光纖通信系統(tǒng)中光傳輸技術(shù)分析及維護(hù)

◆陸卓彥

光纖通信系統(tǒng)中光傳輸技術(shù)分析及維護(hù)

◆陸卓彥

（公誠(chéng)管理咨詢(xún)有限公司 廣東 522000）

近年來(lái)光纖通信系統(tǒng)發(fā)展迅速，其中傳輸技術(shù)在通信工程中的地位非常重要，是確保傳輸速率和傳輸質(zhì)量的關(guān)鍵，相應(yīng)的傳輸技術(shù)也在不斷發(fā)展與進(jìn)步。光傳輸技術(shù)是現(xiàn)階段主要應(yīng)用的傳輸技術(shù)之一，在使用光傳輸技術(shù)時(shí)除了利用它的穩(wěn)定性，可靠性、高效性以及便捷性之外，也不能忽視光傳輸技術(shù)可能出現(xiàn)的問(wèn)題。本文對(duì)光傳輸技術(shù)進(jìn)行介紹，對(duì)其特點(diǎn)和常見(jiàn)故障進(jìn)行分析，并針對(duì)性地提出維護(hù)保養(yǎng)措施，以促進(jìn)光傳輸技術(shù)在光纖通信系統(tǒng)中的應(yīng)用。

光纖通信系統(tǒng)；光傳輸技術(shù)；分析；維護(hù)

自光纖通信技術(shù)出現(xiàn)以來(lái)，發(fā)展非常迅速，目前已成為應(yīng)用非常成熟的通信技術(shù)之一。隨著社會(huì)的發(fā)展，通信系統(tǒng)對(duì)于傳輸數(shù)據(jù)容量和傳輸距離的要求越來(lái)越高，光纖通信技術(shù)主要是以光纖為傳輸介質(zhì)，以光波為載體進(jìn)行傳輸，相比于其他通訊技術(shù)而言具有傳輸速度快，信息容量大，抗干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為當(dāng)前實(shí)際應(yīng)用中最為廣泛的通訊技術(shù)。

1 光纖通信技術(shù)的特點(diǎn)

1.1 通信容量大，頻帶較寬

光纖通信的頻帶遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)電纜和通線，光波的高頻率保證了通訊的高帶寬，而且單模光纖不存在色散的情況，但是終端設(shè)備的性能會(huì)限制光纖大帶寬性能的利用，通過(guò)使用波分復(fù)用技術(shù)可以有效擴(kuò)大光纖傳輸?shù)臄?shù)據(jù)容量，解除限制，實(shí)現(xiàn)對(duì)光纖帶寬的高效利用。

1.2 較高的抗電磁干擾能力

光纖的主要組成材料為二氧化硅，是不導(dǎo)電的材料，其主要利用光的反射進(jìn)行數(shù)據(jù)傳播，在傳輸數(shù)據(jù)時(shí)不會(huì)受到電磁場(chǎng)的干擾；而且二氧化硅的抗腐蝕性好，絕緣性能強(qiáng)，既不受氣候環(huán)境的影響，也不受強(qiáng)電磁場(chǎng)的干擾。在復(fù)雜環(huán)境下的應(yīng)用效果非常好，而且在軍事領(lǐng)域中也更受到重視。

1.3 中繼距離較長(zhǎng)使得損耗較少

二氧化硅對(duì)光信號(hào)的反射效果非常好，基本可以做到全反射，而且光纖的技術(shù)非常成熟，因此進(jìn)行長(zhǎng)距離傳輸損耗極小，通過(guò)光發(fā)送和光接收設(shè)備的配合，可以進(jìn)行數(shù)百公里的中繼傳輸，遠(yuǎn)高于一般的通信技術(shù)，因此在遠(yuǎn)程干線通信中應(yīng)用廣泛。隨著新型材料的發(fā)展，如果發(fā)現(xiàn)更適合于光傳輸?shù)慕橘|(zhì)，光損耗將進(jìn)一步下降。因此光纖通信系統(tǒng)的整體施工成本較低，且隨著越來(lái)越普通的應(yīng)用，成本進(jìn)一步降低，經(jīng)濟(jì)效益非常好。

