光功率檢測在波分系統(tǒng)維護中的應用

車顏澤

（中國鐵建電氣化局集團有限公司，北京 100040）

光功率檢測在波分系統(tǒng)維護中的應用

車顏澤

（中國鐵建電氣化局集團有限公司，北京 100040）

針對波分系統(tǒng)在故障處理和日常檢修中存在的問題，對波分系統(tǒng)傳輸信道的主要參考點及相應的光功率要求進行闡述，并以實際組網(wǎng)案例對光功率計算進行解析，在此基礎上得出以波分主要板件的輸出、輸入光功率為控制點的波分系統(tǒng)檢測判斷方法，從而高效查找到故障或劣化區(qū)段。

鐵路通信；波分系統(tǒng)；光功率；檢測點；波分復用；劣化

0 引言

在高速鐵路、城市軌道交通（包括有軌電車）和各運營商網(wǎng)絡建設中，波分系統(tǒng)得到廣泛應用，但經(jīng)常由于各種原因出現(xiàn)光功率的波動，導致波分系統(tǒng)性能下降?，F(xiàn)場各站段維護工程師在故障處理和日常檢修中，絕大部分通過測量通道中各中繼段線路板的輸入輸出光功率數(shù)據(jù)與歷史記錄相比較，從而發(fā)現(xiàn)光功率異常區(qū)段，進而完成故障處理和維護調(diào)校。因通道中光功率測量點數(shù)量較多，并且為了及時發(fā)現(xiàn)異常需要定期測量記錄，造成測試量大且效率低下。波分系統(tǒng)在我國鐵路通信骨干網(wǎng)和基礎網(wǎng)絡有大量實際運用，對維護鐵路安全起到了至關重要的作用[1]。面對越來越繁雜的系統(tǒng)網(wǎng)絡設備，方便快捷的檢測方法是保障安全運行和設備技術管理的關鍵。對波分系統(tǒng)傳輸信道的主要參考點以及相應的光功率要求進行闡述，并以實際組網(wǎng)案例對光功率計算進行解析，在此基礎上提出以波分主要板件的輸出、輸入光功率為控制點的波分系統(tǒng)檢測判斷方法。

1 信道光功率（DWDM）主要參考測試點

波分傳輸信道的主要參考測試點見圖1，其中Tx為波長轉(zhuǎn)換板的發(fā)送，Rx為波長轉(zhuǎn)換板的接收，OM/OA包括合波板和線路發(fā)送板，OA/OD包括分波板和線路接收板，OA為線路放大板[2]。

（1）S1—Sn：復用分路1—n發(fā)射機輸出連接器上的參考測試點，對應現(xiàn)場為發(fā)送側(cè)光轉(zhuǎn)換單元（OTU）的發(fā)送光功率。

（2）RM1—RMn：復用分路1—n在OM/OA的光輸入連接器處光纖上的參考測試點，對應現(xiàn)場為合波側(cè)單波接收光功率。

（3）MPI-S：OM/OA的光輸出連接器后光纖上的參考測試點，對應現(xiàn)場為合波板、放大板的輸出光功率。

（4）R'：線路光放大器的光輸入連接器前光纖上的參考測試點，對應現(xiàn)場為光線路放大板的輸入光功率。

圖1 信道光功率（DWDM）主要參考測試點

（5）S'：線路光放大器輸出參考測試點，為光線路放大板的輸出功率。

（6）MPI-R：OA/OD的光輸入連接器前光纖上的參考測試點，對應現(xiàn)場為分波板、放大板的輸入光功率。

（7）SD1—SDn：OA/OD的光輸出連接器處的參考測試點，對應現(xiàn)場為分波板單波輸出光功率。

（8）R1—Rn：分波后接收機光輸入?yún)⒖紲y試點，分波接收光轉(zhuǎn)換單元輸入光功率。

2 波分復用系統(tǒng)各參考測試點光功率分析

如圖1所示，波分復用通道中光信號途經(jīng)發(fā)送、合波、光纖、放大、分波、接收等多個環(huán)節(jié)，每個環(huán)節(jié)處的相應測試點針對不同型號系統(tǒng)有不同要求，同時還與系統(tǒng)配置的最大波道數(shù)和實際開通波道數(shù)相關。

