CN104639276A - 一种快速实现400g多载波复用的系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种快速实现400G多载波复用的系统及方法，涉及光通信中的多载波复用领域。该系统包括OTU、OSA和FWSS；该系统实现400G多载波复用时，首先在OTU上分别设置4个输出端口上100Gbit/s速率偏振复用正交相移键控PM-QPSK子载波的波长频率，根据波长频率设置相邻子载波的波长间隔；然后在FWSS上设置与子载波的波长间隔相同的波道带宽间隔，分别将4个输出端口上的子载波配置到相应频率的输入端口，FWSS对4个子载波进行光滤波后，合波复用为4载波PM-QPSK 400Gbit/s速率的光信号。本发明不仅实现比较方便，性能较好，而且能够降低相邻光载波之间的串扰，提升了频谱效率。
Description
技术领域
本发明涉及光通信中的多载波复用领域，具体涉及一种快速实现400G多载波复用的系统及方法。
背景技术
随着4G牌照(第4代移动通信技术的经营许可权)的发放，互联网业务(例如互联网视频、移动互联网等)业务使用户对于网络带宽和IP流量的需求越来越高。
目前，国内骨干传送网正全面逐渐地向100Gbit/s(数据传送单位100Gbit/s＝1.25GB/s)的WDM(Wavelength Division Multiplexing，波分复用)系统升级；100Gbit/s光传输的关键技术(例如偏振复用、相干接收以及数字信号处理等)使N×100Gbit/s的WDM系统的传输距离可达上千公里，N×100Gbit/s的WDM系统的传输距离和关键光指标均能够与10Gbit/s的DWDM系统媲美。
IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers，电气和电子工程师协会)在2011年3月成立的带宽评估工作组通过对网络带宽需求和端口速率趋势的分析，预计到2014/2015年网络流量将增加10倍，路由器线卡容量需求也提升到了超100Gbit/s。2012年9月，IEEE在日内瓦举行全体成员会议，在多家设备厂商联合推动下，各成员单位在达成共识选择400G(Gbps，1Gbps的传输速度为每秒1000兆位)速率开发下一代高速以太网。因此，在超100G光传输技术中首先要实现400G的DWDM传输设备。
与100G传输技术相比，400G的长距离传输技术较为复杂，采用传统方式已经无法达到和100G类似的性能和技术。从技术角度来讲，单通路400Gbit/s光传输技术面临巨大挑战；若单纯通过提高波特率来实现更高的传输速率，OSNR(Optical Signal Noise Ratio，光信噪比)需求和光纤非线性效应会随波特率的提高而线性增加。对于400G的长距离传输技术而言，为了在同样的频带宽度内实现更高的传输容量和更远的传输距离，应当是采用高阶调制码型和多载波复用的联合。
目前比较成熟的ADC/DAC(模拟数字转换器/数字模拟转换器)的采样速率为65G sample/s，更高采样速率的ADC/DAC尚不能商用，且波特率越高，传输距离相应的也越短。400G 1SC-PDM-16QAM(1Sub CarrierPolarization Division Multiplexing-16Quadrature AmplitudeModulation，单载波-偏振复用-16阶正交振幅调制)的传输距离约为400G 2SC-PDM-16QAM(2Sub CarrierPolarization DivisionMultiplexing-16Quadrature Amplitude Modulation，双载波-偏振复用-16阶正交振幅调制)的1/2。另外，编码调制的阶数越高，OSNR要求越高，传输距离越短。
综合考虑4SC-PM-QPSK(4sub Carrier Polarization-multiplexedQuadrature Phase Shift Keying，四载波偏振复用正交相移键控)和2SC-PDM-16QAM是目前阶段的最佳选择。4SC-PM-QPSK和2SC-PDM-16QAM相比较，4SC-PM-QPSK传输距离可达上千公里，其传输性能较好，针对现网是一种很好的解决方案。
