光纖通信系統(tǒng)中光傳輸技術(shù)與維護(hù)

余麗云，許景偉

（1.工業(yè)和信息化部電子第五研究所華東分所，江蘇 蘇州 215011；2.中國人民解放軍92853部隊，遼寧 興城 125106）

0 引言

隨著現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展，光纖通信技術(shù)在人們的日常生活中應(yīng)用得越來越普及。光傳輸具有抗干擾強(qiáng)、損耗低、保密性高和頻帶寬等顯著的應(yīng)用優(yōu)勢，在光纖通信系統(tǒng)中占據(jù)著重要的地位，但在技術(shù)應(yīng)用過程中時常出現(xiàn)各類光傳輸設(shè)備運(yùn)行故障問題，影響通信傳輸?shù)姆€(wěn)定性和安全性[1]。本文對光纖通信系統(tǒng)中光傳輸技術(shù)的主要特征和常見故障問題進(jìn)行了分析，并結(jié)合實際應(yīng)用，對光傳輸設(shè)備維護(hù)策略和原則進(jìn)行了探討。

1 光纖通信系統(tǒng)中光傳輸技術(shù)的特征

1.1 抗干擾特征

在當(dāng)前我國光纖通信的發(fā)展過程中，主要將以二氧化硅為主要原料的石英材料作為光纖材料，具有較強(qiáng)的抗腐蝕性、抗干擾性和絕緣性，在光纖通信系統(tǒng)的運(yùn)行過程中不會受到周邊區(qū)域中電磁信號的過強(qiáng)干擾和影響，從而出現(xiàn)光信號傳輸中斷、延遲傳輸?shù)葐栴}[2]。得益于此，在光纖通信系統(tǒng)中，光傳輸技術(shù)信號的傳輸穩(wěn)定性、時效性得到了有力的保障。

1.2 低損耗特征

石英光纖與紅外光纖、復(fù)合光纖等相比而言，最為顯著的優(yōu)勢則是光信號在中長距離的傳輸過程中，僅會出現(xiàn)績效幅度的損耗，從而大幅度地降低了光纖通信系統(tǒng)的實際運(yùn)行成本。例如：在光波長為1.2～1.5μm區(qū)間范圍內(nèi)時，損耗為1 dB/km，足見光傳輸技術(shù)的低損耗特征。

1.3 光波保密性特征

在光波傳輸過程中，光波以石英光纖為介質(zhì)，相較于傳統(tǒng)電波的視距傳播、散射傳播等方式而言，并不會在傳播過程中受到外界因素的過強(qiáng)干擾、入侵，因此光傳輸技術(shù)在應(yīng)用過程中不但不會出現(xiàn)串聯(lián)等問題，還大幅度地提高了光波保密性、保真度，這也是光波保密性特征的主要表現(xiàn)形式。

1.4 頻帶寬特征

在光纖通信系統(tǒng)的運(yùn)行與寬帶傳輸過程中，頻帶的寬窄直接決定于實時傳輸容量的大小，而光傳輸技術(shù)則具有實時傳輸容量大、頻帶寬等特征。以光傳播技術(shù)頻帶寬與甚高頻頻帶寬為例，甚高頻頻帶為30～300 MHz，而光傳播技術(shù)的載波頻率則為30 000～100 000 GHz，二者之間相差極大，光傳播頻帶寬可同時容納百萬級別頻道[3]。

2 光纖通信系統(tǒng)中光傳輸技術(shù)的常見故障

2.1 光發(fā)射機(jī)運(yùn)行故障問題

光發(fā)射機(jī)的運(yùn)行原理為：將所輸入的信號加以整合、轉(zhuǎn)換處理，將其轉(zhuǎn)換為適當(dāng)?shù)拇a型后持續(xù)地輸出連續(xù)光波。而在光發(fā)射機(jī)的運(yùn)行過程中出現(xiàn)工作溫度異常升高、平均光功率缺乏穩(wěn)定性等問題時，會引發(fā)光信號失真問題[4]。

