超高速超大容量超长距离光传输基础研究说课材料.ppt

《超高速超大容量超长距离光传输基础研究说课材料.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《超高速超大容量超长距离光传输基础研究说课材料.ppt（23页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、超高速超大容量超长距离光传输基础研究多家知名机构预测光纤通信未来贝尔实验室预测贝尔实验室预测（20082008）电信网宽带用户数将达到电信网宽带用户数将达到5050亿亿 骨干网的流量将增长骨干网的流量将增长100100倍倍 单通道速率将从单通道速率将从10G10G到到300G300G 通道波长数将通道波长数将大于大于10001000信息爆炸时代2面临挑战面临挑战 现有骨干网系统不堪重负现有骨干网系统不堪重负p光传输系统扩容势在必行光传输系统扩容势在必行p扩容途径扩容途径高质业务需求剧增但同时面临传输距离挑战但同时面临传输距离挑战p通道数通道数p传输速率传输速率3未来光通信系统的演进未来光通信系

2、统的演进 3U3U超超高速高速(U Ultra-High Speed)ltra-High Speed)单通道单通道100Gbit/s100Gbit/s超超大容量大容量(U Ultra-Large Capacity)160ltra-Large Capacity)160通道通道超超长距离长距离(U Ultra-Long Haul)2000ltra-Long Haul)2000公里公里3U43U3U3U3U已成为国际研究热点和技术制高点已成为国际研究热点和技术制高点 预计十年后将预计十年后将大规模大规模商用，当下是基础研究获得突破的契商用，当下是基础研究获得突破的契机，也是我国步入世界机，也是我国步

3、入世界先进先进光通信行业的战略机遇期。光通信行业的战略机遇期。53U3U瓶颈瓶颈1 1 频谱效率限制传输容量p 提高谱效率是亟待解决的问题63U3U瓶颈瓶颈2 2 光纤色散影响传输速率和距离光纤色散影响传输速率和距离p 光纤色散导致光信号脉冲展宽，造成误码并影响通信质量p 光通信速率越高，光纤色散越严重p 光传输距离越长，光纤色散影响越大信信号号距距离离73U3U瓶颈瓶颈3 3 非线性影响传输容量和距离非线性影响传输容量和距离3U3U要求要求40G40G系统系统准线性目标准线性目标非线性影响非线性影响10G10G系统系统p非线性导致光信号失真、串扰，降低了谱效率，制约了传输容量和距离p传输通道

4、数越多，非线性影响越大p传输速率越高，非线性影响越大p传输距离越长，非线性影响越大光信噪比光信噪比谱效率81 19669661 19709701 1980980199519952 20010012 2015015光纤通信光纤通信理论理论低损光纤低损光纤室温激光器室温激光器单模光纤单模光纤长波长激光器长波长激光器波分复用波分复用先进调制先进调制超高速超高速超大容量超大容量超长距离超长距离光纤光纤色散色散高谱效率高谱效率第一次突破第一次突破非线性抑制非线性抑制三个瓶颈一直是制约光通信发展的核心问题三个瓶颈一直是制约光通信发展的核心问题高谱效率高谱效率光通信技术发展史国际光通信多次飞跃的实践证明每一

5、次重大突破均与本课题科学问题直接相关高谱效率高谱效率非线性抑制非线性抑制光纤光纤色散色散主要研究内容主要研究内容编码与调制1编码与调制2.编码与调制160分分波波合合波波分分波波1.1.全相干发射与接收理论全相干发射与接收理论2.3U2.3U光传输复杂光纤色散与多阶均衡理论光传输复杂光纤色散与多阶均衡理论3.3U3.3U系统高谱效率光编码调制理论和方法系统高谱效率光编码调制理论和方法4.4.非线性抑制及协同理论非线性抑制及协同理论10研究内容研究内容1 1 全相干发射与接收理论全相干发射与接收理论11面临问题面临问题非相干接收无法满足非相干接收无法满足3U3U相干接收本振相干接收本振(LO)(

6、LO)锁相技术复杂锁相技术复杂 v解决途径：解决途径：基于双波长传输的相关接收基于双波长传输的相关接收优点优点灵敏度高灵敏度高选择性强选择性强非线性抑制能力强非线性抑制能力强接收端对比接收端对比从10nm展宽到100nmEDFA研究内容研究内容1 1 全相干发射与接收理论全相干发射与接收理论各通道同步且正交各通道同步且正交相干光源相干光源双波长相关飞秒激光器同步时钟梳状滤波器梳状滤波器高非线性光纤梳状滤波器梳状滤波器嵌套式嵌套式调制阵列调制阵列9090偏振偏振11602312316050GHz25GHz用于远端用于远端相关接收相关接收光源和发送举例光源和发送举例频率相位延时和功率同时可控的高相

7、干全通道光源发送端对比发送端对比EDFA飞秒激光器同步时钟AWG/Interleaver非线性晶体光纤AWG/Interleaver嵌套式调制阵列90偏振光源和发送举例主要研究内容主要研究内容编码与调制1编码与调制2.编码与调制160分分波波合合波波相关接收1相关接收2.相关接收160分分波波1.1.全相干发射与接收理论全相干发射与接收理论3.3U3.3U系统高谱效率光编码调制理论和方法系统高谱效率光编码调制理论和方法4.4.非线性抑制及协同理论非线性抑制及协同理论2.3U2.3U光传输复杂光纤色散与多阶均衡理论光传输复杂光纤色散与多阶均衡理论15研究内容研究内容2 2 精确色散管理理论精确色

