浅述信噪比(OSNR)在WDM 40G中的重要性

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1、浅述信噪比（OSNR）在WDM 40G中的重要性梁永庆 李东升 摘要：随着通信技术的发展，人们对增加带宽的要求越来越强 烈，在庞大的业务流量面前，以10G传输技术为基础的承载网带宽 将耗尽，这使得通信运营商将网络平滑升级至40G/100G成为承载网 的必然选择。本文主要阐述了 OSNR在40G系统中的性特性以及其 测试方法。E词：OSNR 信噪比 40G DWDM一、40G波分复用系统的应用现状及前景目前，大规模商用光传输系统速率已达到了 10Gb/s。短短20 年,它的增长速度甚至超过了由摩尔定律定义的微电子技术集成增长 速度。尽管如此,10Gb/s的光传输带宽仍然有限只要对因特网信息传 输

2、速率增长的需求存在,扩大带宽需求就依然是光传输技术需要解决 的主要任务之一。IP业务迅猛发展、路由器40G POS接口的出现、 干线网络容量需求极速增长、40G技术日趋成熟，使得40G波分复 用顺应技术发展的潮流，在我国通信一级干线、二级干线逐渐投入建 设和运行。二、40G波分的关键技术，OSNR性能指标为重中之重。在同等物理条件下与DWDM 10G传输系统相比，DWDM 40G 应用的主要技术限制因素有：偏振模色散（PMD ）劣化4倍、信噪 比（OSNR ）劣化4倍（6dB ）、色度色散容限降低16倍；非线性效 应变得更加明显等，因此，要在同等物理条件下， 40G 要达到现有 DWDM 10

3、同等性能，有如下关键技术：1、新型的调制编码技术，用于提升传输性能，降低 OSNR、PMD、 非线性、色散等各方面的限制。2、动态色散补偿技术（如TDC），用于提高色散容限，消除色 散窗口代价。3、PMD管理技术，用于提高系统PMD容限。码型技术是解决 40G DWDM 长距传输的关键技术！4、Raman放大技术，用于降低非线性效应、提高OSNR。5、EFEC 技术，用于提高克服白噪声的纠错能力，降低系统 OSNR要求。有此可看出，OSNR是DWDM 40G网络一个非常重要的技术指 标，下面将详细介绍OSNR以及其再DWDM40G系统中的测试。三、OSNR的定义在DWDM系统中，OSNR能够较

4、准去地反映传输信号的质量， OSNR 的测试可以为后端的通信质量提供重要的判断依据，所以 OSNR成为传输层中衡量光信号质量的最常用的指标。OSNR，顾名思义，就是光信号功率和光噪声功率的比值定义如下：PBOSNR =10lg- +10lg mNB ir其中P是第i个通路内的信号功率；N是等效噪声带宽B内的噪声功iim率；b是噪声等效带宽；b是参考光带宽，通常取0.1nm。 mr1.信号光谱的重叠随着高速信号中RZ和PSK类调制码型的出现，相邻信道的信号光谱开始发生重叠。这对以信道间噪声内插等效信道内噪声测试为基本原理的传统OSA测试方法带来了挑战。原因是信道间噪声不仅 包含ASE噪声功率，还

5、有部分信号的功率的串扰使得传统OSA测 试方法测试的OSNR值偏低。下图为50GHz间隔的40G和10G信号混传的DWDM系统光谱图，可以看出40G信号的谱宽使得信道间的噪声功率比真实值偏大。193rMiitIGXKj2滤波效应破坏噪声谱：1 1随着ROADM节点和光域均衡OEQ节点技术的成熟规模应用， 下图所示，经过滤波器件后，信道间的 Fkj/jI iifilter类器件会破坏噪声谱。如II备F上丿 J rIT*b*.峠士噪声功率明显降低，使得传统OSA测试方法测试的OSNR值偏高。1 36,00 *1亠.L, 1 I53.109v1 554 1240 .Xt- i 1 r |、；：1 1

