引用本文:

张锡芳,郑优斌. 100/200 Gb/s数字相干光模块的光信噪比测试[J]. 光通信技术,2020,44(2):24-27.

100/200 Gb/s数字相干光模块的光信噪比测试

张锡芳,郑优斌

(科锐安通讯技术(上海)有限公司,上海 201203)

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摘要:线路侧光模块CFP2-DCO在4G/5G网络建设中具有重要而广泛的应用,而光信噪比(OSNR)指标是评估其性能的重要参数。光纤通信系统中的偏振模色散(PMD)及色度色散(CD)的干扰,对OSNR性能有重要的影响,PMD及CD的干扰对系统OSNR造成的劣化即为PMD、CD的OSNR代价。探讨了OSNR的不同测试方法,并针对通信设备制造商在实验室对OSNR进行测试的需求,搭建了一种OSNR及PMD、CD干扰代价的自动化测试平台。利用该平台对CFP2-DCO的OSNR及PMD、CD的OSNR代价进行了测试,并进一步测试得到叠加PMD、CD干扰后的OSNR代价及PMD、CD与OSNR的关系曲线。测试结果表明:PMD、CD的干扰越大,通信系统对OSNR的要求越高,因此应尽量降低系统的PMD、CD干扰,从而可以优化系统性能,提高通信质量。

关键词:数字相干光模块;密集波分复用;可重构光分插复用器;光信噪比;光传送网;偏振模式色散;色度色散

中图分类号:TN91 文献标志码:文章编号:1002-5561(2020)02-0024-04

DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2020.02.006

0 引言
  近年来,随着物联网技术的发展以及5G标准的发布,人们对高带宽的需求越来越强烈,而在2019年6月6日,工信部向中国电信、中国移动、中国联通和中国广电发放了5G商用牌照。5G网络的铺建,急需100 Gb/s以及200 Gb/s端口的使用,40G市场逐渐向100G/200G迁移。已经成功商业化的模拟相干光模块CFP2-ACO可以实现100/200 Gb/s的线路侧传输,但线卡上要集成DSP芯片实现模拟到数字的信号处理以实现长距离线路侧传输。CFP2-DCO光模块内部集成了DSP芯片,从而使板卡密度得以提高,板卡空间进一步优化。
       光信噪比(OSNR)的定义是在光有效带宽为0.1 nm内光信号功率和噪声功率的比值,用于定量检测光信号沿光纤传播途中,被光噪声干扰的程度。常用的OSNR测试方法有符合IEC-61280-2-9标准的带外插值法[1]、关断积分法[2]及运用偏振技术测量带内OSNR的偏振归零法。对于实际已经铺建完成的光通信线路的OSNR测试,40G及以上的密集波分复用(DWDM)或可重构光分插复用器(ROADM)系统,因为新的调制方式如正交相移键控(QPSK)、正交振幅调制(如8QAM、16QAM)等的信号光谱展宽会使相邻波长的频谱重叠甚至重合[3],因此不能采用传统的带外插值法。而关断积分法需要关断待测波长的信号光,会使测得的经掺铒光纤放大器(EDFA)放大的噪声发生变化,从而使测试结果不准确,并且该方法操作复杂。基于偏振技术的带内OSNR测试法的偏振归零法[4],通过调整偏振控制器可分别测得携带噪声的信号功率和噪声功率的数值,并且后面使用可调光滤波器可以完成信道的选择。然而,该技术的性能会受到偏振模色散(PMD)的去偏振效应和非线性双折射的影响。
       以上OSNR的几种测试方法中,关断积分法是针对通信系统已经铺设完成的基础上对线路的实际OSNR值进行测试的方法。带内噪声测试的偏振归零法依赖于链路PMD值的大小, EXFO公司提出的差分光谱响应法和JDSU公司提出的光偏振分束法[5]虽然克服了归零法的缺点,但设备昂贵。对于设备制造商而言,需要在实验室对设备性能进行评估。光谱分析仪(OSA)设备可以提供一个OSNR测试值,但在采样间隔明显超出OSA滤波器的带宽时,每个采样点对应的有效滤波器接近矩形,据此计算出的OSNR值明显分辨率不够,因此不够准确。
      本文将CFP2-DCO应用于现有的DWDM系统,通过叠加偏振模色散/色度色散(PMD/CD)干扰参数进行实验测试,对OSA采用最高分辨率扫描获得的光谱进行自动化计算来测得OSNR,可以得到OSNR的准确数值。

5 结束语
  本文主要介绍了近年刚商用化的100G/200G线路侧数字相干光模块CFP2-DCO的OSNR性能指标自动化测试方案及测试方法;结合实际光纤通信系统,搭建了可以模拟PMD及CD干扰的自动化测试系统,并测试了不同调制模式下的OSNR值,以及PMD和CD叠加干扰的OSNR代价。本文的测试方法和结果对实际通信系统中CFP2-DCO的应用测试及其它类型的光模块测试有重要的参考意义。