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100G DWDM 优化OSNR的技术
http://www.cww.net.cn   2012年4月9日 10:40    

作为新实现方案,软判决和对应的码型毫无疑问成为业界当之无愧的重点。下表二引用了来标准机构给出的软判决和普通硬判决的净增益对比。可以看到开销(冗余度)不一样,同样是软判决达到的效果也差距较大,编码冗余度越大则能获得更多的净增益。OIF建议软判决FEC开销比小于20%,低于20%开销比时净增益随着冗余度增加而增大,而超过后受错误平层影响而增益反而下降。在7%开销时,软判决复杂度远超过硬判决,但复杂度换取的的增益却十分有限,所以并不建议使用软判决。因此,从这个对比表,可以直观的看出并不是软判决出现之后,硬判决将退出历史舞台,软硬结合才是可行的方案。

表二:软硬判决的增净益对比表

在软判决具体的码型方案中,无论是LDPC 码还是TPC方案,均需要OTU上完成大量的硬件计算来支撑性能。为捕捉信号远离介于0和1之外的信号而做出正确的判决,译码器的比特吞吐量也是硬判决的好几倍。其在复杂度上也要考虑由于信道劣化特征,即0和1信号的随机裂化而造成的噪声概率分布的变化。所以,对应系统的算法复杂性大为增加。更重要的是,由于启用软判决后线路速度从7%开销的112Gbit/s 速度上升到基于20%开销冗余的128Gbit/s后,对后级ADC器件的采样率要求从56GHZ提升到65GHZ, DSP的计算能力也要从千万门电路往数千万门级大跃进,系统关键芯片的搭建也将从基于100G转变为超100G甚至400G而设计。最后,由于速率的提高必然带来谱宽的变化,这必然也会在非线性、滤波效应以及ROADM直通方面带来连锁影响,这些均在研究中。

结合上文第一部分的分析,基于20% 开销的128Gbit/s 相干接收系统中,实验室仿真结果比较乐观, B2B OSNR在同样误码率门限情况下为14.5 db 。虽然没有达到第二代100G系统不采用软判决技术的背靠背门限指标,但还是比第一代系统的仿真值提升了1.5-2 db。OFC 2010报道的国外某首个128Gbit/s速率PM-QPSK相干接收在线处理原型机的真实测试结果却让20%冗余度的SD-FEC技术蒙上阴影。其在2E-3误码率下的B2B OSNR门限居然裂化到17db,与离线仿真结果出现2.5-3 db的差距。究其原因,除了仿真系统和在线系统复杂度的差异之外,另一个重要的因素是在线实时芯片处理能力。这个首个128Gbit/s 在线处理原型机的DSP功能采用了大量的FPGA拼接而成,与不是基于112GBit/s系统常用的单ASCI芯片。业界认为,即使采用ASCI技术也需要65nm甚至40nm工艺的ASIC才能实现其高运算量和低功耗目标。所以,芯片技术成为软件判决从纸上谈兵走向商用系统与否的关键。

2012年Q1,AT&T实验室发布了其业界首个40 nm的技术的MSA 收发器的系统测试结果,也是业界首个运营商测试的SD-FEC系统。PM-QPSK收发器示意图如下图二,其有4个8位、每秒65G采样率ADC转换通道的DSP引擎,在OTU接收端处理色度色散补偿以及PMD补偿和对应的载波信号恢复。同时,ASIC套片还包含SD-FEC发端编码和接受端SD-FEC解码。在具体的码型算法上,试验系统的SD-FEC采用的是基于Turbo乘积码(TPC),相应的净编码增益11.1分贝。

图二:相干PM-QPSK收发器示意图

报告说明了该实验基于G.652光纤,按照10×100KM跨段来进行系统搭建,每个跨度平均衰耗为20.5 db 。系统采用40个符合PM-QPSK码型的标准OUT来产生40个波长,其中39个为线路速率112G 基于硬判决的56G的采样速率波长;1个波长为采用128 Gbps速率的基于软判决的65G 的波特率采样通道的波长,这个波长工作在1552.52nm中央频段,开通基于TPC编码的软判决SD-FEC。测试通道和其他39个邻居波长使用相同的WSS系统,在每一个跨段输出功率为+3 dbm。在传送10个跨段后,在测试通道加载噪声,并使用光谱分析仪(OSA)测量ONSR, OSA和误码仪显示测试结果表明系统达到目标。虽然AT&T这个实验室测试系统受成40nm ASCI熟套片数量的限制,只开通了SD-FEC的波,远低于国内40个波长的测试要求;系统的发射光功率也大于国内标准的1-2db(这会改善ONSR性能),但他毕竟为高性能芯片将SD-FEC带入实践商用做出了积极的尝试。

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来源:C114中国通信网   编 辑:高娟    联系电话:010-67110006-853
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