超长距离无中继光传输技术及其应用
来源:用户上传
作者: 于海超 黄俊喜
摘 要：目前科学技术发展迅猛，电力系统中，电力通信光缆线路越来越长，维护管理中继站的难度越来越大。针对以上问题，超长距离无中继光传输技术被创造并应用到电力系统中。文章对超长距离无中继光传输技术中的关键问题进行了简要介绍，对比分析了实现超长距离光传输的各技术方案，并根据当前电力系统的需要，提出了相应的建设超长距离无中继光传输系统的建
议。
关键词：超长距离；无中继光传输技术；应用
无论是在远程灾备中，还是在长距离宽带网络中，超长距离无中继光传输技术均具有非常重要的地位。当前，无中继光传输技术主要是通过光传输技术的优化来增大线功率，同时通过喇曼放大器的应用来降低噪声指数。随着网络技术的不断革新和人们生活方式的不断转变，人们对于无中继光传输技术的传输距离和容量均提出了更高的要求，因此，有必要不断结合新技术，以有效提高系统的传输能力。文章对现有的超长距离无中继光传输技术进行了简要的介绍，并对超长距离光传输主要技术进行了对比分析，由此提出了相应的建设建议。
1 超长距离光传输主要技术
当前，我国电力系统发展迅猛，在电力输送过程中应用到的电力电缆线也越来越长，在多个电力输送工程中，均出现了光缆距离超出200km的输电路段。但通常情况下，正常电路光的传输距离相当有限，2.5Gbit/s的光传输系统在不加光放的情况下，传输距离可达到80km，经增强型V16.2E进行增强措施后，可进一步加大传输距离，达到100km左右。但该传输距离与光传输距离的现实要求相距甚远。
针对以上问题，传统方法主要是通过建设中继站来延长传输距离，但该方法具有一定的局限性，在光传输情况下，中途中继站的设置也十分困难，且存在中继站维护管理困难问题。这些问题，超长距离无中继光传输技术的应用均能够有效解决。以下简要介绍超长距离光传输主要技术。
1.1 光调制技术
目前，在多数2.5Gbit/s以下系统中，均直接采用的是非归零码调制技术（NRZ）。相较于归零调制（RZ）、双二进制码调制、载波抑制归零码调制（CSRZ）等技术，非归零码调制技术能够更好的简化系统，降低成本，因此，该技术在电力系统中应用更为广泛。
1.2 前向纠错技术
前向纠错技术（FEC），主要通过对比特码进行校验，将传输信号中的接收端和加入端解码后计算校验比特，从而实现对码流中的错误进行准确计算，达到改善传输系统误码的目的。在光纤长距离传输系统中通常采用三种方式进行误码纠错：（1）标准的ITU-TG.709建议的RS（255，239），可提供5.8dB编码增益；（2）增强型FEC，级联RS码，可在常规增益基础上将整体编码增益提高2db左右；（3）超强型FEC，具备Turbo乘积码技术，编码增益为10.1db左右，但目前该技术尚未成熟，芯片普及化程度低，仅有少数厂家可供应。
1.3 光放大技术
光放大技术的功能需通过光方法器的应用来实现。该技术中主要应用的光放大器包括：C波段掺铒光纤放大器（EDFA），该放大器已在实际工程中得到广泛应用；采用增益移位方式的L波段放大器，该放大器现已投入商用；喇曼光纤放大器（RFA），该放大器现已投入商用，可同时放大C+L波段，在大型光缆工程应用较为普遍，例如海底光缆、跨洋电信干线等，此外还会利用到遥泵技术。以喇曼放大和遥泵技术为例进行说明：（1）喇曼技术（RA）：该技术是指喇曼放大产生的光波与分子之间相互作用时所产生的能量转移过程，通过应用受激喇曼散射效应，短波场的泵浦源可获取放大的信号功率，该过程称之为喇曼放大技术，在应用过程中，喇曼放大器所具备的优势包括：可以普通光纤为放大介质，可简单实现；可大幅度增益宽带，在波分复用系统中也可有效扩展应用；绝大多数的信号均可放大；噪声极低[1]。