OptiX WDM 产品编码技术专题A.docx
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OptiXWDM产品编码技术专题A
资料编码
产品名称
OptiXWDM系列
使用对象
产品版本
编写部门
资料版本
V1.0
OptiXWDM产品编码技术专题
拟制：
日期：
2007-11-02
审核：
日期：
审核：
日期：
批准：
日期：
版权所有XX
修订记录
日期
修订版本
描述
作者
2007-11-02
V1.0
初稿
江绍原
目录
1概述7
2码型调制技术简介7
2.1NRZ和常规RZ码7
2.2SuperWDM8
2.2.1SuperCRZ9
2.2.2SuperDRZ10
2.3ODB11
2.4其它码型13
2.4.1CS-RZ13
2.4.2DPSK13
2.4.3DQPSK13
3我司的码型技术应用简介14
3.1我司应用的几种码型技术比较14
3.2不同码型系统对接15
3.3收端OSNR要求15
3.4色散补偿要求17
图目录
图1.RZ码和NRZ码对比8
图2.SuperCRZ的两级调制方式9
图3.SuperCRZ相位调制方式9
图4.进入光纤传输前的SuperDRZ脉冲序列10
图5.经过一定长度光纤传输的SuperDRZ脉冲序列10
图6.ODB调制方式11
图7.展宽的ODB和NRZ脉冲序列对比12
表目录
表1我司应用的几种码型技术比较（10Gbit/s及更低速率系统）14
表2我司应用的几种码型技术比较（40Gbit/s系统）14
表3我司各种码型模块应用规格15
表4不同码型OTU的OSNR要求15
表5各种码型测试仪表RES推荐设置值16
关键词：
编码、码型技术、NRZ、CRZ、DRZ、SuperWDM、ODB、CS-RZ
摘要：
本文对DWDM传输系统中常用的码型调制技术原理进行了介绍，并对我司码型技术应用情况以及不同码型系统应用调测注意事项进行了总结。
缩略语清单：
缩略语
全称
中文解释
CRZ
ChirpedReturntoZero
啁啾归零码
CS-RZ
Carrier-SuppressedReturn-to-Zero
载波抑制归零码
CODB
OpticalDuobinary
啁啾光双二进制码
DCS-RZ
DuobinaryCarrier-SuppressedReturn-to-Zero
双二进制载频抑制归零码
DRZ
DifferentialReturntoZero
差分归零码
DPSK
DifferentialPhaseShiftKeying
差分相移键控码
DQPSK
DifferentialQuarter-phaseShiftKeying
差分四相相移键控
FEC
ForwardErrorCorrection
前向纠错
ISI
Inter-symbolinterference
码间干扰
ODB
OpticalDuobinary
光双二进制码
OSNR
Opticalsignal-to-noiseratio
光信噪比
OTU
OpticalTransponderUnit
光发送单元
PDL
PolarizationDependentLoss
偏振相关损耗
PSBT
Phase-ShapedBinaryTransmission
相位整形二进制传输
PMD
PolarizationModeDispersion
偏正模式色散
RZ
Return-to-Zero
归零码
SPM
SelfPhaseModulation
自相位调制
SRS
StimulatedRamanScattering
受激拉曼散射
WDM
WavelengthDivisionMultiplex
波分复用
XPM
CrossPhaseModulation
互相位调制
参考资料清单：
《CRZ基本原理和调测方法》
《WDM原理基础知识介绍》
《OptiXMetro6100V100R007网络设计指导书V1.12》
OptiXWDM产品编码技术专题
1概述
对于低速、中短距离光纤传输系统，非归零码（NRZ）型具有实现简单、成本低、技术成熟、频谱效率高、信号完整性好等特点，广泛应用于商用长途DWDM传输系统中，但由于NRZ码元过渡不归零，对传输损伤敏感，不适用于高速超长距离光信号的传输。
随着传输距离的增长和速率的提高，OSNR容限、色度色散、PMD、光纤非线性效应等这些在低速短距离传输情况下可以忽略的物理效应在此时变得明显，严重地阻碍了传输业务的容量和覆盖范围的提升。
因此，近年来又开发出多种有别于NRZ码的调制格式，用于降低OSNR容限、增加色散受限距离，克服非线性效应和PMD效应等，这些特殊的调制格式统称为码型技术。
目前，码型技术结合FEC、拉曼放大和色散补偿等技术，构成了超长距离DWDM传输的关键技术。
通常，在DWDM系统中有如下码型技术：
●NRZ（Nonreturn-to-Zero）非归零码
●RZ（Return-to-Zero）归零码
●CRZ（ChirpedReturn-to-Zero）啁啾归零码
●DRZ（DifferentialReturntoZero）差分归零码
●CS-RZ（Carrier-SuppressedReturn-to-Zero）载波抑制归零码
●CSRZ-DPSK载波抑制－差分相移键控归零码
●PSBT（Phase-ShapedBinaryTransmission）相位整形二进制传输
●ODB（OpticalDuobinary）光双二进制码
