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电子色散补偿

电子色散补偿（EDC），指在用电领域的方法来补偿光色散，它是光纤互联网络论坛（OIF）及IEEE802.3新标准出现的基础。

设计EDC是专用来解决色散干扰，以减轻因色散造成的光路信号损伤问题。有三种类型的色散包括：色度色散、模式色散、偏振模色散。当光纤传送信号速率达10Gbps，色散干扰问题就显现出来了，而且随着数据传送符号率的提高，问题显得更严重，并成为提高速率的最大阻碍。使用EDC技术，可使10Gbps SONET 单模光纤连接距离达145公里（较差光纤可达120km），可进行OC-48（2488.32Mbit/s）无缝升级.

色度色散

光传输一段距离后，光脉冲被展宽，导致码间干扰。这是因为不同波长的光，在同一介质中的传输速度不同造成（不同波长的光在真空中的传播速度是相同的，但在其他介质中是不同的）。

模式色散

模式色散主要指短距离数据中心和大楼骨干链路中使用的多模光纤而言。多模光纤，传送有多种模式的激光。不同模式的光，走的路径长短不同，最终在到达接收端时形成色散。

偏振模色散

单模光纤中考虑的问题，发送端单脉冲光到达接收端时，变成多脉冲光。如果光纤足够圆及不被折弯等，那么不会出现这种情况，因为不同极化的光同时到达接收端。

电子色散补偿算法选择

存在很多种均衡化算法，以它们为基础实现有效的电子色散补偿。连续时间滤波器（CTF）是在芯片上实现最简单的一种，并且具有低功率的优点。连续时间滤波器通过扩大和限制有关的频带来调整光前端的模拟带宽。

连续时间滤波器能给光信噪比(光噪声)受到限带信道限制的光应用带来好处，而且，还能够通过波整形对多色色散加以补偿。连续时间滤波器对于需要高频率提升的噪声加载信道的好处有限，因为这会影响信噪比。

以电子色散补偿的实现而言，最常见的架构是以前馈均衡器（FFE）和/或判决反馈均衡器（DFE）的组合为基础，它采用比连续时间滤波器中采用的更复杂的信号调理方式。FFE和DFE通常是多抽头架构，而且是补偿码元间干扰的有效方法。当仅有单个单位区间干扰时，FFE/DFE仅仅需要确定是否一个码元已经扩展到相邻的码元中，再相应地增加或减掉该码元。当存在多于一个单位区间的干扰时，就不仅仅是单个码元延伸到邻近的码元，每个码元可以被几个邻近的码元所歪曲。设计的FFE部分更多地集中在消除码元主能量点以前（也称作前体区）的失真，而DFE部分旨在补偿码元主能量点后面（也称作后体区）的干扰。

最普通的FFE（前馈均衡器）实现方法以模拟分布式放大器为基础，其中延迟元件系采用芯片上的各种延迟线来实现。实现DFE（决策反馈均衡器）需要一个位速率时钟并利用采样的数据来确定信号质量。DFE的设计可以是模拟式的或数字式的，依照选择的架构而定。对于模拟设计，其能耗一般比数字式设计更低，因为模拟信号不必转换到数字域，从而不需要使用高速模/数转换器和数字信号处理（DSP）。在比较模拟式与数字式FFE/DFE实现方法时，在运行角上的性能稳定性是必须加以考虑的另一项权衡因素。还有一些更加复杂的均衡器架构，它们的实现采用最大似然系列估计器（mlse）的形式，利用了viterbi解码器算法。mlse一般都是数字式的设计，而且更加需要复杂的数字信号处理方法去执行滤波。最大似然系列估计器比判决反馈均衡器能达到更好的性能，但是，滤波器的DSP实现一般更加复杂，常常消耗2～4倍的能量。这样一来，最大似然系列估计器常常保留给那些提供的性能价值的确值得的应用，例如当应用中遭遇到严重的非线性问题，或者针对超长距离的光纤。

电子色散补偿实现中的问题

理想的情况是电子色散补偿的一种实现能够动态地适应任何链路。可是，每一条光链路都有不同的特征，包括其长度、质量、光纤状况，以及其他的区别因素。当前，长距离光链路都是利用一个色散补偿滤波器或某种其他的固定手段，针对距离和波长进行手工调整。假如电子色散补偿算法是自适应的，网络技术人员可以简单地插入新的线卡，而不必基于线路卡连接的单个链路去调整设置，使得安装过程朝着真正的“即插即用”前进了一步。此外，由于光纤的特征随时间而退化，也就是说，光纤中将会出现更多的扭折，线卡就可以不必通过人的参与经常性地重新调整连接。自适应的电子色散补偿算法也便利了采用单一的电路板设计去对付多种应用。

为了达到自适应性，电子色散补偿算法的实现常常使用很成熟的最小二乘方（LMS）型算法，同时应用反馈机制以及一种估计信号质量的方法。在实现过程中，采取闭合环路，并使线路卡能够自我调整，对增益和滤波器进行小的调节以得到最佳的信号响应。当电子色散补偿均衡器直接集成在收发器件上时，动态自适应更加容易实现。

在多模光纤上模态色散一般更加突出，而且可以延伸到几个单位区间而不只是一个或2个单位区间。由于这些因素，电子色散补偿算法必须对短距离的多模光纤提供比对145km距离的单模光纤还要更复杂的均衡化。

电子色散补偿设计的另一个重要的器件是可变增益放大器（VGA）。在光信号到达接收机的时候，它的幅度已经显著地减小。可变增益放大器按照输入信号给以增益，为滤波器提供最大的动态范围。可变增益放大器对于在给定的动态范围内的输入信号流不论其如何变化均保持输出稳定。

电子色散补偿的标准化

电子色散补偿是一种相当关键的技术，因而OIF与ITU正在为SONET长距离应用开发应用编码，IEEE为10GBASE-LRM开发基于电子色散补偿的标准802.3aq。

802.3aq标准旨在针对较长跨距的应用，其最小的色度色散必须至少是2400ps/nm，这等价于标称约140km的光纤。标准的目标是使现有的OC-48链路能够升级到10Gbps/OC-192，而且不必替换现有的光纤或使用色散补偿光纤。这将能让电信运营商替换出转发器模块(以及如成帧这样的后端器件)，最终结果是能够把设备升级而不必进行链路本身的升级。

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