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上传人:Q+1243595614 2022/11/19 文件大小:21 KB

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为了满足目前的光纤通信网络的严重产能需求,一个高速时分复用(TDM)和多通道的高级集成波分复用(WDM)的数据传输方案是必不可少的。本文介绍了我们的研发活动进入高速TDM系统光子网络。
在高速TDM系统中,光纤色散、非线性在传输速度和距离上的限制和光纤效能管理是高比特速度系统的关键。在10Gb/s的系统中,为了实现了良好的传输距离,我们不得不应付纤维的极限速度。同时,我们降低发射机和接收机的尺寸和成本,这样他们可被用作“networkcomodities”在小且简单的网络设备中。在40Gb/s的系统中,我们已进行了几个关于自动补偿技术克服光纤的关键传输速度限制的实验。
介绍
互联网链接的爆炸性膨胀是对数据通信系统的能力是一个挑战,并且需要全世界电信网络的有机互连。为了提供更灵活和动态通信结构,正在开发各种光纤网络功能,诸如光分插复用器(OADM)和光交叉连接系统(OXC)来集成不同光子网络。此外,在不久的将来,每根光纤的传输速率将达到兆比特每秒。
时分多路复用(TDM)和波分复用(WDM)信号传输方案的高级集成已实用化。因此,对于更大的容量的需求可以通过更密集WDM通道和更快的TDM信道来满足。
光纤效应在传输速度和距离上的限制
光纤曾可达到几乎无限的容量,。然而,以10Gb/s的系统中,光纤色散和非线性是造成严重的传输波形失真的显著原因,以及高速TDM系统遭受传输速度和距离的突然下降。这些技术挑战的限制是在高速TDM传输系统不可避免的。
光纤自相位调制(SPM)限制发射机的输出功率。因接收机灵敏度的劣化而产生的高速系统中的噪声带宽,对于长距离光纤损耗而言,功率电平边界是不够。光纤放大器,中继器的引入和光功率管理大大增加了传输距离。
光纤色散引起严重的传输波形失真在高速系统中,其结果限制了传输速度和距离。该限制取决于配置稳定的光纤、传输距离远,以及光波长。在多波段WDM系统中,每个信道波长遭受不同纤维的分散性,所以个别信道补偿技术必不可少。
偏振模色散(PMD),取决于纤维的特征、光学组件,以及其他环境胁迫因子,这也限制了传输。通常安装光纤,若其中的一个大PMD保持不变,则可将传输速率降低至10Gb/s。
光子网络应用的致密性
在运用多光波长信道的WDM系统和其他网络应用中,为了使系统安装的复杂度和简易度降至最低减少WDM信道设备的尺寸和成本是非常重要的。我们必须设置10Gb/s系统作为基础集成信道单元,同时用他们作为网络商品。这对减少10Gb/s设备和电子电路的尺寸和成本是非常有用的。
富士通的10Gb/sTDMR&D系统和未来40Gb/sTDM高容量光子网络系统描述如下:
10Gb/s系统
电子电路的集成有助于减少TDM发射器和接收器的尺寸,功耗和成本。相应地,这可以让WDM信通安装紧实化同时避免大量复杂设备的需求。
10Gb/s运行线路速率可以使用具有优异的高速性能的化合物半导体实现,我也已经使用nGaP/GaAs异质结双极晶体集成电路提升其速率和可靠性。这些晶体管的高增益曲线使能高增益和高频放大器(前置放大器和切片放大器),稳定且充分地进行判定高灵敏度和高速电路。
进一步减少接收器尺寸可以通过片上PLL时钟提取实现。使用传统谐振器滤波器时钟提取10Gb/s接收器是不切实际的,因为声表面波的频率限制了过滤器和大尺寸的介质谐振器滤波器。
光纤放大器和色散补偿光纤(DCFS)被广泛使用,甚至在10Gb/s的系统,克服了纤维的传输速度的限制。然而,这些组件所需的长纤维会使网络设备过于庞大。因此,在网络商品配置中,光纤组件必须被消除,以实现速度与距离加速的致密性。
为了减少光纤前置放大器的尺寸和成本,我们采用InP/InGaAs雪崩光电二极管来增加光信号电流到10Gb/s。APD是倒装芯片安装到所述HBT的前置放大器IC,并提供足够的接收灵敏度。
我们用Ti预线性调频:LiNbO3外调制器,以维持通过大色散的SMF的传输距离,并消除DCFS。不同光纤的色散能应付多种传输波长的明确且稳定的接收机带宽通过高稳定频率特性的HBT-IC集成电路放大器来实现。
为实现万亿比特每秒的速率,因为波长信道密度的实际限制,每个WDM信道的容量必须增加至40Gb/s,然而,光纤的传输速率的限制阻止了简易安装的40Gb/s系统变成了光子网络。
尤其是在40Gb/s系统中,光纤色散和PMD破坏了16系数中速度和距离的平衡,与10Gb/s相比情况下。40Gb/s系统中色散容限边界是至关重要的,可以轻易超过光纤的距离、色散和温度。继色散补偿将是克服光纤色散限制的关键技术。我们已经证明了可使用可调谐激光二极管唉自动补偿色散。计算积分处理反馈的关于接收器数据频谱可以用来调谐LD的最小波形失真的最佳传输光纤波长。
偏振PMD系数是多种传统光纤的一个重要系数。使用偏振控制和偏振维护光纤来自动补偿PMD系数。
在40Gb/s系统设置中,严格的色散管理补偿计划是不可或缺的。
另一种方法是引入另一种调制方式。在SONET/SDH光纤传输标准中,通过增加一个额外的FEC帧的数据流中前向纠错(FEC)编码是一种有前途的方法,以提高传输距离,同时保持传输质量。特殊的光学调制方案,例如光学双二进制也颇具吸引力。双进制调制的窄传输数据的频谱避免分散效应,使WDM信道以在不降低其带来的能力紧密联系起来。这些技术也可用于在10Gb/s的系统,进一步增加传输距离和更好的系统配置。
光纤传输速度和距离之间的平衡可能首先被建议使用短距离的网络应用,如重型交通、内部办公系统和城市系统,并引进再生中继器的40Gb/s系统,以满足更高的速度和距离的要求。
总结
本文所讨论的高速TDM系统的技术在光子网络作为一个集成单元,用于实现各种网络功能和传输容量超过万亿比特每秒的范围。
它描述了高灵敏度的APD,预线性调频的Ti:LiNbO3调制器,以及GaAs在10Gb/sHBT-IC的发送器和接收器为了消除简单的光子网络的光纤元件和保持高的传输质量的作用。本文还研究了40Gb/s系统中的自动色散和PMD补偿实验,并提出了几种方法来克服光纤传输的极限速度。
为配合WDM系统中,TDM系统必须不断发展以满足不断增长的需要更多的网络功能和更高的容量。