此外，需要通过多载波复用技术将单载波100Gbit/s速率的PM-QPSK复用为4载波的400Gbit/s速率的信号。
目前，光发送单元板卡能够输出4个调制格式为PM-QPSK，速率为100Gbit/s的固定频率的子载波，但是4个子载波是独立的，且频谱较宽，需要将4个独立的子载波复用成一路400Gbit/s的光信号。
4载波PM-QPSK的400Gbit/s光信号用于波分复用系统时，通道间隔是150Ghz。4个子载波20dB谱宽为62.5Ghz，若将4个子载波直接复用，则复用后的400Gbit/s光信号20dB谱宽为173Ghz，不能应用于通道间隔为150Ghz的波分复用系统。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种快速实现400G多载波复用的系统及方法，不仅实现比较方便，性能较好，而且能够降低相邻光载波之间的串扰，提升了频谱效率。
为达到以上目的，本发明提供的快速实现400G多载波复用的系统，包括光转换单元OTU和光谱分析仪OSA，所述快速实现400G多载波复用的系统还包括动态信道带宽光波长选择盘FWSS；
所述OTU包括4个子载波光信号的输出端口：Tx1、Tx2、Tx3和Tx4，所述FWSS包括1个输出端口Out和4个输入端口：In1、In2、In3和In4；Tx1与In1通过光纤连接，Tx2与In2通过光纤连接，Tx3与In3通过光纤连接，Tx4与In4通过光纤连接；FWSS的Out端口与OSA相连；
所述快速实现400G多载波复用的系统实现400G多载波复用时：
首先在OTU上分别设置4个输出端口上100Gbit/s速率偏振复用正交相移键控PM-QPSK子载波的波长频率，根据波长频率设置相邻子载波的波长间隔；
然后在FWSS上设置与子载波的波长间隔相同的波道带宽间隔，分别将4个输出端口上的子载波配置到相应频率的输入端口，FWSS对4个子载波进行光滤波后，合波复用为4载波PM-QPSK 400Gbit/s速率的光信号。
在上述技术方案的基础上，所述FWSS支持动态灵活栅格，提供最小12.5GHz动态信道带宽调节。
本发明提供的基于上述系统的快速实现400G多载波复用的方法，包括以下步骤：
S1：在OTU上分别设置4个输出端口上100Gbit/s速率偏振复用正交相移键控PM-QPSK子载波的波长频率，根据波长频率设置相邻子载波的波长间隔，转到步骤S2；
S2：在FWSS上设置与子载波的波长间隔相同的波道带宽间隔，分别将4个输出端口上的子载波配置到相应频率的输入端口，FWSS对4个子载波进行光滤波后，合波复用为4载波PM-QPSK 400Gbit/s速率的光信号。
在上述技术方案的基础上，步骤S2之后还包括以下步骤：
S3：OSA对4载波PM-QPSK 400Gbit/s速率的光信号进行分析，确定4载波PM-QPSK 400Gbit/s速率的光信号的子载波光谱的边模已经滤除，载波之间的光谱重叠减少。
在上述技术方案的基础上，步骤S1具体包括以下步骤：设置Tx1上的100Gbit/s速率PM-QPSK子载波的波长频率为193.1Thz，Tx2上的100Gbit/s速率PM-QPSK子载波的波长频率为193.0625Thz，Tx3上的100Gbit/s速率PM-QPSK子载波的波长频率为193.025Thz，Tx4上的100Gbit/s速率PM-QPSK子载波的波长频率为192.9875Thz，设置相邻子载波的波长间隔为37.5Ghz。
在上述技术方案的基础上，步骤S2具体包括以下步骤：设置FWSS的波道带宽间隔为37.5Ghz，将Tx1上波长频率为193.1Thz的子载波配置到In1，将Tx2上波长频率为193.0625Thz的子载波配置到In2，将Tx3上波长频率为193.025Thz的子载波配置到In3，将Tx4上波长频率为192.9875Thz的子载波配置到In4；FWSS对4个子载波进行光滤波后，合波复用为4载波PM-QPSK 400Gbit/s速率的光信号。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明利用已有的FWSS对100Gbit/s速率的子载波进行光滤波和合波复用，复用后的400Gbit/s光信号的20dB谱宽为157Ghz，能够应用于通道间隔为150Ghz的波分复用系统；本发明不仅实现比较方便，性能较好，而且能够降低相邻光载波之间的串扰，提升了频谱效率。
