超高壓采用超長站距光纖通信技術(shù)

超高壓采用超長站距光纖通信技術(shù)超高壓采用超長站距光纖通信技術(shù)

中圖分類號：文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1003-9082〔2022〕12-0326-01

一、前言

電網(wǎng)傳輸?shù)娜萘吭絹碓酱笫且驗槌邏狠旊娋€路的不斷建設(shè)，變電站的傳輸距離不斷增長。和輸電線路一起建設(shè)的OPGW光纖通信和光纜由于超長距離的傳輸使光信號比擬嚴(yán)重的劣化，就需要進(jìn)行對信號的中繼放大，因此需要建設(shè)光纖通信中繼站。超高壓輸電線路的路徑一般走向很偏，純光纖中繼站的項目建設(shè)、選址問題、運行及維護(hù)是有一定的難度的。設(shè)立純光纖中繼站就要引入交流專線、要用建設(shè)通信機房、架空引入光纜、電源建設(shè)進(jìn)站道路，增設(shè)太陽能組合電源設(shè)備和光設(shè)備。光纖中繼站的機房的動力環(huán)境、引入光纜、引入電源、設(shè)備運行不管哪個環(huán)節(jié)發(fā)生故障，都會使通信系統(tǒng)的電路出現(xiàn)中斷。而且光中繼站到運行維護(hù)的地方路途遠(yuǎn)，搶修故障的時間很長，對光纖電路的可靠運行產(chǎn)生很大影響，使電網(wǎng)的平安運行水平下降。

所以繼站數(shù)量的減少，能夠節(jié)省許多運行和建設(shè)的費用，降低電路的故障環(huán)節(jié)，從而使電路運行的平安性和穩(wěn)定性提高。本文探討了超長站距傳輸系統(tǒng)的新技術(shù)。

二、光信噪比受限

光纖通信當(dāng)中，傳輸系統(tǒng)被分為色散受限系統(tǒng)和損耗受限系統(tǒng)。通過光放大器可以克服傳輸系統(tǒng)中的損耗受限，色散補償技術(shù)可以克服色散受限，系統(tǒng)的最終受限的因素就是光信噪比。因為光信號被光放大器進(jìn)行放大的時候就會產(chǎn)生放大輻射、噪音，在級聯(lián)系統(tǒng)當(dāng)中，各個放大器所產(chǎn)生的ASE噪聲會連著線路積累，然后與信號混在一起經(jīng)過減弱及放大的過程卻不能打消，當(dāng)系統(tǒng)積累的ASE噪聲功率與信號功率差不多時，因為噪聲的影響接收機不能正常的接收，這就是OSNR受限。

在單跨距傳輸系統(tǒng)當(dāng)中也有OSNR受限，就是在跨段損耗很大的時候，信號的減弱比擬嚴(yán)重，在對一個放大器放大的時候，因為放大器產(chǎn)生了ASE噪聲而導(dǎo)致輸出的OSNR特別低。提高信號入纖光功率就會導(dǎo)致很嚴(yán)重的非線性現(xiàn)象，所以就要利用非線性抑制技術(shù)來提高入纖光功率，由于喇曼放大器能夠得到較低的噪聲指數(shù)因此在長距離或長跨距傳輸系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用。另外還有一種改善系統(tǒng)傳輸能力的辦法就是利用前向糾錯技術(shù)，以改善系統(tǒng)的OSNR最低容限。最后，能夠利用遙泵技術(shù)把全部傳輸系統(tǒng)分成多段、兩段以此提升系統(tǒng)的傳輸距離。

三、喇曼放大技術(shù)

喇曼放大器的機理源于受激喇曼散射效應(yīng)，就是泵浦光比擬強的時候，介質(zhì)分子和入射光子相互作用發(fā)生散射，入射光子會隨著散射的過程中發(fā)生頻率向下產(chǎn)生一定的偏移，所以在注入傳輸光纖中的信息號頻率較低的時候，SRS就會讓局部泵浦光能量發(fā)生轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)移到信號光上，喇曼放大器的機理就是這樣的。SRS和受激布里淵散射SBS的機理相似，只是SBS的閾值要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于SRS的閾值，所以光纖喇曼放大器就要比擬大的泵浦光功率。

光纖喇曼放大器能得到負(fù)的噪聲指數(shù)，是由于光纖作為它的增益介質(zhì)，分布式的放大在信號傳輸?shù)倪^程中實現(xiàn)。分布式EDFA的噪聲指數(shù)比喇曼放大器放小許多，這也不代表喇曼放大器的性能比不上EDFA，所以引入了等效噪聲指數(shù)的概念。是用一個分立式放大器代替分布式喇曼放大器DRA，在輸出信噪比一樣時把分立式放大器要的噪聲指數(shù)定義為DRA的等效噪聲指數(shù)。

DRA有很低的等效噪聲指數(shù)，它還有其它的特點：1.傳輸光纖是它的增益介質(zhì)，光信號在傳輸光纖中不管是集中式分布放大還是分布式放大，信號在傳輸光纖中各點光功率很低，防止了非線性的影響;2.泵浦波長決定放大器的增益波長，選擇適合的泵浦波長就能對任意波長的信號光放大。因此喇曼放大器就能夠利用多泵浦技術(shù)，使信號的全波段放大得到實現(xiàn)，對DWDM的傳輸系統(tǒng)有重要的意義。

四、FEC技術(shù)

