CN101309118A

CN101309118A - 一种40Gbps波分复用系统的色散补偿装置和方法

Info

Publication number: CN101309118A
Application number: CNA2008101330893A
Authority: CN
Inventors: 沈百林
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2008-07-08
Filing date: 2008-07-08
Publication date: 2008-11-19

Abstract

本发明涉及一种40Gbps波分复用系统的色散补偿装置和方法，其中：装置主要由多个固定色散补偿模块组成，该模块不设置在所述波分复用系统中的光中继内或者仅集中设置在少数光中继内；方法包括：根据光纤类型和传输光纤总长度计算出系统总色散；根据总色散在所述传输光纤上等距配置二个或二个以上集中固定色散补偿点并将总色散在各补偿点等量或基本等量分配；在所述传输光纤两端配置含固定色散补偿模块的光终端并根据线路损耗配置所述传输光纤内的光放大器。这种装置和方法在低插损器件的基础上进行集中固定补偿，而不是均匀补偿，减少了光放大器个数，提高了信噪比，简化了复杂性，降低了成本，很适用于40Gbps系统。

Description

一种40Gbps波分复用系统的色散补偿装置和方法

技术领域

本发明涉及光传输，具体涉及一种40Gbps波分复用系统的色散补偿装置和方法。

背景技术

波分复用系统传输的光脉冲不是单色光，不同波长的光在光纤中的传播速度不同，由于光脉冲中各波长成分到达时间先后不一致，从而使叠加后的光脉冲展宽。传输距离越远，展宽越严重，从而产生码间干扰，限制了系统传输的信号速率和传输距离，在高速光通信系统中必须采用色散补偿技术。

参考图1，为单纤单向的点到点的N×10Gbps的波分复用系统框图，系统由发送单元光终端(OTM，Optical Terminal)、多个光线路放大单元(OLA，Optical Line Amplifier，也叫光中继单元)、接收单元光终端组成。发送单元光终端由N个光转发器(OTU，Optical Transponder Unit)、光合波器(OM，Optical Multiplexer)、2个光放大器(OA，Optical Amplifier)、色散补偿模块(DCM，Dispersion Compensation Module)组成；光线路放大单元由2个OA和1个DCM组成；接收单元光终端由N个OTU、光分波器(OD，OpticalDemultiplexer)、2个OA、1个DCM组成。传统色散补偿光纤(DCF，DispersionCompensation Fiber)的插损较大，100km的G.652DCF的插损典型值为9dB；并且由于DCF的光纤芯径小，光纤有效面积约15～20m2，远小于G.652光纤和G.655光纤，非线性效应较大，特别需要限制单波的输入光功率，典型值为-3dBm/CH。系统通常设计双级光放大器，补偿线路损耗和DCM的插损，第一个OA作为光前置放大器，输出光功率较小，第二个OA作为光功率放大器，输出光功率较大。

近年来新型色散补偿技术逐渐实用化，比较成熟的新型色散补偿器有啁啾布拉格光栅(CFBG，Chirp Fiber Bragg Grating)和GT标准具(Gires-TournoisEtalon)等等，该类器件的非线性效应小，可以容忍较大输入光功率。10Gbps传输信号由于存在较大的非线性效应，例如自相位调制(SPM，Self PhaseModulation)，导致累积的色散不能过大或过小，从而要求色散补偿近似均匀配置。而40Gbps信号与10Gbps信号不同，10Gbps电吸收调制的非归零码(NRZ，Non Return to Zero)信号的色散容限典型值为800～1000ps/nm，而40Gbps信号的色散容限仅为10Gbps信号的1/16，典型值为50ps/nm，40Gbps信号属于准线性系统(Pseudo Linear System)，即信号色散容限小，传输过程中色散效应显著，具体表现为同一个通道内的脉冲由于光纤色散迅速展宽，产生相互交叠的现象。准线性系统的SPM非线性效应的影响较小，起主要作用的非线性效应是带内四波混频(IFWM，Intra-channel Four Wave Mixing)和带内交叉相位调制(IXPM，Intra-channel Cross Phase Modulation)。根据仿真和实验结果，只要40Gbps波分复用系统最终为完全色散补偿，系统中间线路站点可容忍较大的色散欠补偿量和过补偿量，从而为本发明的色散补偿配置提供了依据。10Gbps系统不适合集中色散补偿，DCF由于插损较大，也不适合集中色散补偿。

波分复用系统的光信噪比(OSNR，Optical Signal to Noise Ratio)是高速波分复用系统保证传输性能的关键指标，OSNR理论估算公式为OSNR＝P_out-L-NF-10log(N)+58，其中P_out表示系统单波入纤光功率，L表示跨段损耗，NF表示光放大器的噪声系数，N表示跨段数。单级OA的噪声系数为5～6dB，而双级OA的噪声系数为7～9dB。由此可见，采用双级OA会导致波分复用系统接收端的OSNR差1～4dB。

