OptiX WDM 产品编码技术专题A.docx

1、OptiX WDM 产品编码技术专题A资料编码产品名称OptiX WDM系列 使用对象产品版本编写部门资料版本V1.0OptiX WDM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2007-11-02V1.0初稿江绍原目 录1 概述 72 码型调制技术简介 72.1 NRZ和常规RZ码 72.2 SuperWDM 82.2.1 SuperCRZ 92.2.2 SuperDRZ 102.3 ODB 112.4 其它码型 132.4.1 CS-RZ 132.4.2 DPSK 132.4.

2、3 DQPSK 133 我司的码型技术应用简介 143.1 我司应用的几种码型技术比较 143.2 不同码型系统对接 153.3 收端OSNR要求 153.4 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（10G bit/s及更低速率系统） 14表2 我司应用的几种码型技术比较（

3、40G bit/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CRZChirped Return to Zero啁啾归零码CS-RZCarrier-Suppressed Return-to-Zero载波抑制归零码CODBOptical Duobinary啁啾光双二

4、进制码DCS-RZDuobinary Carrier-Suppressed Return-to-Zero双二进制载频抑制归零码DRZDifferential Return to Zero差分归零码DPSKDifferential Phase Shift Keying差分相移键控码DQPSKDifferential Quarter-phase Shift Keying差分四相相移键控FECForward Error Correction前向纠错ISIInter-symbol interference码间干扰ODBOptical Duobinary光双二进制码OSNROptical signal-

5、to-noise ratio光信噪比OTUOptical Transponder Unit光发送单元PDLPolarization Dependent Loss偏振相关损耗PSBTPhase-Shaped Binary Transmission相位整形二进制传输PMDPolarization Mode Dispersion偏正模式色散RZReturn-to-Zero归零码SPMSelf Phase Modulation自相位调制SRSStimulated Raman Scattering受激拉曼散射WDMWavelength Division Multiplex波分复用XPMCross Pha

6、se Modulation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OptiX Metro 6100 V100R007 网络设计指导书 V1.12OptiX WDM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

7、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（Differential Return to Zero）差分归零码 CS-RZ(Carrier-Suppress

8、ed Return-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-Shaped Binary Transmission）相位整形二进制传输 ODB(Optical Duobinary) 光双二进制码 DPSK(DifferentialPhase Shift Keying) 差分相移键控码 DCS-RZ（Duobinary Carrier-Suppressed Return-to-Zero）双二进制载频抑制RZ DQPSK(Differential Quarter-phase Shift Keying)差分四相相移键控2 码型调制技术简介2

9、.1 NRZ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NR

10、Z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23dB。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

11、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。2.2 SuperWDMSuperWDM为我司专利技术，包括SuperCRZ和SuperDRZ两种码型技术。2.2.1 SuperCRZSuperCRZ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

12、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30GHz40GHz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+3

13、00ps/nm左右。SuperCRZ技术用于10G系统，可支持频率间隔100 GHz和50GHz。2.2.2 SuperDRZSuperDRZ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.

14、 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、Sup

15、erCRZ，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。2.3 ODBOD