2.2 光分路器運(yùn)行故障問題

在光分路器的運(yùn)行過程中，設(shè)備自身具有極高的穩(wěn)定性、運(yùn)行可靠性，但在受到外界因素的影響、干擾時（例如：受到人為挪動、雜質(zhì)附著在光分路器纖頭上），設(shè)備運(yùn)行效率會出現(xiàn)一定幅度的降低，并有一定可能引發(fā)光纖通信系統(tǒng)的運(yùn)行故障問題[5]。

3 優(yōu)化光傳輸技術(shù)維護(hù)水平的具體策略

3.1 開展全面性光傳輸技術(shù)維護(hù)工作

首先，在光纖通信系統(tǒng)運(yùn)行與技術(shù)的應(yīng)用過程中，各類所配置的通信設(shè)備對工作環(huán)境有著不同的要求，并且設(shè)備在復(fù)雜的工作環(huán)境下長時間地運(yùn)行時，各類系統(tǒng)與設(shè)備運(yùn)行故障問題的出現(xiàn)概率也會有一定幅度的提升。因此在開展維護(hù)工作時，需要優(yōu)先對設(shè)備與系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境、設(shè)備物理結(jié)構(gòu)開展全面的維護(hù)工作，不但要確保各類設(shè)備外部的潔凈、完好，也需要確保光纖通信系統(tǒng)工作環(huán)境的穩(wěn)定性、潔凈性，并根據(jù)不同設(shè)備與光傳輸技術(shù)的運(yùn)行要求來開展具體的環(huán)境維護(hù)工作。例如：將工作環(huán)境的溫度、濕度進(jìn)行調(diào)節(jié)。

其次，在系統(tǒng)、設(shè)備出現(xiàn)各類運(yùn)行故障時，不但會在直接與間接層面上造成一定的經(jīng)濟(jì)損失，也會對用戶的使用體感造成消極的影響，并且問題的嚴(yán)重程度會隨著光纖通信業(yè)務(wù)的受干擾時長、維護(hù)工作時長的延長而持續(xù)地提升。因此，在系統(tǒng)、設(shè)備出現(xiàn)運(yùn)行故障時，維護(hù)人員需通過對系統(tǒng)運(yùn)行實時參數(shù)的檢測、分析和設(shè)備體感故障診斷等方式快速地鎖定具體的故障范圍，并開展后續(xù)的維護(hù)作業(yè)，以降低故障問題對光纖通信業(yè)務(wù)的影響系數(shù)、控制損失。

最后，在當(dāng)前光纖通信系統(tǒng)運(yùn)行與光傳輸技術(shù)的應(yīng)用過程中，企業(yè)過于側(cè)重地開展系統(tǒng)與設(shè)備的定期維護(hù)，而忽視了日常對各類運(yùn)行故障問題的有效預(yù)防、提前規(guī)避。因此，企業(yè)需要同時開展定期維護(hù)與日常維護(hù)工作。定期維護(hù)工作的內(nèi)容與目的為：以月度、季度為時間周期，對各類光纖通信系統(tǒng)設(shè)備開展全面的拆機(jī)維護(hù)工作，將各類臨近使用壽命、亦或是運(yùn)行可靠性出現(xiàn)大幅降低的元件加以更換。而日常維護(hù)工作內(nèi)容與目的為：維護(hù)人員對系統(tǒng)各類配置設(shè)備的外部結(jié)構(gòu)完好度、運(yùn)行響聲與溫度進(jìn)行檢查，并在出現(xiàn)各類運(yùn)行故障問題時及時地開展故障診斷、設(shè)備維護(hù)工作[6]。

3.2 明確維護(hù)作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

首先，需要定期對光纖通信系統(tǒng)的硬件設(shè)備工作環(huán)境開展清潔作業(yè)，并將設(shè)備外部結(jié)構(gòu)中所附著的灰塵、雜質(zhì)進(jìn)行清理，避免光波受到外界因素的干擾而出現(xiàn)失真、傳輸失衡等問題。此外，將通信系統(tǒng)的物理設(shè)備工作環(huán)境溫度控制在合理的區(qū)間范圍內(nèi)。

