光纖傳輸系統(tǒng)中存在的問題及對策研究

吳彩霞

（中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司四平市分公司，吉林 四平 136000）

1 光纖通信的原理綜述

光纖通信技術(shù)從光通信中脫穎而出,已成為現(xiàn)代通信的主要支柱之一,在現(xiàn)代電信網(wǎng)中起著舉足輕重的作用。信息源把用戶信息轉(zhuǎn)換為原始電信號，這種信號稱為基帶信號。電發(fā)射機(jī)把基帶信號轉(zhuǎn)換為適合信道傳輸?shù)男盘?，這個(gè)轉(zhuǎn)換如果需要調(diào)制，則其輸出信號稱為已調(diào)信號，然后把這個(gè)已調(diào)信號輸入光發(fā)射機(jī)轉(zhuǎn)換為光信號，光載波經(jīng)過光纖線路傳輸?shù)浇邮斩?，再由光接收機(jī)把光信號轉(zhuǎn)換為電信號，電接收機(jī)的功能和電發(fā)射機(jī)的功能相反，它把接收的電信號轉(zhuǎn)換為基帶信號，最后由信息宿恢復(fù)用戶信息。

利用光發(fā)送模塊、光接收模塊以及光纖，設(shè)計(jì)并制作一套簡易光纖傳輸系統(tǒng)。利用信號發(fā)生器產(chǎn)生待傳送的模擬信號，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換電路變?yōu)閿?shù)字電平，再通過光發(fā)送模塊與光接收模塊傳輸數(shù)據(jù)，并通過D/A轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)處理電路對其進(jìn)行處理。處理后的結(jié)果可通過示波器與信號發(fā)生器的輸出波形對比觀察。為了實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換功能，D/A轉(zhuǎn)換功能與對信號處理的能力，特引入單片機(jī)控制模塊。

2 光纖傳輸系統(tǒng)故障的分析

2.1 光纖的彎曲衰減

在光纜敷設(shè)和連接過程中，當(dāng)光纜的曲率半徑小于光纖的容許曲率半徑時(shí)產(chǎn)生的衰減.稱彎曲衰減。在OTDR上所表現(xiàn)的特征曲線是衰減坎較小。光纖的彎曲衰減在不同波長上所表現(xiàn)的特點(diǎn)是不一樣的，其特性曲線在波長1400nm以后呈顯著增加趨勢。由于光纖受到不均勻應(yīng)力的作用，光纖軸產(chǎn)生微小的不規(guī)則彎曲，使傳導(dǎo)模變換為輻射模而導(dǎo)致光能的損失，稱為微彎損耗。當(dāng)光纜從側(cè)面受到擠壓時(shí)，易導(dǎo)致光纖的微彎損耗。其損耗泊可高達(dá)幾個(gè)分貝甚至十幾個(gè)分貝。

在高寒地區(qū)由于接頭盒密封不嚴(yán)，使接頭盒內(nèi)進(jìn)水，當(dāng)溫度下降到使接頭盒內(nèi)的水結(jié)冰時(shí)，由于冰的體積膨脹對接頭盒內(nèi)的光纖產(chǎn)生壓力而產(chǎn)生微彎損耗。對比夏季和冬季的測試結(jié)果，會(huì)發(fā)現(xiàn)同一個(gè)接頭盒內(nèi)的光纖衰減，冬季測試結(jié)果明顯大于夏季。在實(shí)際測試中常常發(fā)現(xiàn)總是在一組光纖上產(chǎn)生微彎損耗，并且這一組光纖是在同一個(gè)松套管中。需要說明的是彎曲衰減和微彎損耗雖然產(chǎn)生機(jī)理有所不同，但往往是在彎曲衰減中伴隨著微彎損耗的衰減。

2.2 光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)的脆弱性

就目前來講,整個(gè)光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)還是相對較脆弱的。主要是目前沒有太多的方法防止弱光的攻擊、強(qiáng)光攻擊和通過光纖的微彎而進(jìn)行的信號竊聽的攻擊還是很難有較好的防范的措施。按照攻擊的方式不一樣可以將,弱光的攻擊分為帶內(nèi)干擾的攻擊以及帶外干擾的攻擊。強(qiáng)光攻擊通常給系統(tǒng)設(shè)備所帶來的損害是永久性的,它分為主動(dòng)攻擊和非主動(dòng)攻擊。主動(dòng)攻擊是故意破壞行為,非主動(dòng)攻擊是人為的技術(shù)操作帶來的破壞后果。由于強(qiáng)光攻擊能夠讓光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)中的部分關(guān)鍵器件永久性失效。如果強(qiáng)光的入侵會(huì)隨著時(shí)間的推移,傳輸網(wǎng)絡(luò)中的光纖及設(shè)備均會(huì)出現(xiàn)不同程度的老化現(xiàn)象會(huì)越來越嚴(yán)重;因?yàn)榫徛乃プ兎e累到一定程度的時(shí)候也會(huì)產(chǎn)生系統(tǒng)的最終的實(shí)效。只是當(dāng)前的系統(tǒng)建設(shè)完成的時(shí)間對于系統(tǒng)設(shè)計(jì)來說不算太長,所以這個(gè)問題并不突出。但也是需要得到關(guān)注的。

