0 引言
      近年来，随着智能连接设备数量持续增长、物联网广泛发展、增强现实/虚拟现实（AR/VR）技术服务的兴起以及第四代、第五代移动前传和后传的巨大传输需求，对未来接入网带宽提出了更高的需求。根据Cisco网络流量预测，到2021年，宽带速率将是2016年的2倍[1]。因此，要求下一代无源光网络（NG-PON2）具有更大的传输带宽。中国电信已经开始进行10G PON的部署，从长远来看，40G/100G PON将是下一代光接入网的主要演进方向，5G移动通信系统的演进也在加速NG-PON2技术的发展[2]；另一方面，在PON系统中，光分配网（ODN）占据了总成本开销的90% [3]。因此，在现有ODN上实现系统的带宽升级可降低重新铺设PON的成本，这是NG-PON2系统实现平滑升级的最佳方案。目前，商用10G-class光电器件已经非常成熟，并广泛应用于10G以太网的无源光网络（EPON）和XG-PON系统中。10G-class器件的选用可以降低系统实现平滑升级的成本，使得商业化应用更为可能。在现已部署的ODN基础上，采用10G-class器件，设计4×25 Gb/s的100G PON系统，可以实现低成本的PON
      系统平滑升级。由于基于10G-class器件实现25 G/λ传输受器件窄带宽限制，为提高频谱利用率，解决器件带宽受限问题，有研究提出采用光正交频分复用（O-OFDM）[4-8]技术或离散多频音调制（DMT）[9-11]技术，这也是PON技术中被认为比较具有潜力的实现技术之一。然而，OFDM技术具有峰均功率比（PAPR）高、频偏敏感和同步困难等特点，在芯片实现上还面临着实现复杂度高、芯片占用资源和功耗高以及芯片面积较大等诸多问题。此外，也有研究提出采用具有较高频谱效率的无载波幅度-光网络（CAP-PON）[12-14]或采用基于数字滤波器组的数字滤波器多接入无源光网络（DFMA-PON）[15，16]、非正交多接入无源光网络（NOMA-PON）[17，18]，还有传统的基于相位幅度调制（PAM）的PON系统及其改进的带限传输的Poly-PAM-PON系统，例如比较简单的Poly-PAM为电信号双二进制（EDB）调制。为提高接收灵敏度，实现长距离大容量PON传输，也有研究采用相干检测的偏振复用正交相移键控（QPSK）实现100 G/λ的波分复用无源光网络（WDM-PON）系统进行单模光纤（SMF）80 km以上传输[19]。然而，在这些NG-PON2系统方案中，相干方案实现复杂且成本较高。未来，随着客户侧本振（LO）激光器成本的降低，低成本的相干接入方案也将成为接入网发展的一个方向[20，21]。而基于强度调制-直接检测（IM-DD）的PAM实现方式最为简单，且功耗较低，配合收端的非线性补偿和窄带补偿技术可以实现基于10G-class器件的100G-PON传输（4×25 Gb/s），是NG-PON2中较为理想的实现方案。但是，收端的复杂数字信号处理技术将带来较大的设备成本和功耗开销。因此，采用单载波不归零码（NRZ）实现的方案仍是值得继续研究和考虑的主要备选方案之一。
       为降低系统升级的成本压力和解决高速信号传输面临的带宽受限问题，本文提出基于10G-class器件的超奈奎斯特（FTN）传输技术，为NG-PON2标准建议和下一代接入网建设提供理论基础和备选方案。

3 结束语
       本文采用现有成熟商用10G-class光电器件，在O波段上实现4×25 Gb/s PON的NRZ传输。尽管双二进制只占用传统NRZ信号的一半带宽，但为降低ONUs端的信号判决代价，采用传统的NRZ OOK信号，在收端辅以窄带传输技术，并通过软件仿真和离线实验验证等方法，对所提出的系统进行全面验证。仿真和离线验证结果表明：采用NRZ-FTN技术，可以在10G-class光电器件上实现单波25 Gb/s的NRZ OOK信号传输；同时，进行O波段SMF 20 km传输后，在BER=10-3的FEC纠前门限，接收机灵敏度可到-25.8 dBm。按照2017年IEEE 100G-EPON标准讨论会上的提议：100G-EPON的发端平均光功率为7.9~9.9 dBm，那么对应接收机功率预算最低可以到33.7 dB，满足当前10G PON的最大功率预算要求。因此，本文所提出的系统可以实现PON的前向兼容，并利于实现10G PON的平滑演进。