袁志明

（中國電信股份有限公司惠州分公司 惠州516003）

1 引言

當(dāng)前各大電信運(yùn)營商均建設(shè)了大量的密集波分復(fù)用（DWDM）系統(tǒng)，以滿足日益發(fā)展的用戶帶寬需求。作為長途干線的承載網(wǎng)絡(luò)，其單波道的速率由最初的2.5 Gbit/s、10 Gbit/s，到現(xiàn)在的單波道40 Gbit/s，未來會(huì)繼續(xù)向100 Gbit/s的方向演進(jìn)。高速率、高集成、大容量的DWDM系統(tǒng)在充分滿足運(yùn)營商業(yè)務(wù)開放需求和提高運(yùn)營商競爭力的同時(shí)，也給系統(tǒng)的維護(hù)部門提出了極大的挑戰(zhàn)。然而各種基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)及人為的破壞無一例外地對光纜線路造成了嚴(yán)重的威脅，而在光纜中斷后如何利用其他路由的光纜對無保護(hù)的高速率波分系統(tǒng)進(jìn)行有效調(diào)度，也成為運(yùn)營商維護(hù)部門需要探討的課題。

2 光纖通信的幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)

2.1 損耗

在設(shè)計(jì)光纖通信系統(tǒng)時(shí)，一個(gè)重要的考慮是沿光纖傳輸?shù)墓庑盘?hào)的損耗，它是線路上決定中繼距離長短的主要因素。損耗量的大小通常用α表示，單位是dB/km。其定義為：

其中，L為以km為單位的光纖長度，Pi為輸入光纖的光功率，Po為輸出光纖的光功率。

2.2 色散

光脈沖中的不同頻率或模式在光纖中的傳輸速度不同，因而這些頻率成分和模式到達(dá)光纖終端有先有后，使得光脈沖發(fā)生展寬，這就是光纖色散。色散一般用時(shí)延差表示，所謂時(shí)延差，是指不同頻率的信號(hào)成分傳輸同樣的距離所需要的時(shí)間之差。色散引起的脈沖展寬如圖1所示。

圖1 色散引起的脈沖展寬示意

2.3 回?fù)p

回?fù)p（return loss，RL）定義為反射波與入射波幅值（能量）的比值，一般以dB形式表示。

其中，Pr為反射功率，Pi為輸入功率（總功率）。

2.4 非線性效應(yīng)

從本質(zhì)上講，所有介質(zhì)都是非線性的，只是一般情況下非線性特征很小，難以表現(xiàn)出來。當(dāng)光纖的入纖功率不大時(shí)，光纖呈現(xiàn)線性特征，當(dāng)光放大器和高功率激光器在光纖通信系統(tǒng)中使用后，光纖的非線性特征愈來愈顯著。原因是在單模光纖的光信號(hào)被約束的模場內(nèi)，單模光纖的有效面積非常?。ㄈ鏕.652光纖的有效面積大約為80μm2），因而光功率密度非常高，低損耗又使得高光功率可以維持很長的距離。

3 高速率波分系統(tǒng)應(yīng)急調(diào)度中存在的幾個(gè)問題

早期DWDM系統(tǒng)大多開通單波道為2.5 Gbit/s的密集波分系統(tǒng)，但隨著大帶寬需求的增加，現(xiàn)在均開通了單波道10 Gbit/s甚至是40 Gbit/s密集波分系統(tǒng)。對于10 Gbit/s以下速率的波分系統(tǒng)，由于其色散容限、PMD（偏振模色散）容限較大、非線性效應(yīng)不明顯，因此在10 Gbit/s以下速率的波分系統(tǒng)中，進(jìn)行光纖調(diào)度比較容易實(shí)現(xiàn)。但隨著新一代高速率特別是N×40 Gbit/s DWDM系統(tǒng)的大規(guī)模建設(shè)，40 Gbit/s波分對光纖傳輸提出了更加嚴(yán)格的要求，在同等條件下，40 Gbit/s比10 Gbit/s波分的PMD劣化4倍，OSNR（信噪比）劣化4倍（6 dB）；色散容限降低16倍；非線性效應(yīng)變得更加明顯，顯然更高速率的系統(tǒng)對衰耗和色散的控制要求非常精確，對光纜線路的要求更高，對割接調(diào)度的要求更嚴(yán)格。