目前為止,光纖傳輸網(wǎng)所采用的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)所運(yùn)用的具體的機(jī)制有很多種類,然而網(wǎng)絡(luò)管理的模型基本上都能夠達(dá)到通信管理網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的要求。這就說明,造成業(yè)務(wù)層的脆弱性主要的來源就是對所傳輸?shù)男畔⒌拿芗壢狈Ρ容^準(zhǔn)確的界定,信息的傳輸缺乏比較好的保密措施等。不僅如此,對于業(yè)務(wù)終端的管理也存在許多隱患,主要包括涉密人員的安全意識還不強(qiáng),內(nèi)部的管理制度還不完善等。

2.3 光纖的接續(xù)損耗

光纖的接續(xù)方法可分為以下兩大類:（l)第一類是永久性連接方式適用于連接之后不再分離的場合。目前實(shí)用化的有熔接方式及粘接方式兩種，大多數(shù)采用熔接方式。光纖的熔接損耗是由于兩條光纖的纖芯不連續(xù)而發(fā)生的，即在結(jié)構(gòu)上沒有完全均勻接觸，或連接不完全，從一根光纖射出的光信號就不能全部進(jìn)入另一根光纖，在接續(xù)處發(fā)生損耗和傳導(dǎo)模分布紊亂。（2）第二類是連接器連接方式光纖連接器和通常的電器連接相比有本質(zhì)的不同，要求被連接的兩根光纖的纖芯端面相互緊緊地貼住，且光纖軸要完全對準(zhǔn)，才算完成連接。

2.4 光纖傳輸中誤碼、漂移性能的問題

光纖傳輸中的誤碼就是指在經(jīng)過了接收判決再生之后,在數(shù)字碼流的比特中出現(xiàn)了一些差錯(cuò),降低了信息傳輸?shù)馁|(zhì)量。誤碼的問題對于各業(yè)務(wù)的影響一般情況下業(yè)務(wù)的種類以及誤碼的分布來決定的。就像隨機(jī)的誤碼,它對話音通信的影響要比對數(shù)據(jù)通信的影響小很多,然而數(shù)據(jù)通信卻能夠?qū)ν话l(fā)性的誤碼相對性的更能夠容忍,所以根據(jù)誤碼分布的不同以及業(yè)務(wù)的不同,其對通信的質(zhì)量上的影響也是截然不同的。

對于理想的光纖傳輸系統(tǒng)來說,其傳輸?shù)男诺朗欠浅７€(wěn)定的,外界的電磁對它的干擾幾乎等于零，然而在實(shí)際的運(yùn)行過程中誤碼還是很難避免的。在實(shí)際的光纖傳輸系統(tǒng)中,誤碼產(chǎn)生的主要原因在于在實(shí)際的傳輸過程中,造成誤碼的情況并不是都由內(nèi)部的誤碼機(jī)理來決定的,它也取決于突發(fā)性的干擾源最其造成的影響,而由內(nèi)部機(jī)理所產(chǎn)生的誤碼相對而言是很小的。

3 光纖傳輸系統(tǒng)應(yīng)對措施

光纖傳輸系統(tǒng)的改善，要將硬件的特性在一定程度上加以改善,對硬件系統(tǒng)進(jìn)行加固處理,對于比較關(guān)鍵的部件應(yīng)運(yùn)用隔離控制等保護(hù)的裝置,還需要進(jìn)一步完善監(jiān)測的手段,加大巡檢力度,加強(qiáng)相關(guān)人員對設(shè)備的技術(shù)操作過程監(jiān)督。解決方法是對網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)加強(qiáng)管理以及控制；通過密碼技術(shù)對業(yè)務(wù)層所傳輸?shù)男畔⑦M(jìn)行加密處理,并且建立起比較完善的安全保密機(jī)制,這樣就能夠保證信息安全的傳輸。

對于光纖傳輸中的誤碼問題,主要從兩個(gè)方面進(jìn)行,一是加強(qiáng)研究減少傳輸系統(tǒng)內(nèi)部帶來的誤碼率;二是減少傳輸系統(tǒng)外部的干擾。其中,對于內(nèi)部的誤碼可以通過對系統(tǒng)信噪比的改善來降低。除此之外,選擇適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)發(fā)送端的消光比,能夠在一定程度上改善系統(tǒng)接收端的均衡特性,這樣就減少了抖動(dòng),都能夠達(dá)到改善內(nèi)部誤碼的效果。

光纖傳輸設(shè)備在現(xiàn)代化建設(shè)中發(fā)揮著越來越重要的作用。對光纖傳輸設(shè)備的日常維護(hù)和對常見設(shè)備故障的分析處理是相當(dāng)重要的。只是光纖傳輸設(shè)備本身較為復(fù)雜，對其維護(hù)和相關(guān)的故障處理也是很復(fù)雜的，所以必須注重此方面的研究和探討，以提高光纖傳輸設(shè)備的維護(hù)質(zhì)量和故障處理水平。

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