1.4 保密性較好

光纖通信的保密性非常好，由于是在封閉介質(zhì)中進(jìn)行定向傳播，因此外界難以直接獲取通信信息，相比于電磁波的無(wú)線傳播，易被截獲而言，保密性非常強(qiáng)。此外，光纖的原材料非常豐富，施工簡(jiǎn)單，耐高溫且使用壽命長(zhǎng)，也因此，在我國(guó)的大力推廣下，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)光纖入戶(hù)，而光纖通信技術(shù)的應(yīng)用范圍也越來(lái)越廣。

2 對(duì)光纖通信系統(tǒng)中光傳輸技術(shù)分析

光纖通信系統(tǒng)出現(xiàn)后極大推動(dòng)了信息技術(shù)的發(fā)展，隨著技術(shù)發(fā)展的成熟和進(jìn)步，其應(yīng)用范圍也越來(lái)越廣泛。在光纖通信系統(tǒng)中，主要有以下幾種光傳輸技術(shù)：

（1）光弧子通信：光弧子通信技術(shù)是一種較為新的技術(shù)，其是利用光學(xué)性質(zhì)采用非線性信息傳播的技術(shù)。其實(shí)現(xiàn)的原理主要是超短的光脈沖，主要特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)是信息數(shù)據(jù)的傳輸量非常大、信息傳輸速度快，在遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)傳輸和高速數(shù)據(jù)傳輸中應(yīng)用較為廣泛。光弧子通信可以保持波形和速度不便進(jìn)行長(zhǎng)距離的信號(hào)傳輸，其受到了各個(gè)國(guó)家的重視和研究。在未來(lái)的光弧子通信技術(shù)發(fā)展中，其主要是通過(guò)采用超長(zhǎng)距離高速通信技術(shù)、超短脈沖控制技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)傳輸速率提高到100Gbit/s以上，另外通過(guò)采用再生技術(shù)、光學(xué)濾波技術(shù)等，增加傳輸距離達(dá)到10萬(wàn)公里以上。

（2）波分復(fù)用技術(shù)：波分復(fù)用技術(shù)主要是利用了單模光纖損耗低的優(yōu)勢(shì)獲得帶寬資源，通過(guò)不同信道光波頻率的不同和波長(zhǎng)的不同，將光纖結(jié)構(gòu)的低損耗區(qū)域劃分為不同的相互獨(dú)立的通信信道，不同信道使用不同的光波作為數(shù)據(jù)載波，進(jìn)行光發(fā)送時(shí)利用波分復(fù)用器可以實(shí)現(xiàn)單一光纖中傳輸不同的光波信號(hào)，同樣光接收端的波分復(fù)用器可以將承重不同數(shù)據(jù)信息的載波按照波長(zhǎng)和頻率的差異進(jìn)行分離。波分復(fù)用技術(shù)在線性光纖中可以實(shí)現(xiàn)單一光纖多路信號(hào)的同時(shí)傳輸，極大提升了光纖的傳輸效率和傳輸容量，自出現(xiàn)以來(lái)得到了廣泛的應(yīng)用。目前，我國(guó)在波分復(fù)用技術(shù)的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出了密集波分復(fù)合技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了超大容量傳輸?shù)耐瑫r(shí)進(jìn)行超高速度傳輸和超遠(yuǎn)距離傳輸。

（3）光纖接入技術(shù)：目前我國(guó)已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了光纖入戶(hù)，極大提升了居民對(duì)于網(wǎng)絡(luò)傳輸速度的要求。光纖接入技術(shù)目前主要應(yīng)用的位同步數(shù)字傳輸技術(shù)，即SDH。SDH是以SONET技術(shù)為基礎(chǔ)，通過(guò)對(duì)新技術(shù)的整合實(shí)現(xiàn)光纖傳輸?shù)墓δ?。SDH的光路接口、幀結(jié)構(gòu)數(shù)字傳輸速率等都是高度標(biāo)準(zhǔn)化、統(tǒng)一的，且和PDH橫向完全兼容，在傳輸網(wǎng)絡(luò)中可以任意互聯(lián)傳輸，達(dá)到整合資源的目的，實(shí)現(xiàn)了全球可靠且通用。SDH技術(shù)首先在幀結(jié)構(gòu)固定信號(hào)，然后通過(guò)電路層復(fù)用，最后通過(guò)光纖實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳輸?shù)墓δ?，信?hào)傳輸?shù)紸DM后變?yōu)榛A(chǔ)性的電信號(hào)，接著再通過(guò)數(shù)字配線架和電纜系統(tǒng)將電信號(hào)接入客戶(hù)端之中。

