張維錫 李鳳勤

【摘要】變電站通信信號的光電轉(zhuǎn)換過程中，采用了大量的光纖收發(fā)器，多個設(shè)備雜亂陳列，非常不利于通信配置和管理。尤其是當(dāng)遇到惡劣雷雨天氣，還容易導(dǎo)致雷擊破壞。通過集成波分復(fù)用的光纖收發(fā)器，并開發(fā)出帶防雷模塊的收發(fā)器，很好的解決了這個問題，極大的提升變電站的通信維護(hù)質(zhì)量，降低了運(yùn)營成本。

【關(guān)鍵詞】波分復(fù)用 光纖收發(fā)器 防雷

“大數(shù)據(jù)”時(shí)代的來臨，對通信網(wǎng)絡(luò)的傳輸容量，業(yè)務(wù)多樣性和靈活性的要求越來越高。如何提高通信系統(tǒng)的性能，有效地增加帶寬，滿足不斷增長的業(yè)務(wù)需求，是下一代通信網(wǎng)絡(luò)亟待解決的問題。

面對市場對高速，大容量的需求，光纖以其低廉的成本、優(yōu)良的帶寬特性、強(qiáng)有力的抗電磁干擾特性，無疑成為市場的首選方案。因此，近年來，各種新技術(shù)應(yīng)用于光纖網(wǎng)絡(luò)中。波分復(fù)用技術(shù)以其易于實(shí)現(xiàn)傳輸信號的多元化和能充分利用光纖的傳輸帶寬的巨大優(yōu)勢，在光纖通信的發(fā)展中備受青睞。

目前，光纖收發(fā)裝置隨著光纖通信網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)大而被大量使用。但在實(shí)際工程應(yīng)用中，對光纖收發(fā)裝置的手動操作和更換，都可能帶來故障隱患。而在天氣情況惡劣的情況下，光纖收發(fā)器本身的防雷效率高低極大地影響通信網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)作。

一、波分復(fù)用

在一根光纖中通過采用頻分復(fù)用或者時(shí)分復(fù)用的方式，同時(shí)傳輸多個波長的光載波信號，每一個光載波分別承載多路模擬信號或數(shù)字信號。在發(fā)送端將不同波長的光信號組合（復(fù)用）起來，耦合到光纜線路中的同一根光纖中進(jìn)行傳輸;然后，在接收端又將這些組合在一起的不同波長的信號分開（解復(fù)用），經(jīng)過進(jìn)一步處理，恢復(fù)出原始信號后送入不同終端。

根據(jù)信道間隔的大小，波分復(fù)用技術(shù)目前主要分為三種：稀疏的波分復(fù)用、密集的波分復(fù)用和致密的波分復(fù)用。其中致密的波分復(fù)用技術(shù)也叫做光頻分復(fù)用（ PFDM）。波分復(fù)用技術(shù)對網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)容升級，發(fā)展寬帶業(yè)務(wù)，挖掘光纖帶寬，實(shí)現(xiàn)超高速通信等都具有非常重要的意義，尤其是具備摻鉺光纖放大器的WDM對現(xiàn)代的信息網(wǎng)絡(luò)具有更強(qiáng)大的吸引力。

二、光纖收發(fā)器

在以太網(wǎng)中，光纖收發(fā)器的作用是實(shí)現(xiàn)短距離雙絞線電信號與長距離光信號相互轉(zhuǎn)換，因此光纖收發(fā)器又被叫做光電轉(zhuǎn)換器。

光纖收發(fā)器基本功能模塊如下圖所示：

圖1光纖收發(fā)器基本功能模塊示意圖

光纖收發(fā)器打破了電纜傳輸距離的限制，可以用于以太網(wǎng)電纜無法覆蓋，必須使用光纖來延長傳輸距離的傳輸網(wǎng)絡(luò)中。即使光纖在傳輸幾公里甚至上百公里后，仍然能夠保證以太網(wǎng)的高帶寬傳輸，節(jié)省網(wǎng)絡(luò)建設(shè)投資。是實(shí)現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)距離傳輸?shù)囊环N良好的解決方案。此外，光纖收發(fā)器還能完成“最后一公路”線路，將光纖連接到城域網(wǎng)或更外層的網(wǎng)絡(luò)上。

