間隔系統(tǒng)的應(yīng)用。DQPSKDQPSK可以實(shí)現(xiàn)更高的頻譜密度。實(shí)際上同等信號碼率，DQPSK的頻譜帶寬只有DPSK的一半，可以實(shí)現(xiàn)50GHz間隔的40GbpsWDM傳輸，DQPSK碼頻譜寬度更低，擁有良好的PMD和色散容限。目前研究較多的是RZ-DQPSK，它結(jié)合了RZ和DQPSK的優(yōu)點(diǎn)，具有良好的非線性抑制能力和高的色散與PMD容限。但是，DQPSK的調(diào)制和接收技術(shù)非常復(fù)雜，成本很高。FEC技術(shù)FEC的原理及應(yīng)用FEC(ForwardErrorCorrection)即前向糾錯技術(shù)。光信號在經(jīng)過傳輸過程后質(zhì)量會發(fā)生劣化，導(dǎo)致接收機(jī)出現(xiàn)誤判，可能會產(chǎn)生“1”信號誤判為“0”，“0”信號誤判為“1”的現(xiàn)象。FEC技術(shù)通過在發(fā)射機(jī)編碼時加入校驗比特，使得接收端能夠?qū)πｒ灡忍剡M(jìn)行一定計算來糾正碼流中的誤碼。FEC技術(shù)最早在超長距離的海底光纜系統(tǒng)中得到應(yīng)用，隨著陸地光通信系統(tǒng)的發(fā)展，單信道速率的提高，F(xiàn)EC應(yīng)用將成為降低設(shè)備要求容限和系統(tǒng)組網(wǎng)成本的優(yōu)選方案之一。根據(jù)最新ITU-T建議G.709和G.975，目前在STM-16及以上速率，都相應(yīng)地引入了FEC技術(shù)，來保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃圆⒋蟠笱娱L通信距離。因此，F(xiàn)EC技術(shù)已成為光通信發(fā)展的一項關(guān)鍵技術(shù)，也是目前光通信中熱點(diǎn)之一。FEC的分類FEC屬于差錯控制編碼中的信道編碼，在WDM光傳輸系統(tǒng)應(yīng)用方式中，可以采用帶外編碼FEC(Out-of-bandFEC)和帶內(nèi)編碼FEC（in-bandFEC)。帶內(nèi)FEC帶內(nèi)FEC在ITU-TG.707標(biāo)準(zhǔn)中定義，是指利用SDH幀中的一部分開銷字節(jié)，用來裝載FEC碼的監(jiān)督碼元，這種采用FEC的方法，不增加線路速率，從而可以避免由于增加高速信號速率而受到光纖傳輸色散限制等問題，更主要的是可應(yīng)用于具有標(biāo)準(zhǔn)SDH光接口的WDM光傳送網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，與現(xiàn)已普遍存在的標(biāo)準(zhǔn)SDH接口相兼容，增加系統(tǒng)的兼容性。由于采用BCH糾錯碼帶內(nèi)FEC不增加系統(tǒng)速率，同時，能夠較好地改善系統(tǒng)傳輸性能，因此為一種較理想的方案，但其糾錯容限不高。在SDH中通過帶內(nèi)FEC技術(shù)可以改進(jìn)系統(tǒng)的誤碼性能1～2dB。帶內(nèi)FEC主要用于SDH系統(tǒng)，目前華為公司的WDM設(shè)備沒有使用這種方案，不必過多關(guān)注。帶外FEC帶外FEC是用于光傳送網(wǎng)（OTN）的FEC方案，由ITU-TG.975/709標(biāo)準(zhǔn)支持。G.975推薦了用于海底光纜系統(tǒng)的FEC幀格式，規(guī)定使用RS（255,239）碼交織編解碼，在幀尾插入校驗字，編碼冗余度為7％。G.709根據(jù)建議G.975中的帶外FEC編碼方法修改而來，通常使用RS（255,238）編碼，但也可選擇其他糾錯能力更強(qiáng)的編碼類型，開銷也有一定的靈活性。RS（255，239）碼屬于RS（n，k）碼，單個分組中最大糾錯突發(fā)誤碼r＝（n－k）/2，編/解碼實(shí)現(xiàn)較為簡單，編碼結(jié)構(gòu)和二進(jìn)制兼容。RS（255，239）簡稱RS-8，即k＝239數(shù)據(jù)比特加上16個校驗比特為一個分組，分組碼長度為n＝255，可改正最大突發(fā)錯誤碼為r＝8，線路速率增加7.14％。RS（255，239）的理論糾錯性能如下表所示：RS（255，239）碼糾錯前后的理論BER對照表FEC糾錯前的BERFEC糾錯后的BER1.0E-38.6E-82.0E-42.0E-121.0E-45.0E-151.0E-56.3E-241.0E-66.4E-33注：5.0E-15是科學(xué)計數(shù)法，表示5.0乘以10的-15次方；1.0E-4表示1.0乘以10的-4次方。帶外FEC的編碼冗余度大，糾錯能力強(qiáng)，編碼增益較高（5～6dB），并可方便地插入FEC開銷而不受SDH幀格式地限制，具有較強(qiáng)地靈活性。