超長距離無中繼光傳輸技術(shù)及其應(yīng)用

摘 要：目前科學(xué)技術(shù)發(fā)展迅猛，電力系統(tǒng)中，電力通信光纜線路越來越長，維護管理中繼站的難度越來越大。針對以上問題，超長距離無中繼光傳輸技術(shù)被創(chuàng)造并應(yīng)用到電力系統(tǒng)中。文章對超長距離無中繼光傳輸技術(shù)中的關(guān)鍵問題進行了簡要介紹，對比分析了實現(xiàn)超長距離光傳輸?shù)母骷夹g(shù)方案，并根據(jù)當(dāng)前電力系統(tǒng)的需要，提出了相應(yīng)的建設(shè)超長距離無中繼光傳輸系統(tǒng)的建

議。

關(guān)鍵詞：超長距離；無中繼光傳輸技術(shù)；應(yīng)用

無論是在遠(yuǎn)程災(zāi)備中，還是在長距離寬帶網(wǎng)絡(luò)中，超長距離無中繼光傳輸技術(shù)均具有非常重要的地位。當(dāng)前，無中繼光傳輸技術(shù)主要是通過光傳輸技術(shù)的優(yōu)化來增大線功率，同時通過喇曼放大器的應(yīng)用來降低噪聲指數(shù)。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷革新和人們生活方式的不斷轉(zhuǎn)變，人們對于無中繼光傳輸技術(shù)的傳輸距離和容量均提出了更高的要求，因此，有必要不斷結(jié)合新技術(shù)，以有效提高系統(tǒng)的傳輸能力。文章對現(xiàn)有的超長距離無中繼光傳輸技術(shù)進行了簡要的介紹，并對超長距離光傳輸主要技術(shù)進行了對比分析，由此提出了相應(yīng)的建設(shè)建議。

1 超長距離光傳輸主要技術(shù)

當(dāng)前，我國電力系統(tǒng)發(fā)展迅猛，在電力輸送過程中應(yīng)用到的電力電纜線也越來越長，在多個電力輸送工程中，均出現(xiàn)了光纜距離超出200km的輸電路段。但通常情況下，正常電路光的傳輸距離相當(dāng)有限，2.5Gbit/s的光傳輸系統(tǒng)在不加光放的情況下，傳輸距離可達到80km，經(jīng)增強型V16.2E進行增強措施后，可進一步加大傳輸距離，達到100km左右。但該傳輸距離與光傳輸距離的現(xiàn)實要求相距甚遠(yuǎn)。

針對以上問題，傳統(tǒng)方法主要是通過建設(shè)中繼站來延長傳輸距離，但該方法具有一定的局限性，在光傳輸情況下，中途中繼站的設(shè)置也十分困難，且存在中繼站維護管理困難問題。這些問題，超長距離無中繼光傳輸技術(shù)的應(yīng)用均能夠有效解決。以下簡要介紹超長距離光傳輸主要技術(shù)。

1.1 光調(diào)制技術(shù)

目前，在多數(shù)2.5Gbit/s以下系統(tǒng)中，均直接采用的是非歸零碼調(diào)制技術(shù)（NRZ）。相較于歸零調(diào)制（RZ）、雙二進制碼調(diào)制、載波抑制歸零碼調(diào)制（CSRZ）等技術(shù)，非歸零碼調(diào)制技術(shù)能夠更好的簡化系統(tǒng)，降低成本，因此，該技術(shù)在電力系統(tǒng)中應(yīng)用更為廣泛。

1.2 前向糾錯技術(shù)

前向糾錯技術(shù)（FEC），主要通過對比特碼進行校驗，將傳輸信號中的接收端和加入端解碼后計算校驗比特，從而實現(xiàn)對碼流中的錯誤進行準(zhǔn)確計算，達到改善傳輸系統(tǒng)誤碼的目的。在光纖長距離傳輸系統(tǒng)中通常采用三種方式進行誤碼糾錯：（1）標(biāo)準(zhǔn)的ITU-TG.709建議的RS（255，239），可提供5.8dB編碼增益；（2）增強型FEC，級聯(lián)RS碼，可在常規(guī)增益基礎(chǔ)上將整體編碼增益提高2db左右；（3）超強型FEC，具備Turbo乘積碼技術(shù)，編碼增益為10.1db左右，但目前該技術(shù)尚未成熟，芯片普及化程度低，僅有少數(shù)廠家可供應(yīng)。

1.3 光放大技術(shù)

