隨著近年來互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)用戶數(shù)、應用種類、帶寬需求等都呈現(xiàn)出爆炸式的增長，以中國為例，未來4、5年內(nèi)干線網(wǎng)流量的年增長率預計會高達60~70%，骨干傳輸網(wǎng)總帶寬將從64Tbit/s增加到150Tbit/s左右，甚至200Tbit/s以上。隨著“寬帶中國·光網(wǎng)城市”計劃的實施，以及移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)和云計算等新型帶寬應用的強力驅(qū)動，迫切需要傳送網(wǎng)絡具有更高的容量。目前骨干網(wǎng)已經(jīng)規(guī)模部署了40G WDM傳輸系統(tǒng)，但是通過業(yè)務容量爆炸式的發(fā)展趨勢不難看出，40G 在未來進行多業(yè)務承載時也將會捉襟見肘，因此100GWDM超高速傳輸技術(shù)的需求迫在眉睫。

100G OTN關鍵要求

長途傳輸系統(tǒng)升級到100Gbit/s OTN系統(tǒng)，主要要實現(xiàn)以下幾方面要求：

1)支持50GHz的通道間距;

2)色散(CD)容限 ±700ps/nm;

3)偏振模色散(PMD)容限10ps (DGD平均值);

4)能夠在現(xiàn)有的DWDM網(wǎng)絡和OTN網(wǎng)絡中平滑升級;

5)不對現(xiàn)有的DWDM通道信號產(chǎn)生重大串擾代價。

100Gbit/s OTN系統(tǒng)升級要求必須要滿足以上所有要求，目前可以通過具有相干檢測功能的100G PM-QPSK調(diào)制模式來滿足這些要求。

100Gbit/s PM-QPSK關鍵技術(shù)特性

A.OSNR性能改善

具有相干檢測功能的PM-QPSK比二進制(OOK)提供了大約6dB的光信噪比的靈敏度改善。100 Gbit/s 的容量是10Gbit/s 的10倍，所以100Gbit/s 的調(diào)制方案需要提供比10Gbit/s OOK碼型高10dB 的性能。相干檢測的關鍵優(yōu)勢在于光波相位信息可以傳遞到數(shù)字領域，因而可以利用強大的電子色散補償(EDC)能力，使用非常低的代價清理信號失真。因此，通過使用100Gbit/s PM-QPSK與 EDC，相干檢測的技術(shù)可以獲得6dB的改善(與直接檢測OOK相比); 利用高編碼增益FEC可得2-3dB 的改善;由于減少CD和PMD的傳輸代價，再有1—2dB的改善。這樣，總改善能達到9—11dB， 使得100Gbit/s PM-QPSK接近10Gbit/s OOK系統(tǒng)光信噪比的靈敏度。這就意味著，100Gbit/s可以在應用上達到目前的10Gbit/s系統(tǒng)傳輸距離。

B.色散(CD)容限

具有電子色散補償(EDC)功能的調(diào)制解調(diào)器芯片，可不需外部可調(diào)諧色散補償器。芯片色散補償?shù)目偭渴菦Q定于有限脈沖響應(FIR)自適濾波器的2個因素：拍點(tap)數(shù)量和拍點延時量。10Gbit/s DWDM的部署主要利用色散補償光纖(DCF)以限制在殘余的色散在10Gbit/s OOK接收器容限內(nèi)(通常是+/-400ps/nm)，在這個范圍內(nèi)100Gbit/s PM-QPSK EDC是很容易做到的。

C. 偏振模色散(PMD)容限

具有電子色散補償(EDC)調(diào)制解調(diào)器芯片還可以用于PMD的補償。 PMD補償?shù)囊粋€關鍵是必須要非常快地跟蹤網(wǎng)絡上高速偏振動態(tài)的變化。這同色散補償是非常不一樣的，那是因為色散的變化是比較靜態(tài)的(變化量非常緩慢而且很少)，通常是由光纖溫度變化所引起的。

D.相位調(diào)制

相位調(diào)制在40G系統(tǒng)中的廣泛應用，進一步推動了這項技術(shù)在100G中的成熟。利用QPSK技術(shù)可以使光載波攜帶的信息量增大一倍，與偏振復用的結(jié)合使得100G信號波特率降低到約25Gbaud/s，因此能夠應用在50GHz間隔的OTN系統(tǒng)中，同時也降低了信號對光纖非線性容忍度的要求。

E.偏振復用

利用光信號的兩個偏振態(tài)之間相互正交特性來實現(xiàn)在同一個光載波上攜帶兩路信息，使得信號碼元速率下降一半。偏振復用是比較成熟的技術(shù)，在40G系統(tǒng)中已有過工程應用，而對于100G已然成為一項不可或缺的技術(shù)。偏振復用對于發(fā)射機來說只需要一些比較簡單的無源器件即可實現(xiàn)，而難點主要在于接收機的解偏部分。但隨著相干檢測技術(shù)的不斷成熟，偏振解復用已能夠非常容易地在電域中被處理。