超高速光傳輸鏈路色散在線監(jiān)測技術(shù)研究.pdf

1、隨著光傳輸系統(tǒng)朝著超高速、超長距離、超大容量(ultra-high speed,ultra-long haul,ultra-large capacity,3U)的方向不斷發(fā)展,光纖的色度色散(CD)、偏振模色散(PMD)以及鏈路光信噪比(OSNR)等因素對傳輸系統(tǒng)的性能影響越來越大。在色散容限方面,隨著鏈路速率的不斷提升,其容限急劇降低,如在相同調(diào)制格式下,100Gb/s系統(tǒng)的色散容限只有10Gb/s系統(tǒng)的1/100。為了精確而有效地實(shí)

2、現(xiàn)高速光傳輸鏈路的色散在線管理,首先必須要針對傳輸鏈路的光性能進(jìn)在線監(jiān)測(OPM),從而為鏈路色散管理提供補(bǔ)償依據(jù)。本論文針對現(xiàn)有光傳輸鏈路的性能在線監(jiān)測技術(shù)進(jìn)行了研究,在對現(xiàn)有OPM技術(shù)分析的基礎(chǔ)上,提出了一種快速而靈活的光性能在線監(jiān)測方法,對該方法進(jìn)行了理論分析,同時(shí)搭建了系統(tǒng)進(jìn)行仿真及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
　　本論文首先針對當(dāng)前光傳輸鏈路中的物理損傷進(jìn)行了理論分析,分別介紹了CD、PMD等效應(yīng)的特性及數(shù)學(xué)描述,同時(shí)也給出了它們對傳輸系

3、統(tǒng)性能的影響,為后續(xù)章節(jié)的光性能監(jiān)測研究提供理論基礎(chǔ)。
　　其次,針對當(dāng)前現(xiàn)有光傳輸鏈路,分析了CD效應(yīng)對每一種調(diào)制格式信號的相位影響機(jī)理,并找出了鏈路CD與接收端信號的功率、信號頻譜相位差等之間的關(guān)聯(lián)機(jī)理,并在此基礎(chǔ)上提出了三種色散在線監(jiān)測方法。針對每一種方案進(jìn)行了理論分析并建立了數(shù)學(xué)描述模型,同時(shí)進(jìn)行了仿真模擬和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。每一種方案的驗(yàn)證覆蓋多種類型的光傳輸鏈路,其數(shù)據(jù)速率均大于10Gbps,涉及強(qiáng)度調(diào)制直接探測型(IM/DD

4、)和相位調(diào)制相干接收型(PM/CD)傳輸系統(tǒng)。仿真和實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證結(jié)果表明,基于邊帶頻譜相位差探測技術(shù)的色散在線測量方案不僅可以實(shí)現(xiàn)鏈路色散的實(shí)時(shí)動態(tài)測量,而且能實(shí)現(xiàn)鏈路色散極性的區(qū)分。通過理論分析與仿真驗(yàn)證,本論文所提出的基于雙邊帶相位差探測法和基于單邊帶內(nèi)相位差探測法在進(jìn)行色散在線測量時(shí)均可實(shí)現(xiàn)與鏈路數(shù)據(jù)速率以及調(diào)制格式無關(guān);兩種色散測量方法為當(dāng)前在線色散管理提供有力技術(shù)支撐。
　　第三,對現(xiàn)有傳輸鏈路的PMD在線監(jiān)測方案進(jìn)行了深

5、入研究,針對當(dāng)前主流的四種PMD監(jiān)測方案進(jìn)行了原理分析并指出其各自優(yōu)缺點(diǎn)。在結(jié)合CD在線測量方案的基礎(chǔ)上,提出了一種新的PMD在線監(jiān)測方法,并對其PMD監(jiān)測原理建立了數(shù)學(xué)描述模型,同時(shí)進(jìn)行了仿真模擬和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。仿真和實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證結(jié)果表明,基于單邊帶內(nèi)PSPs軸向頻譜相位差探測技術(shù)的PMD在線監(jiān)測方案不僅可以實(shí)現(xiàn)鏈路DGD的實(shí)時(shí)動態(tài)監(jiān)測,而且能提取鏈路F與S軸信號之間的相位超前與滯后關(guān)系,同時(shí)也驗(yàn)證了該方法進(jìn)行PMD在線監(jiān)測時(shí)與鏈路數(shù)據(jù)速率