●DPSK（DifferentialPhaseShiftKeying）差分相移键控码
●DCS-RZ（DuobinaryCarrier-SuppressedReturn-to-Zero）双二进制载频抑制RZ
●DQPSK（DifferentialQuarter-phaseShiftKeying）差分四相相移键控
2码型调制技术简介
2.1NRZ和常规RZ码
NRZ和RZ码，顾名思义就是指不归零码和归零码。
NRZ码逻辑“1”用高电平表示，逻辑“0”用低电平表示；而RZ码逻辑“1”分为两部分，前半部分为高电平，后半部分为低电平，逻辑“0”仍然用低电平表示。
如图1所示，从图中可以看出RZ码比NRZ码的占空比要小，即相同速率RZ码的脉冲要比NRZ码窄些。
图1.RZ码和NRZ码对比
码型技术一般采用归零（RZ）光脉冲来承载业务信号。
RZ具有优异的时钟抖动特性和更高的消光比，与NRZ相比，常规RZ码脉冲序列中，在每个连“1”的过渡区域电场振幅是归零的，每个“1”码的电场振幅具有彼此独立的时间包络，这对于接收端的时钟恢复非常有利；而NRZ码的连“1”则是连为一体的。
因此，在相同平均接收功率的条件下，RZ脉冲功率要比NRZ高，RZ码的眼图张开度更大，误码性能更为优异，背靠背的情况下，不考虑光纤的因素，例如当RZ码的占空比为50％时，逻辑“1”的功率要比NRZ提高1倍，因此OSNR从理论上可相应获得3dB余量（实际上由于各方面因素，余量没有这么多）。
因此在背靠背的情况下，RZ的OSNR余量与NRZ相比大约提高2～3dB。
此外由于RZ码的比特图形相关效应较弱，对SPM效应也有更好的免疫力，更窄的时域脉冲特性也能减小DWDM信道之间的非线性相互作用和PMD效应。
RZ码的缺点是频谱带宽宽，色散容忍度较差。
实际工作中一般采用两外调制（RZ幅度和数据调制）来产生RZ码比特序列，调制结构比NRZ复杂，增加调制器使系统变得复杂，成本提高。
2.2SuperWDM
SuperWDM为我司专利技术，包括SuperCRZ和SuperDRZ两种码型技术。
2.2.1SuperCRZ
SuperCRZ采用两级调制方式实现。
第一级调制通过时钟信号的驱动产生带啁啾的RZ脉冲。
第二级调制通过信号对带啁啾的RZ脉冲调制将信息加载到光信号上。
图2.SuperCRZ的两级调制方式
其相位调制器在发射端对RZ脉冲的上升沿和下降沿上加入特殊的相位调制（频率啁啾），如图3中蓝色线条所示，该啁啾的符号与SPM效应（图中绿色线条）在光脉冲上产生的啁啾相反，可有效地减缓沿光纤链路上SPM效应的积累，从而降低系统的传输代价，因此SuperCRZ的啁啾特性使其具备了超强抵抗非线性效应，如SPM、XPM的能力，同时可将预留给非线性损伤的那一部分OSNR代价释放出来，也相应地增加OSNR容忍度。
图3.SuperCRZ相位调制方式
SuperCRZ使用30GHz～40GHz的信号光谱承载10Gb/s速率的业务，而普通的10Gb/s信号光源只有大约20GHz宽。
光谱的频域宽度降低了信号的功率谱密度，减少光信号的相关强度，有效的抑制了SBS（受激布里渊散射），FWM等非线性效应。
SuperCRZ的缺点是引入了色散容限较小的代价，最大的色散容限大约为-100ps/nm～+300ps/nm左右。
SuperCRZ技术用于10G系统，可支持频率间隔100GHz和50GHz。
2.2.2SuperDRZ
SuperDRZ是SuperCRZ的基础上开发的，信号的相位、幅度和数据调制同时在一个MZ调制器中高效实现，SuperDRZ利用差分信号输入产生正的和负的脉冲，用以驱动MZ调制器，发射机将输入的NRZ信号的上升演变为一种相位的RZ脉冲而将NRZ的下降演变为另一种相位的RZ脉冲，每一个代表"1"信号的RZ脉冲都与其相邻的RZ脉冲之间有180度的相位差（不论他们之间相差多少个"0"信号），如图4所示，进入光纤传输前的两个RZ脉冲（红色脉冲和蓝色脉冲）之间有180度的相位差。
图4.进入光纤传输前的SuperDRZ脉冲序列
随着光信号在光纤里的传输，光脉冲会展宽，但由于相邻的“1”码之间的相位是相反的，SuperDRZ脉冲扩散导致的能量叠加是相消的干涉效应，因此如图5中绿色圆圈区域所示，相邻的“1”码即使有重叠，反映在光强度上仍然趋于“0”。
图5.经过一定长度光纤传输的SuperDRZ脉冲序列
因而可有效减少码间干扰（ISI）的影响，具有与NRZ相当的码间干扰容忍能力。
即使在较大的累积色散情况下仍保持较好的脉冲。
SuperDRZ与RZ和CS-RZ相比，具有更佳的色散容限，有效抵抗由色散产生的信号畸变。
同时，SuperDRZ进一步压缩了频谱中的边峰。
相比CS-RZ、SuperCRZ，SuperDRZ具有较窄的频谱，且可以有效解决多个ROADM级联产生的滤波效应对信号传输距离的影响。
在非线性效应抵抗能力方面，SuperDRZ继承了SuperCRZ的啁啾特性，在RZ脉冲中也引人了类似的啁啾，从而具有与SuperCRZ类似的非线性性能。
SuperDRZ频谱中的载波被完全抑制，从而使得SuperDRZ信号对光纤中的非线性效应SBS、FWM、SPM、SRS具有很强的容忍能力。
成本方面，SuperDRZ相比SuperCRZ具有更明显的成本优势。
目前SuperDRZ在10G和40G系统均有应用，在10G系统上可支持25GHz频率间隔，在40G系统上支持100GHz频率间隔。
2.3ODB
OD
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