FEC是在發(fā)射機編碼時參加一些監(jiān)督碼元，信息碼源和監(jiān)督碼元是相互制約的，接收機按制定的規(guī)那么來檢驗它們之間的關(guān)系以肯定是不是已破壞，如果發(fā)現(xiàn)了被破壞，就能夠發(fā)現(xiàn)錯誤甚至是糾正錯誤。糾錯編碼高的傳輸質(zhì)量是以犧牲有效帶寬為代價，決定其性能的關(guān)鍵是編碼計劃。光纖長距離傳輸系統(tǒng)中它傳輸?shù)男盘柕乃俾适潜葦M高的，所以編碼盡量簡單、耗費的存儲單元少、時間短。從糾錯能力的強弱來看，光纖長距離傳輸系統(tǒng)所運用的糾錯編碼有如下：

1.RS〔255，239〕編碼

這個糾錯碼有5.8dB的編碼增益，選擇RS碼主要是RS碼作為最大距離可分的線性分組碼，有譯碼時延固定、編譯碼簡單、很高的效率、耗費存儲空間小的特點，而且RS碼作為多進(jìn)制碼不但能夠糾正單個比特錯誤還可以糾正多個比特錯誤，在經(jīng)過交織以后還能糾正突發(fā)性的比特流錯誤，這樣很適合骨干傳輸?shù)囊蟆?/p>

2.超強FEC

糾錯編碼方式運用Turbo乘積碼〔TPC〕，就是對碼塊的行與列進(jìn)行分別編碼，在譯碼的時候采用迭代譯碼技術(shù)及軟判決，能夠提高編碼增益。因為FEC可以在不改變系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的根底上為系統(tǒng)提供有益的線路預(yù)算，所以在長距離傳輸系統(tǒng)中廣泛運用。

五、遙泵技術(shù)

遠(yuǎn)程泵浦光放大器的簡稱是遙泵放大器，它是EDFA的一種比擬特別的應(yīng)用方式。在超長跨距傳輸系統(tǒng)中采用遙泵放大器，重點解決OSNR受限問題。

遙泵放大器可將一定距離的摻鉺光纖熔接到傳輸系統(tǒng)中的適宜位置，從接收端或發(fā)射端發(fā)送高功率的泵浦光，通過的傳輸光纖和泵浦輸送光纖注入EDF后鼓勵鉺離子，從而可完成信號光的放大。遙泵放大器的一個開展方向是多階遙泵技術(shù)。一階遙泵技術(shù)因為受喇曼散射閾值的限制使其性能也受到限制，多階遙泵技術(shù)正是采用喇曼散射使這種限制被打破。多階遙泵技術(shù)是在泵浦激光器上能夠選擇相對低的波長，而且讓它的功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于喇曼閾值，讓泵浦在光纖中能經(jīng)歷一次甚至屢次的喇曼散射，再充沛運用喇曼散射得到的散射光來做EDF的鼓勵源。海底光通信中遙泵放大器得到了很廣泛的應(yīng)用，由于海底光通信中系統(tǒng)的跨距很長，海底環(huán)境很惡劣不能夠建立光或者電中繼站，所以使用遙泵放大技術(shù)克服超長跨距帶來的OSNR劣化是必須的。

六、SBS抑制技術(shù)

如果注入光纖的光功率比擬大，光纖中會出現(xiàn)非線性的現(xiàn)象。光纖中比擬典型的非線性分為散射效應(yīng)〔包括SBS和SRS〕和克爾效應(yīng)，這里SBS的閾值是最低的，這是限制入纖光功率提高的重要因素。SBS的表現(xiàn)是：輸入光纖的泵浦光功率一直增大而且高過某個閾值時，輸出光功率是傾向于飽和，大量的光功率能夠通過散射發(fā)生向相反方向傳輸?shù)乃雇锌怂构獠?，而斯輸入的泵浦光功率高于斯托克斯波的頻率。

通過在信號的輸出端外加一個相位調(diào)制器是外相位調(diào)制的辦法，進(jìn)行調(diào)制時給調(diào)制器一個射頻信，改變信號的功率譜密度是通過改變射頻信號的頻率、幅度。外相位調(diào)制辦法也存在缺點，由于展寬了信號的譜寬，對色散補償?shù)囊笠珳?zhǔn)。

七、色散管理技術(shù)

光纖通信系統(tǒng)中必須考慮的一個問題是色度色散。由于信號光波中所含的不同頻率成分在光纖中的傳播速度不同而產(chǎn)生的色度色散，它會使信號脈沖的展寬，使相近的脈沖之間發(fā)生重疊而導(dǎo)致產(chǎn)生碼間干擾。

以前的光纖通信系統(tǒng)都是采用色散光纖進(jìn)行色散補償，因為G.652與和G.655光纖都是正色散，所以色散補償光纖一般采用比擬特殊設(shè)計的有很大的負(fù)色散系數(shù)的光纖，一般要原G.652傳輸光纖長度20%的色散補償光纖就能夠全部補償。

有效面積比擬小是色散補償光纖的缺點，非線性效應(yīng)明顯，損耗根據(jù)不同的色散量要求而改變，形成的附加損耗不一樣，會給系統(tǒng)帶來額外損耗及對功率的額外要求，如果單波系統(tǒng)采用色散補償光纖〔DCF〕計劃，本錢是很貴的。

八、結(jié)束語

通信技術(shù)在不斷向前開展，各種