附图说明
图1为本发明实施例中快速实现400G多载波复用的系统的连接框图；
图2为本发明实施例中4子载波PM-QPSK未进行光滤波复用的光谱图；
图3为本发明实施例中4子载波PM-QPSK经过FWSS光滤波复用后的光谱图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。
本发明实施例中的快速实现400G多载波复用的系统及方法基于以下原理得来：
多载波复用技术采用了SuperChannel(超级信道)的概念，SuperChannel的核心思想是将多个密集的光子载波集组合形成一个超级信道，将超级信道作为一个整体进行传输和交换。
目前实现超级信道的技术方案主要有3种：光OFDM(OrthogonalFrequency Division Multiplexing，正交频分复用技术)方案、NyquistWDM(奈奎斯特波分复用)方案和可多波段eOFDM方案。
本发明利用Nyquist WDM载波复用技术快速简单的实现4载波的PM-QPSK调制格式的400Gbit/s速率信号。Nyquist WDM将单个子载波通过数字滤波或者光学滤波方式，将信号在频率内整形为近似矩形，因此频域内的多个子载波可以以无间隔的方式并行传输，进而提高频谱效率，具有实现相对简单、性能相对较高的优点。
参见图1所示，本发明实施例中的快速实现400G多载波复用的系统，包括OTU(Optical Transform Unit，光转换单元)、FWSS(动态信道带宽光波长选择盘)和OSA(光谱分析仪)。
OTU包括4个子载波光信号的输出端口：Tx1、Tx2、Tx3和Tx4，FWSS包括1个输出端口Out和4个输入端口：In1、In2、In3和In4；Tx1与In1通过光纤连接，Tx2与In2通过光纤连接，Tx3与In3通过光纤连接，Tx4与In4通过光纤连接。FWSS的Out端口与OSA相连。
FWSS支持动态灵活栅格，提供最小12.5GHz动态信道带宽调节，以优化带宽配置。
本发明实施例中的基于上述系统的快速实现400G多载波复用的方法，包括以下步骤：
S1：在OTU上分别设置4个输出端口上100Gbit/s速率PM-QPSK(Polarization-multiplexed Quadrature Phase Shift Keying，偏振复用正交相移键控)子载波的波长频率，根据波长频率设置相邻子载波的波长间隔，转到步骤S2。
S2：在FWSS上设置与子载波的波长间隔相同的波道带宽间隔，分别将4个输出端口上的子载波配置到相应频率的输入端口，FWSS对4个子载波进行光滤波后，合波复用为4载波PM-QPSK 400Gbit/s速率的光信号，转到步骤S3。
S3：OSA对4载波PM-QPSK 400Gbit/s速率的光信号进行分析，确定4载波PM-QPSK 400Gbit/s速率的光信号的子载波光谱的边模已经滤除，载波之间的光谱重叠减少。
下面，通过1个实施例具体说明本发明的快速实现400G多载波复用的方法。
步骤一、设置Tx1上的100Gbit/s速率PM-QPSK子载波的波长频率为193.1Thz，Tx2上的100Gbit/s速率PM-QPSK子载波的波长频率为193.0625Thz，Tx3上的100Gbit/s速率PM-QPSK子载波的波长频率为193.025Thz，Tx4上的100Gbit/s速率PM-QPSK子载波的波长频率为192.9875Thz，设置相邻子载波的波长间隔为37.5Ghz，步骤二。
参见图2所示，步骤一中的子载波光谱有重合，容易造成载波与载波之间的串扰，引起信号传输性能的劣化。