光放大技術(shù)的功能需通過光方法器的應(yīng)用來實現(xiàn)。該技術(shù)中主要應(yīng)用的光放大器包括：C波段摻鉺光纖放大器（EDFA），該放大器已在實際工程中得到廣泛應(yīng)用；采用增益移位方式的L波段放大器，該放大器現(xiàn)已投入商用；喇曼光纖放大器（RFA），該放大器現(xiàn)已投入商用，可同時放大C+L波段，在大型光纜工程應(yīng)用較為普遍，例如海底光纜、跨洋電信干線等，此外還會利用到遙泵技術(shù)。以喇曼放大和遙泵技術(shù)為例進行說明：（1）喇曼技術(shù)（RA）：該技術(shù)是指喇曼放大產(chǎn)生的光波與分子之間相互作用時所產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)移過程，通過應(yīng)用受激喇曼散射效應(yīng)，短波場的泵浦源可獲取放大的信號功率，該過程稱之為喇曼放大技術(shù)，在應(yīng)用過程中，喇曼放大器所具備的優(yōu)勢包括：可以普通光纖為放大介質(zhì)，可簡單實現(xiàn)；可大幅度增益寬帶，在波分復(fù)用系統(tǒng)中也可有效擴展應(yīng)用；絕大多數(shù)的信號均可放大；噪聲極低[1]。因具備以上優(yōu)勢，喇曼放大技術(shù)現(xiàn)已得到廣泛應(yīng)用。（2）遙泵放大（ROPA）：EDFA放大器中，摻鉺光纖（EDF）的激發(fā)需要通過泵浦激光器的應(yīng)用來實現(xiàn)，在光纜線路中，使用線路放大器時需要本地電源支持，為“有源器件”。但在實際應(yīng)用過程中，想在電纜中間獲得相應(yīng)電源難度較大，因此需要將泵浦源激光器置于可獲取電源的遠(yuǎn)端，再通過光纖激發(fā)線路中的EDF[2]。遙泵放大技術(shù)的應(yīng)用，可使跨損提高超過10dB，聯(lián)合使用ROPA和RA，可最大限度延長傳輸距離，提高系統(tǒng)功率預(yù)算，同時，在加上預(yù)防和EDFA功放等光功率后，可進一步增加光傳輸距離[3]。在無中繼系統(tǒng)中應(yīng)用該技術(shù)，可有效延長系統(tǒng)傳輸距離，提高系統(tǒng)功率，尤其是在干線、海底光纜等大型、長距離工程中，該項技術(shù)有獨特的優(yōu)勢。

2 超長距離傳輸技術(shù)的應(yīng)用建議

2.1 超長距離光傳輸主要技術(shù)的對比分析

在解決電力系統(tǒng)超長距離光傳輸問題上，超長距離光傳輸技術(shù)的應(yīng)用效果顯著，且能夠大幅度降低系統(tǒng)的運行維護難度，但喇曼放大和遙泵放大技術(shù)也存在一些技術(shù)弊端：實驗證明，在G.652光纖中，當(dāng)1467nm泵浦光門限功率超過1400mW時，才會使光纖開始融化，而喇曼泵浦模塊輸出總功率在1000mW以下，對于光纖而言是十分安全的。但當(dāng)功率超過20dBm時，若未能及時有效的清潔活動連接器，就可能出現(xiàn)活動連接器損壞現(xiàn)象，因此，在應(yīng)用喇曼放大技術(shù)時，在工程安裝以及后期運行維護中均需要充分注意該問題。

遙泵放大技術(shù)同樣存在一定的弊端，當(dāng)光傳輸距離在300km左右時，應(yīng)用遙泵技術(shù)就需在光纜中間放置專門設(shè)計的鉺纖，這時，就會對光纜線路造成一定的損壞。同時，ROPA泵浦造價昂貴，且輸出功率超過1W，對于工藝的要求也更高，但使用壽命十分有限，需定期進行檢查維護；在使用過程中，若采用備份方式，則將導(dǎo)致系統(tǒng)造價的進一步提高。此外，該技術(shù)對光纖接頭的要求也更高，在處理光纖接頭時，難度更大[4]。從經(jīng)濟層面來看，無論是遙泵技術(shù)還是喇曼技術(shù)，初期投資均高于中繼站，但兩種技術(shù)對比，喇曼技術(shù)投資更低，比中繼站設(shè)置投資高10%左右，而遙泵技術(shù)比中繼站投資要高30%左右。

2.2 超長距離光傳輸技術(shù)的應(yīng)用建議

光信號長距離傳輸過程中，應(yīng)盡量少使用電中繼，避免導(dǎo)致建設(shè)和運營成本大幅度上升，在實際工程建設(shè)過程中，當(dāng)光傳輸距離在200km以上時，為實現(xiàn)超長距離無中繼傳輸，可科學(xué)組合應(yīng)用各種光放大器。在條件允許的情況下，盡可能減少中繼站，減少線路運維工作量，此外還需要合理利用喇曼放大等關(guān)鍵技術(shù)，雖然初期建設(shè)所需要的投入資金較多，但運行維護成本可大幅度縮減。

在對超長距離傳輸?shù)膬?yōu)缺點進行綜合分析考慮后，若條件允許，則盡量少采用或不采用遙泵技術(shù)，優(yōu)先選擇應(yīng)用喇曼放大技術(shù)，實現(xiàn)超長距離光傳輸。

3 結(jié)束語

在光通信領(lǐng)域，無中繼光傳輸技術(shù)目前在超長距離線路工程中應(yīng)用越來越廣泛，但我國超長距離無中繼光傳輸技術(shù)尚處于不斷發(fā)展和革新中，針對超長距離光傳輸技術(shù)中存在的缺點，需進行相應(yīng)的改革完善，并逐步研發(fā)新的超長距離光傳輸技術(shù)，以促使我國的通信產(chǎn)業(yè)更好更快發(fā)展。

參考文獻

[1]陳忠武.超長距離無中繼光傳輸技術(shù)及其應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014（10）：38.

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[3]楊紅梅.超長距離光傳輸技術(shù)的應(yīng)用[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2013（3）.

[4]姚實穎.超長距離全光傳輸在電力系統(tǒng)通信中的關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2011（28）：123+126.