其次，在開展維護(hù)工作時，維護(hù)人員需要佩戴相應(yīng)的安全防護(hù)設(shè)備（如防靜電手套等），避免在人體與設(shè)備接觸的過程中，設(shè)備上所附著、殘余的靜電，亦或是在設(shè)備出現(xiàn)漏電故障問題時對維護(hù)人員的生命健康造成危害。此外，防護(hù)人員對各類安全防護(hù)設(shè)備的佩戴也降低了維護(hù)工作對設(shè)備所造成的影響系數(shù)，確保設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。

最后，維護(hù)人員需要對光纖通信系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、各類設(shè)備的運(yùn)行原理和維護(hù)要點有深入的了解，具備獨立開展維護(hù)工作的能力與專業(yè)素養(yǎng)。

4 光纖通信系統(tǒng)中光傳輸設(shè)備的維護(hù)原則

4.1 順序維護(hù)原則

當(dāng)光纖通信系統(tǒng)出現(xiàn)運(yùn)行故障時，首先，維護(hù)人員需要結(jié)合系統(tǒng)的實時運(yùn)行參數(shù)、故障類別開展重點排查，快速地鎖定具體的故障范圍。例如：根據(jù)故障類別對大體的故障范圍加以鎖定，再在大體的故障范圍內(nèi)結(jié)合不同設(shè)備的實時運(yùn)行參數(shù)開展針對性的排查工作。其次，在鎖定具體的故障設(shè)備與范圍后，維護(hù)人員應(yīng)遵循先外后內(nèi)的維護(hù)原則，靈活地應(yīng)用體感故障診斷法，檢查故障設(shè)備的外部結(jié)構(gòu)溫度是否存在異常高溫問題、設(shè)備運(yùn)行異常響動問題，以及設(shè)備電纜線路的連接情況、外部結(jié)構(gòu)完好性。最后，維護(hù)人員再對設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)開展故障診斷與維護(hù)工作[7]。

4.2 先支后主、先通后修、優(yōu)先維護(hù)、結(jié)合實際原則

a）先支后主原則

在光纖通信系統(tǒng)的運(yùn)行中，光傳輸設(shè)備出現(xiàn)運(yùn)行線路板故障問題時，為了降低設(shè)備維護(hù)工作對光纖通信系統(tǒng)所造成的影響系數(shù)，需要遵循先支后主原則，優(yōu)先對支線路板開展故障排查工作。

b）先通后修原則

在出現(xiàn)光纖通信系統(tǒng)運(yùn)行故障問題時，需要優(yōu)先將業(yè)務(wù)切換至備用光纖通道內(nèi)，隨后再開展故障維護(hù)工作，以降低運(yùn)行故障問題對光纖通信業(yè)務(wù)所造成的影響與損失。

c）優(yōu)先維護(hù)原則

在光纖通信系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，當(dāng)同時出現(xiàn)兩臺以上光傳輸設(shè)備運(yùn)行故障問題時，維護(hù)人員需要對不同光傳輸設(shè)備的采購成本、剩余使用壽命和主要故障類別，以及所發(fā)揮的職能效用加以綜合分析，優(yōu)先對經(jīng)濟(jì)價值高、故障受損嚴(yán)重的光傳輸設(shè)備開展維護(hù)工作。

d）結(jié)合實際原則

維護(hù)人員需要結(jié)合不同光傳輸設(shè)備的故障類別、故障外在表現(xiàn)形式（如異常高溫、聲響）和設(shè)備性能參數(shù)等情況，選擇適當(dāng)?shù)脑O(shè)備維護(hù)與故障診斷方法開展維護(hù)工作。例如：結(jié)合實際情況對替換法、儀表測試法等故障診斷方法加以靈活的應(yīng)用[8]。

5 結(jié)束語

當(dāng)前我國信息化建設(shè)的重點與主要發(fā)展趨勢是光纖通信網(wǎng)絡(luò)的全面性覆蓋、全光網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)性建設(shè)，在未來的一定時間階段內(nèi)，光纖通信系統(tǒng)與光傳輸技術(shù)的運(yùn)行與應(yīng)用價值都會大幅度地提升。因此，必須加強(qiáng)對光傳輸技術(shù)及維護(hù)措施的研究，提高光纖通信的穩(wěn)定性，推動信息化建設(shè)的發(fā)展進(jìn)程。