【目的】近年来，数据通信量呈爆炸性增长，为了应对高速、高容量数据传输及网络应用场景多样化的需求，超100 Gbit/s密集波分复用（DWDM）混合组网作为一种高效的解决方案逐渐受到关注。文章通过对超100 Gbit/s DWDM混合组网的需求、关键技术及实际案例进行分析，为构建高容量、高效率的通信网络提供了技术支持和指导。
【方法】文章首先阐述了网络发展在容量扩展和支持复杂网络设计方面的需求，其次重点介绍了超100 Gbit/s混合组网的关键技术，包括星座图整形、频谱整形和灵活栅格技术等。其中，为支撑混合组网的业务速率设计，提供了一种用于级联掺铒光纤放大器（EDFA）通信系统的光信噪比（OSNR）计算方法，仅利用信道配置信息、发端信号光功率、EDFA的增益及噪声等相关参数，即可计算出整个链路中各个波长的输出OSNR。最后，结合海外某网络案例，根据实际链路OSNR评估情况，合理进行混合速率网络设计，论证了超100 Gbit/s DWDM混合组网在实际工程中的应用效果。
【结果】通过应用超100 Gbit/s DWDM混合组网，根据OSNR评估情况灵活配置传输速率和传输带宽，实现了200、600和800 Gbit/s混合速率网络部署，既满足了核心站点的大容量需求，也兼顾了边缘站点的长途大跨度需求，并在3年期间实现了网络的平滑升级和扩容。
【结论】实践证明，超100 Gbit/s DWDM组网能够有效提升网络容量、灵活性及频谱资源利用率，同时也为网络的持续演进提供了空间，是推进大容量光传输网络发展的重要手段。
超100 Gbit/s密集波分复用 混合组网 光信噪比 星座图整形 频谱整形 B100 Gbit/s DWDM hybrid network OSNR constellation shaping spectrum shaping 光通信研究
2024, 50(1): 23013701
1 华中科技大学 武汉光电国家研究中心, 武汉 430074
2 宁波元芯光电子科技有限公司, 浙江 宁波 315191
多通道干涉(MCI)激光器是一种新型单片集成的大范围可调谐半导体激光器。它采用多臂干涉增强而无需光栅的选模方式, 具有制作简单和容差大的优势; 采用偏置量子阱技术进行有源无源集成, 降低了二次外延的难度。为满足光通信不同场景的应用需求, 分别设计研制了大范围可调的电调谐和热调谐MCI激光器。基于电调谐的MCI激光器实现了48.8nm的波长调谐范围, 洛伦兹线宽小于350kHz。基于热调谐的MCI激光器在双工作温度下的波长调谐范围大于60nm, 总热调谐功率小于35mW,整个调谐范围内洛伦兹线宽小于100kHz。同时, 研究推进了其稳定控制及集成化工作, 实现了基于热调谐MCI激光器的nano-ITLA。
半导体激光器 可调谐激光器 多通道 集成化 密集波分复用 semiconductor laser tunable laser multi-channel integration DWDM
武汉网锐检测科技有限公司 信息产业光通信产品质量监督检验中心,国家宽带网络产品质量监督检验中心,武汉430205
在5G前传网络中，单纤双向是重要的特征之一，相比4G和光纤接入（FTTx）网络中的单纤双向，5G前传网络中的单纤双向更为复杂。文章分析了在5G前传网络中实现单纤双向的情况及实现单纤双向关键光器件的原理，并分析了单纤双向系统的串扰源问题。分析结果表明，基于单只密集波分复用（DWDM）器件的DWDM单纤双向方案比基于光环行形器的DWDM单纤双向方案更有优势。
前传网络 单纤双向 波分复用 波长规划 串扰 wireless forward network single-fiber bidirectional DWDM wavelength planning crosstalk
科锐安通讯技术(上海)有限公司, 上海 201203
