基于光双二进制编码调制的100GBASE-LR4以太网技术研究

摘要

在过去的十几年中,Internet的流量以每1年膨胀1倍的程度快速增长,而且目前这个趋势并没有减缓的迹象。而现有的以太网技术已无法满足当前需求,更高速的100GE技术研究正在进行。100GBASE-LR4是100GE的重要传输方式,该传输方式要求支持的传输距离为40千米。目前,在1310nm波段实现100GBASE-LR4的主要挑战是光纤损耗,需要光放大才能支持40千米传输;在1550nm波段实现该传输的主要挑战是光纤色散,如果使用非归零码型调制,需要采用色散补偿才能支持40千米传输,因而导致系统复杂、成本增加。因此,实现100GBASE-LR4以太网的无光放大、无色散补偿的40千米传输是目前100G以太城域网所面临的主要问题。
　　本论文依托国家863项目“100GE光以太网关键技术与传输实验系统”,要求完成的研究内容主要包括:
　　1)100GBASE-LR4传输系统VPI仿真针对基于光双二进制编码(ODB)的100GBASE-LR4传输方式进行了系统建模,并以实际发射机参数对系统进行设定,运用VPI软件进行误码传输实验仿真。VPI仿真了通道间隔50GHz、传输光纤为G.652标准单模光纤、工作波长为1550nm的WDM系统在不同传输距离下的眼图、误码特性以及误码率10-12下的极限传输距离。
　　2)4×25Gbps PRBS码型发生与误码测试100GBASE-LR4实验平台需要实现4路25Gbps高速伪随机码(PRBS)发生系统和误码测试系统。平台搭建是在实验室已有14Gbps误码测试系统的基础上,通过4:1电复用、1:4电解复用以及1:4信号分配技术,实现4路25Gbps PRBS码型发生和误码测试。
　　3)25Gbps ODB光发射机研制通过实验实现了两种25Gbps ODB编码调制方式:窄带驱动单臂调制和宽带驱动成型滤波双臂调制。测试了两种方案下不同传输距离的眼图及误码特性,通过比较实验结果确定了100GBASE-LR4实验方案。
　　4)100GBASE-LR4系统实验通过实验平台的搭建,建立了100GBASE-LR4系统实验,通过实验结果证实了:采用ODB发射方案,可在1550nm波段G.652光纤中实现40km无色散补偿无光放大100GBASE-LR4传输。
　　5)100GBASE-LR4系统传输样机研制在100GBASE-LR4系统实验的结果上,为了保证实验系统的稳定性和抗干扰性,设计完成了一套100GBASE-LR4以太网并行传输样机,包括:信源发生样机、发射机样机以及接收机样机。

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第一章 绪 论

1.1 100GE发展需求

1.2 课题研究背景、目的和意义

1.3 本文结构与内容

第二章 高速光纤传输特性

2.1 色度色散（CD）

2.2 偏振模色散（PMD）

2.3 非线性效应

2.4 本章小结

第三章 光双二进制码型技术

3.1 概述

3.2 ODB传输特性

3.3 ODB编解码原理

3.4 ODB三种编码调制方式

3.5 本章小结

第四章100GBASE-LR4系统级VPI仿真

4.1 概述

4.2 系统仿真模型建立

4.3 系统仿真参数设定

4.4 系统仿真结果

4.5 本章小结

第五章100GBASE-LR4系统实验与传输样机设计

5.1 概述

5.2 基于14G PPG 的25G PRBS信源产生

5.3 ODB 发射机

5.4 100GBASE-LR4传输实验

5.5 100GBASE-LR4传输样机设计

5.6 本章小结

第六章 结 论

参考文献

附录1

致谢

攻读硕士学位期间已发表或录用的论文及专利