2.1 發(fā)送端波長轉(zhuǎn)換板

根據(jù)各設備廠家技術手冊，波長轉(zhuǎn)換板的輸入光功率應當在廠家規(guī)定的最佳功率值上下2 dB內(nèi)。發(fā)送端光波長轉(zhuǎn)換板輸出口的光功率為固定值。

2.2 合波板

對于合波板的要求有2點：一是輸入各單波功率不能過大，要小于3 dBm；二是要求合波輸出光譜平坦，通過光譜分析功能發(fā)現(xiàn)異常單波，調(diào)節(jié)輸入口的光衰或板內(nèi)光衰，保證合波后的平坦性。

輸出光功率為：

P總（dBm）=P單（dBm）+10lgN（dB）。其中，P單（dBm）為單波輸入光功率加上合波板插損。

2.3 發(fā)送放大板

發(fā)送放大板總輸出功率要考慮擴容，保證設計滿配后的放大板工作在理想狀態(tài)，避免出現(xiàn)非線性，因此需要計算出預留波道狀態(tài)下的總輸出功率，進而計算出發(fā)送放大板的輸入功率為系統(tǒng)工作的參數(shù)上限，也是維護測試時的依據(jù)。

總輸入光功率=發(fā)送放大板飽和輸出光功率-10lgM（設計波道數(shù)）+10lgN（使用波道數(shù)）-OA增益。

2.4 線路放大板

線路放大板的各點功率計算同發(fā)送放大板，并應考慮實際線路損耗0.25 dB/km，留出一定量的空余度。

2.5 接收放大板

接收放大板的各點功率計算完全等同于線路放大板。

2.6 分波板

要求分波板具有對各單波的插損一致性，可通過實測各波道輸出光功率進行對比。

2.7 接收側(cè)波長轉(zhuǎn)換板

參考有關廠家技術手冊，波長轉(zhuǎn)換板輸入光功率應處于合理范圍。

綜合上述各點光功率對系統(tǒng)影響的大小，認為波分系統(tǒng)首先要保證發(fā)送放大板的輸出光功率控制在合理范圍，其次保證線路放大板和接收放大板的輸出光功率，最后再考慮各單波上下波分的光功率值。

3 光功率計算案例

3.1 組網(wǎng)圖及參數(shù)

以開通25波業(yè)務的40×2.5G波分系統(tǒng)為例（見圖2），計算光功率。涉及的光功率參數(shù)值如下：OTU典型發(fā)送光功率為-2 dBm；M40、D40插損為6 dB；OBA型號為OBAC1620板（表示C波段增益16 dB，最大輸出光功率為+20 dBm）；OLA型號為OLAC2220板（表示C波段增益22 dB，最大輸出光功率為+20 dBm）；OPA型號為OPAC1412板（表示C波段增益14 dB，最大輸出光功率為+12 dBm）。

圖2 開通25波業(yè)務的40×2.5G波分系統(tǒng)組網(wǎng)圖

3.2 計算各點光功率

（1）M40。由于OTU輸出為-2 dBm，經(jīng)M40插損6 dB，所以M40的輸出光功率為-2-6+10lg25=6 dBm。

（2）OBA。OBA單板規(guī)格為1 620，放大16 dB，飽和輸出光功率20 dBm，所以總輸出光功率為20-10lg40+10lg25=18 dBm；輸入光功率要求為18-16＝2 dBm，在M40和OBA之間需要4 dB的衰減。

（3）OLA。OLA單板規(guī)格為2 220，即飽和輸出光功率為20 dBm，所以總輸出光功率為20-10lg40+10lg25=18 dBm；放大倍數(shù)為22，所以輸入光功率要求為-4 dBm，調(diào)節(jié)OLA輸入口的光衰使輸入光功率小于-4 dBm。

