超长站距光纤通信研究

超长站距光纤通信研究

李 玮

（广东省电力设计研究院 广东 广州 510000）

摘 要： 对超长站距光纤通信进行研究，指出影响传输距离的主要因素，以及相应的应对技术，在此技术上，以南方电网罗百线路为例，进行光纤超长距离传输电路设计，并开展相应的测试，验证设计电路。

关键词： 超长站距光纤通信系统；掺铒光纤放大器；拉曼光纤放大器；啁啾光纤光栅中图分类号：TN929 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2012）1210086－01

纤损耗的限制，使全光通信距离大大提高。掺铒光纤放大器主1 超长站距光纤通信传输的限制因素

要用途如下。接收机前置放大、功率放大器、光中继放大器。

光纤传输距离主要受光纤的衰减、色散、非线性三方面影 2.3 拉曼光纤放大器

响，分别对应为光信噪比受限、色散受限和非线性受限。

拉曼光纤放大器是利用强泵浦光通过光纤传输产生受激拉1.1 光信噪比受限

曼散射（SRS）效应来实现光放大的，在满足更长距离和更大在进行光传输系统设计时，系统的接收光信噪比如下式复用速率传输中显示出明显的优势。一是拉曼放大是非谐振过（1）所示：

程，增益响应仅依赖于泵浦波长及其带宽，可以得到任意相应 （1）

波长的拉曼放大。二是其增益介质为光纤本身，可以对光信号其中 是指入纤信号光功率；L 为线路的衰减值；NF 为光进行在线放大，构成分布式放大，实现长距离的无中继传输和放大器的噪声指数，N 是指系统总的跨段数， 为光子远程泵浦。三是噪声系数低，与常规掺铒光纤放大器放大器混的跃迁能量，约-

58dB [8]。

合使用，可做成具有宽带宽、增益平坦、低噪声和高输出功率由上式可以看出，信噪比受限主要有两方面：一是信号经的混合放大系统。四是饱和功率高，增益谱的调整方式直接而

过放大器时引入的噪声，二是长距离传输引入的噪声。

且多样。

1.2 色散受限

2.4 光纤光栅补偿技术

色散受限是指当信号相邻码元间产生码间干扰，造成接收光纤光栅补偿技术因其具有色散补偿量大、非线性小、对机产生错误的电平判决从而产生误码。光纤中有三种基本色散偏振不敏感、与光纤兼容性好、插入损耗低、结构紧凑等独有效应：模间色散、色度色散和偏振模色散。在单模光纤中，色的优势，使它称为目前最有应用前景的技术之一。光纤光栅就度色散占主导地位。

是光敏光纤在选定波长光照射后形成的折射率呈固定周期性分1.3 非线性受限

布的无源1.3.1克尔效应：在进入光纤的光功率较高的情况下，光纤会表现出与入射光的光强有很强相关性的折射率，从而改变了入射光在介质中的传输特性这一现象。

1.3.2 受激散射：受激散射是指由于光纤物质中原子振动参与的光散射现象。在受激散射效应中，受激布里渊散射阈值低于受激拉曼散射阈值，因此它是制约光纤通信入纤光功率大小的首要因素。

2 超长站距光纤通信系统的关键技术

针对光信噪比（OSNR）受限的问题，常用的解决方法包括：降低光放大器的噪声指数，例如使用等效噪声指数为负值的拉曼放大技术与遥泵放大技术；使用损耗较小的新型光纤技术，可以降低链路损耗，从而提高进接收侧前置放大器的光功率；采用前向纠错编码技术（FEC）降低接收机对系统光信噪比的要求等。针对色散受限问题，当传输速率不大于或传输距离较短时，偏振模色散对光纤传输系统的影响较小，不需要考虑。而对于色度色散，通常采用啁啾光纤光栅进行色散补偿。

