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长距离海底光缆系统的技术动向(1)（冯佩珍）
［摘要」随着全球经济一体化和各国实现自身信息化的需求，国际间的通信和信息流量激增，
尤其是以因特网为首的多媒体通信急剧发展，45Mb／s、155Mb／s国际数字专用线业务的需求量逐
年增加，造成了通信容量不足，因此为海底光缆通信提供了广阔的市场空间。本文将对长距离光
放大海底光缆系统的开发现状、主要技术和发展动向进行探讨。
［关键词］海底光缆系统；光放大；海底中继器；远距离监视
1前言
海底光缆系统作为一种高质量、低成本、大容量的传输手段日益受到人们的青睐，特别是使
用EDFA（掺饵光纤放大器）作为中继器的光直接放大多中继技术，使传输容量从560Mb／s一举提
高7倍，已开发了每纤可传输5Gb／s信号的海底光缆系统。现在，正在开发采用WDM（波分复用）
技术的160Gb／S及更高速率的超大容量方式，并将在全球规模建设海底光缆网。本文将以长距离
海底光缆系统的建设现状为背景，对正在建设和计划建设的长距离光放大海底光缆系统及其主要
技术、发展动向加以探讨。
2长距离光放大海底光缆系统发展迅速的原因
光纤通信技术的发展是海底光缆通信迅速发展的技术基础。近年来光纤通信技术得到了迅猛
的发展，光传输容量以指数级的速度增长。在过去的十年中，单根光纤的传输速率提高了100倍，
在今后的十年中还将提高100倍。现在80Gb／s的光纤传输系统已经实用化，到21世纪，320Gb／s
的传输系统也将商用。正因为光纤系统具备了如此巨大的传输容量，才使海底光缆能负起海底信
息大桥的重要作用。全球经济一体化和各国实现自身信息化的需求，使国际间的通信和信息流量
激增，Internet和多媒体的崛起对国际间的通信带宽提出了更大的需求。目前全世界的Internet
上网用户已达1亿人左右，他们都分布在世界各地，需要查询的站点往往需跨洋越海，而且在Int
ernet上传送的图像等多媒体信息的传输需要的带宽比话音更大，这些都给海底光缆的发展带来
了新的机遇。此外，国际通信市场的进一步放开使海底光缆市场更加活跃，除一些西方国家放宽
了对通信市场的限制外，还出现了非从事国际通信的投资家投资海底光缆建设及向通信厂商购买
海底光缆路由的现象，进一步导致了海底光缆市场激烈的竞争，也促进了市场发展。因此各国通
信工作者迫切要求建设容量更大、更经济的采用光放大技术的海底光缆系统。
3长距离光放大海底系统开发现状
1992年前，光诲底系统使用的是560Mb／S电／光变换的数字再生光中继器方式。90年代中期
由于采用光放大方式将高速光信号进行直接放大中继传输，使传输容量一举提高7倍，开发了每
纤可传输5Gb／s信号的海底光缆系统。现在正在建设使用DWDM（密集波分复用）方式、传输容量
为160Gb／s的横跨太平洋（Pacific Crossing－1、Japan－US）和大西洋（TAT－14CN）的海底
光缆系统，预定2000年完成。另外，2000年将动工兴建亚太二号海底通信光缆系统，它是环亚太
地区首条超大容量海底光缆，将连接七个国家和地区，分别在我国上海和汕头登陆，计划于2002
年投入使用。该系统采用直接光放大技术，每对光纤的传输速率为640Gb／s，用4对光纤组成自
愈环结构，建成后将与中美海缆、欧亚海缆等横跨太平洋的海底光缆网实现互联。
4主要技术
4.1光放大中继传输技术
海底光缆系统通常要求系统寿命在二十五年以上，在这个期间必须保证所规定的传输质量，
所以能满足所要求的传输特性的传输设计和高可靠性设计是非常重要的技术。尤其在提供使用帧
中继、ATM（异步传输模式）等高速协议的通信业务时，对传输特性的要求更严。ITU（国际电信
联盟）已提出传输特性换算为误码率后，要比以往改善两个数量级的建议。要设计出高质量传输
标准的系统，首先要了解造成传输特性恶化的原因及其解决的方法。造成传输特性恶化的主要原
因如下：
1）光放大器产生的自发辐射光噪声。在长距离光放大中继传输系统中通常每隔30～100km要
设置一光放大中继器。在光放大过程中，光放大器产生的自发辐射（ASE）光和放大信号光一起
被接收端接收，且ASE对应中继器台数呈线性累积。
2）由光纤的波长色散和克尔效应引起的非线性效应。一般在长距离光放大传输中，光纤的
波长色散会按传输距离累积，而引起接收信号的波形失真。由克尔效应引起的自相位调制和四光
子混频是造成传输信号恶化的主要原因。在自相位调制中，脉冲的前沿和后沿产生折射率变化，
使波长佩移和脉冲的展宽和压缩，导致脉冲波形恶化。四光子混频会使几个波长传输时产生混合
调制波，使频谱变得非常宽，引起了波形恶化。因此需设定容易使调制稳定的正常色散值。为了
避免色散累积，可采用在1.5μm波段插入具有周期性正常色散的光纤，进行周期性色散补偿，从
而降低ASE和四光子混频。在WDM传输时，由于波长不同，波长色散稍有差别，在接收端色散的累
积随波长而异。因此在海底光缆的光传输终端装置中，对应各波长中残留的色散通过插入反符号
色散的光纤进行色散均衡。
3）光纤放大器的偏振特性。在长距离通信中，偏振特性的累积是不能忽视的，因为偏振特
性的累积，使光信号的偏振状态变化，传输特性就会出现时间上的变动，产生传输状态的恶化。
为了使其累积影响最小，可在发送端插入偏振扰频器使光信号无偏振，以求传输特性稳定。也可
在传输终端使用德里一所罗门码修订误码。确保高质量的传输。
（待续）
摘自《光纤与电缆》
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