步骤二、设置FWSS的波道带宽间隔为37.5Ghz，将Tx1上波长频率为193.1Thz的子载波配置到In1，将Tx2上波长频率为193.0625Thz的子载波配置到In2，将Tx3上波长频率为193.025Thz的子载波配置到In3，将Tx4上波长频率为192.9875Thz的子载波配置到In4。FWSS对4个子载波进行光滤波后，合波复用为4载波PM-QPSK 400Gbit/s速率的光信号，转到步骤三。
步骤三、OSA对4载波PM-QPSK 400Gbit/s速率的光信号进行分析，参见图3所示，4载波PM-QPSK 400Gbit/s速率的光信号的子载波光谱的边模已经滤除，载波之间的光谱重叠减少，进而降低了子载波信号之间的串扰，优化了光信号的传输性能。
本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (6)
1.一种快速实现400G多载波复用的系统，包括光转换单元OTU和光谱分析仪OSA，其特征在于：所述快速实现400G多载波复用的系统还包括动态信道带宽光波长选择盘FWSS；
所述OTU包括4个子载波光信号的输出端口：Tx1、Tx2、Tx3和Tx4，所述FWSS包括1个输出端口Out和4个输入端口：In1、In2、In3和In4；Tx1与In1通过光纤连接，Tx2与In2通过光纤连接，Tx3与In3通过光纤连接，Tx4与In4通过光纤连接；FWSS的Out端口与OSA相连；
所述快速实现400G多载波复用的系统实现400G多载波复用时：
首先在OTU上分别设置4个输出端口上100Gbit/s速率偏振复用正交相移键控PM-QPSK子载波的波长频率，根据波长频率设置相邻子载波的波长间隔；
然后在FWSS上设置与子载波的波长间隔相同的波道带宽间隔，分别将4个输出端口上的子载波配置到相应频率的输入端口，FWSS对4个子载波进行光滤波后，合波复用为4载波PM-QPSK 400Gbit/s速率的光信号。
2.如权利要求1所述的快速实现400G多载波复用的系统，其特征在于：所述FWSS支持动态灵活栅格，提供最小12.5GHz动态信道带宽调节。
3.一种基于权利要求1或2所述系统的快速实现400G多载波复用的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：在OTU上分别设置4个输出端口上100Gbit/s速率偏振复用正交相移键控PM-QPSK子载波的波长频率，根据波长频率设置相邻子载波的波长间隔，转到步骤S2；
S2：在FWSS上设置与子载波的波长间隔相同的波道带宽间隔，分别将4个输出端口上的子载波配置到相应频率的输入端口，FWSS对4个子载波进行光滤波后，合波复用为4载波PM-QPSK 400Gbit/s速率的光信号。
4.如权利要求3所述的快速实现400G多载波复用的方法，其特征在于，步骤S2之后还包括以下步骤：
S3：OSA对4载波PM-QPSK 400Gbit/s速率的光信号进行分析，确定4载波PM-QPSK 400Gbit/s速率的光信号的子载波光谱的边模已经滤除，载波之间的光谱重叠减少。
5.如权利要求3所述的快速实现400G多载波复用的方法，其特征在于：步骤S1具体包括以下步骤：设置Tx1上的100Gbit/s速率PM-QPSK子载波的波长频率为193.1Thz，Tx2上的100Gbit/s速率PM-QPSK子载波的波长频率为193.0625Thz，Tx3上的100Gbit/s速率PM-QPSK子载波的波长频率为193.025Thz，Tx4上的100Gbit/s速率PM-QPSK子载波的波长频率为192.9875Thz，设置相邻子载波的波长间隔为37.5Ghz。
6.如权利要求5所述的快速实现400G多载波复用的方法，其特征在于：步骤S2具体包括以下步骤：设置FWSS的波道带宽间隔为37.5Ghz，将Tx1上波长频率为193.1Thz的子载波配置到In1，将Tx2上波长频率为193.0625Thz的子载波配置到In2，将Tx3上波长频率为193.025Thz的子载波配置到In3，将Tx4上波长频率为192.9875Thz的子载波配置到In4；FWSS对4个子载波进行光滤波后，合波复用为4载波PM-QPSK 400Gbit/s速率的光信号。
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