遙泵系統(tǒng)無(wú)中繼超長(zhǎng)跨距傳輸?shù)难芯?/h1>
2016-12-05 03:48:01張瑞強(qiáng)楊思宏
光通信技術(shù) 2016年5期
項(xiàng) 旻，王 煒，張瑞強(qiáng)，戴 睿，黃 超，楊思宏，楊 帆，徐 健
(1.光纖通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢430205；2.武漢光迅科技股份有限公司，武漢430205；3.國(guó)網(wǎng)四川省電力公司 信息通信公司，成都610041）
遙泵系統(tǒng)無(wú)中繼超長(zhǎng)跨距傳輸?shù)难芯?/p>
項(xiàng) 旻1,2，王 煒3，張瑞強(qiáng)3，戴 睿3，黃 超1,2，楊思宏1,2，楊 帆1,2，徐 健1,2
(1.光纖通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢430205；2.武漢光迅科技股份有限公司，武漢430205；3.國(guó)網(wǎng)四川省電力公司 信息通信公司，成都610041）
對(duì)超長(zhǎng)距離10G b/s SD H光傳輸系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。系統(tǒng)采用超低損光纖作為傳輸介質(zhì)，使用增強(qiáng)型前向糾錯(cuò)（EFEC）技術(shù)、分布式寬譜泵浦技術(shù)和旁路遙泵技術(shù)。通過(guò)理論研究和實(shí)驗(yàn)測(cè)試，實(shí)現(xiàn)了單波10G b/s同步數(shù)字體系（SD H）系統(tǒng)442.2km無(wú)中繼傳輸。
超長(zhǎng)跨距；無(wú)中繼傳輸；遙泵技術(shù)
0 引言
光纖通信已經(jīng)成為電力通信系統(tǒng)主要的通信方式，大容量超長(zhǎng)跨距無(wú)中繼光傳輸技術(shù)已經(jīng)成為業(yè)界的研究熱點(diǎn)。該技術(shù)在大容量超長(zhǎng)跨距無(wú)中繼光傳輸線路不需要中繼供電，不僅可以降低光中繼站的建設(shè)成本，還可以減少通信網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)成本，提高傳輸系統(tǒng)的可靠性和傳輸質(zhì)量，特別適用于一些跨越惡劣地形不便供電中繼的長(zhǎng)距離通信場(chǎng)合。因此，對(duì)超高壓、特高壓輸電線路的建設(shè)和發(fā)展有著不可替代的重要作用。
目前，輸電線路如果僅考慮電力傳輸，傳輸站距可以達(dá)到500km以上，但是通信站距還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到此水平?，F(xiàn)有國(guó)家電網(wǎng)使用最多的長(zhǎng)距離傳輸系統(tǒng)是2.5Gb/s SDH系統(tǒng)。在特高壓項(xiàng)目中，向家壩-上海±800kV特高壓直流輸電工程總長(zhǎng)度為1907km，2.5G SDH系統(tǒng)，長(zhǎng)度在1000km以上。隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來(lái)，電力系統(tǒng)所需的容量肯定越來(lái)越大。以下，我們將分析基于后向雙極遙泵系統(tǒng)的10Gb/s SDH超長(zhǎng)跨距傳輸方案，并對(duì)其進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試，以期為今后大容量超長(zhǎng)跨距無(wú)中繼光傳輸系統(tǒng)的應(yīng)用提供參考。
1 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)及原理
光纖損耗、色散、噪聲和非線性效應(yīng)是影響大容量超長(zhǎng)跨距無(wú)中繼光傳輸系統(tǒng)的主要因素。要克服這4種因素所涉及的關(guān)鍵技術(shù)包括混合式放大技術(shù)[1]、增強(qiáng)型前向糾錯(cuò)技術(shù)[2,3]、色散補(bǔ)償技術(shù)[4]、分布式寬譜泵浦技術(shù)[5,6]、遙泵放大技術(shù)[7]及非線性克服技術(shù)[8]等。下面對(duì)本文所涉及到的核心技術(shù)和OSNR的計(jì)算作簡(jiǎn)單介紹。
