DPSK长距离光纤传输特性分析

1、摘要在电信网络不断演化的今天，高速，大容量，长距离，稳定，透明，及低成 本的全光通信一直是人们不断追求的目标。近些年来，基于差分相移键控（DPSK） 的光调制信号在高速大容量光传输系统中的应用受到普遍关注，成为光通信的主 要研究热点。从DPSK光通信技术的研究内容上来看，可大致分为两个部分：首先 是基于单信道较低比特速率的10Gb/sDPSK WDM光传输系统的实验，研究显示处 在10Gb/s左右速率的DPSK系统传输性能和开关键控（OOK）系统性能相比有所 改进，在更长距离上可采用普通弧子形。目前DPSK是光通信研究的热点，因为它具有很大优势。1）传输的比特速率 提高至40Gbit/s解除了

2、原来DPSK系统对激光器线宽的限制，充分发挥了该系统 的高速稳定的信号传输优势。2）和传统开关键控00K相比，该调制方式有3dB的 接受信噪比增益，较低的色度色散和偏振模色散PMD，从而具有延长系统传输距 离能力。3）因DPSK采用差分提取数据，减少了和比特相关的非线性影响，系统 扰动引起的光幅度抖动也较低。平衡试的接收也能够容许更大的光功率幅度的波 动。 4）较高的频谱频率能够更好地满足高速，长距离的需要。所以人们越来越 关注DPSK调制技术，对其研究也更深入。第一章 绪论1.1 长距离光纤通信的现状和发展随着光通信网络规模的不断扩张，容量快速增长，业务日益丰富，应用场景 愈加灵活，需求日趋

3、多样化与大众化，寻求新型的超高速光传输调制格式机理与 模式已经成为未来长距离光通信技术领域面临的重大挑战。长距离光传输系统已 经作为一种新型光通信模式推动下一代互联网和宽带移动通信网络的发展和技 术进步，已经成为国际高科技知识产权竞相纷争的焦点和制高点。我国长距离光 传输系统的制作能力和光网络的应用规模在国际上已经属于先进行列，但是在原 创性核心技术以及知识产权方面明显的落后于欧美日等发达国家，这极大地制约 了我国长距离光纤通信产业的可持续发展。目前光通信面临长距离的重大转型， 是我国光通信领域在此方面赶超世界先进水平的重大契机。自1960年第一台红宝石激光器问世以来，人们便于光通信结下了不解

4、之谜。 而后1966年，英籍华人高锟博士提出了利用光纤实现长距离传输光波的理论设想 认为可以生产出一种有实用价值低损耗光纤，在世界范围内掀起了一个研究长距 离光通信的热潮。1976年，美国在亚特兰大进行了世界上第一个使用光纤通信系 统的现场试验，系统采用GaAIAs激光器作为光源，多模光纤作为传输介质，速率 为44.7Mb/s，传输距离为10km。此后的长距离光纤通信系统飞速发展：1980年美 国标准化FT-3长距离广信通信系统投入商用。1988年，由美、日、英、法发起的 第一条横跨大西洋TAT-8海底光缆通信系统建成，超长距离海底通信系统得到了 全面发展。1989年，产而光纤放大器（EDFA

5、）的问世，为长距离广信通信系统的 发展打开了新的局面，光波分复用（OWDM）技术的广泛应用，并逐步向密集波分 复用系统发展，而后演化出蒸饺子载波复用。与长距离光纤通信系统的飞速发展相对应，人们对信息的需求急剧膨胀，特 别是过去几年，互联网流量一直处于爆炸式增长。从2007年到2008年，全球互联 网流量增长了53%,随着P2P文件传输以及音乐下载等网络需求的加速增长，特别 是视频业务的兴起（数据表明目前的视频流量已经超过了2000年整个互联网的流 量），贝尔实验室预测到2020年，互联网骨干业务流量的80%以上将会是延时敏 感的流媒体业务，这些都对骨干网的传输提出了更高要求。句思科估计，在20

6、09 年全球互联网每月流量为161EB,相当于大小时长约5万年的DVD质量视频。在2012 年这一数据将达到528EB。这些数据都明确表明，网络在超速发展。顺应现实需求,长距离光纤通信正在从单通道、低速率向多通道、超高速、 超长距离的新一代全光通信网演进,通信和信息产业领域中新一轮的国际竞争正 在酝酿之中。100Gb/s光传输技术已经成功进行商用，400Gb/s光传输系统正在紧 锣密鼓的研制中,必将成为铸就新一代光通信网络的核心技术,以美国、欧洲国 家和日本等国都投入大量人力、物力进行研制，已经取得了很大的进展。由于经 济金融危机的影响，他们的研究步伐有所放慢，但今年经济逐渐复苏，我们在科 研经费投入方面的优势渐渐丢失，我们必须把握住这一千载难逢的机遇，力争在 长距离光纤通信技术的研究方面极快缩小与世界先进水平的差距，光纤通信系统 的研究始终在提高传输容量和延长传输距离两个坐标轴上不断取得进步，每一次 传输容量和传输距离的突破，都是基于新技术的采用和关键问题的解决而实现的 同时又伴随着新的限制因素的出现。以超长距离传输技术（ULH）为例，我国地 大物博幅员辽阔，利用ULH技术