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长距离海底光缆系统的技术动向(2)（冯佩珍）
4.2高可靠性及远距离监视技术
海底光缆系统的设计要求是在二十五年内发生故障在2～3次以下。因此，不但要求各构成部
件可靠性高，而且当单体确保可靠性有困难时，也要采用冗余结构达到要求。例如光放大中继器
的泵浦源LD，在APC－5CN等系统中，对应EDF用3dB耦合器，将2个泵浦LD耦合后各自分配泵浦功
率。采用这种冗余结构后，当1个LD发生故障时，仍可维持光放大器的增益，避免了系统故障。
另外，海底传输中，设备的维修较困难，特别是当海中区间发生故障时，可从陆地局迅速地进行
远距离监视，是非常重要的。这可采用线路监视设备（LME）监视运行的方式，即在光放大器的
输出端设一光返回电路，在陆地局测试各中继器返回的信号光频。
4.3海底光网络技术
过去点对点的海底系统，当发生光缆断裂等故障时，可采用卫星通信系统替代，但是光放大
海底系统的传输容量非常大，卫星通信无法替代，必须在海底光缆系统内自行恢复。可采用光缆
将陆地局连接成环状，构成环状网络，光放大中继部分用两对光纤传送，一对光纤传送业务信号，
另一对光纤作发生故障时修复用，将5Gb／S的光信号分离、复用成155Mb／s的STM（同步传输模
式）信号，形成连接各登陆局的通路。当1区发生故障时，检测出故障通路后高速自动转换到修
复备用通路中实现了光缆系统内恢复。但波分复用光海底系统，是采用在光海底分路设备中使用
光插／分（ADM）的波分复用海底光缆网结构。它是由终端登陆局和与光ADM海底分路设备连接的
分路登陆局构成。分路登陆局可用光ADM海底分路设备的光滤波器在进行波分复用后的信号中选
择需要波长和终端登陆局通信。另外，在终端登陆局中，将所有波长进行电终端，通过STM－16
复用端局设备和DXC（数据交换控制）设备按STM－1及其以下的级别进行回路编集。这种光ADM海
底网络结构优点是分配给终端局和分路局通信的波长，其它的分路局不能接入，保证了分路局之
间的保密性。其次，当分路光缆部分发生故障时，对其它波长的通信业务几乎没有影响。因为使
用WDM技术的光海底系统具有这些优点，所以现有计划中的海底光缆系统大多采用WDM方式。
5发展动向
1992年以前海底光缆系统是采用光再生中继方式，90年代中期发展为以光放大中继器方式为
主流，1998年由于使用波分复用技术，引入了8波复用的海底光缆系统，每波的传输容量为2.5G
b／s，每根光纤的传输容量达到20Gb／s，系统长9000km。随着每波传输速率的提高和复用波数
的增加，必须使用高密度波分复用和扩大占有频带。除需要增高光中继器电源设备的电压和采用
电场吸收型光调制器集成 LD外，降低光放大器噪声来扩大频带，抑制非线性，以及色散均衡等，
都是非常重要的技术。
降低光放大器噪声可使用980nm的泵浦光源，使噪声指数从6dB降到4dB以下。后者可采用大
芯径光纤和周期补偿等技术加以改善。
5.1技术动向
因为非线性效应的影响随着传输速率的提高而增大，10Gb／s传输系统与2.5Gb／S传输系统
相比，非线性效应的影响要大得多。为了降低光纤的非线性影响，可使用大芯径光纤（LCF）来
降低光纤中的光功率密度。但是随着芯径的扩大，3阶谐波的色散（色散斜率）也增大，为0.11
Ps／km·nm2。在WDM波段中，3阶谐波的色散不能补偿，且会随着传输距离累积起来。这种累积
色散和非线性效应作用，随着传输速率上升会引起传输特性很大的恶化。为了解决这个问题，可
在与光放大器连接的信号功率大的部分使用LCF的低非线性光纤，光功率低的部分连接色散斜率
为0.08ps／km·nm2，约有-2ps／km·nm负色散的色散位移光纤（DSF）来降低光纤非线性。为了
减少WDM各信道波长色散的差异，在各波长于接收端使用AWG（阵列波导光栅）滤波器分波后，可
在中继器中周期性地插入色散斜率补偿回路，使全波长得到同样的色散累积和传输特性。
5.2海底网络发展动向
由于采用DWDM技术可经济地实现大容量海底网络，所以对海底通信的概念有了很大的变化，
即从有限连接各国的固定通信线路发展到将多数国家连接成网状。例如用总长168000km的光缆将
世界上78个国家、99个登陆局按地球规模连接成海底光缆网的设想。随着因特网业务量的剧增，
TAT14光缆网将同步建设。环状连接美国一欧洲的FLAG－Atlantic－1系统，将在2000年开始运行。
系统容量虽然是160Gb／S，但通过增加信道数可使系统容量提高到1.28Tb／s。其特点是海底光
缆部分的环路是与沿铁路线敷设的HER（Hermes Europe Railtel）光纤环路相连接。HER光纤网
连接巴黎、伦敦等大城市，而且与曼哈顿岛（美国）环状连接的陆地光纤环路相结合。使用这种
海底网络系统可直接提供连接大城市之间的大容量光纤环路，在大陆之间可实现低价的大容量通
信，因此直接连接城市之间的无间隙海底网，将成为下一代海底光缆网的新潮流。
摘自《光纤与电缆》