2.1 前向纠错技术

前向纠错技术是在发送端的FEC编码器将待发送的数据信息按一定规则编码产生监督码元，从而形成具备一定纠错能力的码字。而接收端的FEC译码器将收到的码字序列按预先规定的规则译码，当检测到接收码组中的监督码元有错误时，译码器就对其差错进行定位并纠错，这样可以获得编码增益，从而系统的传输距离得以提高。FEC可以分为带外FEC和带内FEC。

2.2 掺铒光纤放大技术

掺铒光纤和普通的单模光纤的区别在于它在光纤的芯部加入了微量的铒，使得它能较好地吸收特定波长（一般是和）的光。掺铒光纤放大器的出现打破了光纤通信系统传输距离受光

光器件。啁啾光纤光栅色散补偿器是目前具有较好应用前景的色散解决方案。

3 南方电网骨干光纤通信系统优化方案的探讨

3.1 纯光接口的传输距离分析

南方电网2.5Gbit/s的骨干光纤通信网络，工作的传输速率为24883210kbit/s，工作波长的范围在1550nm窗口。根据常用光卡特性可计算传输距离：L=（P s -P r -P p -ΣAc）/（A f +A s +M c ）=87km。

3.2 解决方案分析

3.2.1 解决信噪比限制的方案选择

1）降低光放大器的噪声指数，例如使用等效噪声指数为负值的拉曼放大技术和遥泵放大技术。

2）降低链路损耗，提高系统接收机的光功率。如采用新型光纤技术，以降低系统传输光纤的衰减系数；或者使用掺铒光纤放大技术，以提高信号的光功率。

3）采用前向纠错编码技术以便降低接收机对系统光信噪比的要求，从而减少光纤通信系统的误码率。

3.2.2 解决色散限制的方案选择

1）激光器的调制技术，如采用外调制方式，降低光源的谱宽，从而提高激光器的色散容限值。

2）色散补偿技术，如色散补偿光纤（DCF）技术、光孤子传输技术、频谱反转技术以及啁啾光纤光栅技术。

3.2.3 解决非线性限制的方案选择

可以考虑采用控制入纤光功率以及适当的色散管理技术来解决非线性受限问题。在控制入纤光功率方面，主要有两点：一是出于非线性限制的考虑，2.5G系统的入纤功率一般需要

（下转第109页）

代码如下：

从易用性和美观性两个原则出发进行设计的。界面设计主要分public class ProbSegment：SegmentStrategy{

为用户界面关系设计和具体的用户界面设计。界面设计直接影public override ListSegment(string 响用户对系统的评价，从而影响系统的使用寿命。一个好的界text,Dictionary dict){

面设计可以获得用户们的青睐，因此是一个重要的设计环MPSegment ms=new MPSegmentO；//正最大化匹配结果节。.NET平台提供了丰富的图形用户界面（GUI）接口。该接RMSegmem rs=new RMSegmentO；//逆向最大化匹配结果口中，使用组件作为单位，可以创建窗口、菜单、文本框、文hat msFreqTotal=0；//记录正向最大化频率本区、标签和按钮等对象。太部分组件可以添加事件监听器，im rsFreqTotal=O；//记录逆向最大化频率

对用户输入等事件进行监听，并做出响应。在Visual Studio ListmsSeged=ms．Segment(text,dicO；中已经实现了很多服务器空间，可以方便的设计出用户友好、ListrsSeged=rs．SegmenKtext,dicO；外形美观的图形用户界面[3]。

foreach(string min msSeged){

4 结语

msFreqTotal+=dict.GetFrequent(m)；与常用的搜索引擎相比，本模型大大抽象和简化了网络机}器人技术和索引技术，对搜索引擎的技术进行了简单探讨。给}

出了中文分词和搜索引擎的代码实现。经过运行，基本符合搜3.4 查询设计与实现

索引擎网页爬取，网页处理，提供服务的三个要求。对搜索引.Index类可以用来管理索引，使用IndexSearcher 擎的原理和基本实现技术提供了一些帮助。

类可以从索引信息中读取被索引的信息，再使用.Search类提供的方法检索管理，根据查询条件，检索得到结果。而.QueryParsers类中提供了多关键字查询等参考文献：

方法，可改善搜索的单一性。

[1]王莉，基于搜索引擎模型的实现[J].计算机与现代化，3.5 建议处理设计与实现

2011，11：199-200.

