超長距離無中繼光傳輸技術及其應用

摘 要：目前科學技術發展迅猛，電力系統中，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被創造并應用到電力系統中。文章對超長距離無中繼光傳輸技術中的關鍵問題進行了簡要介紹，對比分析了實現超長距離光傳輸的各技術方案，并根據當前電力系統的需要，提出了相應的建設超長距離無中繼光傳輸系統的建

議。

關鍵詞：超長距離；無中繼光傳輸技術；應用

無論是在遠程災備中，還是在長距離寬帶網絡中，超長距離無中繼光傳輸技術均具有非常重要的地位。當前，無中繼光傳輸技術主要是通過光傳輸技術的優化來增大線功率，同時通過喇曼放大器的應用來降低噪聲指數。隨著網絡技術的不斷革新和人們生活方式的不斷轉變，人們對于無中繼光傳輸技術的傳輸距離和容量均提出了更高的要求，因此，有必要不斷結合新技術，以有效提高系統的傳輸能力。文章對現有的超長距離無中繼光傳輸技術進行了簡要的介紹，并對超長距離光傳輸主要技術進行了對比分析，由此提出了相應的建設建議。

1 超長距離光傳輸主要技術

當前，我國電力系統發展迅猛，在電力輸送過程中應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有限，2.5Gbit/s的光傳輸系統在不加光放的情況下，傳輸距離可達到80km，經增強型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實要求相距甚遠。

針對以上問題，傳統方法主要是通過建設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的應用均能夠有效解決。以下簡要介紹超長距離光傳輸主要技術。

1.1 光調制技術

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

1.2 前向糾錯技術

前向糾錯技術（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，從而實現對碼流中的錯誤進行準確計算，達到改善傳輸系統誤碼的目的。在光纖長距離傳輸系統中通常采用三種方式進行誤碼糾錯：（1）標準的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RS碼，可在常規增益基礎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，編碼增益為10.1db左右，但目前該技術尚未成熟，芯片普及化程度低，僅有少數廠家可供應。

1.3 光放大技術

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

2 超長距離傳輸技術的應用建議

2.1 超長距離光傳輸主要技術的對比分析

在解決電力系統超長距離光傳輸問題上，超長距離光傳輸技術的應用效果顯著，且能夠大幅度降低系統的運行維護難度，但喇曼放大和遙泵放大技術也存在一些技術弊端：實驗證明，在G.652光纖中，當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，就可能出現活動連接器損壞現象，因此，在應用喇曼放大技術時，在工程安裝以及后期運行維護中均需要充分注意該問題。

遙泵放大技術同樣存在一定的弊端，當光傳輸距離在300km左右時，應用遙泵技術就需在光纜中間放置專門設計的鉺纖，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，則將導致系統造價的進一步提高。此外，該技術對光纖接頭的要求也更高，在處理光纖接頭時，難度更大[4]。從經濟層面來看，無論是遙泵技術還是喇曼技術，初期投資均高于中繼站，但兩種技術對比，喇曼技術投資更低，比中繼站設置投資高10%左右，而遙泵技術比中繼站投資要高30%左右。

2.2 超長距離光傳輸技術的應用建議

光信號長距離傳輸過程中，應盡量少使用電中繼，避免導致建設和運營成本大幅度上升，在實際工程建設過程中，當光傳輸距離在200km以上時，為實現超長距離無中繼傳輸，可科學組合應用各種光放大器。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鍵技術，雖然初期建設所需要的投入資金較多，但運行維護成本可大幅度縮減。

在對超長距離傳輸的優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，優先選擇應用喇曼放大技術，實現超長距離光傳輸。

3 結束語

在光通信領域，無中繼光傳輸技術目前在超長距離線路工程中應用越來越廣泛，但我國超長距離無中繼光傳輸技術尚處于不斷發展和革新中，針對超長距離光傳輸技術中存在的缺點，需進行相應的改革完善，并逐步研發新的超長距離光傳輸技術，以促使我國的通信產業更好更快發展。

參考文獻

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

[2]李亮.超長距離無中繼光傳輸技術及其應用[J].中國新通信，2013（12）：60.

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

[4]姚實穎.超長距離全光傳輸在電力系統通信中的關鍵技術及應用[J].科技創新導報，2011（28）：123+126.