光纖收發(fā)器的分類很多，根據(jù)外觀結(jié)構(gòu)分為桌面式和機(jī)架式光纖收發(fā)器;由于收發(fā)器傳輸速率不同，可分為單10M、100M、1000M的光纖收發(fā)器，以及速率自適應(yīng)的光纖收發(fā)器;根據(jù)使用光纖的類型不同，分為單模光纖收發(fā)器和多模光纖收發(fā)器;而使用的光纖數(shù)量不同，光纖收發(fā)器又可以分為單光纖收發(fā)器和雙光纖收發(fā)器。雖然單纖收發(fā)器與雙纖收發(fā)器比起來，可以節(jié)省一半的光纖，但是由于采用波分復(fù)用技術(shù)，單纖收發(fā)器普通存在信號衰減大的情況;按照是否網(wǎng)管又分為，可網(wǎng)管和不可網(wǎng)管的光纖收發(fā)器。

根據(jù)國網(wǎng)巴中供電公司現(xiàn)有光纖接人的實(shí)際情況，建立與之匹配的波分復(fù)用模型，明確各項(xiàng)關(guān)鍵參數(shù)。本文中的光纖收發(fā)器是指雙光纖，機(jī)架模塊式光纖收發(fā)器，并采用100M和10M/100M自適應(yīng)的傳輸速率。可以安裝于10槽、14槽或16槽機(jī)箱，并以集中供電方式進(jìn)行網(wǎng)管。示意圖如下圖所示。

圖3可網(wǎng)管機(jī)架式雙纖收發(fā)器正面示意圖各指示燈的工作狀態(tài)見下表所示：

三、防雷功能

無論是光纖收發(fā)器還是其它網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，在天氣情況惡劣的情況下，雷電都有可能對儀器造成危害。要盡量避免光纖收發(fā)器遭遇雷擊，首先需要了解這類通信設(shè)備容易遭雷擊的原因，大致可以分為如下幾點(diǎn)：

（1）此類設(shè)備大多采用CMOS這類對電極感應(yīng)極為敏感的專用集成電路，而雷電發(fā)生快，電壓高，一旦雷電引入的途徑中接口雷電保護(hù)電路設(shè)計(jì)不當(dāng)，就會造成設(shè)備被雷擊;

（2）光纖收發(fā)器在安裝時(shí)需要做好接地工作，這樣可以給雷電提供一個釋放途徑。而在實(shí)際施工和維護(hù)中，這個問題往往得不到重視。接地裝置不入地，接地電阻不合格，都會造成光纖收發(fā)器的雷擊損壞;

（3）電纜分線盒沒有安裝防雷保護(hù)裝置，缺少一道重要的防雷屏障;

（4）不按規(guī)范亂拉飛線。一根網(wǎng)線就引入雷電，造成端口或整個網(wǎng)絡(luò)癱瘓;

因此，從應(yīng)用上，首先要選擇盡量避免在雷擊概率較大的地方安裝光纖收發(fā)器;安裝時(shí)應(yīng)該做好保護(hù)接地裝置;在容易被雷擊的室外，使用帶有雷電保護(hù)裝置的電纜分線盒（箱），并確保接地裝置入地良好;杜絕飛線現(xiàn)象。

眾所周知，雷電是通過導(dǎo)電體進(jìn)行傳導(dǎo)，并尋求快捷路徑進(jìn)行對地放電。光纖收發(fā)器通過RJ45接口與寬帶交換機(jī)相連，寬帶交換機(jī)通常采用交流供電，而雷電會通過交流電源線引入寬帶交換機(jī)，也可能通過RJ45接口傳遞到光纖收發(fā)器上，擊壞光纖收發(fā)器。所以，光纖收發(fā)器的防雷分為電源防雷和信號防雷兩個部分。本文中的光纖收發(fā)器在這兩個方面都做了處理。首先在電源防雷方面，在光纖電源轉(zhuǎn)換器上安裝了壓敏模塊，在遠(yuǎn)距離傳輸后，在設(shè)備信號輸入口接信號防雷模塊和設(shè)備電源壓敏模塊。其次，在網(wǎng)口使用防雷管防浪涌保護(hù)，排除和吸收電浪涌的侵入。防雷管的結(jié)構(gòu)示意圖如下圖所示。

四、存在的問題和發(fā)展方向

光纖收發(fā)器在不斷的發(fā)展和完善過程中，用戶對其提出了更多的要求。首先，當(dāng)前的光纖收發(fā)器還不夠智能。例如，當(dāng)光纖收發(fā)器的光路部門斷掉后，收發(fā)器另一端的電口仍然處于開啟的狀態(tài)。因此，上游的設(shè)備如路由器，交換機(jī)等依然會向電口持續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)，但顯然這些數(shù)據(jù)都不能到達(dá)。針對這種情況，上游的設(shè)備供應(yīng)商希望可以設(shè)計(jì)一種新型的光纖收發(fā)器，能夠?qū)崿F(xiàn)自動切換。當(dāng)光路不通時(shí)，電口會自動向上游報(bào)警，阻止上層設(shè)備繼續(xù)向該端口發(fā)送數(shù)據(jù)，啟用冗余鏈路確保業(yè)務(wù)正常運(yùn)作。