下面就干線應(yīng)急調(diào)度中經(jīng)常遇到的幾種問題展開討論。

3.1 同纜調(diào)度

當(dāng)光纜的部分纖芯中斷造成高速率波分系統(tǒng)中斷時(shí)，優(yōu)先考慮將高速率波分系統(tǒng)調(diào)到同纜的正常纖芯上，調(diào)度后系統(tǒng)的功率、色散等幾乎沒有發(fā)生改變，這種調(diào)度方式最簡單，成功率也最高。但要綜合考慮后續(xù)光纜是否還有風(fēng)險(xiǎn)，后續(xù)長線割接光纜還需要中斷等因素，否則即使調(diào)度成功也會(huì)出現(xiàn)重復(fù)調(diào)度問題，造成業(yè)務(wù)重復(fù)中斷的影響。同纜調(diào)度要求調(diào)度雙方必須操作規(guī)范，確保調(diào)度纖、法瑯頭等質(zhì)量，同時(shí)做好每步操作的尾纖清潔工作，否則也會(huì)造成調(diào)度不成功，同纜調(diào)度主要考慮的是光功率、回?fù)p值是否正常。

3.2 同性質(zhì)的異纜調(diào)度

如整條光纜發(fā)生中斷，為快速搶通業(yè)務(wù)，優(yōu)先采用同性質(zhì)的光纜調(diào)度（即由G.655光纜調(diào)至其他G.655光纜）。這種調(diào)度方式相對簡單，調(diào)度的成功率也相對較高。但需要考慮調(diào)度距離問題，由于是同性質(zhì)光纜，每公里的色散是不變的，但如果調(diào)度的光纜比原有光纜長度增加太多，則會(huì)造成衰耗和色散值的增加，特別是N×40 Gbit/s波分對光纜的要求更高，如果考慮不全則會(huì)造成調(diào)度不成功。此種情況下，如果調(diào)度的是N×10 Gbit/s及以下的波分，則主要考慮衰耗問題；而N×40 Gbit/s波分調(diào)度則需要綜合考慮色散和衰耗問題。當(dāng)然這些都在雙方調(diào)度規(guī)范及調(diào)度器件正常的條件下進(jìn)行。

3.3 不同性質(zhì)的異纜調(diào)度

如整條光纜中斷，在無同性質(zhì)的光纜調(diào)度的情況下，為快速搶通業(yè)務(wù)，可能會(huì)采用異纜調(diào)度方式。這種調(diào)度方式在操作上與前面兩種沒有太大的區(qū)別，但其調(diào)度的成功率最小，特別是N×40 Gbit/s波分，因?yàn)椴ǚ窒到y(tǒng)速率越高，對光纜的衰耗和色散要求也越高，對光纜的參數(shù)變化也越敏感。所以，不同性質(zhì)的異纜調(diào)度對于N×40 Gbit/s波分的調(diào)度成功率很低。除調(diào)度時(shí)操作規(guī)范因素外，采用的是不同性質(zhì)的異纜調(diào)度，光纜的損耗、色散均發(fā)生了很大的變化，特別是色散，最有可能引起調(diào)度不成功。

3.4 其他不成功調(diào)度案例

除了要考慮調(diào)度的路由，綜合調(diào)度的色散、衰耗、非線性效應(yīng)、回?fù)p等因素外。對于高速率波分系統(tǒng)，考慮到對人體的安全性，光放大器大多有自動(dòng)功率關(guān)斷功能，只有系統(tǒng)在探測到光路正常后，放大器才會(huì)發(fā)出正常的光。如光纜發(fā)生中斷，兩端調(diào)度不一致或輪番斷開線路纖芯測試、判斷等，導(dǎo)致系統(tǒng)判斷線路一直處于中斷狀態(tài)，這樣極有可能造成調(diào)度不成功。還有，由于高速率DWDM波分的光放輸出光功率很強(qiáng)，有些達(dá)到+25 dBm，如果直接進(jìn)行調(diào)度，則調(diào)度尾纖極容易被燒壞，造成調(diào)度不成功，出現(xiàn)二次故障。

4 高速率波分系統(tǒng)應(yīng)急調(diào)度問題的解決辦法

在第4節(jié)中，分析了幾種調(diào)度不成功的因素。針對這些情況，結(jié)合系統(tǒng)的各種性能，對高速率波分系統(tǒng)的應(yīng)急調(diào)度中存在的問題，提出如下的解決辦法。

4.1 同纜調(diào)度

在同纜的調(diào)度中，最有可能引起調(diào)度不成功的是操作不規(guī)范，從而引起光功率或回?fù)p值不正常。

（1）光功率偏低的解決辦法

·利用光源、光功率計(jì)等儀表，判斷調(diào)度兩端的尾纖及法瑯頭是否良好。

·對調(diào)度時(shí)操作過的光接頭進(jìn)行清潔。

·在確定全程的光纜損耗正常的情況下，利用網(wǎng)管定位機(jī)盤是否出現(xiàn)故障。

（2）回?fù)p值偏小的定位及解決辦法

·將光放大器的輸出端口的光纖繞成15 mm大小的圈（4圈），檢查放大器的反射光功率大小，如反射值仍然過大，將該放大器關(guān)閉，將光纖與放大器斷開，對該光接頭進(jìn)行檢查、清潔。再將尾纖連接好，將光放器打開，再對該光放大器的反射功率進(jìn)行檢查。