光通信领域关于光学色散补偿的相关专利非常多，分固定色散补偿和可调色散补偿技术，目前固定色散补偿技术都采用色散均匀配置，这样增加了系统中光放大器的个数，降低了系统的光信噪比，增加了系统配置复杂性，提高了系统成本。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是如何提供一种40Gbps波分复用系统的色散补偿装置和方法，在采用固定色散补偿基础上能减少系统中光放大器的个数，增加系统的光信噪比，简化系统配置复杂性，降低系统成本。

本发明的上述第一个技术问题这样解决，提供一种40Gbps波分复用系统的色散补偿装置，主要由多个固定色散补偿模块组成，所述波分复用系统中光终端包含所述模块，其特征在于，该模块不设置在所述波分复用系统中的光中继内或者仅集中设置在少数光中继内。

按照本发明提供的色散补偿装置，所述少数是一个或二个；每个所述模块的色散补偿量相等或基本相等，相差限制在最小色散补偿量以内。

按照本发明提供的色散补偿装置，所述最小色散补偿量是10公里或20公里。

按照本发明提供的色散补偿装置，所述波分复用系统可以使用但不限制于使用G.652光纤或G.655光纤。

按照本发明提供的色散补偿装置，不包括所述模块的光中继仅包括一个光放大器；包含所述模块的光中继包括二个光放大器，对应连接在所述模块输入端或输出端上；光终端中所述模块的输入端和输出端分别连接一个光放大器。

本发明的上述技术问题这样解决，提供一种40Gbps波分复用系统的色散补偿方法，包括以下步骤：

7.1)根据光纤类型和传输光纤总长度计算出系统总色散；

7.2)根据所述总色散在所述传输光纤上等距配置二个或二个以上集中固定色散补偿点并将所述总色散在各补偿点等量或基本等量分配，相差限制在最小色散补偿量以内；

7.3)在所述传输光纤两端配置含固定色散补偿模块的光终端或光分插复用器并根据线路损耗配置所述传输光纤内的光放大器。

按照本发明提供的色散补偿方法，所述步骤7.2)根据所述总色散在所述传输光纤上配置二个集中固定色散补偿点配置；所述步骤7.3)仅包括在所述传输光纤两端配置含固定色散补偿模块的光终端并根据线路损耗配置所述传输光纤内的光放大器。

按照本发明提供的色散补偿方法，所述步骤7.2)根据所述总色散在所述传输光纤上配置三个集中固定色散补偿点配置；所述步骤7.3)还包括在所述传输光纤中央配置一个含所述固定色散补偿模块的光中继，其余每个光中继仅含一个光放大器。

按照本发明提供的色散补偿方法，所述传输光纤分段设置，中间包括一个或多个光中继。

按照本发明提供的色散补偿方法，所述最小色散补偿量是10公里或20公里。

本发明提供的一种40Gbps波分复用系统的色散补偿装置和方法，色散补偿在低插损器件的基础上采用少数站点进行集中固定色散补偿，而不是在各站点进行均匀色散补偿，减少了系统中光放大器的个数，提高了系统的光信噪比，简化了系统配置复杂性，降低了系统成本，尤其使用于40Gbps波分系统。

附图说明

下面结合附图和具体实施例进一步对本发明进行详细说明。

图1是传统波分复用系统中固定色散补偿配置结构示意图；

图2是本发明色散补偿配置方案1示意图；

图3是本发明色散补偿配置方案2示意图；

图4是本发明色散补偿方法的流程示意图。

具体实施方式

首先，说明本发明思想：

在线性系统和低插损器件的基础上将固定色散补偿集中于少数站点完成，色散补偿量近似等于线路光纤的累积色散，下面结合两个具体方案进一步说明：

(一)方案1：参考图2，本发明所述的40Gbps波分复用系统包括位于接收和发送端的OTM、M个不含DCM的光中继2，以及跨段光纤1。其中：发送端OTM由多个OTU、OM、OA、DCM组成；不含DCM的OLA包括一个OA；接收端OTM与发送端OTM类似。与传统方案不同之处在于DCM不是均匀分布在系统各站点上，大部分OLA站点仅包括一个OA，无DCM；并且OTM处的DCM色散补偿量较大，二个或三个站点的DCM即可完成系统的色散补偿。

发送端OTM内的N个OTU的信号在发送端OTM内经过OM合波后，进入OA进行前置放大，然后进入DCM进行大色散预补偿，最后经过OA进行功率放大，然后出发送端OTM经M+1个跨段光纤1传输和M个不含DCM的光中继2进入接收端OTM，在接收端OTM内首先进入OA完成前置放大，然后进入DCM进行大色散后补偿，再进入OA进行放大，最后进入OD分波，分波后的N个光信号输入相应的接收端OTM内的OTU，完成系统传输。发送端OTM和接收端OTM内的DCM总色散补偿量近似等于M+1个跨段光纤的色散量，系统各通道的残余色散由可调色散补偿模块完成。

(二)方案2：参考图3，与方案1非常类似，与图2的区别是包括一个含DCM的光中继3，其余都是不含DCM的光中继2。在超长距离中，DCM累积的插损较大，完全将大量DCM集中在发送端和接收端OTM并不合适，所以在系统中间位置的OLA站点也配置一个DCM。这样3个站点的DCM可完成波分复用系统的复用段固定色散补偿。

