杜俊軼

（山西長途電信線務(wù)有限公司 山西省太原市 030000）

有線傳輸技術(shù)是我國通信事業(yè)常用的一項(xiàng)通信技術(shù)，以金屬導(dǎo)線或是光纖等有形媒體作為傳輸媒介，有著抗干擾性強(qiáng)、傳輸距離遠(yuǎn)、通信穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。與此同時(shí)，隨著信息時(shí)代的到來，對(duì)通信服務(wù)質(zhì)量、通信容量提出了更高要求，有線傳輸技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用效果不理想，雖然仍舊在通信網(wǎng)絡(luò)中占據(jù)主體地位，但亟需對(duì)技術(shù)體系進(jìn)行升級(jí)優(yōu)化。在這一工程背景下，對(duì)有線傳輸技術(shù)的應(yīng)用探討是十分必要的，可以重新?lián)Q發(fā)技術(shù)活力，滿足日益提高的通信要求。

1 通信工程中常用有線傳輸技術(shù)的種類及特點(diǎn)

1.1 雙絞線電纜傳輸技術(shù)

雙絞線電纜是把兩根帶有絕緣保護(hù)層的銅導(dǎo)線按照特定規(guī)律相互纏繞而形成的一種通用配置線，在線路使用期間，各根導(dǎo)線持續(xù)向外釋放輻射電波，相互釋放電波起到抵消作用，以此來控制信號(hào)干擾程度，使雙絞線具備抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)。當(dāng)前多用于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜、需要中和干擾的通信工程中，也可用于小型通信系統(tǒng)，如在遠(yuǎn)程供電器-攝像機(jī)間使用雙絞線來傳輸圖像，以此來解決攝像機(jī)遠(yuǎn)程供電時(shí)通信質(zhì)量不佳的難題。相比于其他有線傳輸技術(shù)，雙絞線電纜傳輸技術(shù)有著建造成本低廉、抗干擾性強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，但在通信傳輸距離、傳輸速度以及信道寬度等方面存在明確局限性。

此外，可以從有無屏蔽層、頻率及信噪比角度來細(xì)分雙絞線電纜傳輸技術(shù)。

（1）從有無屏蔽層角度來看，可以把雙絞線分為FTP屏蔽雙絞線和UTP 非屏蔽雙絞線兩種，如圖1 所示。FTP線是在各根線上帶有獨(dú)立屏蔽層，有著傳輸效率高與保密性強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，但安裝難度較大，多用于對(duì)通信內(nèi)容保密性有著嚴(yán)格要求的通信工程。UTP 線則僅在導(dǎo)線外側(cè)保護(hù)一層橡膠絕緣皮，有著電纜自重小、易于彎折、安裝便捷、減小串?dāng)_的優(yōu)勢(shì)，多用于綜合布線系統(tǒng)。

圖1 ：雙絞線有無屏蔽層的區(qū)別

（2）從頻率及信噪比角度來看，可分為1-7 類線，各類電纜的傳輸頻率、最高頻率帶寬有所不同，需要根據(jù)通信要求加以選擇。例如，六類線的傳輸頻率保持在1-250MHz區(qū)間內(nèi)，當(dāng)200MHz 傳輸頻率時(shí)仍可保留較大余量，并在串?dāng)_、回波損耗等方面展現(xiàn)出卓略性能，當(dāng)前主要用于傳輸速率要求超過1Gbps 的新一代全雙工高速網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中。

1.2 架空明線傳輸技術(shù)

