近年來DWDM系統(tǒng)正朝著長(zhǎng)距離、高速率、大容量、智能化方向發(fā)展，40Gbit/sDWDM系統(tǒng)也已逐步走向商用。由于采用常規(guī)NRZ碼型的40Gbit/sDWDM系統(tǒng)的色散容限大約在60ps/nm左右，且OSNR容限以及接收機(jī)靈敏度等指標(biāo)要求均比10Gbit/sDWDM系統(tǒng)有所提高，考慮到40Gbit/s DWD系統(tǒng)接收端的光功率平坦度和鏈路殘余色散值均要求是動(dòng)態(tài)變化的，因此在40Gbit/s DWDM系統(tǒng)只采用靜態(tài)的光功率均衡的方式以及固定的色散補(bǔ)償方式均難以保證系統(tǒng)的性能。針對(duì)上述因素烽火通信在40Gbit/s DWDM以及OTN設(shè)備中開發(fā)了包括光功率和色散自動(dòng)調(diào)整的鏈路自動(dòng)調(diào)整功能。

DWDM系統(tǒng)中的自動(dòng)光功率調(diào)整

在DWDM光傳輸系統(tǒng)中，由于傳輸光纖、光放大器、色散補(bǔ)償模塊以及其它光學(xué)部件的損耗或增益與波長(zhǎng)相關(guān)，因此通常情況下的光傳輸鏈路中各通道功率是不均衡的。此外，在寬帶范圍內(nèi)的光纖傳輸會(huì)使光纖的某些非線性效應(yīng)增強(qiáng)，例如受激拉曼散射（SRS）效應(yīng)會(huì)使DWDM信號(hào)的短波長(zhǎng)通道功率向長(zhǎng)波長(zhǎng)通道轉(zhuǎn)移，造成通道功率譜的顯著傾斜。在接收端各光通道功率差異過大時(shí)，即使接收端通道平均功率為接收機(jī)最優(yōu)輸入功率，功率較低的通道會(huì)因趨近或低于接收機(jī)靈敏度而顯著提高誤碼率、功率較高的通道會(huì)因趨近或高于接收機(jī)過載點(diǎn)而使誤碼顯著惡化，從而導(dǎo)致部分通道乃至整個(gè)系統(tǒng)的傳輸失效。

因此在大容量DWDM傳輸系統(tǒng)中，為了使所有通道的接收功率都落入接收機(jī)優(yōu)化的誤碼性能范圍內(nèi)，獲得通道一致、優(yōu)良的系統(tǒng)性能，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)各個(gè)部分的通道一致性傳輸要求增高。為克服傳輸通道上各有源、無源組成部分帶來的通道功率不一致性成為大容量、長(zhǎng)距離傳輸系統(tǒng)面臨的問題之一。

通常DWDM系統(tǒng)中的光功率均衡可以采用發(fā)送端光功率預(yù)加重、光放大器增益斜率調(diào)節(jié)以及加入線路增益平坦濾波和動(dòng)態(tài)增益調(diào)整單元進(jìn)行。但這些調(diào)節(jié)要么是靜態(tài)的，要么在系統(tǒng)的接收端是無法感知的，從而增加了系統(tǒng)的維護(hù)難度以及調(diào)整時(shí)間。因此在高速DWDM系統(tǒng)，尤其是40Gbit/sDWDM系統(tǒng)以及ROADM系統(tǒng)中對(duì)自動(dòng)光功率調(diào)節(jié)的控制是非常迫切的。

DWDM系統(tǒng)中的自適應(yīng)色度色散調(diào)整

對(duì)于40Gbit/s及以上速率的DWDM系統(tǒng)色散補(bǔ)償所需的精確度隨著信號(hào)比特率的提高而迅速增加。通常40Gbit/sDWDM系統(tǒng)在1dBOSNR代價(jià)下采用NRZ、CSRZ、ODB、DPSK、DQPSK等碼型的色散容限均比較小。因此在40Gbit/sDWDM系統(tǒng)中需要采用可調(diào)色散補(bǔ)償模塊，動(dòng)態(tài)地實(shí)現(xiàn)鏈路色度色散的精確補(bǔ)償。

目前40Gbit/sDWDM系統(tǒng)的色散補(bǔ)償一般采用固定色散補(bǔ)償加可調(diào)色散補(bǔ)償?shù)姆绞健９潭ㄉ⒀a(bǔ)償一般采用色散補(bǔ)償模塊對(duì)傳輸線路的色散進(jìn)行大致地補(bǔ)償。可調(diào)色散補(bǔ)償器一般位于系統(tǒng)接收端，采用基于單通道精確色散補(bǔ)償方式進(jìn)行。通常情況下可調(diào)色散補(bǔ)償器既可獨(dú)立地看作一個(gè)工作單元，也可與接收機(jī)集成在一起。目前烽火通信在40Gbit/sDWDM系統(tǒng)中將可調(diào)色散補(bǔ)償器與光轉(zhuǎn)發(fā)單元的接收機(jī)集成在一起，以便實(shí)現(xiàn)可調(diào)色散補(bǔ)償器的動(dòng)態(tài)自適應(yīng)調(diào)整。通過對(duì)應(yīng)接收機(jī)的線路誤碼率、糾錯(cuò)量等信息采用一定算法來對(duì)可調(diào)色散補(bǔ)償器實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。采用動(dòng)態(tài)自適應(yīng)的可調(diào)色散補(bǔ)償技術(shù)，將使得整個(gè)系統(tǒng)更加穩(wěn)定，接收機(jī)的性能始終保持最優(yōu)化。