①混合式放大技術(shù)：喇曼放大器（RFA）的帶寬很寬而且噪聲較低，但增益不及摻鉺光纖放大器（EDFA）。而EDFA增益較高，但噪聲系數(shù)不如RFA，且只能放大C波段（1530～1565nm）的信號(hào)?；旌鲜椒糯蠹夹g(shù)就是融合了兩者的優(yōu)點(diǎn)，將EDFA和RFA級(jí)聯(lián)，通過(guò)統(tǒng)一控制、均衡調(diào)整和精確補(bǔ)償?shù)燃夹g(shù)，得到擁有高集成度、高增益、高輸出、低噪聲及高效率的光放大系統(tǒng)。
②增強(qiáng)型前向糾錯(cuò)技術(shù)：前向糾錯(cuò)技術(shù)是一種編碼技術(shù)，指在發(fā)送端的信息序列中加入冗余字節(jié)，在接收端利用序列中的冗余字節(jié)信息檢測(cè)并糾正原信息字節(jié)序列在傳輸過(guò)程中可能產(chǎn)生的誤碼，從而有效地降低系統(tǒng)誤碼率。開銷是指在發(fā)送端加入冗余字節(jié)的比例，編碼增益與開銷有關(guān)，開銷越大，編碼增益越大。一般光纖通信系統(tǒng)中使用的是7%開銷的FEC，編碼增益可以達(dá)到8dB。此次實(shí)驗(yàn)使用的是15%開銷的增強(qiáng)型FEC，編碼增益可以達(dá)到9.7dB。
③遙泵放大技術(shù)：遠(yuǎn)程泵浦放大器（Remote Optically Pumped Amplifier,ROPA）由遠(yuǎn)程增益單元（Remote Gain Unit,RGU）和遠(yuǎn)程泵浦單元（Remote Pump Unit,RPU）兩部分組成。將摻鉺光纖放大器中的泵浦源與摻鉺光纖分開，使摻鉺光纖置于線路的中間，兩者之間的距離大約為100km。泵浦源以遠(yuǎn)程泵浦的形式經(jīng)過(guò)光纖去激發(fā)線路中的摻鉺光纖實(shí)現(xiàn)放大，泵浦激光器的波長(zhǎng)為1480nm，經(jīng)過(guò)合波器進(jìn)入摻鉺光纖。要求遠(yuǎn)程泵浦源的功率很大，才能對(duì)信號(hào)光起到激發(fā)放大的作用，僅遙泵光放大的增益就可以達(dá)到30dB。
④光信噪比的計(jì)算：對(duì)于傳輸系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，光放大器會(huì)積累受激自發(fā)輻射噪聲（ASE），當(dāng)信號(hào)能量埋沒(méi)在噪聲能量里時(shí)，接收端無(wú)法正確解析信號(hào)。因此，在設(shè)計(jì)長(zhǎng)距離傳輸系統(tǒng)方案時(shí)必須對(duì)系統(tǒng)的OSNR進(jìn)行估算，以確保傳輸系統(tǒng)接收端OSNR滿足模塊要求。參考ITU-T G.692[9]標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)接收端光信噪比的計(jì)算公式可簡(jiǎn)化為：
式（1）中Pin為入纖光功率，NFsys為系統(tǒng)噪聲指數(shù)。
對(duì)于光放大器的級(jí)聯(lián)應(yīng)用，可以將級(jí)聯(lián)的光放大器段落等效成單個(gè)光放大器，從而可以計(jì)算出此系統(tǒng)等效光放大器的噪聲指數(shù)：
式（2）中NFi、Gi、Li分別為每臺(tái)光放大器的噪聲指數(shù)、增益以及對(duì)應(yīng)傳輸線路的損耗。將式（2）代入式（1）即可得到系統(tǒng)的OSNR。
2 系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)和結(jié)果分析
本次實(shí)驗(yàn)基于遙泵系統(tǒng)10Gb/s SDH超長(zhǎng)跨距傳輸實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)方案的結(jié)構(gòu)如圖1所示。
