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当前光纤是信号传输的主要载体，数据中心网络、城域网、核心网等场景都是采用光传输的形式进行通信。随着新时代对海量数据的要求，更大带宽光传输网络的升级已经迫在眉睫。然而在速率升高的同时，挑战也随之来临，系统误码率（BER）始终是衡量光纤链路质量的关键参数，那么到底是什么在影响着BER指数呢？工程师们又是如何解决的呢？
色散效应影响BER指数
色散是影响光纤链路BER指数和传输距离的重要因素，其中包括色度色散（CD）和偏振模色散（PMD）等类别。色度色散是由于光纤中不同波长对应不同传输速度，不同波长到达相同距离光纤的时间不同，从而导致光脉冲展宽的现象。偏振模色散则是由于光纤的随机性双折射，不同相位状态光传播的速度不同导致光脉冲展宽的现象。
值得注意的是，偏振模色散的最大特点之一就是随机性，主要原因有两点：一是光纤本身的特性，如光纤的椭圆度，纤芯、包层的机盒尺寸差异，材料的各向同性等；二是外部应用环境，如光纤所受的侧压力、扭曲力、弯曲力等。后者的随机性更大。对于光通信工程师来说，相比于普通的色度色散（CD），偏振模色散（PMD）始终是高速光纤链路中挥之不去的难题。
总的来说，色度色散（CD）和偏振模色散（PMD）会造成时域上的光脉冲展宽，会引起码间串扰，最终导致误码率（BER）值劣化；并且色散会随着传输距离的增加而累积，限制传输距离。随着传输速率提高，脉冲宽度变窄，色散对系统的影响更加严重。
图片来源 华为固网资料
如何处理色散问题？
既然色散严重影响了链路距离和信号质量，工程师是如何处理的呢？首先，色散的产生和信号速率有关，2.5Gb/s以上的系统中会受到色度色散的影响，而偏振模色散（PMD）则仅对10Gb/s以上的速率有效。2.5Gb/s以下的低速条件，在传输距离小于100km的情况下，仅受光纤衰耗的限制。
对于高速光纤链路的色散补偿，一般可采用色散光纤补偿和光纤光栅补偿的方式。
2、色散光纤补偿
DCF（Dispersion Compensating Fiber），是一种作为色散补偿方案而安装在网络中的光纤。
色散补偿光纤是一种在波长附近有很大负色散的单模光纤；当1310nm单模光纤系统升级扩容至1550nm波长工作区时，其总色散呈正色散值，因此可以用色散补偿光纤来弥补这部分色散值。DCF补偿的缺点是插入损耗较大，会影响系统的传输距离，DCF给系统带来的衰减可由掺铒光纤放大器（EDFA）得到补偿。
2、光纤光栅补偿
利用光纤光栅的干涉与衍射效应进行色散补偿。系统的色度色散受限主要表现在高速率即2.5Gb/s以上的系统，采取的措施是采用外调制方式，它可以降低光源啁啾声和增加系统的色散容限（如2.5Gb/s系统的色散容限可达12800ps/nm以上）。
图片来源 华为固网资料
3、自适应均衡
自适应均衡是减少PMD带来码间干扰因素的重要手段，其本质是构造一个滤波器，用于抵消通道的选择信衰减，从而使整个系统的频响特性更加平坦。按照所在位置可分为：发送端均衡（预加重、去加重）、接收端均衡。按实现原理可分为：线性均衡、非线性均衡（最常见的是反馈判决均衡，简称DFE）。下图列出了在高速串行互连中常见的预加重和均衡方法。
相干系统中的色散问题
色散问题是高速DWDM系统中不可避免的问题，尤其是偏振模色散带来的种种困扰折磨着工程师们，通过普通的DCF色散补偿光纤的方式降低了传输距离，虽说利用EDFA可以弥补却也在无形之中增加了整个链路的成本。随着DWDM频谱资源的耗尽，人们需要新的技术来解决问题。
在当前大容量的核心网、骨干网等应用场景下，对于100G及以上传输速率的系统，需要采用相干技术和数字信号处理技术等降低色散对系统的影响，提升设备的色散容限。如果要增加无中继传输距离，还需要结合非线性补偿、自适应均衡以及高编码增益FEC（前向纠错）等多种技术。
相干光传输技术利用优化的DSP算法以及相干检测等技术减少了色散带来的影响，提升了传输距离，降低了链路成本，已成为当前100G线路侧的主要解决方案，并且还有向数据中心互连（DCI）甚至是接入网下沉的趋势。
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