线路侧光模块CFP2-DCO在4G/5G网络建设中具有重要而广泛的应用, 而光信噪比(OSNR)指标是评估其性能的重要参数。对OSNR的不同测试方法进行了探讨, 并针对通信设备制造商在实验室对OSNR容限进行测试的需求, 提出了一种对CFP2-DCO的OSNR指标自动化测试的方法, 测试了发射端根升余弦(RRC)滤波器滚降(roll-off)系数的设置以及接收端载波相位恢复(CPR)窗口大小的设置对OSNR的代价, 并结合实际对roll-off和CPR窗口大小的选择进行了分析。测试结果表明, 对于QPSK的几种调制模式, RRC的roll-off值的选取对OSNR的代价几乎可以忽略; 对于16QAM调制模式, RRC的roll-off为0.5时, OSNR的代价最小; 对于8QAM调制模式, roll-off值为0.2时, OSNR代价最小; 对于Differential QPSK模式, 选用比较窄的8 symbols的窗口可以获得最好的性能。而对于相邻通道没有OOK调制和DCF的系统, non-differential算法可以起到好的效果。该测试方法对通信设备制造商的DWDM及ROADM系统性能测试及评估具有指导及借鉴意义。
数字相干光模块CFP2-DCO 密集波分复用 可重构光分插复用器 光信噪比 前向纠错 光传送网 digital coherent optical module CFP2-DCO DWDM ROADM OSNR FEC OTN
1 Faculty of Engineering & Technology,Multimedia University,Bukit Beruang,Melaka 75450,Malaysia
2 Faculty of Engineering, Multimedia University,Cyberjaya,Selangor 63100,Malaysia
本文提出了光码多分址(CDMA)和光密集波分复用(DWDM)的混合系统, 全面研究了四波混频(FWM)的影响。在这个系统中, 主要存在两个四波混频问题：包括多址干扰(MAI)和码间干扰(ISI)的帧间四波混频和信道内四波混频。结果表明, 综合考虑信道间和信道内四波混频的影响, 最佳发射功率可选为18 dBm。当发射功率大于18 dBm时, 混合系统的误码率(BER)将增加。基于此, 本文提出了一种电光相位调制器(EOPM)模块, 将其放置在波分复用器之后, 通过抑制信道内四波混频的影响, 同时调制所有波长信号的相位, 从而增加混合系统的非线性容限, 这极大地改善了基于OOK传输的光学CDMA-DWDM混合系统的性能。此外, 由于多对角线(MD)结构具有零互相关特性, 通过使用多对角线识别序列码可以减少多址干扰的影响。结果还表明, CDMA技术与色散相结合有助于降低信道间四波混频的影响。此外, 识别序列码间隔在减轻码间干扰中起着至关重要的作用, 如结果所示, 当识别序列码间隔压缩至比特持续时间的25％时, 可以避免码间干扰, 此时所提出的混合系统的性能最佳。
光码多分址 光密集波分复用 帧间信道内四波混频 多址干扰 码间干扰 电光相位调制器 optical CDMA DWDM Inter and Intra-channel FWM MAI ISI EOPM
为了提高光传输容量，提出了一种四进制正交幅度调制相干光检测正交频分复用系统与密集波分复用系统平行复用的超信道系统。利用Optisystem软件和Matlab软件搭建仿真平台，采用非线性分离模型控制四波混频噪声的加入，并使用误差向量幅度来测量误码率。在不同的传输速率、复用间隔和信道数下，通过仿真不同的循环前缀、入纤功率来研究四波混频对系统的影响和系统的非线性容限。仿真结果表明，随着循环前缀的增大，误码率先减小后增大，有最优取值，一般为快速傅里叶变换窗口长度的1/8。新型光纤链路超信道系统的误码率总是比常规光纤链路的小，且有更好的非线性容限。
相干光检测正交频分复用 密集波分复用 循环前缀 四波混频 CO-OFDM DWDM cyclic prefix FWM
1 江苏亨通光网科技有限公司特种连接器事业部，江苏 苏州 215200
2 江苏亨通光纤科技有限公司, 江苏 苏州 215200