首先，發(fā)送端10G業(yè)務(wù)信號(hào)進(jìn)入EFEC使用高開銷的編碼方式進(jìn)行編碼，速率變?yōu)檫M(jìn)入EFEC之前的1.15倍。然后，通過(guò)線路側(cè)可調(diào)諧光源（TLS）和受激布里淵散射效應(yīng)（SBS）抑制器件，出EFEC，SBS抑制器件可以有效抑制光纖中的非線性效應(yīng)。最后，信號(hào)光進(jìn)入BA進(jìn)行放大，并與前向喇曼放大器的泵浦光一起進(jìn)入傳輸光纖，前向喇曼放大器可以在第一段光纖線路的前50km左右產(chǎn)生增益。第一段傳輸鏈路光纖長(zhǎng)度為331.6km，經(jīng)過(guò)此光纖傳輸后進(jìn)入遠(yuǎn)程增益單元（RGU）對(duì)衰減的信號(hào)光進(jìn)行功率放大。RGU的輸出連接兩根纖芯，RGU信號(hào)光輸出端連接業(yè)務(wù)纖芯，RGU泵浦輸入端連接傳輸泵浦光的纖芯。由于RGU使用低濃度鉺離子的摻鉺光纖，遠(yuǎn)程泵浦單元（RPU）采用了高功率的泵浦技術(shù)，信號(hào)光通過(guò)RGU內(nèi)部的摻鉺光纖時(shí)被接收端RPU的泵浦光反向激勵(lì)實(shí)現(xiàn)增益超過(guò)20dB的信號(hào)放大。放大后的信號(hào)光進(jìn)入第二段長(zhǎng)度為110.6km的光纖鏈路，后向喇曼放大器可以在第二段光纖線路中產(chǎn)生增益，最后信號(hào)光進(jìn)入接收端的PA進(jìn)行放大。
圖1 基于遙泵系統(tǒng)10Gb/s SDH傳輸方案結(jié)構(gòu)圖
系統(tǒng)總長(zhǎng)度為442.2km，G.652光纖的色散系數(shù)為17ps/(nm·km)，此次使用的 EFEC的色散容限為1600ps/nm，對(duì)應(yīng)光纖的長(zhǎng)度為94km，因此需在接收端進(jìn)行360km的色散補(bǔ)償。經(jīng)過(guò)色散補(bǔ)償后的信號(hào)進(jìn)入EFEC線路側(cè)進(jìn)行解碼，最后在客戶側(cè)輸出原10G業(yè)務(wù)信號(hào)。
此次實(shí)驗(yàn)使用的是超低損光纖，光纖損耗小于0.18dB/km。第一段331.6km的光纖損耗為59.29dB，第二段110.6km的光纖損耗為79.69dB。線路總長(zhǎng)度為442.2km，總衰耗為78.69dB。系統(tǒng)各放大器的噪聲指數(shù)、增益、輸入、輸出光功率及光信噪比如表1所示。模擬得到系統(tǒng)OSNR的理論值為12.83dB。圖2為光譜儀測(cè)試的信號(hào)光譜曲線，信號(hào)光的波長(zhǎng)是1550.12nm，光譜儀實(shí)際測(cè)試為12.75dB，與理論值相符。經(jīng)測(cè)試，在有EFEC的情況下，對(duì)接收端OSNR的極限要求約為11.5dB，系統(tǒng)仍有約1dB的富裕度。
表1 各級(jí)放大器參數(shù)及系統(tǒng)的指標(biāo)
圖2 發(fā)送端和接收端信號(hào)光譜
圖3所示為EFEC線路側(cè)接收端24小時(shí)的糾前誤碼率，可以看出，在24小時(shí)掛機(jī)時(shí)各波長(zhǎng)通道的糾前誤碼率均未發(fā)生明顯變化，傳輸系統(tǒng)保持穩(wěn)定。糾前誤碼率在1.5E-3左右，小于FEC的極限糾前誤碼率3.0E-3。將系統(tǒng)在此狀態(tài)下進(jìn)行掛機(jī)誤碼測(cè)試，測(cè)試時(shí)間大于24小時(shí)（24小時(shí)30分鐘），未出現(xiàn)誤碼。因此，在此狀態(tài)下系統(tǒng)能長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行。
圖3 24小時(shí)FEC線路側(cè)糾前誤碼率
3 結(jié)束語(yǔ)
本文對(duì)超長(zhǎng)距離10Gb/s SDH光傳輸系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。經(jīng)過(guò)理論技術(shù)分析、實(shí)驗(yàn)室研究及系統(tǒng)試驗(yàn)調(diào)試，可以看出，在超長(zhǎng)距離傳輸系統(tǒng)中，采用遙泵放大技術(shù)可以極大地增加系統(tǒng)傳輸跨距。作為10Gb/s SDH系統(tǒng)的大容量超長(zhǎng)跨距傳輸，采用旁路遙泵技術(shù)的超長(zhǎng)跨距傳輸技術(shù)方案，可以實(shí)現(xiàn)442.2km的超長(zhǎng)跨距無(wú)中繼傳輸，系統(tǒng)的功能和性能都達(dá)到業(yè)界領(lǐng)先水平。
[1]TIWARI U,THYAGARAJAN K,SHENOY M R.Simulation and experimental characterization of Raman/EDFA hybrid amplifier with enhanced performance[J].Optics Communications,2009(282):1563-1566.