[2]钟国韵、刘梅锋，基于ASP技术的网络搜索引擎的开发[J].科技广用户建议模块很简单，用户只需要输入建议网站的网址和场，2006（1）：24-26.

注释，以及网站的种类，

[3]刘云峰，编程之道[M].人民邮电出版社，2011，3.然后将信息提交即可。建议处理是在管理员登陆后操作的，它的主要目的是审查用户提交的建议，将通过审查的建议作者简介：

转存到开始网址数据库表中，将没有通过审查的网页从用户建蓝滨（1978-），男，汉族，辽宁营口人，讲师，主要从事计算机议数据库表中删除。

教学研究工作；王征（1979-），男，汉族，辽宁营口人，讲师，主要从3.6 用户界面设计与实现

事计算机教学研究工作。

界面设计是人与机器之间传递和交换信息的媒介，主要是

<+20dBm，因此本优化方案在保证可靠性的前提下控制入纤功噪声以及由此引起的光纤非线性效应。方案使用光迅科技推出率在+18dBm左右。二是拉曼光放大模块只加在收端：如果在线的开关增益大于14dB的拉曼放大器。

路发端再加一个拉曼光放大模块，由于拉曼光放大模块的负噪本方案线路连接示意图如下：

声指数特性，可以使系统光信噪比改善+3dB，这可能使系统传输距离增加12km左右。在色散管理技术方面，采用对非线性不敏感的啁啾光纤光栅技术可在一定程度上减低系统非线性效应的影响。

3.3 解决方案确定

综合运用以上各种关键技术，结合南方电网骨干光纤通信网的实际情况，大幅度提高光纤传输距离可采用以下方案。以罗平变电站-百色变电站（罗百线）的线路示意图为具体事例， 4 结束语

本方案所用的技术方案包括：

本文采用上述电路进行了实际测试，最终在长时间无误码3.3.1 超强FEC技术。所采用的是光迅科技推出的FEC双向的情况下，系统的最大衰减达到70dB（若不采用拉曼放大器为转化器设备，它集成了前向纠错的编码和解码功能，通过它可65dB），结合南方电网光纤通信主干网的光纤参数，采用上述以改善光传输系统的光信噪比，提高线路功耗预算，以达到提技术和方案，光纤传输的最大距离已接近300公里。按照这一高线路传输距离的目的。

测试结果，可以减少大量中继站，为电力系统光纤通信带来巨3.3.2 色散补偿技术。使用的是补偿距离为100km的光迅大的安全效益和经济效益。

科技推出的光纤光栅型色散补偿模块，它由光纤光栅和环行器或耦合器组成，具有体积小、重量轻、全光纤型、损耗低、低偏振模色散和非线性效应小等特点。

参考文献：

3.3.3 掺铒光纤放大器、拉曼光纤放大器等光放大技术。[1]殷小贡、刘涤尘，电力系统通信工程[M].武汉：武汉大学出版社，2000.

其中掺铒光纤放大器既作为前置放大又作为功率放大。方案使[2]郁张维、张徐亮、金如翔等，光纤通信系统的超长距离传输方案用的掺铒光纤放大器是光迅科技推出的EDFA-BA系列掺铒光纤[J].电力系统通信，2005，26（151）：6-8.

放大器作为系统的功率放大器。拉曼光纤放大器采用后向泵浦[3]周天，超长距离光传输技术发展现状[J].电信工程技术与标准的结构方式使用，采用该接入方式可以抑制泵浦诱发的高频偏化，2005，7：19-23.

振和强度噪声，并能降低传输末端的光功率，有效地降低单元

（上接第86页）