因具备以上优势，喇曼放大技术现已得到广泛应用。（2）遥泵放大（ROPA）：EDFA放大器中，掺铒光纤（EDF）的激发需要通过泵浦激光器的应用来实现，在光缆线路中，使用线路放大器时需要本地电源支持，为“有源器件”。但在实际应用过程中，想在电缆中间获得相应电源难度较大，因此需要将泵浦源激光器置于可获取电源的远端，再通过光纤激发线路中的EDF[2]。遥泵放大技术的应用，可使跨损提高超过10dB，联合使用ROPA和RA，可最大限度延长传输距离，提高系统功率预算，同时，在加上预防和EDFA功放等光功率后，可进一步增加光传输距离[3]。在无中继系统中应用该技术，可有效延长系统传输距离，提高系统功率，尤其是在干线、海底光缆等大型、长距离工程中，该项技术有独特的优势。
2 超长距离传输技术的应用建议
2.1 超长距离光传输主要技术的对比分析
在解决电力系统超长距离光传输问题上，超长距离光传输技术的应用效果显著，且能够大幅度降低系统的运行维护难度，但喇曼放大和遥泵放大技术也存在一些技术弊端：实验证明，在G.652光纤中，当1467nm泵浦光门限功率超过1400mW时，才会使光纤开始融化，而喇曼泵浦模块输出总功率在1000mW以下，对于光纤而言是十分安全的。但当功率超过20dBm时，若未能及时有效的清洁活动连接器，就可能出现活动连接器损坏现象，因此，在应用喇曼放大技术时，在工程安装以及后期运行维护中均需要充分注意该问题。
遥泵放大技术同样存在一定的弊端，当光传输距离在300km左右时，应用遥泵技术就需在光缆中间放置专门设计的铒纤，这时，就会对光缆线路造成一定的损坏。同时，ROPA泵浦造价昂贵，且输出功率超过1W，对于工艺的要求也更高，但使用寿命十分有限，需定期进行检查维护；在使用过程中，若采用备份方式，则将导致系统造价的进一步提高。此外，该技术对光纤接头的要求也更高，在处理光纤接头时，难度更大[4]。从经济层面来看，无论是遥泵技术还是喇曼技术，初期投资均高于中继站，但两种技术对比，喇曼技术投资更低，比中继站设置投资高10%左右，而遥泵技术比中继站投资要高30%左右。
2.2 超长距离光传输技术的应用建议
光信号长距离传输过程中，应尽量少使用电中继，避免导致建设和运营成本大幅度上升，在实际工程建设过程中，当光传输距离在200km以上时，为实现超长距离无中继传输，可科学组合应用各种光放大器。在条件允许的情况下，尽可能减少中继站，减少线路运维工作量，此外还需要合理利用喇曼放大等关键技术，虽然初期建设所需要的投入资金较多，但运行维护成本可大幅度缩减。
在对超长距离传输的优缺点进行综合分析考虑后，若条件允许，则尽量少采用或不采用遥泵技术，优先选择应用喇曼放大技术，实现超长距离光传输。
3 结束语
在光通信领域，无中继光传输技术目前在超长距离线路工程中应用越来越广泛，但我国超长距离无中继光传输技术尚处于不断发展和革新中，针对超长距离光传输技术中存在的缺点，需进行相应的改革完善，并逐步研发新的超长距离光传输技术，以促使我国的通信产业更好更快发展。
参考文献
[1]陈忠武.超长距离无中继光传输技术及其应用[J].科技创新与应用，2014（10）：38.
[2]李亮.超长距离无中继光传输技术及其应用[J].中国新通信，2013（12）：60.
[3]杨红梅.超长距离光传输技术的应用[J].城市建设理论研究（电子版），2013（3）.
[4]姚实颖.超长距离全光传输在电力系统通信中的关键技术及应用[J].科技创新导报，2011（28）：123+126.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-7847008.htm
