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下一代PON的关键:单波速率的选择及实现

华为接入网研究工程师 李胜平 《华为技术》第73期?? 2016年04月14日 ?? 收藏0

3种单波高速方案解析

单波25G NRZ方案

由于NRZ调制格式简单,在EPON、10G-EPON、GPON、XG-PON1和NG-PON2系统中均采用了该调制格式。在单波25G速率下,若采用O波段传输,NRZ格式的光信号的色散容限可以满足传纤20Km的需求;但如果采用C或L波段(光纤正色散区域),由于色散容限不够,单波25G NRZ方案将无法满足PON系统常规的20Km传纤需求。在此场景下,需通过光学或电学方式进行色散补偿,包括在发送端采用25G电吸收调制激光器和在接收端采用25G APD接收机。虽然该方案下的PON光模块结构简单,但25G光器件成本比较高,且色散容限不够是此方案的最大弊端,补救该弊端的方法是在接收侧采用DSP算法对色散进行补偿。如果算法优化得当,10G光器件甚至可以在接收侧取代25G光器件,而且由器件带宽不足引发的信号畸变也可通过算法一并补偿。

单波25G Duo-Binary方案

Duo-Binary称为双二进制,其通过产生3个电平使得自身频谱相对NRZ频谱降低一半,对应的色散容限可提升2.5倍。根据眼图不同,可将Duo-Binary分为两种:一种是Electrical Duo-Binary,简称为EDB;另一种是Optical Duo-Binary,简称为ODB。其中EDB是一种常规的3电平双二制调制格式,眼图为3个电平,拼合成两个眼睛;而ODB则是在电域产生3电平双二进制信号之后,再通过电光相位调制器将上下两个眼分别调制在不同的相位上,形成类似于NRZ但又不等同于NRZ的ODB眼图。ODB调制格式由于在光相位上形成反转,起到色散抵消作用,因此拥有更好的色散容限。

由EDB和ODB可组成两种对称25G PON系统。在第一种形式中,上下行链路都采用EDB调制格式。考虑到PON系统中ONU侧成本比较敏感,可只在OLT发送侧采用25G光器件的EDB调制,而在ONU发送侧采用10G光器件产生EDB格式的上行信号。由器件带宽限制引发的上行信号的畸变,可在成本不敏感的OLT接收侧通过更为复杂的电域算法进行补偿。在第二种形式中,下行链路采用ODB调制格式,在OLT发送侧通过采用马赫曾德调制器(MZM)在产生的3电平基础上进行相位调制,形成ODB信号。而在ONU接收侧只需要采用类似于NRZ的两电平判决接收,可极大地简化接收电路,降低ONU成本。上行调制方案与第一种形式一致,即在ONU发送侧采用10G光器件产生3电平EDB信号。

单波25G PAM-4方案

PAM-4调制称为4电平脉冲幅度调制,在信号调制时将每两个比特组成一个波特,因此PAM-4调制的波特率将减少一半,频率效率则提升一倍。PAM-4调制的色散容限相对于NRZ可提升4倍。25G PAM-4调制在发送端只需采用12.5G EML和12.5G线性驱动器,在接收端则采用12.5G APD线性接收光组件。而且由于当前主流光器件都是10G,还可以采用10G光器件来代替12.5G EML或APD,再通过电补偿算法进行带宽补偿。PAM-4在发送侧需要采用数模转换器产生4电平,接收侧采用模数转换器解码4电平。

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PON? 宽带接入? 光网络? 100G?

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