设计并验证了由QSFP28(四通道小型可插拔封装)光模块构成的数据中心专用传输系统，通过使用PAM4(四阶脉冲幅度调制)信号调制方法使其能在超过80 km的距离下支持4 Tbit/s的传输速率。测试结果表明，该系统对于色散与非线性具有较好的冗余，当线路损耗为18 dB时，所有通道仍然具有大于10%的冗余。该研究结果为高速数据中心中光模块应用奠定了一定的理论与实践基础。
城域网络 密集波分复用 数据中心互联系统 四阶脉冲幅度调制 QSFP28光模块 小型可插拔封装接口 metropolitan area networks DWDM data center interconnection pulse amplitude modulation (PAM4) QSFP28 optical transceiver small form-factor pluggable
1 武汉邮电科学研究院 光纤通信技术和网络国家重点实验室, 武汉 430074
2 烽火通信科技股份有限公司, 武汉 430074
将空分复用技术与DWDM(密集波分复用)技术相结合, 在国内首次实现了560 Tbit/s相干光双偏振DFT-s(离散傅里叶变换)OFDM(正交频分复用) 32QAM(正交幅度调制)信号传输10 km单模7芯光纤的演示实验。系统使用了16个独立光源产生375个25 GHz栅格的DWDM信道, 单芯传输容量为85.91 Tbit/s, 7芯传输总容量为601.36 Tbit/s。系统使用普通FEC(前向纠错)编码, 解码门限为3.8×10-3, 编码冗余为7%, 系统净传输速率为562.02 Tbit/s, 净谱效率为59.95 bit/s/Hz。
单模7芯光纤 相干光 OFDM 密集波分复用 single-mode 7 core fiber coherent optical OFDM DWDM
1 承德石油高等专科学校,河北 承德 067000
2 河北省仪器仪表工程技术研究中心,河北 承德 067000
为实现光纤传感器的波长解调,以8通道50 GHz密集型波分复用器作为光纤光栅压力传感器中的解调工具,依据各个通道的中心波长作为波长的标定基准,利用从各通道中获得的光功率输出值获得光纤光栅反射光谱分布曲线的包络,并以高斯多项式拟合法作为光纤光栅波长寻峰算法,最终获得光纤光栅反射光谱的中心波长的准确位置,从而实现结构简洁、成本低廉、全光纤的波长解调系统,系统压力与波长的线性拟合度为0.996 5,实验测得的波长分辨率可达0.3 pm,最大引用误差为2.6%,测量精度为0.16 MPa。
寻峰算法 波长解调 FBG压力传感器 标定基准 DWDM DWDM peak-seek algorithm wavelength demodulation FBG pressure sensor datum calibration 红外与激光工程
2016, 45(8): 0822007
1 华中科技大学 光学与电子信息学院, 湖北 武汉 430074
2 华中科技大学 下一代互联网接入系统国家工程实验室, 湖北 武汉 430074
设计了一种基于MEMS技术的可调谐光学滤波器, 它通过光栅将输入的宽带光信号色散展开, 以一个MEMS扭镜选择将对应滤波器通带的光信号反射至输出端, 从而实现光学滤波和波长调谐功能。滤波器的输入端采用单模光纤, 输出端采用多模或者少模光纤, 可以实现窄带且平顶的通带特性。经过参数优化, 仿真分析得结果显示, 采用多模/少摸光纤输出的两种滤波器, 其0.5 dB和25 dB带宽分别为0.95 nm/0.29 nm和1.39 nm/0.69 nm, 分别满足100 GHz和50 GHz信道间隔的DWDM系统要求。由于输出端采用多模或者少摸光纤, 从该滤波器输出的光信号不能继续在单模光纤中传输, 只能由光探测器接收, 因此该滤波器一般应用于全光网络节点中的下载端口。
可调谐光学滤波器 密集波分复用 少模光纤 tunable optical filter dense wavelength division multiplexing(DWDM) MEMS Micro-Electro-Mechanical System(MEMS) few mode fiber(FMF) 红外与激光工程
2016, 45(7): 0720001
