一起聊聊400G線路傳輸方案

目前100G線路傳輸方案非常成熟并且大量商用，但隨著5G時代的到來以及4K、VR、云計算、大數據等新業務迅速興起，光網絡蓬勃發展，100G光網絡將越來越不能滿足帶寬的傳輸需求。

而超100G特別是400G方案，將是超高速大容量光傳輸網的重要演進方向，能夠進一步提升網絡帶寬并降低每比特傳輸成本。

下面我們一起聊聊400G線路傳輸方案。

400G線路方案分類

我們用如下簡化的傳輸結構圖來表示端到端的波分系統：

可以看得出，線路傳輸方案主要包括三個部分：

一是發端調制，比如說你是用PM-16QAM，PM-64QAM還是PM-QPSK；

二是線路傳輸，是否使用WSS Flex grid、低損耗光纜以及EDFA還是Raman放大器；

三是收端相干，使用第幾代SD-FEC，DSP或者光電集成等。

目前，各廠家的400G方案主要有如下三種。

（一）2×200G傳輸方案（1個400G波道里包含2個200G子波）

2×200G傳輸方案是基于200G PM-16QAM雙載波調制，這個方案是平衡了傳輸容量和傳輸距離，傳輸容量在C band傳輸容量達 25Tbit/s，是目前商用較多的400G方案。

（二）4×100G傳輸方案（1個400G波道里包含4個100G子波）

4×100G傳輸方案基于100G PM-QPSK多載波調制，此方案為距離優先，在無電中繼的情況下，遠比方案一的雙子載波傳輸距離大。此方案在C band傳輸容量達 15Tbit/s，傳輸容量最小。

（三）1×400G傳輸方案（1個400G波道就1個子波）

1×400G傳輸方案，基于400G PM-64QAM調制，傳輸距離較上述兩個方案小，但傳輸容量在C band傳輸容量達 25Tbit/s。

具體是怎么實現的？

針對目前主流商用的PM-16QAM雙載波調制方案， 我們來看看400G傳輸是怎么實現的？

第一步：通過分束器將將每個子載波（200G）分成X、Y兩個垂直的偏振方向

（此時200G信號的224Gbit/s一分為二，降速為112Gbit/s）

說明：PM的作用是通過偏振分束器，將激光分離成x、y兩個垂直方向上的光信號降低了信號速率，同時其它振動方向上的光信號被濾除，減少信號噪聲。

第二步：對X、Y兩個垂直的偏振方向的光進行16QAM調制

（100G信號速率112Gbit/s通過串行并行處理，變成2路56Gbit/s信號，112Gbps/2=56Gbps，再通過相位幅度變換，最終變成28G baud）

說明：16QAM調制簡單來說就是通過降速，將光信號與電信號一一映射起來。

光信號的公式：

s(t)=ICosωt-QSinωt=√I ^2^ +Q^2^Cos(ωt+θ)

主要參數I/Q也就是0101這些碼流。

電場的公式：

通過星座圖，可以將光信號的I/Q與振幅A，相位φ對應，

因為對接收端來說，恢復相位調制信號比恢復I/Q的0101碼流要精確容易的多。信號再怎么傳，即使信號經過長距離傳輸后，疊加一些干擾、噪聲等因素，振幅和相位信息一般是改變不了的。

第三步：又將調制好的X、Y兩個垂直偏振方向的光合二為一

第四步：接收端再將線路上來的光偏振到2個垂直方向，分離XY偏振信號

第五步：通過相干接收識別光的相位等信息，再將信號轉換為電信號

說明：通過本振光源產生相干條件后，線路光與本振光產生相干，從而較容易的還原出經過“相位調制”的信號。

第六步：通過ADC模數處理，將電信號轉換為01010數字碼流

第七步：DSP高速數字處理，完成整個400G的傳輸，這一步影響系統的最終性能

在DSP這一塊，各廠家采用了不同的（專利）算法，而算法的優劣很難用語言或者形象來形容。因此需要通過實驗、測試從而得知各廠家最終實現結果。

總的來說，在400G線路傳輸技術中引入雙載波、PM、16QAM，最終的目的還是為了降低電層處理的速率（波特率），以滿足目前電子瓶頸下的數據處理。

同時，在接收端引入相干、ADC和DSP高速數字處理，從電層大大提高了系統的色散容限以及抗非線性等。