缺點(diǎn)是插入地開銷會增加線路速率，需對相應(yīng)設(shè)備進(jìn)行一定地改動。由于受到設(shè)備廠商地廣泛支持，目前帶外FEC已經(jīng)稱為事實(shí)上的FEC編碼標(biāo)準(zhǔn)。G.975和G.709兩種建議中的FEC類型同屬于帶外FEC，并且也都可以使用RS（255，239）編碼，但兩者并不相同。G.975建議對SDH信號直接進(jìn)行FEC編/解碼，使用RS碼；而G.709則對了OTN網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)描述，其中FEC開銷被直接定義到了OTN網(wǎng)絡(luò)的OTUk層中。超強(qiáng)FEC（AFEC）技術(shù)除了上述兩種FEC方案之外，隨著軟/硬件技術(shù)的發(fā)展，光通信系統(tǒng)逐步引入了級聯(lián)信道編碼等大增益編碼技術(shù)，進(jìn)行增強(qiáng)型FEC的研制，主要應(yīng)用于時延要求不嚴(yán)、編碼增益要求特別高的光通信系統(tǒng)。ITU-TG.975.1建議提出了一種用于高速率DWDM海底光纜通訊系統(tǒng)的超強(qiáng)FEC，比G.975中的RS（255，239）FEC碼有更強(qiáng)的糾錯能力，能夠改善高速率DWDM海底光纜通信系統(tǒng)的傳輸性能。超強(qiáng)FEC通常是由級聯(lián)碼構(gòu)造的，是一種由短碼構(gòu)造長碼的特殊方法。本質(zhì)上講，級聯(lián)碼是乘積碼的特殊情況，其中兩級編碼最為常用。建議751.1在附件中給出了8種超強(qiáng)FEC的實(shí)現(xiàn)方案。這8種方案分為兩類，一是使用兩種FEC編碼級聯(lián)的方法，二是增加FEC碼字長度的方法。由于目前超強(qiáng)FEC還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，因此很多公司各自開發(fā)自己的高增益FEC碼型。如Multilink公司的MTC6131，超強(qiáng)模式下采用RS碼和BCH碼級聯(lián)的方法。Intel公司的IXF30007是另外一種超強(qiáng)FEC的方案，采用兩種RS碼級聯(lián)。雖然超強(qiáng)FEC相對于常規(guī)FEC技術(shù)而言，能夠更加有效地提高系統(tǒng)傳輸性能，為傳輸系統(tǒng)提供了高增益，但是就技術(shù)現(xiàn)狀而言仍存在以下缺陷：非標(biāo)準(zhǔn)性和非透明性。首先超強(qiáng)FEC沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，各個公司自行開發(fā)了不同的碼型，給網(wǎng)絡(luò)互通造成了一定的困難；另外由于沒有標(biāo)準(zhǔn)，致使新開發(fā)出來的碼型與網(wǎng)絡(luò)中原來存在的碼型發(fā)生沖突。非透明性主要表現(xiàn)在各公司的超強(qiáng)FEC產(chǎn)品采用的碼型不同，使產(chǎn)品的兼容性差。思考題什么是電吸收激光調(diào)制方式和M-Z調(diào)制方式？波分復(fù)用器有哪幾種類型，各有什么特點(diǎn)？光放大器有哪幾種？簡述EDFA的增益平坦控制和增益鎖定？DWDM的光監(jiān)控信道的波長和監(jiān)控速率是多少？FEC分為幾種類型？DWDM光傳輸系統(tǒng)的技術(shù)規(guī)范目標(biāo)：了解ITU-T有關(guān)WDM系統(tǒng)的建議及相關(guān)規(guī)范。ITU-T有關(guān)WDM系統(tǒng)的建議國際電聯(lián)ITU-T在WDM方面做了大量的工作，相關(guān)的建議主要有：ITU-T建議G.652(1993)單模光纖光纜的特性ITU-T建議G.653(1993)色散位移單模光纖光纜的特性ITU-T建議G.655(1996)非零色散單模光纖光纜的特性ITU-T建議G.661(1993)光纖放大器的相關(guān)通用參數(shù)的定義和測試方法ITU-T建議G.662(1994)光纖放大器設(shè)備和子系統(tǒng)的主要特性ITU-T建議G.663(1996)與光放大器有關(guān)傳輸問題ITU-T建議G.671(1996)無源光器件要求ITU-T建議G.681(1997)使用光放大器，包括光復(fù)用器的局間和長途線路系統(tǒng)的功能特性ITU-T建議G.691(1997)有光放大器SDH單通路系統(tǒng)和STM-64系統(tǒng)的光接口ITU-T建議G.692(1998)有光放大器多通路系統(tǒng)的光接口ITU-T建議G.694.1(2002)DWDM系統(tǒng)應(yīng)用的頻率建議ITU-T建議G.694.2(2003)CWDM系統(tǒng)應(yīng)用的頻率建議ITU-T建議G.975(2000)系統(tǒng)前向糾錯技術(shù)建議ITU-T建議G.709(2003)光傳送網(wǎng)絡(luò)(OTN)的接口規(guī)范傳輸通道參考點(diǎn)的定義為了規(guī)范光接口參數(shù)，ITU-TG.692文件定義了WDM光傳輸系統(tǒng)的全部參考點(diǎn)，如圖所示。