引用本文:

张晨希,张春蕾,赵钢明. 面向5G的基于RSOA的50 Gb/s PAM4 WDM-PON前传网络[J]. 光通信技术,2020,44(4):8-12.

面向5G的基于RSOA的50 Gb/s PAM4 WDM-PON前传网络

张晨希,张春蕾,赵钢明

(兰州交通大学 电子与信息工程学院,兰州730070)

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摘要:为了满足5G前传网络发展的需要,提供更大的带宽,在基于反射式半导体放大器(RSOA)再调制的波分复用无源光网络(WDM-PON)系统中,采用下行速率为50 Gb/s的四脉冲幅度调制(PAM4)信号和上行速率为10 Gb/s的非归零(NRZ)信号,构成不对称传输架构的双向通信系统,将其作为前传网络的承载方案。在理论研究的基础上,使用仿真软件Optisystem对基于RSOA再调制的WDM-PON系统进行了仿真和分析,分析了不同发射光功率下系统的传输性能;分析了背靠背和有色散补偿的2种条件下上、下行传输系统的性能。证明了采用下行50 Gb/s PAM4信号和上行10 Gb/s NRZ信号的WDM-PON可作为前传网络的承载方案。

关键词:前传网络;波分复用无源光网络;四脉冲幅度调制;反射式半导体放大器;5G

中图分类号:TN929.11 文献标志码:文章编号:1002-5561(2020)04-0008-05

DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2020.04.002

0 引言
      移动通信技术正处于急速发展的阶段,目前移动通信技术的热点就是5G。在5G的中央单元(CU)、分布单元(DU)和有源天线单元(AAU)的结构中,DU与AAU之间的前传网络在5G中具有不可代替的地位。与核心网相比,前传网络是整个通信网络的"瓶颈"[1]。5G网络中基站数量爆发式增长和大量的用户接入,使得DU和AAU之间的无源光网络(PON)中的光纤资源异常紧张,因此需要节约光纤资源,同时提高前传网络的传输容量,以便降低5G前传网络的部署成本[2-4]。而波分复用无源光网络(WDM-PON)中不同用户可独享一个波长等特点,使其成为较优的前传网络承载方案[5]。PAM4格式与传统NRZ相比,在带宽相同的条件下,传输速率可达NRZ信号的2倍,节省了带宽资源,所以可使用25 GHz带宽的光器件传输50 Gb/s的光信号[6];与离散多音频(DMT)调制相比,可以省去数字信号处理(DSP),成本低,线性度要求也较低[7];与光双二进制(ODB)调制相比,PAM4信号生成需要的调制器更少,生成方式简单[8]。
  本文在WDM-PON系统中使用50 Gb/s PAM4作为下行信号的调制格式、10 Gb/s NRZ作为上行信号的调制格式,利用反射式半导体光放大器(RSOA)代替光网络单元(ONU)的激光器,既降低成本,也可满足通信需要[9]。

3 结束语
       本文将基于RSOA再调制的WDN-PON系统作为前传网络的承载方案,其中下行传输系统采用外调制生成的50 Gb/s PAM4光信号,上行传输系统采用通过RSOA生成的10 Gb/s NRZ信号,构成4路不对称传输架构的WDM-PON前传网络,并在仿真平台上搭建了该系统,对系统的传输性能进行了仿真和分析。结果表明:采用50 Gb/s的PAM4信号作为下行系统的调制格式,当入纤功率为2 dBm时,下行信号的眼图最优;在有部分色散补偿的情况下传输20 km后,传输性能良好,能满足传输性能要求。上行传输系统中由RSOA再调整产生10 Gb/s的NRZ信号,在有部分色散补偿的情况下传输20 km后,眼图轮廓清晰,眼开度大,信号传输质量也可满足传输性能要求。因此,本文提出的4×50 Gb/s WDM-PON系统方案可用于承载前传网络。