40Gbit/sDWDM系統(tǒng)中的鏈路自動(dòng)調(diào)整功能

由于采用常規(guī)碼型的40Gbit/sDWDM系統(tǒng)色散容限、OSNR容限以及接收機(jī)靈敏度等指標(biāo)要求均比10Gbit/sDWDM系統(tǒng)有所提高，因此理想的方式是在系統(tǒng)中集成包括光功率和色散自動(dòng)調(diào)整的鏈路自動(dòng)調(diào)整功能。如圖3所示，鏈路自動(dòng)調(diào)整包括三大關(guān)鍵部分：光功率調(diào)整部分、可調(diào)色散補(bǔ)償模塊和模塊調(diào)節(jié)控制單元。光功率調(diào)整包括基于VMUX和DGE器件的通道級(jí)光功率調(diào)整以及基于光放大器的線路光功率調(diào)整?？烧{(diào)色散補(bǔ)償模塊用來執(zhí)行模塊調(diào)節(jié)控制單元通過網(wǎng)管下發(fā)的色散調(diào)節(jié)指令，以便系統(tǒng)接收端的殘余色散始終處在最佳范圍內(nèi)。模塊調(diào)節(jié)控制單元采集光譜分析單元、OTU盤接收機(jī)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)并執(zhí)行動(dòng)態(tài)光功率和色散調(diào)節(jié)的算法，然后向VMUX、光放大器、DGE、可調(diào)色散補(bǔ)償模塊發(fā)出正確的調(diào)節(jié)指令。調(diào)節(jié)控制單元既可以是一個(gè)獨(dú)立的單元，也可以利用DWDM系統(tǒng)中常用的網(wǎng)元管理盤來實(shí)現(xiàn)。

通常情況下造成接收機(jī)性能劣化的原因有多種，接收端光功率的下降、OSNR的下降、鏈路殘余色散的變化等均能引起接收機(jī)線路FEC線路糾錯(cuò)誤碼率發(fā)生變化。因此在模塊調(diào)節(jié)控制單元中集成光譜分析單元可以排除接收端光功率變化引起的接收機(jī)性能劣化，從而正確地決定可調(diào)色散補(bǔ)償單元是否需要進(jìn)行調(diào)整。模塊調(diào)節(jié)控制單元是本系統(tǒng)算法實(shí)現(xiàn)的核心部分，它的主要更能是接收光譜分析單元（OPM）送來的各波道接收光功率及各波道光接收機(jī)的糾錯(cuò)誤碼率等信息，讀取可調(diào)色散補(bǔ)償模塊當(dāng)前色散設(shè)置值，綜合以上數(shù)據(jù)根據(jù)相關(guān)算法來決定如何對(duì)系統(tǒng)中的VMUX、光放大器、DGE、可調(diào)色散補(bǔ)償模塊進(jìn)行合理設(shè)置。

鏈路自動(dòng)調(diào)整算法是模塊調(diào)節(jié)控制單元的控制軟件核心部分，它需要通過對(duì)各種上報(bào)信息進(jìn)行綜合比較，從而正確地發(fā)出調(diào)節(jié)指令。

作為國(guó)內(nèi)主流的40G解決方案提供商，烽火通信已經(jīng)掌握40Gbit/sDWDM相關(guān)的核心技術(shù)和專利，實(shí)現(xiàn)了器件和芯片的自主化生產(chǎn)，在其推出基于40Gbit/sDWDM/OTN際承載平臺(tái)的FONSTW1600系統(tǒng)，可以完善的解決鏈路通道級(jí)光功率自動(dòng)調(diào)整以及通道級(jí)色散自動(dòng)調(diào)整。其基本算法如圖所示。

烽火通信40Gbit/sDWDM系統(tǒng)以及新一代OTN設(shè)備中均集成了包括光功率和色散自動(dòng)調(diào)整的鏈路自動(dòng)調(diào)整功能。在40Gbit/sDWDM系統(tǒng)中接收機(jī)的最佳性能除了受接收機(jī)處OSNR值、殘余色度色散的影響外還需要考慮PMD及非線性的影響。尤其是PMD的影響是動(dòng)態(tài)隨機(jī)變化的，烽火通信已著手在40Gbit/sDWDM系統(tǒng)中開發(fā)包括動(dòng)態(tài)自適應(yīng)的偏振模式色散補(bǔ)償?shù)逆溌纷詣?dòng)調(diào)整功能。