架空明線是世界上最早得以大規(guī)模推廣使用的有線傳輸技術(shù)，在沿途搭建若干座桿塔，在桿塔上固定安裝明線線路，由一對(duì)導(dǎo)線構(gòu)成一個(gè)回路，在兩端連連接載波電話機(jī)，以此來提供若干路電話傳送任務(wù)，架空明線傳輸系統(tǒng)的電話電路數(shù)量最多可增加至300 路以上。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況來看，架空明線傳輸技術(shù)有著通信質(zhì)量受外部電磁場(chǎng)與惡劣天氣影響、容量小、無法傳送電視等寬頻帶信號(hào)、傳輸速率低的局限性，且實(shí)際傳輸距離較短，必須在沿線加裝多部增音機(jī)來延長傳輸距離，當(dāng)前基本被電纜線路或是無線微波接力通信系統(tǒng)所取代，僅在山區(qū)、偏遠(yuǎn)鄉(xiāng)村等少數(shù)區(qū)域仍舊保留架空明線傳輸系統(tǒng)，只能提供電話、傳真等少數(shù)幾種通信服務(wù)。

1.3 同軸電纜傳輸技術(shù)

同軸電纜是由單根銅線作為芯線，在芯線外側(cè)包裹同軸鋼管來形成基本信道的一種有線傳輸技術(shù)，通過接地方式來控制網(wǎng)狀導(dǎo)電層所發(fā)出無線電，其有著無需設(shè)置中繼器即可提供高帶寬通信服務(wù)、抗干擾性能強(qiáng)、傳輸效率快的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)也存在電纜體積大、易損壞電纜結(jié)構(gòu)與阻擋信號(hào)傳輸、造價(jià)成本高昂的局限性。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況來看，同軸電纜傳輸技術(shù)可以完成數(shù)字信號(hào)以及模擬信號(hào)的傳輸任務(wù)，是當(dāng)前我國長途電話網(wǎng)的重要組成部分，多用于長途電話傳輸、局域網(wǎng)、電視傳播和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)短距連接等場(chǎng)景中。例如，應(yīng)用同軸電纜傳輸技術(shù)而搭建的有線電視系統(tǒng)，可以同時(shí)負(fù)載百余個(gè)電視頻道，并把有效通信傳輸距離控制在數(shù)十公里。

1.4 光纖傳輸技術(shù)

光纖傳輸技術(shù)是把信號(hào)源經(jīng)過調(diào)變等預(yù)處理后轉(zhuǎn)換為光訊號(hào)形式，控制光訊號(hào)沿光導(dǎo)纖維進(jìn)行傳輸，光訊號(hào)到達(dá)目的地后，由接收機(jī)接收光訊號(hào)并進(jìn)行解調(diào)處理，即可獲取原本的信息內(nèi)容。光纖傳輸技術(shù)是問世時(shí)間相對(duì)較晚的一項(xiàng)有線傳輸技術(shù)，最早于20 世紀(jì)80年代被應(yīng)用于電信工業(yè)當(dāng)中，早期使用坤化鎵鐳射作為光源，在沿線每隔10km 安裝一處中繼器，實(shí)際傳輸速率保持在45Mb/s 水準(zhǔn)。隨著時(shí)間推移，光纖傳輸技術(shù)體系不斷完善，當(dāng)前已發(fā)展到第五代光纖通信技術(shù)，積極引進(jìn)光孤子等新型技術(shù)，基于光纖非線性效應(yīng)來抵抗色散、保持原本波形，并通過安裝波分復(fù)用器把波長由最初的800nm 延伸到1300-1650nm。

在現(xiàn)代通信工程中，光纖傳輸技術(shù)是首選的有線傳輸技術(shù)，在訊號(hào)衰減、傳輸距離、抗干擾、傳輸容量等方面有著明顯優(yōu)勢(shì)，且隨著工藝技術(shù)的完善，光纖導(dǎo)線與光放大器、LED 發(fā)射器等配套裝置的采購價(jià)格也在不斷降低，平均造價(jià)成本與其他有線傳輸系統(tǒng)并無明顯差異，當(dāng)前多用于長距離、大容量的通信工程，如鋪設(shè)越洋海底電纜。如圖2 所示。

圖2 ：光纖傳輸系統(tǒng)示意圖

2 有線傳輸技術(shù)在通信工程中的具體應(yīng)用

2.1 本地骨干線網(wǎng)