含光分插复用器OADM(Optical Add and Drop Multiplexer)的系统也可以参考图2和图3的色散配置，将OTM站点替换为OADM站点即可。

第二步，说明本发明方法，如图4所示，具体包括以下步骤：

401)计算系统色散。根据光纤类型和各跨段的传输光纤总长度计算出系统总色散；

402)配置色散补偿。根据步骤401)计算的色散确定色散补偿配置的站点数，如果传输距离较短，色散补偿配置在发送单元OTM和接收单元OTM，两处的色散补偿量近似相等，且总色散补偿量近似等于线路总色散；如果传输距离较长，色散补偿配置在发送单元OTM、接收单元OTM以及系统中间位置的光中继单元OLA，三处的色散补偿量近似相等，且总色散补偿量近似等于线路总色散。

403)配置光放大器。根据步骤402)DCM的插损配置OTM站点以及含DCM的OLA站点的光放大器，根据线路损耗配置OLA站点的光放大器。

第三步，结合本发明具体实施细节对本发明作进一步的详细描述：

(一)DCM可采用CFBG，插损小，并且没有非线性效应限制，200km的CFBG DCM的插损为5.5dB，这样400km色散补偿量的CFBG DCM的总插损也才11dB，对系统的OSNR劣化影响不大；如果采用传统的DCF，因为DCF的插损非常大，400km色散补偿量的DCF DCM的插损为36dB，且需考虑非线性效应，限制最大入纤光功率，无法实用，不适合集中色散补偿配置；也可以采用其他插损小的色散补偿器件。

(二)如果波分复用系统的标准单模光纤传输距离在800km以内，发送单元和接收单元2个站点完成色散补偿；如果大于800km，采用3个站点完成色散补偿。如果系统是大有效面积光纤(LEAF，Large Effective Area Fiber)，由于色散系数较小，可以采用2个站点完成色散补偿。每站点的色散补偿量应尽量相等。长距离40Gbps波分复用系统的SPM效应造成的色散优化中心的偏移影响较小，系统宜完全色散补偿。常用的DCM的最小色散补偿量为10km或20km，由于系统光纤总长度可能不是10km的整数倍，所以设计DCM的总色散补偿量近似等于系统光纤总色散量，每通道的残余色散由通道层接收机之前的可调色散补偿器完成补偿。以700km标准单模光纤系统为例，可预补偿350km，后补偿350km，如果DCM的最小补偿量为20km，可设计预补偿340km，后补偿360km。

(三)确定色散补偿之后，根据DCM的插损以及系统设计的平均入纤光功率，配置系统所需的光放大器。系统OLA站点的OA需补偿前一跨段的线路损耗，并使得下一跨段的入纤光功率满足设计要求。

最后，本说明书所附具体实施例是体现本发明构思的一种典型方式，并不排除使用体现本发明设计方案的其他实施例。

Claims

1、一种40Gbps波分复用系统的色散补偿装置，主要由多个固定色散补偿模块组成，所述波分复用系统中光终端或光分插复用器包含所述模块，其特征在于，该模块不设置在所述波分复用系统中的光中继内或者仅集中设置在少数光中继内。

2、根据权利要求1所述色散补偿装置，其特征在于，所述少数是一个或二个。

3、根据权利要求1所述色散补偿装置，其特征在于，每个所述模块的色散补偿量相等或基本相等，相差限制在最小色散补偿量以内。

4、根据权利要求3所述色散补偿装置，其特征在于，所述最小色散补偿量是10公里或20公里。

5、根据权利要求1所述色散补偿装置，其特征在于，所述波分复用系统使用光纤的类型包括G.652光纤和G.655光纤。

6、根据权利要求1所述色散补偿装置，其特征在于，不包括所述模块的光中继单元仅包括一个光放大器；包含所述模块的光中继单元包括二个光放大器，对应连接在所述模块输入端或输出端上；光终端中所述模块的输入端和输出端分别连接一个光放大器。

7、一种40Gbps波分复用系统的色散补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.1)根据光纤类型和传输光纤总长度计算出系统总色散；

7.3)在所述传输光纤两端配置含固定色散补偿模块的光终端或光分插复用器并根据线路损耗配置所述传输光纤中的光放大器。

8、根据权利要求7所述色散补偿方法，其特征在于，所述步骤7.2)根据所述总色散在所述传输光纤上配置二个集中固定色散补偿点配置；所述步骤7.3)仅包括在所述传输光纤两端配置含固定色散补偿模块的光终端或光分插复用器并根据线路损耗配置所述传输光纤中的光放大器。

9、根据权利要求7所述色散补偿方法，其特征在于，所述步骤7.2)根据所述总色散在所述传输光纤上配置三个集中固定色散补偿点配置；所述步骤7.3)还包括在所述传输光纤中央配置一个含所述固定色散补偿模块的光中继，其余每个光中继仅含一个光放大器。

10、根据权利要求7所述色散补偿方法，其特征在于，所述最小色散补偿量是10公里或20公里。