當(dāng)前光纖是信號(hào)傳輸?shù)闹饕d體，數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)、城域網(wǎng)、核心網(wǎng)等場(chǎng)景都是采用光傳輸?shù)男问竭M(jìn)行通信。隨著新時(shí)代對(duì)海量數(shù)據(jù)的要求，更大帶寬光傳輸網(wǎng)絡(luò)的升級(jí)已經(jīng)迫在眉睫。然而在速率升高的同時(shí)，挑戰(zhàn)也隨之來(lái)臨，系統(tǒng)誤碼率（BER）始終是衡量光纖鏈路質(zhì)量的關(guān)鍵參數(shù)，那么到底是什么在影響著B(niǎo)ER指數(shù)呢？工程師們又是如何解決的呢？
色散效應(yīng)影響B(tài)ER指數(shù)
色散是影響光纖鏈路BER指數(shù)和傳輸距離的重要因素，其中包括色度色散（CD）和偏振模色散（PMD）等類別。色度色散是由于光纖中不同波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)不同傳輸速度，不同波長(zhǎng)到達(dá)相同距離光纖的時(shí)間不同，從而導(dǎo)致光脈沖展寬的現(xiàn)象。偏振模色散則是由于光纖的隨機(jī)性雙折射，不同相位狀態(tài)光傳播的速度不同導(dǎo)致光脈沖展寬的現(xiàn)象。
值得注意的是，偏振模色散的最大特點(diǎn)之一就是隨機(jī)性，主要原因有兩點(diǎn)：一是光纖本身的特性，如光纖的橢圓度，纖芯、包層的機(jī)盒尺寸差異，材料的各向同性等；二是外部應(yīng)用環(huán)境，如光纖所受的側(cè)壓力、扭曲力、彎曲力等。后者的隨機(jī)性更大。對(duì)于光通信工程師來(lái)說(shuō)，相比于普通的色度色散（CD），偏振模色散（PMD）始終是高速光纖鏈路中揮之不去的難題。
總的來(lái)說(shuō)，色度色散（CD）和偏振模色散（PMD）會(huì)造成時(shí)域上的光脈沖展寬，會(huì)引起碼間串?dāng)_，最終導(dǎo)致誤碼率（BER）值劣化；并且色散會(huì)隨著傳輸距離的增加而累積，限制傳輸距離。隨著傳輸速率提高，脈沖寬度變窄，色散對(duì)系統(tǒng)的影響更加嚴(yán)重。
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如何處理色散問(wèn)題？
既然色散嚴(yán)重影響了鏈路距離和信號(hào)質(zhì)量，工程師是如何處理的呢？首先，色散的產(chǎn)生和信號(hào)速率有關(guān)，2.5Gb/s以上的系統(tǒng)中會(huì)受到色度色散的影響，而偏振模色散（PMD）則僅對(duì)10Gb/s以上的速率有效。2.5Gb/s以下的低速條件，在傳輸距離小于100km的情況下，僅受光纖衰耗的限制。
對(duì)于高速光纖鏈路的色散補(bǔ)償，一般可采用色散光纖補(bǔ)償和光纖光柵補(bǔ)償?shù)姆绞健?/span>
2、色散光纖補(bǔ)償
DCF（Dispersion Compensating Fiber），是一種作為色散補(bǔ)償方案而安裝在網(wǎng)絡(luò)中的光纖。
色散補(bǔ)償光纖是一種在波長(zhǎng)附近有很大負(fù)色散的單模光纖；當(dāng)1310nm單模光纖系統(tǒng)升級(jí)擴(kuò)容至1550nm波長(zhǎng)工作區(qū)時(shí)，其總色散呈正色散值，因此可以用色散補(bǔ)償光纖來(lái)彌補(bǔ)這部分色散值。DCF補(bǔ)償?shù)娜秉c(diǎn)是插入損耗較大，會(huì)影響系統(tǒng)的傳輸距離，DCF給系統(tǒng)帶來(lái)的衰減可由摻鉺光纖放大器（EDFA）得到補(bǔ)償。
2、光纖光柵補(bǔ)償
利用光纖光柵的干涉與衍射效應(yīng)進(jìn)行色散補(bǔ)償。系統(tǒng)的色度色散受限主要表現(xiàn)在高速率即2.5Gb/s以上的系統(tǒng)，采取的措施是采用外調(diào)制方式，它可以降低光源啁啾聲和增加系統(tǒng)的色散容限（如2.5Gb/s系統(tǒng)的色散容限可達(dá)12800ps/nm以上）。
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3、自適應(yīng)均衡
自適應(yīng)均衡是減少PMD帶來(lái)碼間干擾因素的重要手段，其本質(zhì)是構(gòu)造一個(gè)濾波器，用于抵消通道的選擇信衰減，從而使整個(gè)系統(tǒng)的頻響特性更加平坦。按照所在位置可分為：發(fā)送端均衡（預(yù)加重、去加重）、接收端均衡。按實(shí)現(xiàn)原理可分為：線性均衡、非線性均衡（最常見(jiàn)的是反饋判決均衡，簡(jiǎn)稱DFE）。下圖列出了在高速串行互連中常見(jiàn)的預(yù)加重和均衡方法。
相干系統(tǒng)中的色散問(wèn)題
色散問(wèn)題是高速DWDM系統(tǒng)中不可避免的問(wèn)題，尤其是偏振模色散帶來(lái)的種種困擾折磨著工程師們，通過(guò)普通的DCF色散補(bǔ)償光纖的方式降低了傳輸距離，雖說(shuō)利用EDFA可以彌補(bǔ)卻也在無(wú)形之中增加了整個(gè)鏈路的成本。隨著DWDM頻譜資源的耗盡，人們需要新的技術(shù)來(lái)解決問(wèn)題。
在當(dāng)前大容量的核心網(wǎng)、骨干網(wǎng)等應(yīng)用場(chǎng)景下，對(duì)于100G及以上傳輸速率的系統(tǒng)，需要采用相干技術(shù)和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)等降低色散對(duì)系統(tǒng)的影響，提升設(shè)備的色散容限。如果要增加無(wú)中繼傳輸距離，還需要結(jié)合非線性補(bǔ)償、自適應(yīng)均衡以及高編碼增益FEC（前向糾錯(cuò)）等多種技術(shù)。
相干光傳輸技術(shù)利用優(yōu)化的DSP算法以及相干檢測(cè)等技術(shù)減少了色散帶來(lái)的影響，提升了傳輸距離，降低了鏈路成本，已成為當(dāng)前100G線路側(cè)的主要解決方案，并且還有向數(shù)據(jù)中心互連（DCI）甚至是接入網(wǎng)下沉的趨勢(shì)。
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