杨 铸，曾 晖，张 强，刘贤炳，姚 伟
烽火通信科技股份有限公司，湖北 武汉 430074
摘 要：文章介绍了10 Gbit/s载波抑制归零(CSRZ)码在实际的3 040 km G.652光纤上传输的实验情况.线路发送符合G.709 OTU2格式的线路速率，系统应用了分布拉曼放大技术.实验结果：经3 040 km传输后，Q值＞4.76，光通道代价＜1.78 dB，连续观察48 h无误码.
关键词：载波抑制归零码；超长距离；光传输；分布拉曼放大
1 概述
本文介绍了我们在实际的3 040 km(38×80 km)常规单模光纤（G.652）上，利用烽火通信公司的1.6 Tbit/s设备进行的载波抑制归零(CSRZ)码的传输实验.实验在C波段进行，波道间隔50 GHz，80波道的容量，实验中共用了32波.在实验中利用拉曼放大器的低噪声特性提高系统性能.
图1为传输0 km时的光谱.
2 系统配置
实验的系统配置见图2，每个中继段长度为80 km，整个光路分为38段.传输光纤类型：G.652光纤(烽火公司生产)；偏振模色散(PMD)＜0.1 ps/km；
光纤长度：3 040 km；
色散补偿模块(DCM，Dispersion Compensation Module)插损：9 dB；色散与色散斜率正好补偿G.652光纤的一阶和二阶色散；
线路掺铒光纤放大器(EDFA)增益：23 dB； 噪声指数：6 dB；
拉曼放大器（RFA）的开关增益：10 dB；等效噪声指数：0 dB；
跨段损耗：22 dB （80 km）；
跨段数：38；
每跨段入纤功率：+3 dBm/Ch；
线路传输码型：CSRZ格式；
线路速率：OTU2(10.709 Gbit/s)；
波道配置：采用烽火公司1.6 Tbit/s设备，在C波段，分布32个波，其中有50 GHz间隔的波道.
3 CSRZ码
3.1 CSRZ码的实现
CSRZ码由两个马赫曾德尔强度调制器(MZI)级联调制而产生，如图3所示.在第1个调制器中，10 Gbit/s的光NRZ码由10 Gbit/s电NRZ码调制而产生.在第2个调制器中，两个5 GHz的正弦时钟信号分别送入马赫曾德尔调制器的两个电极，转换出10 Gbit/s的CSRZ码.
可以得出CSRZ码的频域表达式为
式中，ωc为载频；ω0为时钟频率；E(t)= .由式中可以看出载频ωc处没有频率分量，即载波被抑制.为了便于比较，图4给出了10 Gbit/s信号的NRZ码、RZ码和CSRZ码的光谱示意图.从图中可以看到，NRZ码和RZ码在相对零频（即载波）处都有分量，而CSRZ码在相对零频处无分量.
3.2 CSRZ码的色散补偿
用计算机仿真分析了CSRZ码的色散效应.仿真中采用的线路配置是传输38×80 km的标准单模光纤，单个波道速率是10 Gbit/s，色散用色散补偿光纤(DCF)补偿，仿真中忽略DCF的非线性.
比较了NRZ、RZ和CSRZ码3种不同调制格式传输3 000 km的色散容限，3种情况的入纤功率分别为3、6和9 dBm.3种情况的眼开度代价（EOP，Eye Opening Penalty）如图5所示.眼开度代价定义为：背靠背（即光纤线路传输前）的眼开度-经过光纤线路传输后的眼开度.眼开度定义为：眼高与眼幅度的比值.
由以上的结果可知，色散容限随着入纤功率的增加而逐渐减小，这是因为光纤中非线性效应越来越显著.当入纤功率为3 dBm时，在1 dB的眼开度代价时NRZ码的色散容限为960 ps/nm，RZ码为760 ps/nm，CSRZ码为880 ps/nm.
若以接收Q值为参考量(如图6所示)，1 dB的眼开度代价时对应的误码率～1×10-6，Q值～13 dB.在Q值为13 dB时，在3 dBm的入纤功率下，NRZ码的色散容限～960 ps/nm，CSRZ码的色散容限～900 ps/nm，RZ码的色散容限～720 ps/nm.此结果与取EOP的结果对应.
当误码率为1×10-12时，对应的Q值为17 dB.可以看到由于非线性效应显著增加，当入纤功率高达9 dBm时，NRZ和RZ格式传输时的性能都有大的降低.由此可见CSRZ抗非线性的性能最优.当入纤功率为3dBm时，在17dB的Q值时CSRZ的色散容限为520ps/nm，RZ的色散容限为360 ps/nm.NRZ的性能要低于RZ调制格式，只有120 ps/nm的色散容限.
当Q取17dB时，NRZ码比CSRZ码色散容限差，这说明超长距离(ULH)传输不采用前向纠错(FEC)时，NRZ码是不能采用的，色散容限太小.当采用FEC技术时，系统可以允许Q为13 dB（对应误码率为1×10-6），此时NRZ码的色散容限反而比CSRZ好.因此，应用CSRZ码时，色散补偿应比NRZ码的量大.由以上结果可见，同时考虑色散和非线性效应时，CSRZ码传输性能最优.
4 实验结果
在系统仿真时已经得出CSRZ码适合ULH传输的结论.除了考虑采用Raman放大、增益均衡、前向纠错等技术外，还需考虑色散补偿与应用NRZ码的差异.从前面的分析可以知道，RZ码对色散补偿的要求比NRZ码严格，在系统中采取100%补偿的方式，试验中用的DCF为3100km，超过3040km的G.652光纤长度.
4.1 发送端与传输3 040 km后的眼图
实验测试了3个波道（1 547.7、1 558.1和1 560.6 nm），线路速率为10.7 Gbit/s（OTU2）.发送端眼图分别见图7、图8和图9.传输3 040 km后加5级贝赛尔标准滤波器的接收眼图见图10、图11和图12.未加5级贝赛尔标准滤波器的1 547.7nm波道的接收眼图见图13.
4.2 传输3040 km后接收端的Q值测量
采用ANCETENA ONT50 Q参数表，测试了3个波道的Q参数，线路速率10.7 Gbit/s（OTU2）.测量结果见表1.
4.3 灵敏度与通道代价
用误码仪在STM-64速率上测量.给出2个波道的测量结果，如表2所示.
由表中可以看出，通道代价都在2 dB以内.灵敏度曲线如图14所示.
4.4 误码观察
用误码仪进行误码观察.3个波道串接测试观察48 h，误码为0.
5 结束语
我们介绍了在实际的3 040 km的G.652光纤上采用10 Gbit/s CSRZ码传输的实验情况，发送符合G.709的OTU2格式线路速率.结果表明，传输后Q值＞4.76，连续48 h无误码.这是国内首次成功实现在实际光纤中的10 Gbit/s CSRZ码3040 km传输，为我国的ULH系统应用CSRZ码提供了系统的性能、指标及参数等实验依据.
摘自《光通信研究》
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