高速DWDM通信技术

【摘 要】在最近几年，我们国家的经济取得了显著的成果，经济建设的速度也越来越快，我们国家的铁路也因此步入了快速发展的时期，每一条铁路都是一座桥，它们连接着每座城市的经济，铁路可以使人们的出行更加便利，运用十分广泛，可是在运用的过程中，它的信息化和智能化方面的不足之处也开始慢慢表现出来。信息时代已经来临，信息技术在很多领域当中得到了充分的运用，在铁路方面也是如此，尽管如此，我们国家在这个方面却还有着很大的欠缺。

【关键词】高速；DWDM；通信技术

网络电视IPTV、高清电视HDTV以及移动带宽服务已经融入了人们的生活，人们对于带宽的需求也越来越高，从太网用户的接入和企业开始，再到主干，这当中每级网络都越来越靠近目前的速度的几线，从一九九零年开始，人们就已经在密集波分复用系统，也就是DWDM系统当中运用掺铒光纤放大器，也就是EDFA，这里面更是运用了比较简化的OOK开关键控来对格式进行调整，并且运用了直接探测的方法加大10Gbit/s信道容量。然后，为了使传输容量能够更进一步的增长，减少成本，人们运用了各种各样的方法，比如说单波或者多波的多级调制格式、全新的监测方案、新型光纤以及拉曼放大技术等等，随着时代的进步，这些技术也取得了不错的成就，我们能够在传输系统当中使用多层次和多维度的调制格式来让频谱效率得到更好的提升。

1 相干光通信技术

信息一直在迅猛地增长，对于人们来说，传统的调制格式与直接检测的方法并不能满足他们的要求，那么，我们第一个最需要解决的问题就是怎么样才可以在现在设备的基础上将光通信系统的性能提升上来，也就是在这种背景之下，又一次提出了在很多年前就被寄予厚望的相干光通技术，相干检测可以给予全光场的信息，它不但能够让接收机的灵敏度得到强化，还能够让非线性光学损伤，比如说色度色散CD以及偏振模色散PMD可以在电域当中取得补偿。将相干光检测与传统的直接检测进行比较，我们可以从中发现一些比较明显的特点，首先，相干光检测有着较高的接收机灵敏度，其次它能够将波分复用信道之中的中频信号与基带信号分量简单分离出来，有着很高的频率分辨率，另外，它能够检测出信号的相位信息，从而让其灵敏度更上一层，最后，它能够在取得信号幅度的同时，也可以获得相位信息，所以能够把很多不同的高级调制格式引入光通信系统当中，比如说差分四相相移键控、进制四相相移键控以及M进制正交幅度调制等，这样能够在很大程度上加强频谱的利用率，加大系统的容量。

一般来说，数字相干接收机由四个部分组成，这四个部分分别为光输入组件、跨阻放大器、模/数转换器与数字信号处理器，在这四个组成部分当中，光输入组件又包含着偏振分束器、分束器、两个九十度光学混频器，另外再加上光电转换部分之中的八个光电探测器和四个TIA。

2 高速DWDM通信关键技术

2.1 新型调制格式

在100Gbit/s的传输当中，古国运用较为传统的OOK调制格式，那么它的理论带宽最高能够达到70GHz，可是能够满足这种带宽需求的电子元件通常都比较昂贵，一般来说很难在商业当中使用，但是数字相干检测与新型调制格式相继产生，带宽的瓶颈期也就随之迎刃而解，在相干检测当中，PDM-QPSK就是一种比较好的十六进制调制格式。比如说传统的QPSK，虽然它能够给予数字基带滤波以及脉冲整形的灵活性，可是这会使得在高速数据传输的时候会消耗相当大的功率，再加上同乡与正交相位无法匹配也会严重影响到调制信号的质量。如果需要对PDM-QPSK信号进行编码，就要把连在一起的波激光器分成两个正交偏振的激光源，并且把他们输出的信号分开传入独立的QPSK调制器当中，在这之后运用两个PBS把这些进行过调制的信号再一次合并到一起，像这样的PDM编码方法可以适合所有的M进制QAM，比如说8QAM、16QAM以及64QAM等等。

2.2 新型光纤与拉曼放大

在光传输系统当中，如果能够不对非线性效益进行计算的话，那么对传输距离产生限制最大的因素就是光信噪比，也就是OSNR，通常来说，它能够靠降低小光纤的损耗来提高OSNR，也能够依靠加大输入光功率的方式来提高。在当前的情况下，已经研发出了最新一代的超低损耗光纤，我们称之为ULL光纤，并且我们将其使用在了一些进行大容量传输的实验当中，在实验当中，为了提升高接受端的OSNR，我们加大了光纤发生的功率，可是这样的方法会出现更加高的非线性效应，会使得系统的性能在很大程度上下降，另外信道间当中的非线性效应想要依靠数字补偿的方法来进行改善是非常困难的，比如说交叉相位调制和四波混频。为了降低光纤的非线性效应，经常性运用的方法就是加大光纤的有效面积。从当前的情况来看，大部分超长距离或者海底传输的大容量传输试验会选择有效面积较大的光纤来调整输入光功率的容差。

要想对光纤的损耗进行补偿，我们能够运用两种光放大器，分别是EDFA和DRA，EDFA在发送端上的功率比较大，非线性效应也比较长，在传输景观一段距离之后，光功率会因为损耗而降低，而DRA，也就是分布式拉曼放大器，它的工作原理就在于光纤当中的受激拉曼散射效应，弱信号光与强泵浦光在光纤当中传输，并且信号光坡长在泵浦光的拉曼增益谱当中的时候，光能量就会由泵浦光转变为信号光，然后逐渐实现光放大，这样的全波段放大特性能够让DRA在整个低损耗区当中进行工作，从而让OSNR得到提高，在很大程度上提升频谱利用率。

3 结语

每一条铁路都是一座桥，它们连接着每座城市的经济，铁路可以使得人们的出行更加便利，运用十分广泛，可是在运用的过程中，它的信息化和智能化方面的不足之处也开始慢慢表现出来。为了使传输容量能够更进一步的增长，减少成本，人们运用了各种各样的方法，比如说单波或者多波的多级调制格式、全新的监测方案、新型光纤以及拉曼放大技术等等，随着时代的进步，这些技术也取得了不错的成就，我们能够在传输系统当中使用多层次和多维度的调制格式来让频谱效率得到更好的提升。

相干检测可以给予全光场的信息，它不但能够让接收机的灵敏度得到强化，还能够让非线性光学损伤，有着较高的接收机灵敏度，它能够将波分复用信道之中的中频信号与基带信号分量简单分离出来，有着很高的频率分辨率，它能够检测出信号的相位信息，从而让其灵敏度更上一层，它能够在取得信号幅度的同时，也可以获得相位信息，所以能够把很多不同的高级调制格式引入光通信系统当中。

参考文献：

[1]章矗陈征，马卫东.高速DWDM通信技术及发展[J].光通信研究，2015.