超高速光傳輸鏈路色散在線監(jiān)測技術研究.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

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在線監(jiān)測(OPM),從而為鏈路色散管理提供補償依據。本論文針對現(xiàn)有光傳輸鏈路的性能在線監(jiān)測技術進行了研究,在對現(xiàn)有OPM技術分析的基礎上,提出了一種快速而靈活的光性能在線監(jiān)測方法,對該方法進行了理論分析,同時搭建了系統(tǒng)進行仿真及實驗驗證。
　　本論文首先針對當前光傳輸鏈路中的物理損傷進行了理論分析,分別介紹了CD、PMD等效應的特性及數學描述,同時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。
　　其次,針對當前現(xiàn)有光傳輸鏈路,分析了CD效應對每一種調制格式信號的相位影響機理,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聯(lián)機理,并在此基礎上提出了三種色散在線監(jiān)測方法。針對每一種方案進行了理論分析并建立了數學描述模型,同時進行了仿真模擬和實驗驗證。每一種方案的驗證覆蓋多種類型的光傳輸鏈路,其數據速率均大于10Gbps,涉及強度調制直接探測型(IM/DD

4、)和相位調制相干接收型(PM/CD)傳輸系統(tǒng)。仿真和實驗的驗證結果表明,基于邊帶頻譜相位差探測技術的色散在線測量方案不僅可以實現(xiàn)鏈路色散的實時動態(tài)測量,而且能實現(xiàn)鏈路色散極性的區(qū)分。通過理論分析與仿真驗證,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相位差探測法在進行色散在線測量時均可實現(xiàn)與鏈路數據速率以及調制格式無關;兩種色散測量方法為當前在線色散管理提供有力技術支撐。
　　第三,對現(xiàn)有傳輸鏈路的PMD在線監(jiān)測方案進行了深

5、入研究,針對當前主流的四種PMD監(jiān)測方案進行了原理分析并指出其各自優(yōu)缺點。在結合CD在線測量方案的基礎上,提出了一種新的PMD在線監(jiān)測方法,并對其PMD監(jiān)測原理建立了數學描述模型,同時進行了仿真模擬和實驗驗證。仿真和實驗的驗證結果表明,基于單邊帶內PSPs軸向頻譜相位差探測技術的PMD在線監(jiān)測方案不僅可以實現(xiàn)鏈路DGD的實時動態(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系,同時也驗證了該方法進行PMD在線監(jiān)測時與鏈路數據速率