一、引言
随着通信技术的发展，人们所需的通信传输技术需具备远程化、大容量化的特点。为了探索容量大、远程传输、低损耗的光纤通信，光纤通信经历了从多模到单模、从单波到波分复用的发展阶段。其中，波分复用在发射端能通过复用器将各种波长的光载波信号复用到同一根光纤上，实现信号的传送，而在接收端可通过解复用器将不同波长的光载波分解，并通过光接收机数字处理功能来恢复原有的信号。而OTN（光传输网）系统在原有的光波复用技术的基础上引用电域子层，在信号传输过程中，能进一步实现交换波长或者子波长复用、传送、监控、恢复，更好地克服原有波分复用技术的缺陷。现如今应用比较广泛的OTN技术主要有三种，分别是N*10G、N*40G和N*100G。其中，N*100G技术集聚了数字相干接收、PDM-QPSK调制、基于电域的数字处理技术，具备远距离传送、保护或恢复信号、大容量传输、纠错编码等特点，因此，成为现今远距离、大容量传输的首选技术。
二、大容量100G OTN关键技术
2.1编码调制
编码调制的主要作用是为了减少数字光信号的频谱带宽，进一步提高频带的利用率。在传输相同的数字信号时，信号的频谱带宽主要是由波特率的大小来决定，若波特率越小，信号的频谱带宽就越窄，频带的利用率也就越高。
大容量100G OTN主要是利用正交相移键控QPSK调制，在光场相位上选择四个正常的数值，并保持线路的速率不变，将数字光信号的波特率降为原来的1/2，则数字光信号的频谱带宽也随之变为原来的一半。但是，100G OTN系统不能直接使用QPSK调制，因为，信号的波特率为112Gbps，如果直接采用该调制方式，系统的普通光电转换器件无法实现。所以，在QPSK调制的基础上还需增加光偏振复用技术，该技术的使用能进一步将波特率降低到28dB，能更好地实现对数字光信号的传输。因此，国际上确定的标准100G编码调制的方法为偏振复用正交四进制相位调制。
2.2数字相干接收
光信号承载业务信息的途径主要是通过电场来实现，在光信号的传输过程中，起承载作用的电场会受到光纤PMD、滤波效应、光纤非线性效应、光纤色散等因素的影响，进而影响传输效率。而数字相干接收技术能了实现对光信号电场进行检测，但是，直接检测方式只能检测光信号电场的光强，无法甄别出因光纤色散、光纤PMD等因素对传输过程造成的影响。在100G系统增加高速电信号处理技术，能有效地去除CD和PMD的所带来的视图失真和码间干扰，进一步增加色散和PMD的容限，从而降低生产成本，行之有效地提高网络的灵活性和可部署性。
2.3软判决SD-FEC
10G NRZ的纠错前误码率为2x10^(-3)时，其OSNR的容限小于12dB；而100G的PM-QPSK的纠错前误码率为2x10^(-3)时，OSNR的容限大约为15.5dB。由此可知，利用相同的FEC时，100G系统的传输距离是10G系统的1/2、为了提高100G系统的传输能力，需通过软判决SD-FEC来加以实现。选用净编码增益为10.5dB，冗余度为15%-20%软判决纠错编码技术，以及容限为13dB左右的OSNR容限，对100G的PM-QPSK信号进行调整。同时，增加高速ADC硬件和DSP信号处理，进而提高100G系统的性能。
2.4数字信号处理
PDM-QPSK实现调制功能，主要是通过减小传输过程中光信号的波特率以及传输码型的频谱宽度，从而让100G传输达到间隔传输的目的，同时还能进一步解决100G在传输过程中，所面临的OSNR要求过高的问题。但是，100G系统传输过程中依然存在不利条件，例如，色散容限小、PMD容限低。因此，为了解决这些问题，在100G PDM_QPSK传输中，充分利用光数字信号处理技术的优势，即能在电域实现偏振解复用，对通道的线性损伤进行有效地补偿。在电域的基础上采用数字信号处理技术，能有效地提高100G系统的色散容限和DGD容限，其中，色散容限可达50000ps/nm，DGD容限可达90ps，进而提高可传输的距离。
三、大容量100G OTN在电力通信中的应用
3.1用于数据中心间的互联
随着信息技术的快速发展，云计算、互联网等对宽带的要求越来越高，宽带必须具备对传输时延敏感、实用性强、能将多个服务器汇总在一起的特点。如国家的灾备中心等部门，为了能保护采集信息的安全，需要对数据进行备份处理。数据备份对宽带的要求较高，而100G OTN技术正好符合数据中心互联过程中对大量宽带的需求。在数据中心互联中应用100G OTN技术，不仅能减少机房的占地面积和接口数量，还能在很大程度上降低设备的功耗，实现资源的节约，促进电力通信领域向更加节能、高效的方向发展。
3.2用于集聚骨干网业务流量和远距离传输
现如今骨干网对宽带的要求越来越高，使用大容量100G OTN技术能行之有效地将宽带大的业务流量集聚在一起，并且能与远距离传输设备相连接。此外，100G OTN系统用于电网传输时，能在很大程度上提高系统的容量并降低成本。100G OTN采用了相干接收、数字信号处理等核心关键技术，在C波段时能提供巨大的传输容量，容量高达80x100G，因此，无论是在CD容限上，还是在传输距离上，都具有显著的优势。
四、总结
综上所述，大容量100G OTN关键技术主要是编码调制、数字相干接收、软判决SD-FEC、数字信号处理。这些关键技术为实现远距离、大容量传输提供无限动力，为促进国家电力通信领域的发展作出巨大的贡献。
参考文献
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