3 光纖通信系統(tǒng)中光傳輸技術(shù)中常見(jiàn)的故障分析

光纖通信系統(tǒng)由多個(gè)要素組成，主要的有光纜、光電轉(zhuǎn)換器以及電光轉(zhuǎn)換器等。在實(shí)際使用中，易出現(xiàn)多種故障，以下進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹：

3.1 光分路器產(chǎn)生的故障

光分路器是對(duì)光信號(hào)進(jìn)行傳輸分配的關(guān)鍵設(shè)備，由于其保持固定位置，正常使用的情況下，光分路器一般不會(huì)出現(xiàn)故障，但是當(dāng)進(jìn)行遷移或者因意外情況出現(xiàn)移動(dòng)時(shí)，可能會(huì)造成端口移動(dòng)，導(dǎo)致尾纖部分被污染，或者與端口的接觸耦合效果較差，從而影響光分路器的接受功能，無(wú)法完成光信號(hào)的分配工作，這種情況下，重新插拔，并清潔尾纖和端口就可以有效排除故障，恢復(fù)正常傳輸。

3.2 光發(fā)射器產(chǎn)生的故障

光發(fā)射器是電光轉(zhuǎn)換后發(fā)出光信號(hào)的設(shè)備，如果光發(fā)射器出現(xiàn)故障則會(huì)導(dǎo)致電光轉(zhuǎn)化效果不佳，造成信號(hào)失真或者丟失，從而影響數(shù)據(jù)傳輸。電光轉(zhuǎn)換傳輸受到溫度、濕度等因素的影響，如果電光轉(zhuǎn)換效果不佳，那么會(huì)導(dǎo)致光傳輸效果不佳，出現(xiàn)偏移問(wèn)題，從而影響光纖通信系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

3.3 光接收機(jī)產(chǎn)生的故障

光接收機(jī)的故障率是為常見(jiàn)的，主要是由于光接收機(jī)的分布范圍廣，大多數(shù)分布區(qū)域的工作環(huán)境都比較惡劣，容易導(dǎo)致光接收機(jī)的部件老化或者受損。光接收器中，電源與尾纖的故障較為常見(jiàn)，電源故障主要是由于電壓不穩(wěn)定造成的，因此電源需要配備穩(wěn)壓設(shè)備，此外過(guò)熱、濕度過(guò)高等也會(huì)造成電源故障；尾纖故障常見(jiàn)的是污染問(wèn)題，主要是環(huán)境惡劣，容易導(dǎo)致尾纖污染，尾纖污染會(huì)導(dǎo)致光傳輸質(zhì)量下降，影響光傳輸功率，因此尾纖一定要牢靠，并注意做好尾纖的除塵與清潔工作。

4 對(duì)光纖通信系統(tǒng)中光傳輸?shù)木S護(hù)措施

4.1 在維護(hù)中的重點(diǎn)項(xiàng)目

對(duì)光纖通信系統(tǒng)的維護(hù)首先要注意對(duì)設(shè)備故障的檢查，在了解設(shè)備運(yùn)行原理的基礎(chǔ)上，通過(guò)專(zhuān)用儀器檢測(cè)設(shè)備故障，保證光傳輸?shù)恼＃黄浯卧谠O(shè)備可靠運(yùn)行的基礎(chǔ)上，對(duì)其進(jìn)行全面維護(hù)保養(yǎng)，做好日常維護(hù)工作；此外，還要對(duì)光傳輸設(shè)備的環(huán)境進(jìn)行檢查和改善，降低環(huán)境影響因素，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。

