張 樂，鄧麗娜

（國家電網(wǎng)吳忠供電公司，寧夏 吳忠 751100）

干線傳輸中的波分技術應用

張 樂，鄧麗娜

（國家電網(wǎng)吳忠供電公司，寧夏 吳忠 751100）

隨著通信網(wǎng)絡的發(fā)展，網(wǎng)絡雙端對帶寬的需求越來越大，傳統(tǒng)的干線傳輸存在一定的技術瓶頸，波分技術的出現(xiàn)，極大程度上解決了網(wǎng)絡流量的帶寬需求。文章通過對波分技術在干線傳輸中的原理、應用和具體設計進行描寫，探討了該技術在干線傳輸中的可行性，為未來干線智能化發(fā)展提供了相關思路。

干線傳輸；波分技術；網(wǎng)絡

隨著光纖技術的不斷發(fā)展，光纖應用的覆蓋范圍也越來越大[1]，已經(jīng)逐步代替了傳統(tǒng)的電纜和雙絞線進行傳輸，速度更快、也更加高效，傳輸容量大、電磁干擾也比較小，隨著通信網(wǎng)絡的日漸發(fā)達，移動互聯(lián)的通信商和用戶對于干線傳輸過程中的技術要求也越來越高，此時，為了更好地加強傳輸效率和質(zhì)量，波分技術正逐漸在干線傳輸網(wǎng)絡中得到應用。

波分技術是一種可以在信道上同時進行不同波長信號的傳輸方式，不同波長的信號之間互不干擾，這也就能夠充分提升單根光纖的傳輸質(zhì)量和效率，極大程度上降低了設備的成本，在提高經(jīng)濟性的同時，也提升了整體的傳輸效率，而且，在進行技術更新的時候，已經(jīng)安裝好的光纖不需要更換。基于以上眾多優(yōu)點，在未來的干線傳輸中，波分技術必將得到越來越多的應用。

1 波分技術原理

從技術上來說，波分技術擁有多個優(yōu)勢，首先是傳輸容量巨大[2]，在傳輸過程中，單波的通路數(shù)可以達到80，速率最大可以達到100 Gbit/s。其次是光纖資源的節(jié)省程度，光纖相對來說還是成本比較高的傳輸實體，而波分技術系統(tǒng)則可以掛設多個終端設備，從而節(jié)省了光纖資源。未來的網(wǎng)絡流量將持續(xù)增長，接入網(wǎng)對帶寬的要求也會逐漸增大，而彼時的波分技術將具有更多的優(yōu)勢可言。波分光纖也非常利于升級改造，可以同時兼容多個模擬信號，傳輸任意速率的信號，而且波分系統(tǒng)不需要從物理方面進行改造，只需要對兩端的發(fā)射機接收機進行更換即可，方便可靠?；谝陨蟽?yōu)點，再加上系統(tǒng)中接入的摻鉺光纖放大器（Erbium-doped Optical Fiber Ampli fi er，EDFA），波分技術可以幫助未來全方位地進行全網(wǎng)絡化干線傳輸發(fā)展打下基礎。

波分技術的原理與其他存在區(qū)別，在一根光纖中，可以間隔多個不同波長的信號，信號之間不存在任何干擾，利用耦合技術，不同的波長信號能夠合成一路，全部接入到光纖中，而在接收端，則可以采用分離技術，光纖的傳輸一路信號還可以進行還原，這是波分技術的理論模型，從概念上來進行劃分，波分技術可以分成集成式系統(tǒng)和開放式系統(tǒng)兩種，波分技術系統(tǒng)內(nèi)的光源一定要足夠長，并且光波長也需要是干線傳輸系統(tǒng)的標準波長，集成式系統(tǒng)和開放式系統(tǒng)的區(qū)別主要在于對于終端設備的使用。

波分技術系統(tǒng)的傳輸主要有兩種方式，分別是雙纖單向和單纖雙向傳輸。雙纖單向的實質(zhì)是使用兩根光纖完成兩個方向的傳輸，而其中任何一根光纖至傳輸一個方向的信號，設備和線路都是獨立的，互相并不干擾，而單纖雙向的傳輸則是一根光纖同時傳輸兩個方向的光通路。

波分技術的關鍵點主要有3個，分別是光濾波技術、光放大技術和光源技術。光濾波技術是各類復用器和解復用器的基礎，能夠充分實現(xiàn)光波的合成和分波，也可以同時使用EDFA獲得平坦的增益結果，主要指標包括依據(jù)波長進行定義的損耗，表征通道選擇程度的通道隔離度，對溫度和振動變化敏感程度的環(huán)境穩(wěn)定性，表征通道寬度的通道帶寬如圖1所示，為波分復用技術在通信技術中的應用簡圖。

