干线传输中的波分技术应用

张 乐，邓丽娜

（国家电网吴忠供电公司，宁夏 吴忠 751100）

干线传输中的波分技术应用

张 乐，邓丽娜

（国家电网吴忠供电公司，宁夏 吴忠 751100）

随着通信网络的发展，网络双端对带宽的需求越来越大，传统的干线传输存在一定的技术瓶颈，波分技术的出现，极大程度上解决了网络流量的带宽需求。文章通过对波分技术在干线传输中的原理、应用和具体设计进行描写，探讨了该技术在干线传输中的可行性，为未来干线智能化发展提供了相关思路。

干线传输；波分技术；网络

随着光纤技术的不断发展，光纤应用的覆盖范围也越来越大[1]，已经逐步代替了传统的电缆和双绞线进行传输，速度更快、也更加高效，传输容量大、电磁干扰也比较小，随着通信网络的日渐发达，移动互联的通信商和用户对于干线传输过程中的技术要求也越来越高，此时，为了更好地加强传输效率和质量，波分技术正逐渐在干线传输网络中得到应用。

波分技术是一种可以在信道上同时进行不同波长信号的传输方式，不同波长的信号之间互不干扰，这也就能够充分提升单根光纤的传输质量和效率，极大程度上降低了设备的成本，在提高经济性的同时，也提升了整体的传输效率，而且，在进行技术更新的时候，已经安装好的光纤不需要更换。基于以上众多优点，在未来的干线传输中，波分技术必将得到越来越多的应用。

1 波分技术原理

从技术上来说，波分技术拥有多个优势，首先是传输容量巨大[2]，在传输过程中，单波的通路数可以达到80，速率最大可以达到100 Gbit/s。其次是光纤资源的节省程度，光纤相对来说还是成本比较高的传输实体，而波分技术系统则可以挂设多个终端设备，从而节省了光纤资源。未来的网络流量将持续增长，接入网对带宽的要求也会逐渐增大，而彼时的波分技术将具有更多的优势可言。波分光纤也非常利于升级改造，可以同时兼容多个模拟信号，传输任意速率的信号，而且波分系统不需要从物理方面进行改造，只需要对两端的发射机接收机进行更换即可，方便可靠。基于以上优点，再加上系统中接入的掺铒光纤放大器（Erbium-doped Optical Fiber Ampli fi er，EDFA），波分技术可以帮助未来全方位地进行全网络化干线传输发展打下基础。

波分技术的原理与其他存在区别，在一根光纤中，可以间隔多个不同波长的信号，信号之间不存在任何干扰，利用耦合技术，不同的波长信号能够合成一路，全部接入到光纤中，而在接收端，则可以采用分离技术，光纤的传输一路信号还可以进行还原，这是波分技术的理论模型，从概念上来进行划分，波分技术可以分成集成式系统和开放式系统两种，波分技术系统内的光源一定要足够长，并且光波长也需要是干线传输系统的标准波长，集成式系统和开放式系统的区别主要在于对于终端设备的使用。

波分技术系统的传输主要有两种方式，分别是双纤单向和单纤双向传输。双纤单向的实质是使用两根光纤完成两个方向的传输，而其中任何一根光纤至传输一个方向的信号，设备和线路都是独立的，互相并不干扰，而单纤双向的传输则是一根光纤同时传输两个方向的光通路。

波分技术的关键点主要有3个，分别是光滤波技术、光放大技术和光源技术。光滤波技术是各类复用器和解复用器的基础，能够充分实现光波的合成和分波，也可以同时使用EDFA获得平坦的增益结果，主要指标包括依据波长进行定义的损耗，表征通道选择程度的通道隔离度，对温度和振动变化敏感程度的环境稳定性，表征通道宽度的通道带宽如图1所示，为波分复用技术在通信技术中的应用简图。

图1 波分复用在通信系统中的应用

光信号在光纤中传播会存在一定程度的损耗，对于线路较长损耗严重的段落就要采用一定的技术进行光能量补偿，最早的补偿技术主要是采用电再生的方法，使用能量再生器，在波分技术中，有多少个信号就需要多少个再生器，再生器是先将光信号转换为电信号再生后再进一步进行转换，利用光纤放大器可以放大单波长的信号，也能放大一个波长范围内的信号，满足了波分系统的要求。造成光通信系统的光主要是来自于光源，光线能够耦合大部分的能量，因此，距离被动信号的传输就会更远，除了普通的通信系统对光源有具体的要求外，波分技术还需要在单纵模式下工作，波长线宽也要尽可能的小，而且需要是可调谐信号，激光器的频率调节不能过大，该频率调节会导致不同信道的干扰，这是波分技术不能容忍的，所以直接调制不适合速率较大的系统，可采用外部调制法来解决调节问题，而且波长和输出的功率都必须稳定，波分技术和相应的频谱解释如图2所示。

2 波分技术在干线传输中的设计

网络容量的大小可以影响到信息传输的流畅程度，近年来，网络信息的传输呈现直线增长，干线传输的压力逐渐提高，因此，进行相应的扩容是运营商必须要尝试解决的问题，波分传输系统是当前网络扩容最实用的方式。干线传输网络主要是由传输系统组成，主要用于省内各市县，或者邻省之间的电力信号传输。