Tx1，Tx2，TxN通常是系統(tǒng)的終端發(fā)送機(jī)，在發(fā)送端采用波分復(fù)用器（合波器），將不同規(guī)定波長的信號光載波合并起來并送入一根光纖進(jìn)行傳輸。在接收端，再由一波分復(fù)用器（分波器）將這些不同波長承載不同信號的光載波分開。WDM光接口參考點(diǎn)圖中所示的WDM系統(tǒng)具有下列參考點(diǎn)：S1…Sn：通路1…n在發(fā)射機(jī)光輸出連接器處光纖上的參考點(diǎn)；RM1…RMn：通路1…n在OM/OA的光輸入連接器處光纖上的參考點(diǎn)；MPI-S：OM/OA的光輸出連接器后面光纖上的參考點(diǎn)；S'：線路光放大器的光輸出連接器后面光纖上的參考點(diǎn)；R'：線路光放大器的光輸入連接器前面光纖上的參考點(diǎn)；MPI-R：OA/OD的光輸入連接器前面光纖上的參考點(diǎn)；SD1…SDn：是OA/OD的光輸出連接器處的參考點(diǎn)；R1…Rn：接收機(jī)光輸入連接器處的參考點(diǎn)。光波長區(qū)的分配光纖有兩個長波長的低損耗窗口，1310nm窗口和1550nm窗口，均可用于光信號傳輸，但由于目前常用的摻鉺光纖放大器的工作波長范圍為192.1～196.1THz。因此，光波分復(fù)用系統(tǒng)的工作波長區(qū)為192.1～196.1THz。標(biāo)稱中心頻率指的是光波分復(fù)用系統(tǒng)中每個通路對應(yīng)的中心波長。在G.694.1中允許的通路頻率是基于參考頻率為193.1THz、最小間隔為12.5GHz~100GHz頻率間隔系列。WDM信道的標(biāo)準(zhǔn)波長分等間隔和不等間隔兩種配置方案。不等間隔是為了避免四波混頻效應(yīng)的影響。鑒于使用G.652和G.655光纖的WDM系統(tǒng)中沒有觀察到四波混頻效應(yīng)的明顯影響，因此G.692文件對于使用G.652和G.655光纖的WDM系統(tǒng)推薦使用的標(biāo)準(zhǔn)波長如表5。標(biāo)準(zhǔn)中心頻率標(biāo)準(zhǔn)中心頻率(THz)50GHz間隔標(biāo)準(zhǔn)中心頻率(THz)100GHz間隔標(biāo)準(zhǔn)中心波長(nm)196.10196.101528.77196.05–1529.16196.00196.001529.55195.95–1529.94195.90195.901530.33195.85–1530.72195.80195.801531.12195.75–1531.51195.70195.701531.90195.65–1532.29195.60195.601532.68195.55–1533.07195.50195.501533.47195.45–1533.86195.40195.401534.25195.35–1534.64195.30195.301535.04195.25–1535.43195.20195.201535.82195.15–1536.22195.10195.101536.61195.05–1537.00195.00195.001537.40194.95–1537.79194.90194.901538.19194.85–1538.58194.80194.801538.98194.75–1539.37194.70194.701539.77194.65–1540.16194.60194.601540.56194.55–1540.95194.50194.501541.35194.45–1541.75194.40194.401542.14194.35–1542.54194.30194.301542.94194.25–1543.33194.20194.201543.73194.15–1544.13194.10194.101544.53194.05–1544.92194.00194.001545.32193.95–1545.72193.90193.901546.12193.85–1546.52193.80193.801546.92193.75–1547.32193.70193.701547.72193.65–1548.11193.60193.601548.51193.55–1548.91193.50193.501549.32193.45–1549.72193.40193.401550.12193.35–1550.52193.30193.301550.92193.25–1551.32193.20193.201551.72193.15–1552.12193.10