光波通信

作者：Stephen Hardy

作为传输网中光域色散补偿模块的替代或增强技术，电色散补偿最近被密切关注。但是当色散不再成为一个难题时，情况将会怎样呢？许多光模块厂商的工程师们正在寻求一种方案，使信号对色散具有更大容限，从而减少甚至无需进行色散补偿。光双二进制技术正是这种趋势下极具前景的一种调制技术，采用这种调制格式的系统将在今年问世。

传统的收发机和转发器都采用不归零码（NRZ）的调制格式。这种调制属于开关键控，用开关状态分别表示二进制传输中的1和0；其中“开”表示1，“关”表示0。当这些电域调制信号转变为光域信号时，表现为光信号幅度的变化。双二进制技术首先由Adam Lender在1960年代提出，它采用三种电学状态表示1和0：正、负和零（零状态表示1或“传号”，正和负状态表示0或“空号”）。然而，仅仅通过幅度变化，光信号无法表示出三种状态，因此光双二进制技术必须同时对光信号的相位进行调制。与NRZ格式不同，调制之后的信号并不包含载波的频率成分。

这种技术看似非常复杂，然而在采用适当的滤波技术之后，光双二进制信号所使用的带宽仅仅是NRZ格式的一半。由于色散效应取决于带宽的大小，因此光双二进制信号对于色度色散和剩余色散的色散容限是典型NRZ格式的2倍。这就意味着不必使用特殊的接收机，传统的直接检测型光接收机就能够将光双二进制信号重新恢复为二进制数据。更窄的带宽需要更小的信道间隔，这使得25GHz的WDM信道间隔成为可能。

光双二进制传输的色散容限在较长传输距离情况下能够延长传输距离，在较短传输距离情况下能够改善系统性能，系统对色散补偿模块和放大器的要求大大降低了。它使得从2.5Gb/s网络到10Gb/s的升级更加容易；理论上将不再需要新型色散补偿器件和再均衡措施。

这种新型调制格式的潜在价值获得了业界的密切关注。光互联论坛（OIF）已经将120km（2400ps/nm）传输距离下使用新型调制格式的应用草案提交给国际电信联盟（ITU）。ITU接收了该草案，并将它列为ITU-T G.959.1标准的P1V1-2C2部分。

色散容忍传输技术的研究推动了光双二进制调制技术的进步。

草案将有助于提高多厂商之间的互操作性。多源工作组去年9月声称，它完成了光双二进制的相关工作。该工作组的成就之一是制定了300针封装的光双二进制转发器多源协议（MSA）。

各就各位

标准的出台和MSA封装形式的制定有助于光双二进制转发器在今年问世。Civcom公司、Essex公司，以及Kodeos通信公司将成为首批生产商。三家公司借三月份OFC/NFOEC召开之机展示了他们的产品。Essex公司发布了Essex Edge模块的评估版本，Civcom公司和Kodeos公司也分别展示了Free-Light系列产品和Marathon系列产品。三家公司都瞄准了10Gb/s系统应用，色散容限都超过了ITU-T标准规定的2400ps/nm。

Kodeos公司走在了市场的前面。该公司市场营销总监Massimo Di Blasio说，设备制造商应当在今年年中开始生产配备Marathon模块的设备。Marathon系列器件具有3,200ps/nm的色散容限，Di Blasio说，无中继传输距离可达160至200km。

Di Blasio认为在可调谐激光器和可重构光上/下路复用器（ROADM）掀起的向灵活的全光互联网络演进的过程中，容忍色散的模块是不可或缺的一部分。正如ROADM能够使运营商在网络中任何节点上下路任意业务波长一样，容忍色散能够使业务提供商在增加网络节点时不必重新进行网络功率预算。

城域网从2.5Gb/s到10Gb/s的升级将是光双二进制的一个机遇，Di Blasio认为，“将2.5Gb/s环网升级至10Gb/s时需要采用容忍色散的技术，否则就必须对环网进行重新规划，首先将业务切断并重路由，然后插入DCM（色散补偿模块），最后再恢复业务。这样做成本非常高。然而当通道距离小于160km时，如果采用10Gb/s光双二进制信号，它将自动进行色散补偿。”