圖1 波分復用在通信系統(tǒng)中的應用

光信號在光纖中傳播會存在一定程度的損耗，對于線路較長損耗嚴重的段落就要采用一定的技術進行光能量補償，最早的補償技術主要是采用電再生的方法，使用能量再生器，在波分技術中，有多少個信號就需要多少個再生器，再生器是先將光信號轉(zhuǎn)換為電信號再生后再進一步進行轉(zhuǎn)換，利用光纖放大器可以放大單波長的信號，也能放大一個波長范圍內(nèi)的信號，滿足了波分系統(tǒng)的要求。造成光通信系統(tǒng)的光主要是來自于光源，光線能夠耦合大部分的能量，因此，距離被動信號的傳輸就會更遠，除了普通的通信系統(tǒng)對光源有具體的要求外，波分技術還需要在單縱模式下工作，波長線寬也要盡可能的小，而且需要是可調(diào)諧信號，激光器的頻率調(diào)節(jié)不能過大，該頻率調(diào)節(jié)會導致不同信道的干擾，這是波分技術不能容忍的，所以直接調(diào)制不適合速率較大的系統(tǒng)，可采用外部調(diào)制法來解決調(diào)節(jié)問題，而且波長和輸出的功率都必須穩(wěn)定，波分技術和相應的頻譜解釋如圖2所示。

2 波分技術在干線傳輸中的設計

網(wǎng)絡容量的大小可以影響到信息傳輸?shù)牧鲿吵潭?，近年來，網(wǎng)絡信息的傳輸呈現(xiàn)直線增長，干線傳輸?shù)膲毫χ饾u提高，因此，進行相應的擴容是運營商必須要嘗試解決的問題，波分傳輸系統(tǒng)是當前網(wǎng)絡擴容最實用的方式。干線傳輸網(wǎng)絡主要是由傳輸系統(tǒng)組成，主要用于省內(nèi)各市縣，或者鄰省之間的電力信號傳輸。

網(wǎng)絡容量是波分技術進行規(guī)劃的首要選擇[3]，需要滿足未來幾年內(nèi)的流量增長，然后是線路段的設置，在波分技術的實際應用中，一般傳輸站點之間的距離都很長，在傳輸過程中信號會減弱，色散的影響也比較大，因此中繼站的設置要合理，中繼站的設置直接關系到波分系統(tǒng)的傳輸質(zhì)量，設計需要避免過大距離的跨度和長距離的五點終端復用段。之后是保護方式的設置，需要考慮到業(yè)務類型和重要性，對于不同的業(yè)務類型，要適當?shù)剡x擇合適的保護方式，目前應用比較多的是環(huán)網(wǎng)應用保護。在進行傳輸系統(tǒng)設計的時候，首先要對業(yè)務進行整體分析，包括內(nèi)部業(yè)務、國際電路業(yè)務、光傳送網(wǎng)（Optical Transport Network，OTN）業(yè)務等，都是在干線傳輸網(wǎng)絡中很重要的終端，尤其在近年來，各個國家的通信業(yè)務發(fā)展速度非常迅猛，業(yè)務預測本身就存在很大的不確定性，所以按照網(wǎng)絡結構都需要進行超前的建設，長途建設網(wǎng)的建設需要適當提前，當年的建設應該滿足下一個兩年的數(shù)據(jù)業(yè)務需求。提前進行規(guī)劃可以帶來很多好處，比如規(guī)劃和維護處清晰的數(shù)據(jù)鏈路，可以使得網(wǎng)絡和業(yè)務在擴容的升級方面影響極大降低，配置布局合理，根據(jù)網(wǎng)絡目標和業(yè)務需求情況進行合理布局和安排。不同城市間的波分系統(tǒng)遠距離傳輸如圖3所示。

圖2 波分技術頻譜

圖3 不同城市間的波分系統(tǒng)遠距離傳輸

節(jié)點選取和站點設置是另一個考慮的內(nèi)容，根據(jù)不同城市的距離和流量需求，可以設計不同的方案進行模擬，例如配置上下站點的對象關系映射（Object-Relational Mapping，ORM）站，業(yè)務量小或者需求小的地方會存在較少的業(yè)務調(diào)度，應該尋求進行簡化的站點設置，綜合的方案設計需要考慮經(jīng)濟性，盡量讓網(wǎng)絡結構更加簡潔，設備的占地更少，便于進行后期維護。并且在波分應用中，業(yè)務調(diào)度需要更加便捷，不需要下路的業(yè)務進行直接串通，避免了業(yè)務下路造成的終端設備的浪費，而且下路設備的傳輸質(zhì)量也會產(chǎn)生一定的影響。光波是一種電磁波，波長的級別在微米級，現(xiàn)在用于進行光纖通信在近紅燈區(qū)。光纖按照傳輸模式的分類可以分為單模光纖和多模光纖，單模光纖是指在光纖中傳輸一種模式，一般來說，波分系統(tǒng)的通路間隔是均勻的，也可以是非均勻的。非均勻的通路間隔可以有效抑制光纖的四波混頻效應。

