25G/100G PON产业链技术分析

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100G 技术实现商用，得益于规模越来越大、体积越来越小的光器件和电芯片集成技术外，同时一些关键技术的突破也推动了100G WDM 技术的发展，主要有PM-QPSK 光调制技术、相干接收、高增益软判决（SD）FEC 技术、DSP算法等。下面对这些技术简单介绍和解释。 PM-QPSK 光调制技术:100G 信号比特率是112Git/s或者更高。如果直接采用QPSK 调制，会对系统的光/电器件提出非常高的技术要求。所以引入了光偏振复用（Polarization Multiplexed）方案。偏振复用采用两路独立的光偏振态来承载56GHz 业务。每路偏振态都采用QPSK 调制方式，可以将波特率进一步降低到28Gbit/s。从而可以降低光/ 电器件的带宽要求，并降低了系统功耗和成本。国际标准化组织综合此两种技术选择“偏振复用- 正交相移键控码”（PM-QPSK）做为标准100G 光调制方式。 　　相干接收：相干平衡光接收机从光信号还原出两路偏振态，并从中解调出4 路相位信息，经过A/D 转换为数字信号，然后通过电补偿处理模块来补偿信号由于长距传输造成的一些物理损伤，可去掉由于CD 和PMD 所带来眼图上的失真和码间干扰。 　　DSP技术：经过长距离传输后，由于PM-QPSK 光信号的偏振态会随机变化，接收端本地光振荡器与接收光信号存在频率差以及相位差，业界采用的解决方案是采用高速电信号处理（DSP）技术，在电域补偿色散和PMD，提升色散容限和PMD 容限。相比NRZ直接接收，DSP补偿技术可提升OSNR 容限到近6dB。 　　 高增益软判决（SD）FEC 技术：SD-FEC 译码充分利用了信道输出的波形信息，解调器将匹配滤波器输出的一个实数值送入译码器，即软判决译码器需要的不仅仅是“0/1”码流，还需要“软信息”来说明这些“0/1”是0 还是1 的可靠程度，即离判决门限越远，判决的可靠性就越高，反之可靠性就越低。要体现远近程度就要把判决空间划分得更细。除了划分“0/1”的门限，还要用“置信门限”将“0”和“1”空间进行划分以说明判决点在判决空间的相对位置。软判决包含了比硬判决更多的信道信息，译码器能够通过概率译码充分利用这些信息，从而获得比硬判决译码更大的编码增益　　行业标准：100Gb/s国际标准主要由ITU-T、IEEE和OIF 等标准组织制定。ITU-T 主要从光传送网的角度对100G技术进行规范；而IEEE 主要从业务接口的角度规范100GE的接口参数；OIF 则主要关注于100G 长途传输线路接口以及相关电接口的规范[1]。  　　100Gb/s 和OTN 技术的国内标准化工作主要在中国通信标准化协会（CCSA）的传送网与接入网工作委员会（TC6）开展。截至目前已经完成了《N×100Gb/s光波分复用（WDM）系统技术要求》和《N×100Gb/s 光波分复用（WDM）系统测试方法》报批稿，主要规范了N×22dB 传输模型在G.655 和G.652 光纤上的关键传输参数，同时考虑了系统技术实现的差异性，采用背靠背OSNR 容限、系统传输距离、FEC纠错前误码率等多种参数量化。100G产业链发展当前局面：无论是路由器还是WDM 传输设备厂商，均在100Gbit/s 设备研发方面取得了突破性进展，主流的路由器厂商和传输厂商一般均可提供100GE 路由器和100Gbit/sWDM/ 光传送网（OTN）设备，国内传输设备厂商华为、中兴、$烽火通信均推出基于DP-QPSK 相干接收实时处理的100Gbit/s传输设备。100G 端到端产业链业已完善，并逐步在全球范围内应用。 　　高端光器件方面：芯科通信全球领先的光电子器件厂商，中国唯一一家有能力对光电器件进行系统性、战略性研究开发的高新技术企业，也是国内第一家具备光电器件芯片关键技术和大规模量产能力的企业。芯科通信拥有业界最广泛的端到端产品线和整体解决方案，具备从芯片到器件、模块、子系统全系列产品的垂直整合能力，灵活满足客户的差异化需求。目前公司100G产品有100GCFPER4、100GCFPLR4、100GAOC等系列新产品、新技术。另外，光迅科技连同Xtera和康宁在2015做无中继传输627公里试验,627公里传输试验中使用的技术和设备已经被部署在运用了光迅科技、Xtera和康宁结合若干长跨距和长途点对点传输的多跨距配置专利技术的高难度光网络中，这给电网系统中通过OPGW光缆传输的光网络提供了一个经过实地验证过的解决方案。芯科通信的同行对手SiFotonics作为硅光领域中的国际顶尖公司之一，在过去八年中, 一直致力于高速Ge/Si器件和光电集成器件的研发和生产。该公司的高速Ge/Si雪崩二极管是由国际一流CMOS Foundry代工生产，保证了其良好的可靠性，良率，重复性和一致性。另外SiFotonics公司最近在硅光电子领域中取得了决定性的突破：SiFotonics研发的正面入射型高速锗硅雪崩二极管(APD), 在几乎所有的通信波段的性能全面超越传统III-V族材料APD（例如，10G Ge/Si APD ROSA在1310nm和1550nm灵敏度达到了-29.5dBm），这是硅光有源芯片里程碑式的进展。SiFotonics Ge/Si APD是一款技术革命性产品，高性能硅光APD芯片的引入不仅是对光纤到户, 100G/400G云计算数据中心等传统的光通信市场是利好, 更可以加速目前硅光集成芯片在100G/400G, 例如PAM4,PSM4上的市场化步伐”,该革命技术产品，相对芯科的光集成产品而言，更适合大规模商业化生产，公司预计明年推出量产版的100G的光电集成芯片。预估未来会对芯科通信光器件市场有冲击。