Page 24 - 网络电信2023年12月刊
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表2 算法复杂度比较                                          模光纤（ULAF）有效面积为30～60μm2，实验室级使用的有
                                                                 效面积可达120μm2，这很接近本文使用的少模光纤规格（约
                                                                 161μm2），但少模光纤实现的传输速率却数倍于单模光纤传
                                                                 输速率，在算法加持下，少模光纤的传输距离也得到进一步提
                                                                 升。
                                                                     目前系统的主要限制源于算法的复杂度，级联时频域的LMS
                                                                 算法会给系统带来较大的延迟，需要从反馈结构和并行度上对
                                                                 算法进行优化。
                在当前场景下各算法以MACC为衡量标准的复杂度如图10所
            示。频域均衡方法一次最多可以均衡一半抽头数的数据，复杂                              四、结论
            度远低于时域方法；时域方法虽然所需抽头数更小，但由于滑                              实验设计验证了WDM-MDM-PDM-16QAM系统1000  km少模光纤
            窗步长只能为1，在此场景下，复杂度约为频域的15倍；时频域                        传输。通过WSS调整信道平坦度，并在接收端使用MIMO-TDLMS和
            方法复杂度为前述两者之和，其时间复杂度为O(n3），其中n为                       MIMO-FDLMS两级MIMO算法进行信道均衡，最终实现了80个通道
            时频域方法中时域的窗长度。在算法执行时间方面，当算法收                          双模双偏振总计32  Tbit/s的传输速率。该传输系统在与多芯光
            敛、工作于均衡模式下执行时间较短，并不会产生明显延时，                          纤结合后还有望实现1～2个数量级的传输速率提升。
            当算法工作于训练模式时，频域部分由于收敛时间较长，需要
            30 s左右的时间才能进入均衡模式。由于信号在长达1000 km的
            少模光纤中传输累积的色散效应，任何单独的时域或频域算法
            均无法在不耦合多路信号的情况下有效解出16QAM信号。降低复                       参考文献
            杂度，一方面需要更低色散的光纤以及通过循环排序等方法降                           [1]  朱子岳,赵梦鑫,张一尘,等.高速IM-DD模分复用通信系
                                                                      统中基于神经网络的MIMO均衡技术[J].光学学报, 2021,
            低色散，另一方面还需要从级联结构上做出调整，提升算法的
                                                                      41(14):1406003.
            并行效率以降低计算时间复杂度。
                                                                  [2]  雷晓,任芳,张艺赢,等.面向模分复用的沟槽-纳米孔辅助双包层
                                                                      弱耦合少模光纤[J].光学学报, 2021, 41(23):2306003.Lei
             图10 三种算法复杂度                                          [3]  欧阳远江,张倩武,黄烨恬,等.基于MIMO预均衡的模分复用
                                                                      无源光网络模式间串扰的消除方法[J].中国激光, 2023,
                                                                      50(6):0606002.
                                                                  [4]  唐胜龙,武保剑,严伟,等.光子灯笼模分复用系统MIMO-free高速
                                                                      传输实验[J].光子学报, 2023, 52(1):0106001.
                                                                  [5]  Rademacher G, Ryf R, Fontaine N K, et al. 3500-km
                                                                      modemultiplexed transmission through a three-mode graded-
                                                                      index fewmode fiber link[C]∥2017 European Conference
                                                                      on Optical Communication(ECOC), September 17-21, 2017,
                                                                      Gothenburg,Sweden. New York:IEEE Press, 2018.
                                                                  [6]  Shibahara K, Mizuno T, Doowhan L, et al. DMD-unmanaged
                                                                      long-haul SDM transmission over 2500-km 12-core×3-
                                                                      mode MCFMF and 6300-km 3-mode FMF employing intermodal
                                                                      interference cancelling technique[J]. Journal of
                                                                      Lightwave Technology, 2018, 37(1):138-147.
                                                                  [7]  Luís R S, Rademacher G, Puttnam B J, et al. 1.2 Pb/s
                                                                      throughput transmission using a 160μm cladding, 4-core,
                                                                      3-mode fiber[J].Journal of Lightwave Technology, 2019,
                该系统优异性能得益于两级级联的MIMO均衡算法以及自                            37(8):1798-1804.
            制的低损耗低色散少模光纤。该少模长距离传输系统为下一代                           [8]  Rademacher G, Puttnam B J, Luís R S, et al. Multi-span
            光骨干网传输提供了新的方案，以接收端的算法复杂度为代                                transmission over 65 km 38-core 3-mode fiber[C]∥2020
                                                                      European Conference on Optical Communications(ECOC),
            价，将传统长距离传输使用的QPSK格式换为具有更高谱效率的
                                                                      December 6-10,2020, Brussels, Belgium. New York:IEEE
            16QAM，使用同等速率下成本更低的少模光纤进行空间多路传
                                                                      Press, 2021.
            输，最终大幅提升系统速率。本实验采用外差接收，如采用零
                                                                  [9]  陈健,黄青青,张倩武,等.基于光子灯笼的正交频分/模分复用
            差接收，则可额外获得约3 dB的增益。                                       IM-DD多模光纤传输系统[J].光学学报, 2018, 38(6):0606008.
                在实际应用中，无源的模式复用/解复用器使每一个中                          [10] van Weerdenburg J, Ryf R, Alvarado-Zacarias J C, et al.
            继器只需包含EDFA这一个有源器件。此外，极化复用和波分                              138-Tb/s mode-and wavelength-multiplexed transmission
            复用技术业已成熟，复用维度受纤内功率限制，少模光纤的                                over six-mode graded-index fiber[J]. Journal of Lightwave
            有效面积更大，容许更大功率传输。目前商用的超大面积单                                Technology, 2018, 36(6):1369-1374.

                                                       网络电信 二零二三年十二月                                           39
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