城域网的市场份额将占整个光双二进制技术市场的一半，Di Blasio认为，单信道点到点线路的市场份额为20%，而长途网络的市场份额为30%。他非常看好可调谐光双二进制转发器的市场需求，认为这类器件将占光双二进制技术市场份额的75%以上。

vcom公司的Free Light转发器将成为首批上市的具备色散容忍特性的光双二进制模块。

Civcom公司负责技术营销的副总裁Gabby Shpirer认为，2.5Gb/s网络的升级以及延长城域和局域网点到点信道传输距离的应用将成为潜在的市场。与Kodeos公司相同，Civcom公司致力于在他们的Free-Light产品线中提供3200ps/nm的色散容限。然而，Civcom公司并没有Kodeos公司那样的长远规划。Shpirer预计将在本月底为客户提供样品。而Kodeos公司从一开始就独立的和系统集成商开展合作，Shpirer说，Civcom公司也在和其他模块生产厂商讨论OEM的相关问题。

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事情总是一分为二的，色散容限也是如此。Di Blasio和Shpirer预计双二进制转发器目前的价格比传统转发器高10%至15%。“这种技术毕竟还很新，需要一些（额外）的器件才能实现光双二进制”，在谈到辅助产生双二进制调制格式的预编码器和滤波器时，Shpirer表示。“但是一旦这些器件集成到光电器件内部，价格将与现有的转发器持平”。

即使在成本降低之前，光双二进制技术所节省的运维成本也远远大于它所增加的建设成本，Di Blasio说，“当你对建设成本的增加感到惊讶时，应该到系统机房去看一看，它所节省的运维成本更多。”

一些市场方面的障碍来自于竞争者，尤其是电色散补偿技术提供商的宣传，他们认为光双二进制技术不适用于某些现有的网络环境以及某些正在实施的技术。Shpirer和Di Blasio称，光双二进制技术已经通过了测试，结果证明它能在现有的任何放大、色散补偿和光纤器件中正常工作。Di Blasio还指出，在某运营商的网络中，光双二进制信号成功的通过了多个ROADM和光交叉连接设备。

在设备制造商普遍采用针对NRZ调制格式的建模、仿真、评价工具的情况下，光双二进制技术所代表的新型调制方案很难被接受。在行业发展的低迷时期，重做上述工作的可能性微乎其微；然而，目前的经济形势正在好转，运营商已经表现出对色散容忍技术的兴趣，Di Blasio说系统设计者已经开始为光双二进制设备的测试提供所需的资金。

然而，目前还存在一个技术上的制约因素——在背靠背链路上，光双二进制信号的光信噪比（OSNR）比NRZ调制格式低1-2dB。这个缺陷将使光双二进制技术在多跳网络中处于劣势。Kodeos公司的技术人员声称，通过Di Blasio称为“增强型Kodeos传输”的技术，他们已经解决了这个问题。Kodeos公司将在6-12个月内发布这种技术。它将首先被用于公司即将上市的Orion模块产品线，该产品线主要面向长距和超长距海底和陆地光传输。

纵深发展

容忍色散是光双二进制技术的最大优势所在。Civcom和Kodeos公司认为将它与色散补偿技术相结合可以进一步延长传输距离，并使现有线路更易于使用。然而，在两种技术的结合方式上，他们却存在很大差异。

Civcom选择光色散补偿技术与之结合，Civcom公司已经将光双二进制转发器与他们的Free-Path可调谐光色散补偿（ODC）模块相结合。这种方案已经在长度为350km的链路上得到了验证，并在OFC/NFOEC上展示了这一成果。Civcom公司已经与Intel公司联合发布了白皮书，其中描述了在OSNR指标与NRZ调制格式相近的情况下，Intel公司速率为10.71Gb/s的C波段可调谐光双二进制发射机是如何与Civcom公司色散容限超过11,000ps/nm的ODC器件相互配合的。

Kodeos决定采用电色散补偿与之结合。他们收购了Intersymbol Communications公司，该公司采用极大似然序列估计（MLSE）技术开发电色散补偿产品。在谈到前馈均衡（FFE）和判决反馈均衡（DFE）这两类最常见的电色散补偿方案时，Di Blasio说：“我们认为其他技术与之配合不具有任何优势”。他说：“在我们进行的某些DFE和FFE实验中，非线性效应增强了。在注入功率为17dBm下，剩余容限为2,000ps。如果采用DFE技术，色散容限为2,800左右，然而如果采用MLSE，色散容限达到3,500至4,000。很明显MLSE功能更加强大。”

集成了MLSE技术的Kodeos公司产品预计明年才能问世。然而，光双二进制技术必将成熟并走向实用。最终，第一代光双二进制模块的命运将掌握在运营商手中。

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