·對設(shè)備的輸出端口堵上終端器，將光放大器設(shè)置為強(qiáng)發(fā)光，利用網(wǎng)管查看回?fù)p值，若回?fù)p值正常，則故障點(diǎn)不在光放大盤上；若回?fù)p值不正常，則故障點(diǎn)在光放大盤上（包括機(jī)盤故障、光口臟、連接器臟、盤內(nèi)的尾纖問題等）。當(dāng)然這種方法也可定位光纖連接點(diǎn)的故障。

表1 常用G.652、G.655纖芯性能對比

4.2 同性質(zhì)的異纜調(diào)度

對于同性質(zhì)的異纜調(diào)度，如發(fā)生光功率及回?fù)p值等不正常，除采用上面的辦法外，還需考慮同性質(zhì)的異纜長度變化導(dǎo)致?lián)p耗過大或變小造成的功率偏低或過載問題，具體處理方案如下。

（1）比原路由長的情況

調(diào)度后會(huì)導(dǎo)致全程光路的衰耗變大，從而造成光功率低，解決的方法是檢查系統(tǒng)中有無損耗器，如有衰耗器則去除，以提高系統(tǒng)總光功率。其次是考慮有無更短距離的同性質(zhì)的光路進(jìn)行調(diào)度。

假如系統(tǒng)輸出功率為+10 dBm，對方接收輸入范圍是-10～-28 dBm，全程光纜長度為100 km，全程損耗為32 dB（含接頭損耗2 dB，纖芯損耗按0.3 dB/km計(jì)算），正常情況下B端收光功率為-22 dBm，如采用了同性質(zhì)（G.655）的異纜調(diào)度，調(diào)度路由比原路由長了25 km，則A至B段的調(diào)度路由總損耗為39.5 dB（含接頭損耗2 dB），則B端的收端功率約為-29.5 dBm，此值已超過B端接收范圍，將會(huì)造成系統(tǒng)調(diào)度成功。

注：此調(diào)度雖增加了25 km，如是G.655光纜，色散值增加了25 km×6 ps/nm·km=150 ps/nm，一般波分系統(tǒng)在工程設(shè)建設(shè)時(shí)對色散進(jìn)行了全補(bǔ)償，加上單波的OUT也有較大的色散容限（單波道10 Gbit/s的OTU的色散容限一般都為800 ps/nm，單波道40 Gbit/s的OTU的色散容限一般都為400 ps/nm）。故增加的色散值在OUT的容限范圍內(nèi)，對系統(tǒng)沒太大的影響。常用G.652、G.655纖芯的各種性能對比見表1。

（2）比原路由短的情況

調(diào)度后會(huì)導(dǎo)致全程光路的衰耗變小，從而造成光功率偏高，造成系統(tǒng)過載。解決方法是根據(jù)實(shí)際情況在系統(tǒng)的收端加上相應(yīng)的衰耗器，確保收光功率在光盤的接收范圍之內(nèi)。

對照組行常規(guī)外科手術(shù)治療：根據(jù)患者損傷程度選擇適宜的手術(shù)方案，將患者腹腔打開后吸收內(nèi)部液體，仔細(xì)探查腹腔組織器官，待處理好受損的臟器后，對腹腔進(jìn)行沖洗，結(jié)束手術(shù)；術(shù)后于外科ICU中心實(shí)施常規(guī)復(fù)蘇干預(yù)。

4.3 不同性質(zhì)的異纜調(diào)度

如整條光纜發(fā)生中斷，在無同性質(zhì)的光纜調(diào)度的情況下，為快速搶通業(yè)務(wù)，可能會(huì)采用異纜調(diào)度的方式。這種調(diào)度除4.1節(jié)、4.2節(jié)提到的處理辦法外，重點(diǎn)考慮色散因素。如果調(diào)度后增加的色散值在OTU的色散容限之內(nèi)，理論上可調(diào)度成功。

G.652光纜在1 550 nm工作窗口上的色散系數(shù)為17～20 ps/nm·km，G.655光纜在1 550 nm工作窗口上的色散系數(shù)為0.1～6 ps/nm·km，如調(diào)度距離為100 km，假如系統(tǒng)在G.655光纜上對色散采用了全補(bǔ)償方式（即補(bǔ)償了6 ps/nm·km×100 km=600 ps/nm，補(bǔ)償為負(fù)補(bǔ)償），如從G.655光纜調(diào)度到G.652光纜時(shí)，其色散值增大了（17 ps/nm·km-6 ps/nm·km)×100 km=1 100 ps/nm。這個(gè)值已超出了OTU的色散容限范圍，造成系統(tǒng)調(diào)度不成功。這種情況下，常用的解決方法如下。單波道10 Gbit/s的OTU的色散容限一般都為800 ps/nm，單波道40 Gbit/s的OTU的色散容限一般都為500 ps/nm。