接下來考慮的是傳輸系統(tǒng)設置，波分技術的系統(tǒng)主要需要多種的站型配合工作，線路中需要配備光纖路放大站。上路和下路光纖配置都需要擁有，主要包含光復用、解復用單元、光放大單元，波長轉(zhuǎn)換單元、光監(jiān)控單元和色散補償模塊，復用傳輸中，最重要的器件是光分波器，波長系統(tǒng)對于波分技術非常重要，如果不能合理分配，可能會造成通路之間的互相干擾，導致誤碼率的上升。

波分系統(tǒng)需要進行相應的保護設置，對于傳輸網(wǎng)來說，網(wǎng)絡任何一個故障都會帶來非常重要的影響，因此，網(wǎng)絡保護是第一步，加載業(yè)務應該進行平均分配，網(wǎng)管上的加載應該能夠迅速倒換到另一個上面，這樣可以實現(xiàn)業(yè)務的環(huán)網(wǎng)保護。設置雙重保護機制是有效保護的基礎，在發(fā)送端和客戶端均進行保護，將保護通路假設在兩個設備中，這種保護可以保護波分系統(tǒng)也可以保護合波器。

波分技術傳輸線路設計方面，首先要考慮光纖的種類，一般來說，有G652，G653，G655型光纖，然后是光纜路由，還要考慮線路的非線性效應、色散補償、衰耗補償，可以通過對波分技術的前期計算來進行確定，從網(wǎng)絡總體拓撲結構來說，比較常用的是鏈式結構，鏈式結構可以完成端到端的業(yè)務調(diào)動，中間站點可以用放大模塊和色散補償模塊進行衰耗和色散的補償。

在所有的安排和仿真完成置換后，就可以對工程方面的具體問題進行測試調(diào)研，在測試中，首先確定好系統(tǒng)測試的參考點，其次是系統(tǒng)的光道測試，需要考慮通道內(nèi)部的輸出功率和功率差，還要對通道的信噪比進行測試分析，完成以上測試之后，確定波分干線傳輸?shù)目捎眯院蛯嵱眯浴?/p>

3 結語

當前的網(wǎng)絡傳輸面臨一定的技術瓶頸，寬帶需求很大，光纜資源匱乏，而基于波分技術的干線傳輸則解決了當前網(wǎng)絡對帶寬的極大需求，波分系統(tǒng)的傳輸速率巨大，信道復用數(shù)也是加倍，可以充分滿足未來幾年對傳輸網(wǎng)絡貸款的需求。網(wǎng)絡整體采用封層結構，底層網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)要匯聚到核心層的干線網(wǎng)絡傳輸?shù)男掠媱?，波分技術的全面發(fā)展必將是未來的發(fā)展趨勢。

未來的波分技術會向著更大容量的方向發(fā)展，傳輸容量的擴大可以通過提高通道速率，增加復用波長數(shù)來實現(xiàn)，目前的波分網(wǎng)絡還處于終端和終端之間的點對點模式，但是隨著光節(jié)點技術的不斷發(fā)展，具備光環(huán)器的全光網(wǎng)絡必將投入使用，光環(huán)器可以對光信號進行處理，成本會極大降低，簡化網(wǎng)絡結構，提高網(wǎng)絡的穩(wěn)定性，是未來傳輸網(wǎng)絡的發(fā)展方向，最終實現(xiàn)網(wǎng)絡的全范圍智能化。

[1]孫曉明.波分技術的現(xiàn)狀及應用研究[D].長春：吉林大學，2006.

[2]李秋琰.密集波分復用技術及全光網(wǎng)絡研究[J].信息通信，2016（7）：172-173.

[3]于飛.波分技術在干線傳輸網(wǎng)中的應用研究[D].杭州：浙江大學，2014.

Application of wavelength-division multiplexing in trunk transmission

Zhang Le, Deng Lina
（State Grid Wuzhong Power Supply Company, Wuzhong 751100, China）

With the development of communication network, the network of double end growing demand for bandwidth. The traditional trunk transmission has certain technical bottlenecks. The emergence of wavelength-division multiplexing solves the bandwidth demand of network traf fi c to a great extent. This paper describes the principle, application and the speci fi c design of wavelength-division multiplexing in trunk transmission, discusses the feasibility of the technology in the trunk transmission, and provides the relevant ideas for the future intelligent development of trunk.

trunk transmission; wavelength-division multiplexing; network

張樂（1982— ），男，寧夏吳忠人，本科，工程師；研究方向：光通信。