网络容量是波分技术进行规划的首要选择[3]，需要满足未来几年内的流量增长，然后是线路段的设置，在波分技术的实际应用中，一般传输站点之间的距离都很长，在传输过程中信号会减弱，色散的影响也比较大，因此中继站的设置要合理，中继站的设置直接关系到波分系统的传输质量，设计需要避免过大距离的跨度和长距离的五点终端复用段。之后是保护方式的设置，需要考虑到业务类型和重要性，对于不同的业务类型，要适当地选择合适的保护方式，目前应用比较多的是环网应用保护。在进行传输系统设计的时候，首先要对业务进行整体分析，包括内部业务、国际电路业务、光传送网（Optical Transport Network，OTN）业务等，都是在干线传输网络中很重要的终端，尤其在近年来，各个国家的通信业务发展速度非常迅猛，业务预测本身就存在很大的不确定性，所以按照网络结构都需要进行超前的建设，长途建设网的建设需要适当提前，当年的建设应该满足下一个两年的数据业务需求。提前进行规划可以带来很多好处，比如规划和维护处清晰的数据链路，可以使得网络和业务在扩容的升级方面影响极大降低，配置布局合理，根据网络目标和业务需求情况进行合理布局和安排。不同城市间的波分系统远距离传输如图3所示。

图2 波分技术频谱

图3 不同城市间的波分系统远距离传输

节点选取和站点设置是另一个考虑的内容，根据不同城市的距离和流量需求，可以设计不同的方案进行模拟，例如配置上下站点的对象关系映射（Object-Relational Mapping，ORM）站，业务量小或者需求小的地方会存在较少的业务调度，应该寻求进行简化的站点设置，综合的方案设计需要考虑经济性，尽量让网络结构更加简洁，设备的占地更少，便于进行后期维护。并且在波分应用中，业务调度需要更加便捷，不需要下路的业务进行直接串通，避免了业务下路造成的终端设备的浪费，而且下路设备的传输质量也会产生一定的影响。光波是一种电磁波，波长的级别在微米级，现在用于进行光纤通信在近红灯区。光纤按照传输模式的分类可以分为单模光纤和多模光纤，单模光纤是指在光纤中传输一种模式，一般来说，波分系统的通路间隔是均匀的，也可以是非均匀的。非均匀的通路间隔可以有效抑制光纤的四波混频效应。

接下来考虑的是传输系统设置，波分技术的系统主要需要多种的站型配合工作，线路中需要配备光纤路放大站。上路和下路光纤配置都需要拥有，主要包含光复用、解复用单元、光放大单元，波长转换单元、光监控单元和色散补偿模块，复用传输中，最重要的器件是光分波器，波长系统对于波分技术非常重要，如果不能合理分配，可能会造成通路之间的互相干扰，导致误码率的上升。

波分系统需要进行相应的保护设置，对于传输网来说，网络任何一个故障都会带来非常重要的影响，因此，网络保护是第一步，加载业务应该进行平均分配，网管上的加载应该能够迅速倒换到另一个上面，这样可以实现业务的环网保护。设置双重保护机制是有效保护的基础，在发送端和客户端均进行保护，将保护通路假设在两个设备中，这种保护可以保护波分系统也可以保护合波器。

波分技术传输线路设计方面，首先要考虑光纤的种类，一般来说，有G652，G653，G655型光纤，然后是光缆路由，还要考虑线路的非线性效应、色散补偿、衰耗补偿，可以通过对波分技术的前期计算来进行确定，从网络总体拓扑结构来说，比较常用的是链式结构，链式结构可以完成端到端的业务调动，中间站点可以用放大模块和色散补偿模块进行衰耗和色散的补偿。

在所有的安排和仿真完成置换后，就可以对工程方面的具体问题进行测试调研，在测试中，首先确定好系统测试的参考点，其次是系统的光道测试，需要考虑通道内部的输出功率和功率差，还要对通道的信噪比进行测试分析，完成以上测试之后，确定波分干线传输的可用性和实用性。

3 结语

当前的网络传输面临一定的技术瓶颈，宽带需求很大，光缆资源匮乏，而基于波分技术的干线传输则解决了当前网络对带宽的极大需求，波分系统的传输速率巨大，信道复用数也是加倍，可以充分满足未来几年对传输网络贷款的需求。网络整体采用封层结构，底层网络的数据要汇聚到核心层的干线网络传输的新计划，波分技术的全面发展必将是未来的发展趋势。

未来的波分技术会向着更大容量的方向发展，传输容量的扩大可以通过提高通道速率，增加复用波长数来实现，目前的波分网络还处于终端和终端之间的点对点模式，但是随着光节点技术的不断发展，具备光环器的全光网络必将投入使用，光环器可以对光信号进行处理，成本会极大降低，简化网络结构，提高网络的稳定性，是未来传输网络的发展方向，最终实现网络的全范围智能化。

[1]孙晓明.波分技术的现状及应用研究[D].长春：吉林大学，2006.

[2]李秋琰.密集波分复用技术及全光网络研究[J].信息通信，2016（7）：172-173.

[3]于飞.波分技术在干线传输网中的应用研究[D].杭州：浙江大学，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

张乐（1982— ），男，宁夏吴忠人，本科，工程师；研究方向：光通信。