（1）更換兩端的色散補(bǔ)償模塊

計(jì)算調(diào)度路由的總色散值，根據(jù)色散全補(bǔ)原則，更換系統(tǒng)兩端的色散補(bǔ)償模塊。計(jì)算方法：全程總色散=光纜的長度×纖芯每公里的色散。

（2）采用分段調(diào)度的方式，減少色散值對系統(tǒng)的影響

根據(jù)調(diào)度的光纜路由，采用分段調(diào)度的方式，盡可能減少全程色散值的變化。如一個(gè)單波道10 Gbit/s系統(tǒng)，其OTU的色散容限是800 ps/nm，采用了色散全補(bǔ)償?shù)姆绞?，全程是G.655光纜，A端至C端100 km，其中A端至B端40 km，B端至C端共60 km，B端為跳纖點(diǎn)。備用路由是A端至B端及B端至C端均是G.652光纜，如圖2所示。

圖2 異纜調(diào)度示意

因B點(diǎn)是跳纖點(diǎn)，一般情況下無人維護(hù)，如果光纜在A至B端發(fā)生中斷，假如維護(hù)采用全程A至C段用G.652光纜進(jìn)行調(diào)度（C點(diǎn)之前已連接好），前面分析過其光纜的色散超出了系統(tǒng)的色散容限，會(huì)造成調(diào)度不成功。如安排人 員 到 達(dá)B點(diǎn)，A至B段 采 用G.652光 纜，B至C段 用 原來G.655光纜，調(diào)度后色散值均增加了40 km×（17-6）ps/nm·km=440 ps/nm，增加的色散值在OUT的容限之內(nèi)。因此這種分段調(diào)度方式理論上能成功。

注：針對N×40 Gbit/s波分的實(shí)際情況，不建議對該速率的波分系統(tǒng)進(jìn)行不同性質(zhì)的異纜調(diào)度。

4.4 其他不成功調(diào)度案例

要解決因調(diào)度不一致而引發(fā)的調(diào)度不成功或調(diào)度時(shí)間過長問題，在進(jìn)行業(yè)務(wù)調(diào)度時(shí)，需聽從業(yè)務(wù)領(lǐng)導(dǎo)局的指揮，做到調(diào)度操作一致，同時(shí)需依靠網(wǎng)管進(jìn)行業(yè)務(wù)確認(rèn)，以盡量減少調(diào)度不一致而造成的調(diào)度不成功或調(diào)度時(shí)間過長問題。針對高光會(huì)燒壞尾纖的問題，調(diào)度前要求網(wǎng)管將激光器關(guān)閉或降低發(fā)光功率，待兩邊調(diào)度完成后再將光放激光器打開，這樣就能有效避免高光對尾纖的損壞，也能避免瞬間高光產(chǎn)生的非線性效應(yīng)。

5 結(jié)束語

目前各大運(yùn)營商均建設(shè)了大量的高速率DWDM系統(tǒng)，因投資及光纜資源等因素，不可能全部系統(tǒng)在各個(gè)光復(fù)用段或光再生段上形成光開關(guān)保護(hù)的模式，當(dāng)光纜發(fā)生故障時(shí)，還需靠維護(hù)人員進(jìn)行人工調(diào)度以搶通業(yè)務(wù)。如果不了解系統(tǒng)及不同性質(zhì)的光纜特點(diǎn)，盲目進(jìn)行調(diào)度，小則調(diào)度時(shí)間變長，大則會(huì)因光功率過高引起機(jī)盤出現(xiàn)故障。因此在調(diào)度過程中，應(yīng)根據(jù)調(diào)度路由的光纜性質(zhì)、距離等因素，考慮系統(tǒng)的回?fù)p、功率、色散等關(guān)鍵性能，正確對調(diào)度后產(chǎn)生的告警進(jìn)行分析，相信通過這些手段，高速率波分系統(tǒng)調(diào)度的成功率應(yīng)有極大的提高。本文結(jié)合理論知識(shí)，講述了高速率波分復(fù)用系統(tǒng)在調(diào)度過程中引發(fā)的各種問題及解決的方法，希望對今后的維護(hù)調(diào)度有一定的指導(dǎo)作用。由于筆者理論知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)有限，對本課題的分析難免有疏忽和不足之處，希望在以后的工作中繼續(xù)努力學(xué)習(xí)和補(bǔ)充。

1 高煒烈，張金菊.光纖通信.北京:人民郵電出版社,1993

2 紀(jì)越峰.現(xiàn)代光纖通信技術(shù).北京:人民郵電出版社,1997