1. 首页
  2. 技术探讨

一分钟了解色散效应给光传输系统带来的影响

当前光纤是信号传输的主要载体,数据中心网络、城域网、核心网等场景都是采用光传输的形式进行通信。随着新时代对海量数据的要求,更大带宽光传输网络的升级已经迫在眉睫。然而在速率升高的同时,挑战也随之来临,系统误码率(BER)始终是衡量光纤链路质量的关键参数,那么到底是什么在影响着BER指数呢?工程师们又是如何解决的呢?

色散效应影响BER指数

色散是影响光纤链路BER指数和传输距离的重要因素,其中包括色度色散(CD)和偏振模色散(PMD)等类别。色度色散是由于光纤中不同波长对应不同传输速度,不同波长到达相同距离光纤的时间不同,从而导致光脉冲展宽的现象。偏振模色散则是由于光纤的随机性双折射,不同相位状态光传播的速度不同导致光脉冲展宽的现象。

值得注意的是,偏振模色散的最大特点之一就是随机性,主要原因有两点:一是光纤本身的特性,如光纤的椭圆度,纤芯、包层的机盒尺寸差异,材料的各向同性等;二是外部应用环境,如光纤所受的侧压力、扭曲力、弯曲力等。后者的随机性更大。对于光通信工程师来说,相比于普通的色度色散(CD),偏振模色散(PMD)始终是高速光纤链路中挥之不去的难题。

总的来说,色度色散(CD)和偏振模色散(PMD)会造成时域上的光脉冲展宽,会引起码间串扰,最终导致误码率(BER)值劣化;并且色散会随着传输距离的增加而累积,限制传输距离。随着传输速率提高,脉冲宽度变窄,色散对系统的影响更加严重。

一分钟了解色散效应给光传输系统带来的影响

图片来源  华为固网资料

如何处理色散问题?

既然色散严重影响了链路距离和信号质量,工程师是如何处理的呢?首先,色散的产生和信号速率有关,2.5Gb/s以上的系统中会受到色度色散的影响,而偏振模色散(PMD)则仅对10Gb/s以上的速率有效。2.5Gb/s以下的低速条件,在传输距离小于100km的情况下,仅受光纤衰耗的限制。

对于高速光纤链路的色散补偿,一般可采用色散光纤补偿和光纤光栅补偿的方式。

2、色散光纤补偿

DCF(Dispersion Compensating Fiber),是一种作为色散补偿方案而安装在网络中的光纤。

色散补偿光纤是一种在波长附近有很大负色散的单模光纤;当1310nm单模光纤系统升级扩容至1550nm波长工作区时,其总色散呈正色散值,因此可以用色散补偿光纤来弥补这部分色散值。DCF补偿的缺点是插入损耗较大,会影响系统的传输距离,DCF给系统带来的衰减可由掺铒光纤放大器(EDFA)得到补偿。

2、光纤光栅补偿

利用光纤光栅的干涉与衍射效应进行色散补偿。系统的色度色散受限主要表现在高速率即2.5Gb/s以上的系统,采取的措施是采用外调制方式,它可以降低光源啁啾声和增加系统的色散容限(如2.5Gb/s系统的色散容限可达12800ps/nm以上)。

一分钟了解色散效应给光传输系统带来的影响

一分钟了解色散效应给光传输系统带来的影响

图片来源  华为固网资料

3、自适应均衡

自适应均衡是减少PMD带来码间干扰因素的重要手段,其本质是构造一个滤波器,用于抵消通道的选择信衰减,从而使整个系统的频响特性更加平坦。按照所在位置可分为:发送端均衡(预加重、去加重)、接收端均衡。按实现原理可分为:线性均衡、非线性均衡(最常见的是反馈判决均衡,简称DFE)。下图列出了在高速串行互连中常见的预加重和均衡方法。

一分钟了解色散效应给光传输系统带来的影响

相干系统中的色散问题

色散问题是高速DWDM系统中不可避免的问题,尤其是偏振模色散带来的种种困扰折磨着工程师们,通过普通的DCF色散补偿光纤的方式降低了传输距离,虽说利用EDFA可以弥补却也在无形之中增加了整个链路的成本。随着DWDM频谱资源的耗尽,人们需要新的技术来解决问题。

在当前大容量的核心网、骨干网等应用场景下,对于100G及以上传输速率的系统,需要采用相干技术和数字信号处理技术等降低色散对系统的影响,提升设备的色散容限。如果要增加无中继传输距离,还需要结合非线性补偿、自适应均衡以及高编码增益FEC(前向纠错)等多种技术。

相干光传输技术利用优化的DSP算法以及相干检测等技术减少了色散带来的影响,提升了传输距离,降低了链路成本,已成为当前100G线路侧的主要解决方案,并且还有向数据中心互连(DCI)甚至是接入网下沉的趋势。

易飞扬(Gigalight)是目前国内首家研制出可直接商用的100G CFP DCO相干模块的器件商,可为各国运营商提供优质的解决方案,若想了解更多细节,可联系我们的销售人员。

原创文章,作者:易飞扬,如若转载,请注明出处:https://www.gigalight.com/cn/bbs/technical/dispersion-of-fiber.html

发表评论

登录后才能评论

联系我们

0755-26734300

在线咨询:点击这里给我发消息

邮件:service@gigalight.com

工作时间:周一至周五,9:00-18:30,节假日休息

QR code