[2]閆舒怡,馬夢(mèng)軒.運(yùn)用EFEC技術(shù)實(shí)現(xiàn)超長(zhǎng)距離傳輸?shù)?0G SDH系統(tǒng)[J].光通信技術(shù),2013,37(5)：20-22.
[3]SHU Lin,DANIEL J,COSTELLO.Error Control Coding Second Edition[M].晏堅(jiān)，何元智，潘亞漢，等，譯.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.
[4]GRUNER-NIELSEN L,WANDEL M,KRISTENSEN P,et al.Dispersion-compensating fibers[J].Lightwave Technology Journal of,2005,23 (11):3566-3579.
[5]STENTZ A J.Optical communication system using multiple-order Raman amplifiers:US,US6163636[EP].2000.
[6]ZANG A K,YU C,XIN X,et al.Optimization on bandwidth in the third-order pumped distributed fiber Raman amplifier[J].Optical Engineering,2013,52(7):55-58.
[7]徐健，付成鵬，卜勤練,等.超長(zhǎng)跨距無(wú)中繼光傳輸系統(tǒng)中遠(yuǎn)程增益單元的研究[J].激光與光電子學(xué)進(jìn)展,2012（10）：98-103.
[8]MENYUK C R,MARKS B S.Interaction of polarization mode dispersion and nonlinearity in optical fiber transmission systems[J].Journal of Lightwave Technology,2006,24(7):2806-2826.
[9]ITU-T G.692-1998,Optical interfaces for multichannel systems with optical amplifiers[S].
Research on ultra-long distance unrepeated transmission using remote optical pump amplifier system
XIANG Min1,2,WANG Wei3,ZHANG Rui-qiang3,DAI Rui3, HUANG Chao1,2,YANG Si-hong1,2,YANG Fan1,2,XU Jian1,2
(1.SKL of OCTN,Wuhan 430205,China;2.Accelink Technologies Co.,Ltd., Wuhan 430205,China;3.Information&Telecommunication Company, State Grid Sichuan Electric Power Co.,Ltd.,Chengdu 610041,China)
The article introduces an experiment about ultra-long distance transmission of 10Gb/s SDH. Through the theoretical research and experimental testing,the transmission system has realized 442.2km unrepeated transmission for single wavelength of 10Gb/s SDH using ultra low loss fiber,enhanced forward error correction(EFEC),distributed wide spectra pump amplifier and remote optical pump amplifier in additional fiber.
ultra-long distance,unrepeated transmission,ROPA
TN929.11
A
1002-5561（2016）05-0019-03
10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2016.05.006
2016-01-04。
項(xiàng)旻（1992-），男，工程師，從事光纖通信系統(tǒng)與光器件方面的研發(fā)工作。
猜你喜歡