8、散管理理论面临问题面临问题：因工艺、类型等多维度动态变化，色散变化复杂，解决问题成本高昂 目前色散补偿后的残余色散50ps/nm，无法满足3U系统需求设计结构设计结构实验测试：实验测试：4 4阶色散补偿能够达到阶色散补偿能够达到0.02 ps/nm/km0.02 ps/nm/km精度要达到精度要达到0.01ps/nm/km0.01ps/nm/km有待于进一步深入研究有待于进一步深入研究解决途径：解决途径：揭示超高速光传输高阶（4阶）色散机理建立超高速光传输精确色散管理理论目标目标 5 5年后达到年后达到160160波同时补偿，残余色散小于波同时补偿，残余色散小于10 ps/nm10 ps/nm

9、16主要研究内容主要研究内容编码与调制1编码与调制2.编码与调制160分分波波合合波波相关接收1相关接收2.相关接收160分分波波1.1.全相干发射与接收理论全相干发射与接收理论4.4.非线性抑制及协同理论非线性抑制及协同理论2.2.3U3U光传输复杂光纤色散与多阶均衡理论光传输复杂光纤色散与多阶均衡理论3.3.3U3U系统高谱效率光编码调制理论和方法系统高谱效率光编码调制理论和方法17研究内容研究内容3 3 高谱效率光编码调制理论高谱效率光编码调制理论面临问题：面临问题：非线性效应制约星座空间利用率非线性效应制约星座空间利用率受调制失真和受调制失真和OSNROSNR限制限制解决途径：解决途径

10、：提出多阶调制及多维度调制理提出多阶调制及多维度调制理论，超强纠错编码及论，超强纠错编码及MZMMZM多层嵌多层嵌套方法套方法目标：目标：揭示揭示3U3U系统准线性调制机制系统准线性调制机制 揭示高谱效率的途径、机理与容量限机理揭示高谱效率的途径、机理与容量限机理 达到达到2.5bit/s/Hz2.5bit/s/Hz高谱效率高谱效率18主要研究内容主要研究内容编码与调制1编码与调制2.编码与调制160分分波波合合波波相关接收1相关接收2.相关接收160分分波波1.1.全相干发射与接收理论全相干发射与接收理论4.4.非线性抑制及协同理论非线性抑制及协同理论2.3U2.3U光传输复杂光纤色散与多阶

11、均衡理论光传输复杂光纤色散与多阶均衡理论3.3.3U3U系统高谱效率光编码调制理论和方法系统高谱效率光编码调制理论和方法19研究内容研究内容4 4 非线性抑制及协同理论非线性抑制及协同理论目标：目标：3U3U传输系统非线性代价小于传输系统非线性代价小于1dB1dB脉冲宽度脉冲宽度脉冲中心位置脉冲中心位置色散图色散图非线性频移非线性频移面临问题面临问题 160通道复杂非线性影响解决途径：采用全波段光同步解决途径：采用全波段光同步 有序控制通道脉冲有序控制通道脉冲 控制数据比特光程差控制数据比特光程差20与国外同类研究对比与国外同类研究对比国 外本 课 题光源及光源及波长稳波长稳定性定性每波长需每

12、波长需1 1个光源个光源波长漂移大于波长漂移大于1GHz1GHz（由激光器自身漂移引起）（由激光器自身漂移引起）160160个波长共用光源个波长共用光源波长漂移小于波长漂移小于0.1GHz0.1GHz（采用无源梳状滤波器）（采用无源梳状滤波器）色散色散单通道单通道2 2阶色散补偿阶色散补偿残余色散残余色散50ps/nm50ps/nm高精度高精度4 4阶多通道色散管理阶多通道色散管理残余色散残余色散10ps/nm10ps/nm非线性非线性对多通道非线性薛定谔方程简化近似对多通道非线性薛定谔方程简化近似用用DSPDSP求解，难以抑制非线性求解，难以抑制非线性全波段光同步全波段光同步实时有序控制数据

13、比特光程差实时有序控制数据比特光程差接近准线性接近准线性相干相干接收接收采用本地本振光源采用本地本振光源需要光学锁相或电补偿需要光学锁相或电补偿相干性差相干性差基于双波长传输的相关接收基于双波长传输的相关接收成本成本高高低低其他其他专用超高速专用超高速DSPDSP产生技术壁垒产生技术壁垒光路构成相对简单光路构成相对简单光功率利用率高光功率利用率高光路构成相对复杂光路构成相对复杂远端本振消耗一部分光功率远端本振消耗一部分光功率21研究课题研究课题全同步超相干光源PALOHYBRIDREGENCoherentFEC/DSP相关接收1PALOHYBRIDREGENCoherentFEC/DSP相关接

14、收2PALOHYBRIDREGENCoherentFEC/DSP相关接收3PALOHYBRIDREGENCoherentFEC/DSP相关接收160.高效编码与调制1分波高效编码与调制2高效编码与调制3.高效编码与调制160合波课题四课题四参量放大参量放大课题五课题五非线性抑制非线性抑制与高精度色散管理与高精度色散管理课题二课题二全光多波长全光多波长自相关光源自相关光源课题二课题二非本振非本振相关接收相关接收段1 段15课题一课题一光传输理论和实验光传输理论和实验验证验证课题三课题三高谱效率光编码高谱效率光编码和光调制和光调制22此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