（4）OPA。OPA單板規(guī)格為1 412，即飽和輸出光功率為12 dBm，所以總輸出光功率為12-10lg40+10lg25=10 dBm；放大倍數(shù)為14，所以輸入光功率要求為-4 dBm，調(diào)節(jié)OPA輸入口的光衰使輸入光功率小于-4 dBm。

（5）OUT。單波輸入光功率（OUT）：P單=P總-10lgN-D40插損=10-10lg25-6=-10 dBm，滿足OTU的輸入光功率要求。如果光功率偏大，則考慮在OTU輸入口增加光衰，調(diào)節(jié)輸入光在合理范圍。

4 檢測點設定思路

對于波分系統(tǒng)，最常見故障就是由于光功率劣化而引起的問題，主要分為兩大類：一是波分線路光功率劣化，影響部分或全部業(yè)務；二是單波光功率劣化，影響單波業(yè)務。

4.1 線路光功率劣化

通過以上計算可知：根據(jù)波分的滿配波道數(shù)和放大板的最大輸出功率，即可算出單波的輸出光功率，再結(jié)合已開通波道數(shù)可算出放大板的實際輸出光功率。對于一套波分系統(tǒng)，波道的滿配數(shù)量和已開通波道數(shù)量是固定的，只需根據(jù)單板的單波輸出功率計算出實際的輸出功率即可。在維護檢查時，測量放大板的輸出光功率與上述分析值是否存在差別，基本可以判定系統(tǒng)的性能是否發(fā)生變化。存在差別時，測量輸入光功率值是否滿足計算結(jié)果，依此順序逐站向上游查找。無需根據(jù)上一站的發(fā)光功率，在核減線路損耗后，計算本站應該的接收光功率是否滿足即可。

4.2 單波光功率劣化

OTU故障或尾纖故障是單波光功率劣化的主要原因。檢查OTU接收波分側(cè)光功率是否滿足，如果滿足可能故障位于發(fā)送站，檢查發(fā)送站；如不滿足則測試單波道功率，對分波板進行光譜分析，檢查此波在分波板的光功率是否低于其他波道，如果低于則說明是接收線路單波光功率低，檢查發(fā)送站。如果光譜平坦則檢查分波板至OTU的尾纖。檢測發(fā)送站的方法及原理與接收站的基本一致，先檢查OTU的發(fā)光，再通過光譜分析合波板的入光即可。如果存在電中繼站，需要根據(jù)信號流的方向依次檢查，方法同上。

5 結(jié)束語

不論是線路光功率還是單波光功率，只要依據(jù)單板性能參數(shù)，嚴格將輸出、輸入光功率控制在允許范圍，則可以保證系統(tǒng)可靠。對比超出允許范圍的參考點，可快速查找到故障，較每個單板對比光功率輸入、輸出光功率的方法，能夠節(jié)約大量人力和時間。

[1] 侯春健. 波分資源對既有鐵路傳輸網(wǎng)絡的優(yōu)化[J]. 中國鐵路，2014(9)：86-89.

[2] 孫學軍，張述軍. DWDM傳輸系統(tǒng)原理及測試[M]. 北京：人民郵電出版社，2000.

Application of Luminous Power Detection in Maintenance of Wavelength Division System

CHE Yanze
（China Railway Construction Electrification Bureau Group Co Ltd，Beijing 100040，China）

Targeting the countermeasures to failures and major challenges from daily maintenance concerning the wavelength division system, the paper expounds the main reference points of transmission channel of wavelength division system and corresponding requirements of luminous power, the paper also takes an example from networking practice to analyze the calculation of luminous power and based on this, a detection judgment method for wavelength division system by using the control point of input and output luminous power of main plate is concluded to effectively detect failures and degradation sections.

railway communication；wavelength division system；luminous power；detection point；wavelength division multiplexing；degradation

U285

A

1001-683X（2017）08-0085-04

10.19549/j.issn.1001-683x.2017.08.085

車顏澤（1985—），男，工程師。

E-mail：56902870@qq.com

責任編輯 盧敏

2017-03-12