193.101552.52193.05–1552.93193.00193.001553.33192.95–1553.73192.90192.901554.13192.85–1554.54192.80192.801554.94192.75–1555.34192.70192.701555.75192.65–1556.15192.60192.601556.55192.55–1556.96192.50192.501557.36192.45–1557.77192.40192.401558.17192.35–1558.58192.30192.301558.98192.25–1559.39192.20192.201559.79192.15–1560.20192.10192.101560.61思考題ITU-T有關(guān)WDM部分涉及到那些建議？光波分復(fù)用系統(tǒng)的絕對參考頻率是多少？信道間隔是多少？專用詞匯及縮略語英文縮寫英文解釋中文解釋ADMAddandDropMultiplexer分插復(fù)用器AGCAutomaticGainControl自動增益控制ALCAutomaticLevelControl自動功率控制ALSAutomaticLaserShutdown激光器自動關(guān)閉APDAvalanchePhotoDiode雪崩光電二極管APRAutomaticPowerReduction自動功率減小ASEAmplifiedSpontaneousEmission放大的自發(fā)輻射AWGArrayedWaveguideGrating陣列波導(dǎo)光柵BABoosterAmplifier功率放大器BERBitErrorRatio誤碼率CLNSConnectionlessNetworkLayerService無連接的網(wǎng)絡(luò)層服務(wù)CMICodedMarkInversion傳號反轉(zhuǎn)碼CRCCyclicalRedundancyCheck循環(huán)冗余校驗CSESContinuousSeverelyErroredSecond連續(xù)嚴(yán)重誤碼秒CWDMCoarseWavelengthDivisionMultiplex稀疏波分復(fù)用DCCDataCommunicationChannel數(shù)據(jù)通信通路DCFDispersionCompensationFibre色散補(bǔ)償光纖DCMDispersionCompensationModule色散補(bǔ)償模塊DCNDataCommunicationNetwork數(shù)據(jù)通信網(wǎng)DDNDigitalDataNetwork數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)DFBDistributedFeedback分布反饋DSPDigitalSignalProcessing數(shù)字信號處理DWDMDenseWavelengthDivisionMultiplex密集波分復(fù)用ECCEmbeddedControlChannel嵌入式控制通道EDFAErbium-DopedFibreAmplifier摻鉺光纖放大器ETSIEuropeanTelecommunicationStandardsInstitute歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會FECForwardErrorCorrection前向糾錯FIFOFirstInFirstOut先進(jìn)先出GEGigabitEthernet千兆比特以太網(wǎng)GUIGraphicalUserInterface圖形用戶界面IEEEInstituteofElectricalandElectronicEngineers國際電力電子工程師協(xié)會ITU-TInternationalTelecommunicationUnion-TelecommunicationSector國際電信聯(lián)盟-電信標(biāo)準(zhǔn)部LALineAmplifier線路放大器LANLocalAreaNetwork局域網(wǎng)LCNLocalCommunicationNetwork本地通信網(wǎng)LCTLocalCraftTerminal本地維護(hù)終端LDLaserDiode激光二極管MCFMessageCommunicationFunction消息（報文）通信功能MDMediationDevice中介設(shè)備MPI-RMainPathInterfaceattheReceiver接收機(jī)主信道接口MPI-SMainPathInterfaceattheTransmitter發(fā)送機(jī)主信道接口NENetworkElement網(wǎng)元NFNoiseFigure噪聲指數(shù)NRZNonReturntoZero非歸零碼OAOpticalA