基于擾動(dòng)觀察法的光通信接收端優(yōu)化策略汽車實(shí)用技術(shù)(2022年5期)2022-04-02 09:36:22 頂管接收端脫殼及混凝土澆筑關(guān)鍵技術(shù)石家莊鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)(2021年1期)2021-06-09 06:06:38 一種設(shè)置在密閉結(jié)構(gòu)中的無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)新能源科技(2021年6期)2021-04-02 22:43:34 基于多接收線圈的無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)優(yōu)化研究科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新(2021年7期)2021-03-23 06:37:42 核級(jí)工藝管道支撐跨距研究中國(guó)科技縱橫(2020年19期)2020-04-16 06:30:04 CTC Global發(fā)布超高強(qiáng)度導(dǎo)線 適用大跨距重冰雪輸電項(xiàng)目纖維復(fù)合材料(2018年4期)2018-02-18 19:02:51 設(shè)計(jì)時(shí)速120 km線路架空剛性懸掛接觸網(wǎng)跨距選擇城市軌道交通研究(2017年10期)2017-11-21 11:16:32 面向5G的緩存輔助多天線中繼策略電信科學(xué)(2017年6期)2017-07-01 15:44:35 中繼測(cè)控鏈路動(dòng)態(tài)分析與計(jì)算方法研究航天器工程(2015年3期)2015-10-28 03:35:28 有關(guān)大跨距同軸孔系加工方法的研究鍛壓裝備與制造技術(shù)(2015年2期)2015-06-26 09:00:30
項(xiàng) 旻，王 煒，張瑞強(qiáng)，戴 睿，黃 超，楊思宏，楊 帆，徐 健
(1.光纖通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢430205；2.武漢光迅科技股份有限公司，武漢430205；3.國(guó)網(wǎng)四川省電力公司 信息通信公司，成都610041）
遙泵系統(tǒng)無(wú)中繼超長(zhǎng)跨距傳輸?shù)难芯?/p>
項(xiàng) 旻1,2，王 煒3，張瑞強(qiáng)3，戴 睿3，黃 超1,2，楊思宏1,2，楊 帆1,2，徐 健1,2
(1.光纖通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢430205；2.武漢光迅科技股份有限公司，武漢430205；3.國(guó)網(wǎng)四川省電力公司 信息通信公司，成都610041）
對(duì)超長(zhǎng)距離10G b/s SD H光傳輸系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。系統(tǒng)采用超低損光纖作為傳輸介質(zhì)，使用增強(qiáng)型前向糾錯(cuò)（EFEC）技術(shù)、分布式寬譜泵浦技術(shù)和旁路遙泵技術(shù)。通過(guò)理論研究和實(shí)驗(yàn)測(cè)試，實(shí)現(xiàn)了單波10G b/s同步數(shù)字體系（SD H）系統(tǒng)442.2km無(wú)中繼傳輸。
超長(zhǎng)跨距；無(wú)中繼傳輸；遙泵技術(shù)
0 引言
光纖通信已經(jīng)成為電力通信系統(tǒng)主要的通信方式，大容量超長(zhǎng)跨距無(wú)中繼光傳輸技術(shù)已經(jīng)成為業(yè)界的研究熱點(diǎn)。該技術(shù)在大容量超長(zhǎng)跨距無(wú)中繼光傳輸線路不需要中繼供電，不僅可以降低光中繼站的建設(shè)成本，還可以減少通信網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)成本，提高傳輸系統(tǒng)的可靠性和傳輸質(zhì)量，特別適用于一些跨越惡劣地形不便供電中繼的長(zhǎng)距離通信場(chǎng)合。因此，對(duì)超高壓、特高壓輸電線路的建設(shè)和發(fā)展有著不可替代的重要作用。
目前，輸電線路如果僅考慮電力傳輸，傳輸站距可以達(dá)到500km以上，但是通信站距還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到此水平?，F(xiàn)有國(guó)家電網(wǎng)使用最多的長(zhǎng)距離傳輸系統(tǒng)是2.5Gb/s SDH系統(tǒng)。在特高壓項(xiàng)目中，向家壩-上海±800kV特高壓直流輸電工程總長(zhǎng)度為1907km，2.5G SDH系統(tǒng)，長(zhǎng)度在1000km以上。隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來(lái)，電力系統(tǒng)所需的容量肯定越來(lái)越大。以下，我們將分析基于后向雙極遙泵系統(tǒng)的10Gb/s SDH超長(zhǎng)跨距傳輸方案，并對(duì)其進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試，以期為今后大容量超長(zhǎng)跨距無(wú)中繼光傳輸系統(tǒng)的應(yīng)用提供參考。