其次，由于光纖收發(fā)器多在樓道內(nèi)或室外使用，供電情況復(fù)雜，因此要求設(shè)備本身具備良好的環(huán)境適應(yīng)能力，保證設(shè)備的供電穩(wěn)定。另外，為了更好地應(yīng)對超高溫、低溫、雷雨天氣或者電磁干擾等方面各種極端情況，也要求設(shè)備在關(guān)鍵元器件的采用、電路布線和焊接，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面具有更高的技術(shù)水平。

再者，光纖收發(fā)器作為光纖接入網(wǎng)的核心器件，推動干線傳輸網(wǎng)絡(luò)向低成本方向發(fā)展，使得光網(wǎng)絡(luò)的配置更加完備合理。目前的光通信市場競爭日趨激烈，通信設(shè)備要求的體積越來越小，而接口板所包含的接口密度卻越來越高。為了適應(yīng)這一要求，光模塊正朝著高度集成的小封裝、低成本、低功耗發(fā)展。

“大數(shù)據(jù)”時(shí)代要求現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)承載的信息量越來越多，信息傳遞的速率越來越快，作為現(xiàn)代信息交換、處理和傳輸支柱的光通信網(wǎng)絡(luò)，需要一直不斷地向超高頻、超高速和超大容量方向發(fā)展，傳輸?shù)乃俾试礁摺⑷萘吭酱?，那么傳送每個信息的成本就越小。

光纖收發(fā)器的另一個發(fā)展方向是遠(yuǎn)距離。隨著通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋的距離越來越遠(yuǎn)，需要遠(yuǎn)程的收發(fā)器與之匹配。減少光波在傳輸時(shí)的損耗，提高傳輸?shù)臏?zhǔn)確率。

此外，WDM是一項(xiàng)新的技術(shù)，其行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定尚不夠規(guī)范，不同商家的WDM產(chǎn)品互通性較差。為保證WDM系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)中大規(guī)模實(shí)施，首先需要保證WDM系統(tǒng)間的互操作性以及WDM系統(tǒng)與傳統(tǒng)系統(tǒng)間互連、互通，因此還需要加強(qiáng)在光接口設(shè)備上的進(jìn)一步研究。

五、結(jié)束語

光纖收發(fā)器使數(shù)據(jù)傳輸打破了以太網(wǎng)電纜的百米限制，依靠大容量緩存和高性能交換芯片，實(shí)現(xiàn)無阻塞傳輸交換，同時(shí)提供平衡流量、隔離沖突和檢錯等功能，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩院头€(wěn)定性。因此光纖收發(fā)器產(chǎn)品仍將是通信網(wǎng)絡(luò)組建中不可缺少的一部分，今后，光纖收發(fā)器會向著智能、更穩(wěn)定、低成本等方向繼續(xù)發(fā)展。

參 考 文 獻(xiàn)[1]鄧忠禮，送網(wǎng)和波分復(fù)用系統(tǒng)SDH&WDM.清華大學(xué)出版社，2003[2]劉繼紅.姚英.WDM光傳送網(wǎng)中的關(guān)鍵技術(shù)研究.西安郵電學(xué)院學(xué)報(bào)，2002（01）[3]邱琪.光纖雙向視頻數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn).電子科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2001（06）[4]胡先志光網(wǎng)絡(luò)與波分復(fù)用人民郵電出版社，第1版，2003年1月[5]S.V.卡塔洛頗羅斯《密集波分復(fù)用技術(shù)導(dǎo)論》，人民郵電出版社，2001-9[6]Walter Coralski《光網(wǎng)絡(luò)與波分復(fù)用》.人民郵電出版社，2003年月[7]陳桂芬，波分復(fù)用技術(shù)在光纖網(wǎng)中的應(yīng)用.長春光學(xué)精密機(jī)械學(xué)院學(xué)報(bào)，2001年[8]張勁松，陶智勇，韻湘.《光波分復(fù)用技術(shù)》.北京郵電大學(xué)出版社，2002年6月[9]甘朝欽，謝斌，孫小菡，張明德，《波分復(fù)用技術(shù)及其在通信中的應(yīng)用》，光通信技術(shù)，2000年第4期