光纤通信系统中光传输技术与维护研究

兰汉聪

（国能珠海港务有限公司，广东 珠海 519050）

0 引 言

光纤通信系统可实现更长距离的信息传输，同时具备较强的抗干扰能力，可保证信息传输的安全性，出现丢失的可能性更低，同时通信容量大可以满足更多用户实际需求，广泛应用于广播、电视、互联网等领域。对光纤通信系统中光传输技术进行分析，掌握其特点和各影响因素，以减少运行故障为目的，为光纤通信系统的稳定运行提供更可靠的保障。

1 光传输技术特点

1.1 光传输技术

光传输技术简单来说是将电信号被转变成了光信号，并以光信号的形式传输到接收侧，最终再由端口内检测器转换成电信号。对传输信号进行解码处理，使其恢复到最原始状态，完成信息的传输。整个光传输技术需要通过光缆、光电转换器、电光转换器、光线中继器和计算机等多个部分共同完成，且整个转换过程花费的时间更短[1]。其中，光电信号之间的快速流转，需要将光电转换器安装到计算机终端，然后促使计算机内部的电信号成功地转换成光纤传输所需要的光信号。同时，在光线中继器的作用下，能够缓解信号的衰减速度，满足长距离传输要求，大大增加了光纤传输的覆盖面积，为社会生产生活提供更加可靠的通信支持。光纤通信系统原理如图1所示。

图1 光纤通信系统原理

1.2 光传输技术特点

1.2.1 抗电磁干扰

目前，我国光纤通信电缆主要是以石英为原材料，其具有抗干扰性与抗腐蚀性强的特点，同时具有良好的绝缘性。这样在信号传输的过程中就有更强的抗干扰性，增强信号传输的稳定性，传输中断以及延迟等问题的发生概率会大大降低。

1.2.2 运行损耗小

相比红外光纤、复合光纤等材料，石英光纤可以满足更长距离的信号传输要求，且全程产生的损耗更小，更好地实现低成本高效运行的目标[2]。如在1.2～1.5 μm区间内的光波，运行损耗仅有1 dB/km。

1.2.3 保密性更强

光波传输通过光纤实现，与传统的电波传输相比，无论是视距传播还是散射传播所受到的外界干扰均更小，且无需担心入侵问题，保证了光传输技术的实施不会出现串联等问题[3]。光传输技术在更大程度上保证了光波的保密性与保真度，大大提高了光波传输的质量。

1.2.4 频带宽特征

频带宽窄是影响光纤通信实施传输量的关键条件，其中光传输技术的应用更好地满足大容量传输以及频带宽等要求。就光传输技术频带宽和甚高频频带宽来讲，后者的频带宽在30～300 MHz，而光传播技术的载波频率则可以达到30 000～100 000 GHz，2者存在着巨大的差异，光传播频带宽还可以满足百万级别频道的共同存在。

2 光纤通信系统中光传输技术

2.1 光弧子通信

光弧子通信技术原理是通过光学性质进行非线性信息传播，以超短的光脉冲为支持，可实现高速率以及高传输量的数据传输，尤其是在远程传输与高速传输方面应用优势显著。光弧子通信技术能够在保持波形和速度不变的情况下，实现信号的长距离传输，一直以来都是研究的重点对象。光弧子通信致力于通过超长距离高速通信技术以及超短脉冲控制技术的应用，将传输速率提升到100 Gb/s以上[4]。同时，在光学滤波技术和再生技术的应用下，使得数据传输距离至少达到100 000 km。光弧子通信系统如图2所示。

图2 光弧子通信系统

2.2 波分复用技术

以单模光纤损耗较低的特点为支持，有效获取带宽资源，并且利用信道光波频率之间的差异和波长的不同，划分光纤结构低损耗区域，使其成为多个通信信道，而且相互之间保持相对独立。这样每个通信信道就可以采用不同光波为数据载波，并利用波分复用器确保光波发送时单一光纤可完成多种不同光波信号的同时传输，且光接收端设置的波分复用器可根据波长与频率对承重不同数据信息的载波进行分离处理。应用波分复用技术，彻底实现了单一光纤多路信号的同时传输，大大提升光纤的信息传输量以及传输速率，因此在光纤通信中应用十分广泛，可有效满足远程、超大容量以及超高速传输[5]。

2.3 光纤接入技术

光纤入户已经成为了现实，大大提高了网络传输的速度，为用户带来更高质量的通信服务。目前所应用的光纤接入技术为同步数字体系（Synchronous Digital Hierarchy，SDH）其实以同步光纤网络（Synchronous Optical Network，SONET）技术为基础，做进一步的技术整合满足光纤传输的要求。SDH可以与准同步数字系列（Plesiochronous Digital Hierarchy，PDH）做到横向兼容，在进行数据信息传输时，可以根据需求进行任意的互联传输[6]。SDH技术原理是在帧结构固定信号，通过电路层复用，并通过光纤完成信号的传输。传输到分插复用器（Add/DropMultiplexer，ADM）的信号将会转换成基础性电信号，继续通过数字配线架与电缆系统实现电信号的连接到户。

3 光传输设备常见运行故障

3.1 常见问题

3.1.1 光信号发射机

在光纤通信过程中经常会出现信息缺失、乱码、掉包等问题，主要是因为光传输设备存在失真缺陷造成信号缺失。电信号向光信号转换输送的环节，如果温度存在异常就会对信号的传输质量带来影响，并且供电电压不稳定也会影响光电输出质量。