1 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)及原理
光纖損耗、色散、噪聲和非線性效應(yīng)是影響大容量超長(zhǎng)跨距無(wú)中繼光傳輸系統(tǒng)的主要因素。要克服這4種因素所涉及的關(guān)鍵技術(shù)包括混合式放大技術(shù)[1]、增強(qiáng)型前向糾錯(cuò)技術(shù)[2,3]、色散補(bǔ)償技術(shù)[4]、分布式寬譜泵浦技術(shù)[5,6]、遙泵放大技術(shù)[7]及非線性克服技術(shù)[8]等。下面對(duì)本文所涉及到的核心技術(shù)和OSNR的計(jì)算作簡(jiǎn)單介紹。
①混合式放大技術(shù)：喇曼放大器（RFA）的帶寬很寬而且噪聲較低，但增益不及摻鉺光纖放大器（EDFA）。而EDFA增益較高，但噪聲系數(shù)不如RFA，且只能放大C波段（1530～1565nm）的信號(hào)?；旌鲜椒糯蠹夹g(shù)就是融合了兩者的優(yōu)點(diǎn)，將EDFA和RFA級(jí)聯(lián)，通過(guò)統(tǒng)一控制、均衡調(diào)整和精確補(bǔ)償?shù)燃夹g(shù)，得到擁有高集成度、高增益、高輸出、低噪聲及高效率的光放大系統(tǒng)。
②增強(qiáng)型前向糾錯(cuò)技術(shù)：前向糾錯(cuò)技術(shù)是一種編碼技術(shù)，指在發(fā)送端的信息序列中加入冗余字節(jié)，在接收端利用序列中的冗余字節(jié)信息檢測(cè)并糾正原信息字節(jié)序列在傳輸過(guò)程中可能產(chǎn)生的誤碼，從而有效地降低系統(tǒng)誤碼率。開銷是指在發(fā)送端加入冗余字節(jié)的比例，編碼增益與開銷有關(guān)，開銷越大，編碼增益越大。一般光纖通信系統(tǒng)中使用的是7%開銷的FEC，編碼增益可以達(dá)到8dB。此次實(shí)驗(yàn)使用的是15%開銷的增強(qiáng)型FEC，編碼增益可以達(dá)到9.7dB。
③遙泵放大技術(shù)：遠(yuǎn)程泵浦放大器（Remote Optically Pumped Amplifier,ROPA）由遠(yuǎn)程增益單元（Remote Gain Unit,RGU）和遠(yuǎn)程泵浦單元（Remote Pump Unit,RPU）兩部分組成。將摻鉺光纖放大器中的泵浦源與摻鉺光纖分開，使摻鉺光纖置于線路的中間，兩者之間的距離大約為100km。泵浦源以遠(yuǎn)程泵浦的形式經(jīng)過(guò)光纖去激發(fā)線路中的摻鉺光纖實(shí)現(xiàn)放大，泵浦激光器的波長(zhǎng)為1480nm，經(jīng)過(guò)合波器進(jìn)入摻鉺光纖。要求遠(yuǎn)程泵浦源的功率很大，才能對(duì)信號(hào)光起到激發(fā)放大的作用，僅遙泵光放大的增益就可以達(dá)到30dB。
④光信噪比的計(jì)算：對(duì)于傳輸系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，光放大器會(huì)積累受激自發(fā)輻射噪聲（ASE），當(dāng)信號(hào)能量埋沒(méi)在噪聲能量里時(shí)，接收端無(wú)法正確解析信號(hào)。因此，在設(shè)計(jì)長(zhǎng)距離傳輸系統(tǒng)方案時(shí)必須對(duì)系統(tǒng)的OSNR進(jìn)行估算，以確保傳輸系統(tǒng)接收端OSNR滿足模塊要求。參考ITU-T G.692[9]標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)接收端光信噪比的計(jì)算公式可簡(jiǎn)化為：
式（1）中Pin為入纖光功率，NFsys為系統(tǒng)噪聲指數(shù)。
對(duì)于光放大器的級(jí)聯(lián)應(yīng)用，可以將級(jí)聯(lián)的光放大器段落等效成單個(gè)光放大器，從而可以計(jì)算出此系統(tǒng)等效光放大器的噪聲指數(shù)：
式（2）中NFi、Gi、Li分別為每臺(tái)光放大器的噪聲指數(shù)、增益以及對(duì)應(yīng)傳輸線路的損耗。將式（2）代入式（1）即可得到系統(tǒng)的OSNR。
2 系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)和結(jié)果分析
本次實(shí)驗(yàn)基于遙泵系統(tǒng)10Gb/s SDH超長(zhǎng)跨距傳輸實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)方案的結(jié)構(gòu)如圖1所示。
