Page 23 - 网络电信2024年4月刊
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运营商专栏

             图6 下一代相干无源光网络架构及其复用方式























            探测，本地振荡信号的引入可以提高系统的接收灵敏度，探测                              四、新型前传光信号调制与传输技术
            得到的信号进行后续的信号处理。相应地，在光用户单元中也                              相较于CPRI  的数字前传接口，光载无线（RoF）融合传输
            部署了相干收发机，从而构成了相干PON系统。在相干PON  系                      技术具有带宽大、效率高和时延低等优点，在前传网络中具有
            统中常用的3  种复用方式包括：时分复用（TDM）、频分复用                       广阔的应用前景。基于RoF技术，业内发展了多种新型前传光
            （FDM）和时频分复用（TFDM）技术，如图6（b）-（d）  所                    信号调制和传输技术。根据实现方式的不同，这些技术主要分
            示。在TDM  技术中，信号通过不同的时隙传输给不同的用户，                       为以下几类：数字前传技术、模拟前传技术和数模结合前传技
            可提高大带宽接入；在FDM技术中，信号被调制在不同的频率                         术。
            上，可提供低时延服务；TFDM  结合两者的优点，信号可以在时                          4.1 数字前传技术
            间和带宽上进行灵活分配，提供更大的自由度。                                    数字前传技术拥有成熟、传输可靠、易于标准化等特点，
                目前，高速相干PON  系统的研究已经取得了很多的进展。                     CPRI、eCPRI等标准已经落地多年，拥有现成的设备。数字光
            文献  [23-24] 基于相干探测和TDM  技术实现了单波100G信号传输。             纤无线电（D-RoF）目前大多部署在基于CPRI或eCPRI标准的前
            在相干PON  系统中，突发接收是一个重要的挑战，其中包括突                       传链路上。数字信号传输受光纤色散、非线性等影响小，均衡
            发放大和突发信号处理。文献           [25] 研究了基于本振功率调整的突           手段丰富，美中不足的是数字信号面临带宽效率低、可扩展性
            发放大技术，该技术可以有效提升突发相干PON  系统的接收动                       有限和接收端设备复杂度高等问题。近年来，业界对数字信号
            态范围，实现了单波200G信号传输。文献             [26] 提出了一种基于有       前传的研究主要集中于提高信号信噪比，这不仅可满足高阶QAM
            效前导的突发DSP技术，可以实现算法的快速收敛，并且在单波                        需求从而增加每符号携带的比特数，还有利于实现高波特率信
            100G的TDM-PON系统中进行了验证。同时，相干PON系统的灵活                   号的传输。
            性是一个值得关注的特性。用户端相对于光线路终端的距离是                              Delta-Sigma调制技术在数字前传领域的研究引人注目             [33] 。
            不一样的，导致用户端的接收光功率不一样。距离近的用户具                          如图7所示，Delta-Sigma调制技术可以将模拟信号量化成1  bit
            有更高的功率来满足更高速率的传输，因此通过灵活的编码整                          或者2bit数字信号，该技术通过过采样和噪声整形操作有效地
            形调制技术，可以进一步提高系统传输的容量，实现速率的灵                          降低量化噪声，并且通过模拟滤波器就可恢复出模拟信号，不
            活分配。文献     [27] 首次提出并演示了一种新颖的三维柔性相干PON               需要额外的数模转换器（DAC）设备。在最新的研究中，上海
            （3DFLCS-CPON）。该技术具有在时域、频域和功率域内的资源                    大学提出将Delta-Sigma调制与自零相干接收机结合，可以做
            分配能力，在20km光纤上实现了250Gbit•s-1•λ-1的峰值数据                 到2.5GBaud  4194304-QAM的相干光纤系统传输      [33] 。华中科技大
            速率  [27] 。文献 [28] 首次提出了基于概率整形技术的新一代灵活相               学提出将分层调制技术与Delta-Sigma  技术相结合，在不占用
            干接入网框架，并结合本振光（LO）动态调控技术实现了最高                         额外频谱资源的情况下使访问容量增大一倍，并且可以根据需
            300G 的高速光传输和7104 dB•Gbit•s-1的动态范围与净速率积               求灵活分配接收端设备的信噪比            [34] 。同时，他们还提出了两层
            （DRNRP）；基于灵活的调制格式切换，可以实现最高300Gbit/                   Delta-Sigma 调制的方法，相较于一般Delta-Sigma 调制在IM/
            s  的速率传输    [29] 。TFDM技术的研究也取得了很多的进展，例               DD 系统中有15.9dB的信噪比提升       [35] 。另外，复旦大学提出了概
            如：文献    [30-31] 利用数字子载波复用技术，在4个子通道中实现了               率整形（PS）与Delta-Sigma结合技术，实现了28.1Gbit/s  PS-
            100Gbit/s的数据传输；文献       [32] 基于简化相干技术实现了实时           131072-QAM的信号传输，进一步扩展了Delta-Sigma调制技术
            TFDM-PON  系统验证，上下行支持100Gbit/s和200Gbit/s的峰值           的适用性   [36] 。从经济性方面考虑，在发射端，传统模数转换器
            速率传输。可以看出，相干PON系统能够实现高传输速率。灵活                        （ADC）需要使用模拟低通滤波器来减少高于奈奎斯特频率的成
            的速率调节与带宽分配，是未来高速率、低成本与低时延移动                          分，这些滤波器需要具备严格的性能要求，难以设计和制造，
            前传网络的支撑。


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