400G线路传输方案

目前100G线路传输方案非常成熟并且大量商用，但随着5G时代的到来以及4K、VR、云计算、大数据等新业务迅速兴起，光网络蓬勃发展，100G光网络将越来越不能满足带宽的传输需求。

而超100G特别是400G方案，将是超高速大容量光传输网的重要演进方向，能够进一步提升网络带宽并降低每比特传输成本。

下面我们一起聊聊400G线路传输方案。

400G线路方案分类

我们用如下简化的传输结构图来表示端到端的波分系统：

可以看得出，线路传输方案主要包括三个部分：

一是发端调制，比如说你是用PM-16QAM，PM-64QAM还是PM-QPSK；

二是线路传输，是否使用WSS Flex grid、低损耗光缆以及EDFA还是Raman放大器；

三是收端相干，使用第几代SD-FEC，DSP或者光电集成等。

目前，各厂家的400G方案主要有如下三种。

（一）2×200G传输方案（1个400G波道里包含2个200G子波）

2×200G传输方案是基于200G PM-16QAM双载波调制，这个方案是平衡了传输容量和传输距离，传输容量在C band传输容量达 25Tbit/s，是目前商用较多的400G方案。

（二）4×100G传输方案（1个400G波道里包含4个100G子波）

4×100G传输方案基于100G PM-QPSK多载波调制，此方案为距离优先，在无电中继的情况下，远比方案一的双子载波传输距离大。此方案在C band传输容量达 15Tbit/s，传输容量最小。

（三）1×400G传输方案（1个400G波道就1个子波）

1×400G传输方案，基于400G PM-64QAM调制，传输距离较上述两个方案小，但传输容量在C band传输容量达 25Tbit/s。

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具体是怎么实现的？

针对目前主流商用的PM-16QAM双载波调制方案， 我们来看看400G传输是怎么实现的？

第一步：通过分束器将将每个子载波（200G）分成X、Y两个垂直的偏振方向

（此时200G信号的224Gbit/s一分为二，降速为112Gbit/s）

说明：PM的作用是通过偏振分束器，将激光分离成x、y两个垂直方向上的光信号降低了信号速率，同时其它振动方向上的光信号被滤除，减少信号噪声。

第二步：对X、Y两个垂直的偏振方向的光进行16QAM调制

（100G信号速率112Gbit/s通过串行并行处理，变成2路56Gbit/s信号，112Gbps/2=56Gbps，再通过相位幅度变换，最终变成28G baud）

说明：16QAM调制简单来说就是通过降速，将光信号与电信号一一映射起来。

光信号的公式：

s(t)=I*Cosωt-Q*Sinωt=√I2+Q2Cos(ωt+θ)

主要参数I/Q也就是0101这些码流。

电场的公式：

通过星座图，可以将光信号的I/Q与振幅A，相位φ对应，

因为对接收端来说，恢复相位调制信号比恢复I/Q的0101码流要精确容易的多。信号再怎么传，即使信号经过长距离传输后，叠加一些干扰、噪声等因素，振幅和相位信息一般是改变不了的。

第三步：又将调制好的X、Y两个垂直偏振方向的光合二为一

第四步：接收端再将线路上来的光偏振到2个垂直方向，分离XY偏振信号

第五步：通过相干接收识别光的相位等信息，再将信号转换为电信号

说明：通过本振光源产生相干条件后，线路光与本振光产生相干，从而较容易的还原出经过“相位调制”的信号。

第六步：通过ADC模数处理，将电信号转换为01010数字码流

第七步：DSP高速数字处理，完成整个400G的传输，这一步影响系统的最终性能

在DSP这一块，各厂家采用了不同的（专利）算法，而算法的优劣很难用语言或者形象来形容。因此需要通过实验、测试从而得知各厂家最终实现结果。

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总的来说，在400G线路传输技术中引入双载波、PM、16QAM，最终的目的还是为了降低电层处理的速率（波特率），以满足目前电子瓶颈下的数据处理。

同时，在接收端引入相干、ADC和DSP高速数字处理，从电层大大提高了系统的色散容限以及抗非线性等。