首先，發(fā)送端10G業(yè)務(wù)信號(hào)進(jìn)入EFEC使用高開銷的編碼方式進(jìn)行編碼，速率變?yōu)檫M(jìn)入EFEC之前的1.15倍。然后，通過(guò)線路側(cè)可調(diào)諧光源（TLS）和受激布里淵散射效應(yīng)（SBS）抑制器件，出EFEC，SBS抑制器件可以有效抑制光纖中的非線性效應(yīng)。最后，信號(hào)光進(jìn)入BA進(jìn)行放大，并與前向喇曼放大器的泵浦光一起進(jìn)入傳輸光纖，前向喇曼放大器可以在第一段光纖線路的前50km左右產(chǎn)生增益。第一段傳輸鏈路光纖長(zhǎng)度為331.6km，經(jīng)過(guò)此光纖傳輸后進(jìn)入遠(yuǎn)程增益單元（RGU）對(duì)衰減的信號(hào)光進(jìn)行功率放大。RGU的輸出連接兩根纖芯，RGU信號(hào)光輸出端連接業(yè)務(wù)纖芯，RGU泵浦輸入端連接傳輸泵浦光的纖芯。由于RGU使用低濃度鉺離子的摻鉺光纖，遠(yuǎn)程泵浦單元（RPU）采用了高功率的泵浦技術(shù)，信號(hào)光通過(guò)RGU內(nèi)部的摻鉺光纖時(shí)被接收端RPU的泵浦光反向激勵(lì)實(shí)現(xiàn)增益超過(guò)20dB的信號(hào)放大。放大后的信號(hào)光進(jìn)入第二段長(zhǎng)度為110.6km的光纖鏈路，后向喇曼放大器可以在第二段光纖線路中產(chǎn)生增益，最后信號(hào)光進(jìn)入接收端的PA進(jìn)行放大。
圖1 基于遙泵系統(tǒng)10Gb/s SDH傳輸方案結(jié)構(gòu)圖
系統(tǒng)總長(zhǎng)度為442.2km，G.652光纖的色散系數(shù)為17ps/(nm·km)，此次使用的 EFEC的色散容限為1600ps/nm，對(duì)應(yīng)光纖的長(zhǎng)度為94km，因此需在接收端進(jìn)行360km的色散補(bǔ)償。經(jīng)過(guò)色散補(bǔ)償后的信號(hào)進(jìn)入EFEC線路側(cè)進(jìn)行解碼，最后在客戶側(cè)輸出原10G業(yè)務(wù)信號(hào)。
此次實(shí)驗(yàn)使用的是超低損光纖，光纖損耗小于0.18dB/km。第一段331.6km的光纖損耗為59.29dB，第二段110.6km的光纖損耗為79.69dB。線路總長(zhǎng)度為442.2km，總衰耗為78.69dB。系統(tǒng)各放大器的噪聲指數(shù)、增益、輸入、輸出光功率及光信噪比如表1所示。模擬得到系統(tǒng)OSNR的理論值為12.83dB。圖2為光譜儀測(cè)試的信號(hào)光譜曲線，信號(hào)光的波長(zhǎng)是1550.12nm，光譜儀實(shí)際測(cè)試為12.75dB，與理論值相符。經(jīng)測(cè)試，在有EFEC的情況下，對(duì)接收端OSNR的極限要求約為11.5dB，系統(tǒng)仍有約1dB的富裕度。
表1 各級(jí)放大器參數(shù)及系統(tǒng)的指標(biāo)
圖2 發(fā)送端和接收端信號(hào)光譜
圖3所示為EFEC線路側(cè)接收端24小時(shí)的糾前誤碼率，可以看出，在24小時(shí)掛機(jī)時(shí)各波長(zhǎng)通道的糾前誤碼率均未發(fā)生明顯變化，傳輸系統(tǒng)保持穩(wěn)定。糾前誤碼率在1.5E-3左右，小于FEC的極限糾前誤碼率3.0E-3。將系統(tǒng)在此狀態(tài)下進(jìn)行掛機(jī)誤碼測(cè)試，測(cè)試時(shí)間大于24小時(shí)（24小時(shí)30分鐘），未出現(xiàn)誤碼。因此，在此狀態(tài)下系統(tǒng)能長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行。
圖3 24小時(shí)FEC線路側(cè)糾前誤碼率
3 結(jié)束語(yǔ)
本文對(duì)超長(zhǎng)距離10Gb/s SDH光傳輸系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。經(jīng)過(guò)理論技術(shù)分析、實(shí)驗(yàn)室研究及系統(tǒng)試驗(yàn)調(diào)試，可以看出，在超長(zhǎng)距離傳輸系統(tǒng)中，采用遙泵放大技術(shù)可以極大地增加系統(tǒng)傳輸跨距。作為10Gb/s SDH系統(tǒng)的大容量超長(zhǎng)跨距傳輸，采用旁路遙泵技術(shù)的超長(zhǎng)跨距傳輸技術(shù)方案，可以實(shí)現(xiàn)442.2km的超長(zhǎng)跨距無(wú)中繼傳輸，系統(tǒng)的功能和性能都達(dá)到業(yè)界領(lǐng)先水平。
[1]TIWARI U,THYAGARAJAN K,SHENOY M R.Simulation and experimental characterization of Raman/EDFA hybrid amplifier with enhanced performance[J].Optics Communications,2009(282):1563-1566.
