伴隨著40G網絡的規模部署，以互聯網為代表的數據業務的爆炸式增長，以及寬帶業務和帶寬饑渴型應用的增加，使得骨干網數據量以每5年接近8倍的速度增長，骨干傳輸網要求支持100G傳輸的呼聲越來越強烈。

和40Gb/s技術類似，除了支持現有通路間隔(如100GHz、50GHz)和盡量提高頻譜利用率之外，100Gb/s的關鍵技術主要體現在調制編碼與復用、接收技術、FEC、等多個方面。本文將將從這三個方面，介紹近期100G線路傳輸解決方案的最新進展與技術。

100G調制技術

調制技術一直是WDM的研究熱點。隨著比特率的增加和傳輸距離的延長，WDM的長距傳輸受4項物理條件限制： OSNR(光信噪比)、色散、非線性效應、PMD(偏振模色散)。這些物理因素受調制速率影響，調制速率越高，影響越明顯。

目前，QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)是100G調制方式的最佳選擇，比特率是112Gbps或者更高。如果直接采用QPSK調制，會對系統的光/電器件質量提出非常高的要求，所以業界提出了偏振復用(Polarization Multiplexed)方案。偏振復用采用兩路獨立的光偏振態來承載56GHz業務。每路偏振態都采用QPSK調制方式，可以將100G信號速率降低到28Gbps。降低光/電器件的帶寬需求，在網絡建設的初期階段就可以降低功耗和成本。OIF(光互聯論壇)也建議采用PM-QPSK作為100G的長距傳輸調制方式。

在發射端，原始的100G信號被分為4路低速信號，由于FEC和OTN開銷，每路信號為28Gbps。激光器發出的信號分為垂直和水平兩個偏振態。用兩個頻率相同的偏振態來承載信號，可以使速率降低一半，降低帶寬，適應更緊湊的通道間隔。QPSK采用4個傳輸相位調制每個偏振態的光信號(見圖2)。在發射端，兩個偏振態的QPSK調制信號會被合在一起在線路側傳送。偏振復用和QPSK的使用，可以將調制速率降為1/4，使100G系統能使用成本更低的技術。同時更低的調制速率可以降低光信號傳輸參數的靈敏度，相比10G系統，100G在CD(色度色散)和PMD上擁有更好的容限。

相干接收和DSP技術

PM-QPSK調試方式可以滿足100G傳輸OSNR的要求，但是，這種調制方式下的色散和PMD容限還是太低。相同光調制方式下100G跟10G相比，OSNR容限要差10dB，PMD容限會降低10倍，CD容限降低100倍，因此必須采用先進的技術手段保證100G的實用性。選擇相干光、平衡光接收技術，相比NRZ(不歸零碼)直接接收提升OSNR容限近6dB。其接收原理框圖如圖3所示。

相干接收不但可以提高接收信號的信噪比，而且可以補償一些信號在傳輸中產生的損傷。相干接收可以保存光信號的相位信息，這樣可以用電處理的方式來還原出兩路偏振態并且補償信號由于長距傳輸造成的一些損傷。業界現在普遍看好采用高速電信號處理(DSP)技術來去掉由于CD和PMD所帶來眼圖上的失真和碼間干擾。基于電處理DSP技術的100G傳輸系統，色散容限可以達到40000~60000ps/nm，PMD容限可以達到25~30ps。線路中將不再需要色散補償模塊，PMD也不再是傳輸距離的限制因素，網絡的部署和靈活性會大大提高。

SD-FEC

除了調制和接收技術，前向糾錯技術(Forward Error Correction)在確保信號的長距可靠傳輸方面也起著非常重要的作用。相比于10G系統，100G的OSNR需要提高10倍，這需要多種技術的組合應用才能實現，其中就包括FEC。

在硬判決FEC中，解碼器判斷信號的標準是在二進制的0和1之間選擇，這種編碼模式丟棄了信號的一些統計特性。軟判決可以最大限度使用信號中包含的信息，精細化分信號的判斷標準，然后應用這些豐富的信息來判斷接收到的信號是“1”還是“0”。使用這種采樣信息，解碼器可以提供更高的解碼準確率從而提高系統性能。在相同的速率下，軟判決FEC比硬判決FEC的凈編碼增益高2dB。

軟判決可以有效提高系統的傳輸性能，但是必須要有高速ADC做硬件支持來采樣和對信號處理。而且65nm工藝的ASIC技術不能夠支持SD-FEC，需要基于40nmASIC來支持大量運算并保持較低的功耗。