3.1.2 分光路器故障

分光路器需要与光信号发射机共同作用，其功能是合理且及时地分配光信号发射机发出的信号。在实际的运行中，如果光纤通信系统内未设置移动或者动弄断口，分光路器出现故障的可能性一般比较低。如果需要经常移动、动弄端口，那么环境中存在的灰尘将会对端口造成影响，出现接触不良的可能性更高，导致传输速率降低，影响信息传输质量。野外光接收机如图3所示。

图3 野外光接收机

3.1.3 光接收机故障

光接收机也是光纤通信系统的重要组成部分，且经常设置在多个不同的环境中，但是因为现场条件不同，受到外部因素的影响比较大，与其他部分相比发生故障的可能性更高，且以尾部纤传导接头和电源部分最为多见。例如：超压的情况下，光接收机的运行稳定性会降低，甚至会烧毁电源；环境中的灰尘等导致线头传输位置被污染，将会影响到信息的传输功率，降低光节点电流传输，无法保证用户接收到的信号质量。

3.2 原因总结

随着光纤通信系统的不断完善，在实际应用中也逐渐暴露出了一部分的问题，因各种原因导致光传输设备出现故障的概率比较高，影响信号传输质量。

（1）前期规划不当，随着光纤通信系统覆盖面积的持续增加，导致通信线路以及通信信号塔频繁改动，影响光传输技术的正常运行。复杂的环境条件也会为光设备的运行带来更严重的影响，加上维护不到位，而发生异常。同时，施工环节处理不规范，对周边运行环境的调研不充分，无法及时发现和处理各种隐患，例如信号塔被建设在多雷电地区，从而光纤表面的金属部件就更容易遭受雷击，造成线路短路和损坏。

（2）光缆线路的原材料是石英，虽然绝缘性优良，但是在不采取任何措施的情况下，外部环境带来的影响依然会对信号传输质量产生干扰。例如长时间降雨或受潮会加速光缆的腐蚀，甚至会造成光缆断裂，导致通信中断，影响用户的正常通信[7]。在实际施工中，不仅要注意光缆的绝缘要求，还要重点处理纤头接口部位，由于接口光纤处于光缆的外部，没有足够的保护，经常动用的情况下就很容易产生故障。

（3）光纤通信系统的运行对后期维护有着较高的要求，但是因为技术人员的综合素质参差不齐，施工以及后期维护不规范，无法严格遵守规范进行操作，就会遗留下各种隐患，影响信号传输速率和稳定性。

4 光传输设备运行维护措施

4.1 营造良好运行环境

环境条件对光传输设备的运行状态有着极大的影响，因此要基于以往经验，做好温湿度控制，并加强防尘处理，为光传输技术相关设备营造一个良好的运行环境。从现场的实际情况出发，制定科学合理的维护计划，定期进行排查，及时去除存在的安全隐患。条件允许的情况下可以配置空调设备，建立恒温恒湿的环境，避免温湿度变化带来的不利影响。同时，做好除尘除灰工作，避免灰尘积攒过多对设备元件性能造成影响，延长设备的使用寿命。另外，与供电部门保持高质量的沟通和合作，加强供电质量的优化工作，或者可以安装不间断电源（Uninterruptible Power Supply，UPS）电源设备，以免供电质量较差而对光传输设备造成结构性损伤。

4.2 设备日常维护优化

所有进入设备区的人员均要保持较高的责任心，严禁带电操作以及严格按照要求穿戴防静电设备，所有操作均在断电后进行。安装实时监控系统，掌握光传输设备的运行状态，根据所获得所有信息分析是否存在运行隐患，并及时进行检修。其中，无论采取何种维护措施，都要坚持尽量不移动的基本原则，将人为因素造成的损坏因素控制到最低。安排经验丰富的技术人员负责设备的维护，尤其是要注意软件的维护，以免因软件原因造成设备故障。如果遇到无法维修的故障，则要及时与厂家联系，争取在最短时间内解决，恢复正常通信。

4.3 设备故障处理维护

在确定光纤通信系统出现故障后，需要严格按照专业规范来进行排查处理，尽量将影响控制在最小范围。一是先抢通，后修复。光纤通信对社会生产生活有着极大的影响，一旦出现通信中断的情况，所造成的损失无法预估。因此，在光传输设备异常后，要第一时间利用备用设备来恢复通信业务，然后在寻找故障原因维修处理。二是先外部，后传输。首先要确定外部常见的故障原因，排查后再进行内部故障的处理，尽量缩短整个维修所花费的时间。三是先单站，后单板。光纤通信具有非常强的交互性，很多情况下是多点报警，这时要争取在最短时间内确定是哪个单站出现的问题，然后再排除故障。四是先高级，后低级。相较而言，高等级的告警信息代表的是更大的损失，因此要按照先高级后低级的顺序排查故障。

5 结 论

光传输技术可以说是光纤通信系统功能实现的基础，其中所应用的各种光传输设备，受外部多种因素的影响，不可避免地会产生故障。为保证光纤通信系统可以为社会生产生活提供高质量的通信服务，就要加强对光传输技术的维护，为进一步实现大容量、高速率传输提供更强保障。