[2]閆舒怡,馬夢(mèng)軒.運(yùn)用EFEC技術(shù)實(shí)現(xiàn)超長(zhǎng)距離傳輸?shù)?0G SDH系統(tǒng)[J].光通信技術(shù),2013,37(5)：20-22.
[3]SHU Lin,DANIEL J,COSTELLO.Error Control Coding Second Edition[M].晏堅(jiān)，何元智，潘亞漢，等，譯.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.
[4]GRUNER-NIELSEN L,WANDEL M,KRISTENSEN P,et al.Dispersion-compensating fibers[J].Lightwave Technology Journal of,2005,23 (11):3566-3579.
[5]STENTZ A J.Optical communication system using multiple-order Raman amplifiers:US,US6163636[EP].2000.
[6]ZANG A K,YU C,XIN X,et al.Optimization on bandwidth in the third-order pumped distributed fiber Raman amplifier[J].Optical Engineering,2013,52(7):55-58.
[7]徐健，付成鵬，卜勤練,等.超長(zhǎng)跨距無(wú)中繼光傳輸系統(tǒng)中遠(yuǎn)程增益單元的研究[J].激光與光電子學(xué)進(jìn)展,2012（10）：98-103.
[8]MENYUK C R,MARKS B S.Interaction of polarization mode dispersion and nonlinearity in optical fiber transmission systems[J].Journal of Lightwave Technology,2006,24(7):2806-2826.
[9]ITU-T G.692-1998,Optical interfaces for multichannel systems with optical amplifiers[S].
Research on ultra-long distance unrepeated transmission using remote optical pump amplifier system
XIANG Min1,2,WANG Wei3,ZHANG Rui-qiang3,DAI Rui3, HUANG Chao1,2,YANG Si-hong1,2,YANG Fan1,2,XU Jian1,2
(1.SKL of OCTN,Wuhan 430205,China;2.Accelink Technologies Co.,Ltd., Wuhan 430205,China;3.Information&Telecommunication Company, State Grid Sichuan Electric Power Co.,Ltd.,Chengdu 610041,China)
The article introduces an experiment about ultra-long distance transmission of 10Gb/s SDH. Through the theoretical research and experimental testing,the transmission system has realized 442.2km unrepeated transmission for single wavelength of 10Gb/s SDH using ultra low loss fiber,enhanced forward error correction(EFEC),distributed wide spectra pump amplifier and remote optical pump amplifier in additional fiber.
ultra-long distance,unrepeated transmission,ROPA
TN929.11
A
1002-5561（2016）05-0019-03
10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2016.05.006
2016-01-04。
項(xiàng)旻（1992-），男，工程師，從事光纖通信系統(tǒng)與光器件方面的研發(fā)工作。
猜你喜歡
汽車實(shí)用技術(shù)(2022年5期)2022-04-02 09:36:22
石家莊鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)(2021年1期)2021-06-09 06:06:38
新能源科技(2021年6期)2021-04-02 22:43:34
科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新(2021年7期)2021-03-23 06:37:42
中國(guó)科技縱橫(2020年19期)2020-04-16 06:30:04
纖維復(fù)合材料(2018年4期)2018-02-18 19:02:51
城市軌道交通研究(2017年10期)2017-11-21 11:16:32
電信科學(xué)(2017年6期)2017-07-01 15:44:35
航天器工程(2015年3期)2015-10-28 03:35:28
鍛壓裝備與制造技術(shù)(2015年2期)2015-06-26 09:00:30