6、 -73. SG dBft1 (XJ icrtz S1TS Awi1S9j丄3开关激光器造成噪声谱起伏 厂T - 71 2（2 M 1 雉2） L使用积分法测试OSNR时，由于需要开关激光器，可能会造成 着噪声谱的起伏，从而使得测试的噪声功率值与实际的噪声功率值不 符。大部分情况下，由于关闭激光器噪声噪声谱上升，会造成积分法 测试的OSNR值偏低（噪声测试值偏大）。五、传统OSA扫描法测试步骤适用场景和条件测试链路无 ROADM 类器件，测试信号和相邻信号间无频谱交 叠。测试步骤A 初步估计待测信号的幅度，设为A dB，如下图；Noise method 设置为 Pit , Rbw_noise

7、设置为 0.1nm ,对 40G DRZ 信号：Rbw_peak设置为 1nm , Channel Spacing 设置为不小于(Ax3 + 80)GHz。对 40G ODB 和 DQPSK 信号： Rbw_peak 设置为 0.5nm， Channel Spacing 设置为不小于(Ax4 + 15 ) GHz。D .点击OSA的“Start AutoScan”键，让OSA对信号进行扫描；E .点击OSA的“Display Table”键，直接读取信号的OSNR。注意：由于不同厂家的OSA计算OSNR的方法不同，我们无法保证通过OSA仪表直接测 试值的正确性，具体OSA测试OSNR的正确性请

8、联系该仪表厂家的当地的客服。请尽可能 使用第6节的积分法测试信号OSNR值。六、积分法测试步骤适用场景和条件测试系统不处于准单波的情景。测试步骤A .将测试波长的中心频率置于OSA的正中，如下图；Mkr 1(A)1559.005 nm8.666 uWB 选择合适的积分带宽SPAN （ 40G DRP信号请选择0.8nm ,4GODB和DQPSK信号请选择0.4nm）C.计算通道间隔内信号功率+噪声功率；在OSA上设置Trace Integ功能为开启，读取积分值，如下图。如此例，屏幕上读取积分功率:P+N = 9.68uW。Mkr 1 (A)1559.005 nm7.214 uW测试该积分带宽内

9、的噪声功率积分N，如下图，屏幕上读取积分功率N = 29.58nW；Mkr 1 (A)计算 OSNR。OSNR = 10x|g(P+N)-N/n如此例，OSNR=10(P+N)-N/n=10x lg(9.68-0.029580.007395=31.156dB七、积分法修正测试步骤适用场景和条件测试系统处于准单波的情景。测试步骤步骤A、B如第六部分的积分法C.计算通道间隔内信号功率+噪声功率；需要设置两个Marker点在信号光谱两旁(对于40G DRZ信号 可以将两个Marker点设置在信号中心波长0.5nm处，对于40G ODB 和 DQPSK 信号可以将两个 Marker 点设置在信号中心波

10、长 0.3nm处)，如下图所示，此时可从OSA得到信号功率+噪声功率的 积分值(P + N ),以及Marker点处的功率值P1和P2 :再关闭激光器，得到关闭激光器后的噪声谱功率积分值N和n以及Marker点处的功率值P1和 P2。真实的噪声功率积分值应为n=nx(P1 + P2) /(P1 + P2) , N = Nx(P1 + P2) /(P1 + P2)E .计算 OSNR。OSNR = 10lg(P+N)-N/n八、结束语OSNR 的积分计算方法运用起来并不简单，但市面上已经有相当 成熟的应用仪表可供使用。OSNR 的好坏直接影响到系统的运行情况，因此这项指标的测量 准确性无论是在工程建设、扩容或者维护都是相当重要的。由于40G 技术的逐步规模化OSNR在DWDM 40G的测试技术是每个通信传 输人的必备技能。参考文献：1 林涛光通信加速向100G系统演进，中国信息产业网，2010-07-292 EXF0厂家技术资料3 华为测试仪表4 华为O SNR测试方法