Nyquist-WDM-技术的发展综述PPT课件.ppt

Nyquist WDM 技术的发展综述1 前言光纤通信网络是国家重要的基础设施，支撑整个信息社会。超高速率和超大容量一直是光纤传输系统的目标。在人们对通信的高要求的背景下，波分复用技术的产生很好地迎合了这一高标准的要求。波分复用技术的应用使得通信的成本降低，稳定性和灵活性大大的得到了提升。2波分复用概念波分复用(Wavelength Division Multiplexing WDM)：一根光纤同时传输多个不同波长的光载波，把光纤可能应用的波长范围划分成若干个波段，每个波段用作一个独立的通道传输一种预定波长的光信号。其主要的原理就是根据光波的波长来进行传输信号的区分。(粗)波分复用(CWDM)：不同窗口的光波复用。密集波分复用(DWDM)：同一窗口的多个光波复用。光频分复用(FDM)：同一窗口的很多个光波复用。波分复用的密集程度与其他电通信的频分复用密集程度相当时，就称为光频分复用。1 2n1 2 n3 WDM系统结构1nPA 光发射机光中继放大光接收机.光监控信道 接收/发送网络管理系统光纤1n光合波器BA光转发器1 光监控信道发送器 光转发器n LA光纤光监控信道发送器 接收n接收1.光分波器S1n 1 nSSS45信道串扰问题减小信道间隔是提高频谱效率的有效手段，而随着信道间隔的减小，系统中同一根光纤中不同信道内信号的频谱将发生频谱混叠，同频串扰问题就凸现出来了。串扰使光载波信号频谱发生畸变，导致接收端的误码率增加，从而难以根据接收信号恢复出原信号，成为制约系统容量提升的主要因素。6信道串扰抑制方法奈奎斯特波分复用基本思想是：在发射端对各路调制信号进行滤波整形，使信号频谱集中在较小的频率带宽内，即滤波后的信号频谱必须满足边缘陡峭的频谱特性，如图所示。这样信号在复用时就可以以很小的频率代价来同时传输多路信号，信道间隔的取值几乎略大于奈奎斯特极限可以抑制信道中的同频串扰，实现通信的正常进行。相干光波分复用理论的核心是梳妆发生器的设计，这种发生器能够产生相互正交的光载波，当传输信号被加载到这些相互正交的光载波上后，由于各载波间的相互正交性，从源头上抑制了波分复用系统中各信道间的同频串扰。7 Nyquist WDM提高谱效率的一种途径是：信道间隔最小化，但这样会引起信道间串扰。若对信道光谱进行整形就能避免信道重叠以及因重叠导致的ICI。如果采用升余弦滤波器使信道谱宽最小化在极限上，当升余弦滤波器的滚降系数为时信道中信号光谱会变成理想的矩形谱见图2a 这样就可以使信道间隔fc与信道的码元速率Rs相等这种信号被称为Nyquist-WDM信号，其时域脉冲形状具有sinc函数状见图2b。8奈奎斯特波分复用方法的关键在于滤波整形即光谱重塑，通过滤波整形得到频谱边缘陡峭的光信号，最理想的情况是得到具有矩形频谱的光信号，滤波既可以在电域实现，也可以在光域实现滤波。电域滤波9电域滤波器：除了在发送端将基带数据经DSP内的升余弦函数滤波器进行电域光谱整形外，还可使用如RRC-FIR根升余弦有限脉冲响应滤波器或FIR与预均衡结合等方式实现。光域滤波器：可使用基于MEMS（微电子机械系统技术）的波形整形器或使用两个间插复用器级联的方式实现。虽然目前光域滤波无法实现理想的矩形谱滤波但已可准确地形成有陡峭截止的光谱塑形其边缘处产生的形变群时延可通过接收机中的DSP来解决。10多层介质薄光学膜滤波器11当谐振腔增加时，滤波器响应光谱的形状越接近矩形。因为谐振腔增加时，光在整个谐振腔中透射和反射的次数增多，也就是干涉次数增多，每干涉一次就是一次光谱的选择，也就是一次滤波，因此，滤波作用越来越好，非带宽内的光频被阻断得越厉害。8-channel WDM:12总结为应对互联网云计算和物联网等的飞速发展产生的巨量数据传送需求。随着基于数字信号处理的相干光接收技术渐趋成熟，单信道速率100 Gbits的光传送正进入规模商用。400 Gbits亦成为当前各标准组织的工作重点，Nyquist WDM+双载波系统仍然是现在热门的解决方案。业界前沿研究则集中到Tbits光传输上。13 Easy to generate Low spectrum efficiency High spectrum efficiency DSP based filtering in TX Coherent receiver in RX 1415