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长距离海底光缆系统的技术动向(2)

2/14/2005来源:光纤通信人气:8281

长距离海底光缆系统的技术动向(2)(冯佩珍) 4.2高可靠性及远距离监视技术 海底光缆系统的设计要求是在二十五年内发生故障在2~3次以下。因此,不但要求各构成部 件可靠性高,而且当单体确保可靠性有困难时,也要采用冗余结构达到要求。例如光放大中继器 的泵浦源LD,在APC-5CN等系统中,对应EDF用3dB耦合器,将2个泵浦LD耦合后各自分配泵浦功 率。采用这种冗余结构后,当1个LD发生故障时,仍可维持光放大器的增益,避免了系统故障。 另外,海底传输中,设备的维修较困难,特别是当海中区间发生故障时,可从陆地局迅速地进行 远距离监视,是非常重要的。这可采用线路监视设备(LME)监视运行的方式,即在光放大器的 输出端设一光返回电路,在陆地局测试各中继器返回的信号光频。 4.3海底光网络技术 过去点对点的海底系统,当发生光缆断裂等故障时,可采用卫星通信系统替代,但是光放大 海底系统的传输容量非常大,卫星通信无法替代,必须在海底光缆系统内自行恢复。可采用光缆 将陆地局连接成环状,构成环状网络,光放大中继部分用两对光纤传送,一对光纤传送业务信号, 另一对光纤作发生故障时修复用,将5Gb/S的光信号分离、复用成155Mb/s的STM(同步传输模 式)信号,形成连接各登陆局的通路。当1区发生故障时,检测出故障通路后高速自动转换到修 复备用通路中实现了光缆系统内恢复。但波分复用光海底系统,是采用在光海底分路设备中使用 光插/分(ADM)的波分复用海底光缆网结构。它是由终端登陆局和与光ADM海底分路设备连接的 分路登陆局构成。分路登陆局可用光ADM海底分路设备的光滤波器在进行波分复用后的信号中选 择需要波长和终端登陆局通信。另外,在终端登陆局中,将所有波长进行电终端,通过STM-16 复用端局设备和DXC(数据交换控制)设备按STM-1及其以下的级别进行回路编集。这种光ADM海 底网络结构优点是分配给终端局和分路局通信的波长,其它的分路局不能接入,保证了分路局之 间的保密性。其次,当分路光缆部分发生故障时,对其它波长的通信业务几乎没有影响。因为使 用WDM技术的光海底系统具有这些优点,所以现有计划中的海底光缆系统大多采用WDM方式。 5发展动向 1992年以前海底光缆系统是采用光再生中继方式,90年代中期发展为以光放大中继器方式为 主流,1998年由于使用波分复用技术,引入了8波复用的海底光缆系统,每波的传输容量为2.5G b/s,每根光纤的传输容量达到20Gb/s,系统长9000km。随着每波传输速率的提高和复用波数 的增加,必须使用高密度波分复用和扩大占有频带。除需要增高光中继器电源设备的电压和采用 电场吸收型光调制器集成 LD外,降低光放大器噪声来扩大频带,抑制非线性,以及色散均衡等, 都是非常重要的技术。 降低光放大器噪声可使用980nm的泵浦光源,使噪声指数从6dB降到4dB以下。后者可采用大 芯径光纤和周期补偿等技术加以改善。 5.1技术动向 因为非线性效应的影响随着传输速率的提高而增大,10Gb/s传输系统与2.5Gb/S传输系统 相比,非线性效应的影响要大得多。为了降低光纤的非线性影响,可使用大芯径光纤(LCF)来 降低光纤中的光功率密度。但是随着芯径的扩大,3阶谐波的色散(色散斜率)也增大,为0.11 Ps/km·nm2。在WDM波段中,3阶谐波的色散不能补偿,且会随着传输距离累积起来。这种累积 色散和非线性效应作用,随着传输速率上升会引起传输特性很大的恶化。为了解决这个问题,可 在与光放大器连接的信号功率大的部分使用LCF的低非线性光纤,光功率低的部分连接色散斜率 为0.08ps/km·nm2,约有-2ps/km·nm负色散的色散位移光纤(DSF)来降低光纤非线性。为了 减少WDM各信道波长色散的差异,在各波长于接收端使用AWG(阵列波导光栅)滤波器分波后,可 在中继器中周期性地插入色散斜率补偿回路,使全波长得到同样的色散累积和传输特性。 5.2海底网络发展动向 由于采用DWDM技术可经济地实现大容量海底网络,所以对海底通信的概念有了很大的变化, 即从有限连接各国的固定通信线路发展到将多数国家连接成网状。例如用总长168000km的光缆将 世界上78个国家、99个登陆局按地球规模连接成海底光缆网的设想。随着因特网业务量的剧增, TAT14光缆网将同步建设。环状连接美国一欧洲的FLAG-Atlantic-1系统,将在2000年开始运行。 系统容量虽然是160Gb/S,但通过增加信道数可使系统容量提高到1.28Tb/s。其特点是海底光 缆部分的环路是与沿铁路线敷设的HER(Hermes Europe Railtel)光纤环路相连接。HER光纤网 连接巴黎、伦敦等大城市,而且与曼哈顿岛(美国)环状连接的陆地光纤环路相结合。使用这种 海底网络系统可直接提供连接大城市之间的大容量光纤环路,在大陆之间可实现低价的大容量通 信,因此直接连接城市之间的无间隙海底网,将成为下一代海底光缆网的新潮流。 摘自《光纤与电缆》