目前，使用“数字相干技术”的100G光传输网络已开始普及。所谓“数字相干技术”就是在光通信中主要利用相干调制和外差检测技术。

技术进步促使传输系统升级

为了实现100G传输，人们已开展了大量工作，如克服光纤传输品质恶化的因素，主要是偏振模色散和色度色散的影响。防止传输质量劣化的对策技术便是数字相干技术。相干检测已经在无线通信中投入使用，但是在光通信中，由于光学元件的不稳定性，无法成功地检测到由该光学元件发出的信号。

由于近年来数字处理技术的发展，采用数字校正技术对光学元件的不稳定性有了补救办法。通过采用数字相干方式，在ITU-T G.652单模光纤情况下，一个光波长可实现传输100G的大容量，该光传输技术在前几年就已经商用，通过DWDM最多可有88波道，总的数据容量可达8.8T。同时在长距离传输过程中，没有必要在中间点设置光电信号转换的再生中继器，这是个很大进步。

在数字相干系统中，光缆受温度变化和振动造成偏振波状态不断变化，如何消除这一影响是个重大课题。最新研发出的偏振波变动抑制技术对传输特性几乎没有影响。

在光接收器内的数字信号处理中，把FEC（前向纠错）误码纠错技术改为最新的SD-FEC(软判决前向纠错)纠错技术，在长距离传输中质量恶化得到改善。同时对线性波形失真进行补偿的“色散补偿”，也取得了很好效果。由于这些技术的进步，使得日本光纤传输系统由2.5G、40G跃升到100G。

用户需求“呼唤”400G技术

日本总务省公布的日本互联网流量状况报告称，2015年5月日本的宽带用户下载流量较上年同期增长53.5%，宽带服务用户上传总流量较上年同期增加35.5%，上传、下载流量越来越大，这种趋势仍在继续。

在互联网数据流量呈爆炸式增长的背景下，研发适合于更高速、更大容量、更长距离的光纤通信技术，已成人们重要的诉求。现在100G光传输系统已经不能满足用户的需要，在此情况下，NTT等公司研发出将100G光传输系统升级为400G系统的新技术。

2015年5月1日，NTT公司和日本能源产业技术综合开发机构（NEDO）宣布，它们已开发出将现有100Gbit/s升级为400Gbit/s系统的新技术，并已成功进行了验证实验。

现有的100Gbit/s传输方式是单载波方式，调制方式使用双偏振正交相移键控（DP-QPSK）方式。在当前的电子电路技术中，是难以再提高传输速率的。NTT等公司在现有100G传输网络的波分复用器加入新开发的400G光收发器，最多能产生12个波道。在现有100G光信号不受影响的情况下，还能确保400G光信号实现稳定长距离传输。NTT公司开发的400Gbit/s光收发信机增添了数字处理模块，在这种模块中采用的主要技术有：改良的“前向纠错（FEC）”算法、改变调制方式、非线性补偿和色散补偿等。试验用的400Gbit/s光收发信机框图结构见图。

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图 400Gbit/s光收发信机框图结构

在400Gbit/s的光收发器中，NTT等公司使用多载波传输方式的2个副载波，把调制方式改为双极化16级正交幅度调制（DP-16QAM），可得到更大的传输容量。然而，因接收灵敏度下降使得传输距离比100Gbit/s系统短。为解决这个问题，在400Gbit/s的光收发器中，增添了两种功能，一个是对信号代码错误进行检测更正的“纠错”功能。通过改良“前向纠错（FEC）”的算法，使得具有增强的抗误码能力。另外一个是，在400Gbit/s光收发器中增添了自相位调制对非线性失真补偿的“非线性补偿”功能，传输距离与常规的相比，提高约两倍，传输距达到750km，使400Gbit/s传输距离可与100Gbit/s匹配。

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