关于电力系统超长距光传输技术的应用论文_王继平

（内蒙古鲁电蒙源电力工程有限公司内蒙古呼和浩特 010020）

摘要：本文介绍了超长站距光传输的主要技术，重点探讨电力系统采用掺饵光、喇曼、遥泵放大器等进行组合应用的系统方案，对系统方案进行了计算验证。

关键词：电力系统；超长距；EDFA；RPOA；色散补偿；DRA；FEC

一、引言

随着电力系统通信网络的不断完善，业务需求的不断增加，传输系统容量已经逐渐从早期的155M，62M扩展到现在大部分覆盖2.5G的传输系统，并逐步建设大规模的10G甚至波分网络。为了实现站间信息传输，在传统技术中需要建设大量的光中继站，增加了工程的建设、维护难度和投资规模，因此如何延长光通信的中继距离成为电力系统通信亟待解决的问题，同时电网的建设也给超长站距通信技术的发展提供了契机。

二、主要超长距光传输技术介绍

1、超长站距光传输主要技术

超长站距光传输技术是指采用掺饵光纤放大器、喇曼放大器，遥泵放大器，FEC，色散补偿等技术实现超长距离无电再生。

2、光放大技术

传统中的应用主要有放在发送端的光功率放大器，放置在接收端的前置放大器（预放）和放置在线路中的线路放大器。

三、EDFA掺铒光纤放大器

EDFA的基本工作原理是将泵浦激光器发出的高功率泵浦光，输入到掺铒光纤，对掺铒光纤中的铒离子进行能量激励，使饵离子吸收能量后，形成离子数反转，处于受激的亚稳态。这时1550mm波长的入射光子信号进入掺铒光纤，铒离子将从亚稳态返回基态，并释放1550mm的额外光子，形成对1550mm信号光的放大。

EDFA与色散补偿技术配合使用，已在电力系统的多条电路中将2.5C光传输距离延长到180-190km。

EDFA除了放大输入的光信号之外，还产生ASE噪声，噪声逐级积累，OSNR逐级劣化。利用喇曼放大器和FEC等技术，可以有效地减轻OSNR对系统的影响。

（2）ROPA

遥泵放大器（ROPA，Remote-Pumped Amplifer）是EDFA的另一种应用方式，是用于单长跨距传输的专门技术。常规的EDFA放大器中，泵源激光器与饵纤集成在一起作为功率放大器或前置放大器使用。ROPA是将EDFA中的铒纤模块移至线路的适当位置上串入光缆，将远端站内的泵浦光源能量馈送至铒纤模块，对光信号进行放大。尽管受到入纤功率限制和1480nm泵浦光沿光纤传输衰减较快等因素的影响，遥泵放大器通常可以提供约6~20dB的增益。

（3）DRA

分布式喇曼放大器（DRA，Distributed RamanAmplifier）以传输光纤自身作为增益介质，利用光纤中SRS的非线性效应，将泵浦光的能量转移到信号光中，从而起到对信号光功率放大的作用。在理论上只要采用适当波长的泵浦源，就可以在整个光纤光谱带宽上对任意波长的光信号进行有效放大。

3、色散补偿

色散补偿包括色度色散补偿和偏振模色散补偿2类。色度色散补偿的方式包括色散补偿器件和色散补偿模块。对于电力系统的长站距光传输系统，应用最多的也最成熟的是色散补偿光纤（DCF，Dispersion Compensation Fiber）。偏振模色散补偿，由于光纤内部结构不对称或波导管外部压力等原因都会导致出现PMD，使具有不同偏振态的信号光以不同的速率（称为差分群时延）在光纤中传输，最终导致信号失真或系统误码。偏振模色散具有随机性，需要对其进行测量、补偿。

4、FEC

前向纠错技术（FEC，Forward Error Correction），分为带内FEC、带外FEC、增强FEC。带内FEC编码增益为3db～4db、带外FEC编码增益为5db～6db、增强FEC编码增益为6db～8db。

四、超长站距光传输系统计算

对光传输系统，在传统的设计计算系统中继时，通常会考虑衰耗与色散2个限制因素。但在中超长站距光传输系统中，还应该考虑OSNR对传输距离的限制。

色散可通过DCF可完全补偿色散影响，因此，实际系统设计时可从功率和信噪比受限2个方面考虑。

下面以10Gbit/s超长站距SDH系统工程来分析。

选择及计算案例如下：

1主要技术参数

1）光缆参数：G.652D。

Af：光纤衰耗系数

As：光纤熔接头每千米衰耗系数。

1550mm波长处，采用常规G652光纤时，Af+As取0．20dBkm；。用高性能光纤时，Af+As取0.18dBkm，同时由于其对非线性阈值门限较高，可提高系统功率预算约2dB：富裕度比例系数。采用EDFA等常规放大技术时，可取值0.020dB/km；采用拉曼放大技术后，可取值为0.018dB/km；使用超低损耗光纤或采用遥泵放大技术时，可取值0.016dB/km。

2）放大器参数取值

3）编码调制

采用增强型带外前向编码纠错（EFEC）时对系统功率预算贡献为8dB，采用SBS抑制技术时对系统功率预算贡献为5dB。

2.再生段传输计算案例

根据上述1中各主要技术指标，按照式可计算出各种配置方案的传输距离。根据规范10Gbis系统的信噪比为25-FEC编码增益=25-8=17（dB）。

1）BA（SBS）+PA+ FEC/EFEC：系统允许传输损耗57dB

L=（Ps+∑G- Pr-Pp -∑Ac）/（Af+As+α）=（57-2-1）/0.224=245（km）

其系统结构示意图如图所示。

根据式OSDR=58-10=58-10㏑〔+10〕=16.1，小于17dB，不满足光信噪比要求，因此在此种情况下，功率满足要求，而信噪比受限，需根据信噪比重新计算线路允许的距离。当线路距离为240km时，通过信噪比公式计算OSDR=17.2满足光信噪比要求，因此，线路允许距离为240km。

2）BA+PA+FEC/EFEC+双向拉曼：系统允许传输损耗65dB。

L=（Ps+∑G- Pr-Pp -∑Ac）（Af+As+α）（57-2-1）/0.224=284（km）

其系统结构示意图如图3.2所示

根据OSMR公式得，OSDR=15.82，小于17dB，不满足光信噪比要求，因此在此种情况下，功率满足要求，而信噪比受限，需根据信噪比重新计算线路允许的距离。当线路距离为278km时，通过信噪比公式计算OSDR=17.13，满足光信噪比要求，因此，线路允许距离为278km。

3）BA+PA+ FEC/EFEC+前向拉曼+后向随路遥泵：系统允许传输损耗典型值73dB。L=（Ps+∑G- Pr-Pp -∑Ac）/（Af+As+α）=324（km），采用后向随路遥泵技术可等效于在距离接收端90km处接入线路放大器LA，发射端与线路放大器间距离234km。其系统结构示意图如图3.3所示：