4.2 在對(duì)光傳輸技術(shù)維護(hù)的方法

4.2.1日常的維護(hù)工作

（1）做好設(shè)備運(yùn)行的環(huán)境管理，保證光傳輸設(shè)備的工作環(huán)境，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，降低故障發(fā)生率；

（2）使用現(xiàn)代監(jiān)控技術(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)控光傳輸設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)狀態(tài)維修，盡量避免移動(dòng)設(shè)備，降低人為因素的影響；

（3）人員進(jìn)入設(shè)備區(qū)時(shí)，避免帶電操作，且要穿戴防靜電設(shè)備，必須進(jìn)行操作時(shí)先切斷電源；

（4）對(duì)于無(wú)法維修的故障，要及時(shí)與廠家聯(lián)系，由廠家進(jìn)行處理；

（5）做好軟件維護(hù)工作，避免因軟件因素導(dǎo)致設(shè)備故障；

（6）建立信息化設(shè)備管理體系，實(shí)現(xiàn)智能化網(wǎng)絡(luò)管理，提高故障定位與判斷能力。

4.2.2在發(fā)生故障時(shí)的維護(hù)

光傳輸系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，一定要遵循以下基本原則：

（1）先搶通，后修復(fù)：現(xiàn)代社會(huì)通信技術(shù)非常重要，任何延誤都可能導(dǎo)致不可估量的損失，因此一旦發(fā)生故障要利用備用設(shè)備先回復(fù)通信業(yè)務(wù)，然后再對(duì)故障進(jìn)行維修；

（2）先外部，后傳輸：由于光傳輸主動(dòng)出現(xiàn)故障的情況較為少見(jiàn)，因此發(fā)生故障時(shí)要先排除外部可能出現(xiàn)的故障，然后再考慮傳輸故障；

（3）先單站，后單板：由于通信的交互性非常強(qiáng)，因此故障時(shí)一般是多點(diǎn)報(bào)警，這時(shí)就要迅速判斷是哪個(gè)單站出現(xiàn)問(wèn)題，然后在具體定位到單板進(jìn)行故障處理；

（4）先線路，后支路：由于線路會(huì)導(dǎo)致支路報(bào)警，因此確定故障時(shí)要先排除線路故障，再排除支路故障；

（5）先高級(jí)，后低級(jí)：等級(jí)越高，表明故障造成的影響越大，因此應(yīng)該首先處理高等級(jí)的告警信息，再處理低等級(jí)的告警信息。

4.3 在對(duì)光傳輸技術(shù)進(jìn)行維護(hù)中的一些注意事項(xiàng)

目前在光傳輸技術(shù)維護(hù)中常用的故障定位法有觀察分析法、環(huán)回法、替換法和儀表測(cè)試法等。在觀察時(shí)要注意先判斷報(bào)警指示燈然后再分析故障；環(huán)回法在操作過(guò)程中需要十分小心，避免因操作不當(dāng)和注意避免發(fā)生光口的光功率過(guò)載；硬件替換法和使用儀表測(cè)量同樣也是光纖通信設(shè)備故障檢修過(guò)程中較為常用的方法。在對(duì)光纖通信設(shè)備維護(hù)與故障處理的過(guò)程中需要結(jié)合實(shí)際情況合理的選用處理方法。保障光纖通信設(shè)備的正常運(yùn)行。

5 結(jié)語(yǔ)

在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)，智慧城市、智慧交通、物聯(lián)網(wǎng)等大規(guī)模新概念的應(yīng)用落地將成為現(xiàn)實(shí)，對(duì)光纖通信技術(shù)的要求也越來(lái)越高，隨著科學(xué)技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，其也在不斷發(fā)展革新之中。但是未來(lái)面對(duì)的挑戰(zhàn)依然很大。光傳輸技術(shù)的發(fā)展必須以科技為基礎(chǔ)，結(jié)合實(shí)用應(yīng)用情況進(jìn)行針對(duì)性的發(fā)展，滿(mǎn)足未來(lái)人民對(duì)于通信工程的要求，促進(jìn)通信工程的發(fā)展與進(jìn)步。

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