相干40G系統(tǒng)受限于色度色散和PMD容限的限制，其傳輸性能并不理想，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和維護(hù)成本較高。此外，由于40G多種碼型（如ODB、DPSK、DQPSK等）并存，產(chǎn)業(yè)鏈的規(guī)模優(yōu)勢不明顯，成本居高不下。從100G以及超100G技術(shù)的發(fā)展來看，基于相干檢測和DSP信道均衡技術(shù)的數(shù)字相干接收是光傳輸發(fā)展的必然方向。在100G尚未得到大規(guī)模部署，單比特成本優(yōu)勢不顯著的情況下，采用基于數(shù)字相干接收的40G DWDM系統(tǒng)建網(wǎng)擴(kuò)容以緩解網(wǎng)絡(luò)帶寬壓力具有經(jīng)濟(jì)高效、雙向兼容的優(yōu)點(diǎn)。
40G相干接收技術(shù)突出性能
由于接收機(jī)光電二極管對(duì)光信號(hào)相位及相位變化不敏感，以往基于差分相位調(diào)制的40G系統(tǒng)（如DPSK、DQPSK調(diào)制）在接收機(jī)光電二極管之前先采用延時(shí)線干涉儀將相鄰的光載波符號(hào)的相位差轉(zhuǎn)換為光載波強(qiáng)度的變化。這種通過相鄰符號(hào)自相干的接收方式無需本振光源，實(shí)現(xiàn)比較簡單，但無法獲取光信號(hào)在傳輸過程中的色散信息，其線路色散補(bǔ)償需要借助光域的色散補(bǔ)償模塊完成。這種基于自相干的差分相位調(diào)制以及基于強(qiáng)度調(diào)制（如OOK，ODB）直接檢測的40G系統(tǒng)，一般稱為非相干40G系統(tǒng)。由于非相干40G系統(tǒng)的色散容限和PMD容限較小，一般需要對(duì)各個(gè)波長通道分別在線路和接收機(jī)進(jìn)行二級(jí)色散補(bǔ)償，即線路上的粗補(bǔ)償和接收機(jī)側(cè)的精確補(bǔ)償。這導(dǎo)致系統(tǒng)設(shè)計(jì)和維護(hù)比較復(fù)雜，保護(hù)恢復(fù)時(shí)間受限于色散補(bǔ)償調(diào)節(jié)所需的時(shí)間。
基于本振激光器的相干檢測可將光信號(hào)的所有光學(xué)屬性（偏振態(tài)、幅度、相位）映射到電域，可解析任意光調(diào)制格式的信息。由于本征激光器的線寬很窄，基于本振激光器的相干檢測具有極好的頻率選擇性。此外，還可以通過調(diào)節(jié)本振激光器的功率實(shí)現(xiàn)對(duì)混頻信號(hào)的增益控制以獲得最優(yōu)的接收靈敏度。
相干40G采用數(shù)字相干接收機(jī)通過相位分集和偏振態(tài)分集將光信號(hào)的所有光學(xué)屬性映射到電域，利用成熟的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)在電域?qū)崿F(xiàn)偏振解復(fù)用、信道損傷（CD、PMD、非線性效應(yīng)）均衡補(bǔ)償、時(shí)序恢復(fù)、載波相位估計(jì)、符號(hào)估計(jì)和線性解碼，簡化傳輸線路上的光學(xué)色散補(bǔ)償和偏振解復(fù)用設(shè)計(jì)，減少和消除對(duì)光色散補(bǔ)償器和低PMD光纖的依賴，將傳輸通道設(shè)計(jì)的復(fù)雜度轉(zhuǎn)移到了接收機(jī)。
數(shù)字相干接收技術(shù)使得40G系統(tǒng)具有足夠的色散容限和偏振模容限，無需考慮線路傳輸上的色度色散和偏振模色散的影響，這給網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和運(yùn)維帶來一系列好處，主要包括以下五點(diǎn)。
① 簡化了傳輸線路上的光學(xué)色散補(bǔ)償和偏振解復(fù)用設(shè)計(jì)，線路設(shè)計(jì)更簡單；
?、?消除了低PMD光纖的依賴，適用于各種規(guī)格的傳輸光纖，方便光纖線路速率升級(jí)；
?、?消除了傳輸線路DCF光纖非線性效應(yīng)的影響，減少了線路放大器的數(shù)量和ASE噪聲的影響，降低了線路成本，提升了系統(tǒng)長距傳輸能力；
?、?減小了線路傳輸時(shí)延，按照1km光纖5us的時(shí)延計(jì)算，消除DCF光纖所帶來的時(shí)延減少非常可觀，這對(duì)時(shí)延敏感的應(yīng)用環(huán)境意義重大；
?、?保護(hù)恢復(fù)時(shí)間小于50ms，不同于非相干40G系統(tǒng)，相干40G系統(tǒng)所采用的數(shù)字信號(hào)處理自適應(yīng)色散補(bǔ)償算法收斂迅速，完全滿足電信級(jí)保護(hù)恢復(fù)時(shí)延要求。
相干40G采用了與100G及超100G DWDM系統(tǒng)相同的設(shè)計(jì)思想和技術(shù)，具有與100G相當(dāng)?shù)膫鬏斝阅?，在現(xiàn)階段具有最優(yōu)的性價(jià)比，是從非相干40G系統(tǒng)向100G系統(tǒng)平滑升級(jí)的最佳過渡方案。