OPM介紹及在40G光網絡的應用

1 OPM簡介

早在2000年，隨著光通信行業的興起，OPM作為一個在線監測通道光功率、中心波長及光信噪比（OSNR）等指標的功能模塊已經引起人們的關注，也有相應的產品面世，但一直未能在實際系統中大規模的使用。直到2008年，隨著ROADM的技術成熟，智能光網絡的發展和3G網絡的推廣，OPM才逐漸由一個可選配件成為光網絡構建中不可或缺的一部分，在實際光網絡中大量使用。

圖1 OPM的應用節點示意圖

作為一個類似光譜儀的小型光譜監測模塊，實現的技術手段種類繁多，但能夠在市場上推廣應用的主要有兩種：一種是基于衍射型的結構，主要由體光柵和陣列探測器組成，其生產廠商有Accelink（武漢光迅科技股份有限公司）、Bayspec等；另一種是干涉型的結構，主要基于TOF（Tunable optical filter）技術，其生產廠商有Axsun、Optoplex等。兩種設計方案在滿足基本的光學指標要求時，各有各的優點：基于衍射型的OPM沒有活動部件，能夠對設定的波長范圍內不同波長的光信號進行同時采樣，其突出優點是壽命長、穩定性好、能夠快速測量；而基于TOF技術的OPM則能在體積和成本上占據一定的優勢。

表1是OPM的光學性能指標（以Accelink的產品為例）。

表1 OPM的主要性能參數

2 40G網絡的應用

光網絡的發展基于傳輸容量需求不斷增長，在傳統的光纖線路上來解決這個矛盾的主要手段有兩種：1、提高傳輸速率；2、增加傳輸的數量。40Gbps的傳輸技術已經成熟并得到廣泛的應用，40Gbps的光網絡對很多傳統的光無源器件提出了較高的色散（CD）和偏振模相關度（PMD）的要求，而對OPM而言，其主要的改變在于兩點：1、不同種類的碼型帶來信號識別的困難；2、高速率下各種碼型的展寬帶來的信號計算方法的改變。

在10Gbps網絡中，主要的調整手段為幅度調制，主要的傳輸碼型為NRZ（非歸零碼），RZ（歸零碼）；而在40Gbps網絡中，由于傳輸速率的提高，相位調制成為了主要的手段。下表列舉了部分傳輸碼型的調制方式及光譜特征，其中包含：NRZ（非歸零碼），RZ-50%(占空比50%的歸零碼)，PSBT(相位整形二進制傳輸)，NRZ-DPSK(非歸零-差分相移鍵控)，RZ-50% DPSK(占空比50%的歸零碼-差分正交相移鍵控)，NRZ-DQPSK(非歸零-差分正交相移鍵控)，RZ-50% DQPSK(占空比 50% 歸零碼－差分正交相移鍵控)，DP-DQPSK(雙偏振差分正交相移鍵控)。

表2 各種編碼的幅度、相位和光譜

目前實際40G系統使用較多的編碼為NRZ-DPSK和NRZ-DQPSK，而隨著光網絡的發展，傳輸速率會進一步提高，調制解調的方式也會不斷更新。100G將是未來傳輸網絡的發展趨勢。

3 OPM在40G中的應用特點

光網絡的發展除了速率不斷提升之外，其智能化程度也在不斷提升。而智能化的管理就需要對網絡的狀態和信號進行實時的檢測，從而進行動態的控制。對OPM而言，為光網絡提供可靠、準確和實時的信息，成為光網絡管理的重要環節，其作用不可小視。在40G的光傳輸網絡中，我們首先對幾種儀表及不同傳輸碼型及速率下的測試能力進行對比，說明OPM在網絡應用中的特點。

圖2 測試框圖

表3說明OPM的測試能力和光譜儀一致，而光功率計則只能測試光功率一項。值得一提的是，對OSNR的測試，目前OPM和OSA都是基于外插法進行測試，而對于40G傳輸下的光信號，由于光譜的展寬往往超出了DWDM的噪聲測試點，所以無法得到準確的OSNR值，其結果僅能作為參考。

表3 OPM、光譜儀和光功率計的對比結果