Стандарт третьего поколения в. Олифер Н. Олифер

Усовершенствованные форматы модуляции
Замена простой модуляции IM DD с двумя состояниями сигнала на более сложный и эф­
фективный формат PM -QPSK с 16 состояниями в сочетании с когерентным распознавани­
ем обеспечила успех технологии 100 Гбит/с. Разработчики технологии «свыше 100 Гбит/с» 
также собираются использовать когерентное распознавание в своем оборудовании, однако 
сохранение модуляции PM -QPSK не сможет обеспечить необходимый скачок скорости. 
Объясняется это прежде всего возможностями современных электронных схем управления 
модуляцией в передатчиках; так, например, для работы на скорости 1 Тбит/с передатчику 
нужно модулировать оптический сигнал PM -QPSK с частотой около 270-320 Гбод вместо 
27-32 Гбод, на которой работает электроника передатчика 100 Гбит/с. В настоящее время 
электроника такого уровня пока не достигла, и по некоторым оценкам, понадобится около 
10 лет, чтобы его достичь.

---

На пути к терабитным скоростям
299
Естественным путем преодоления ограничения в быстродействии электронных схем яв­
ляется дальнейшее повышение количества состояний модулированного сигнала.
Сегодня опробуются несколько более сложных форматов модуляции, основанных на по­
ляризационном мультиплексировании (Р М ) и квадратурной амплитудной модуляции 
(QAM, мы рассмотрели ее в главе 9):
□ PM-8QAM ( 2 x 3 бита на символ = 64 состояния);
□ PM-16QAM ( 2 x 4 бита на символ = 256 состояний);
□ PM-32QAM (2 х 5 бита на символ = 1024 состояния);
□ PM-64QAM ( 2 x 6 бита на символ = 4096 состояний).
Для генерации таких сложных символов передатчик сигнала должен быть оснащен циф­
ровым сигнальным процессором, вычисляющим сигнал нужной формы в цифровом виде 
с помощью математических алгоритмов, а также цифроаналоговым преобразователем 
для представления сигнала в аналоговой форме (напомним, что для перехода на скорость 
100 Гбит/с цифровые сигнальные процессоры были добавлены к приемникам, теперь они 
должны применяться как в приемниках, так и в передатчиках).
Однако увеличение количества состояний символов модулируемого сигнала имеет свои 
ограничения. Несмотря на повышенную чувствительность когерентного распознавания, 
увеличение количества состояний требует повышения мощности передатчика, например 
переход от модуляции PM -Q PSK к PM-16QAM (удвоение битовой скорости при той же 
тактовой частоте) требует повышения мощности передатчика на 7 дБ, что ведет к увели­
чению нелинейных искажений, которые когерентное распознавание компенсировать не 
может.
В результате за повышение битовой скорости с помощью более сложных методов моду­
ляции приходится расплачиваться протяженностью отрезков оптических линий, рабо­
тающих без регенерации оптического сигнала. Так, если отрезок линии без регенерации 
при модуляции PM -Q PSK может достигать 3000 км, то при модуляции PM-16QAM его 
максимальная длина сокращается до 1500 км, а при модуляции PM-64QAM — до 175 км.
Модуляция PM-16QAM имеет очевидное преимущество перед другими более сложными 
форматами, так как ее спектр умещается в слоты шириной в 50 ГГц частотного плана 
DWDM, а практически все оборудование D W D M /O TN поколения 100 Гбит/с работает 
именно с этим частотным планом. Поэтому повышение скорости со 100 до 200 Гбит/с 
может быть достигнуто на существующем оборудовании наиболее простым способом, 
а именно — путем замены транспондеров, поддерживающих модуляцию PM-QPSK, на 
транспондеры PM-16QAM.