在本地骨干線網(wǎng)中，有線傳輸技術(shù)普遍以光纜入戶作為應(yīng)用形式，考慮到本地骨干網(wǎng)的信息傳輸量較小，因此應(yīng)用光纖傳輸技術(shù)即可，在城區(qū)范圍內(nèi)鋪設(shè)多條光纖線路，以管道形式來連接各條光纖線路，在其基礎(chǔ)上組成四通八達(dá)的本地骨干線網(wǎng)，快速完成信息傳輸任務(wù)，為通信質(zhì)量、傳輸速度提供保障。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況來看，在本地骨干線網(wǎng)場(chǎng)景中，光纖傳輸技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)帶寬、成本可控、信息傳遞速度快三方面。其中，在網(wǎng)路帶寬方面，光纖傳輸系統(tǒng)的帶寬范圍明顯大于無線傳輸系統(tǒng)和其他有線傳輸系統(tǒng)，可以在不經(jīng)改造前提下，直接向用戶提供多種多樣的通信服務(wù)，極大豐富了用戶使用內(nèi)容。在成本可控方面，有線網(wǎng)絡(luò)光纖本質(zhì)上是無源網(wǎng)絡(luò)的一種，可以直接在局端、終端用戶間使用，顯著減少了本地骨干線網(wǎng)在入戶設(shè)備方面的建造成本。而在信息傳遞速度方面，本地骨干線網(wǎng)中所使用光纖系統(tǒng)的實(shí)際傳輸速率保持在2.5Gb/s-10Gb/s 左右，遠(yuǎn)超過其他有線傳輸技術(shù)，滿足信息時(shí)代背景下的大數(shù)據(jù)傳輸要求。此外，為實(shí)現(xiàn)有線傳輸系統(tǒng)和無線傳輸系統(tǒng)的完美融合，在本地骨干線網(wǎng)中，可以采取入戶光纖與路由器連接的方式，在入戶光纖、路由器間隔處設(shè)置光貓進(jìn)行轉(zhuǎn)接，并在路由器WAN 接口內(nèi)插入標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)網(wǎng)線，即可完成上網(wǎng)設(shè)置，用戶使用智能設(shè)備接入Wi-Fi，同步享受有線通信和無線通信服務(wù)。

2.2 長途干線網(wǎng)

相比于本地骨干線網(wǎng)，長途干線網(wǎng)對(duì)傳輸性能有著嚴(yán)格要求，有著傳輸容量大、信息種類多、各類信息激光波長不一致的問題，并要求長途干線網(wǎng)絡(luò)有著良好的擴(kuò)展性與靈活性。因此，在長途干線網(wǎng)中，主要應(yīng)用WDM 波分復(fù)用技術(shù)和SDH 同步數(shù)字技術(shù)。其中，WDM 技術(shù)負(fù)責(zé)在發(fā)送端借助復(fù)用器把多種波長不一致的光載波信號(hào)進(jìn)行匯合處理，在單根光纖中傳遞至接收端，再使用復(fù)用器來分離不同波長的光載波信號(hào)，由光接收機(jī)把光載波信號(hào)恢復(fù)為原本信息，僅需在長途干線網(wǎng)中設(shè)置單根光纖，即可完成大量通訊任務(wù)，由此來節(jié)省工程建造成本，同時(shí)這也是已建成長途干線網(wǎng)的一種重要擴(kuò)容手段。而SDH 技術(shù)負(fù)責(zé)為各類速率的數(shù)字信號(hào)提供對(duì)應(yīng)等級(jí)信息結(jié)構(gòu)，在傳輸各類業(yè)務(wù)信號(hào)時(shí)依次進(jìn)行映射、定位以及復(fù)用處理步驟，確保長途干線網(wǎng)滿足網(wǎng)絡(luò)互連復(fù)雜性要求，并由多種體系相互承載對(duì)方業(yè)務(wù)流，具體起到形成統(tǒng)一數(shù)字傳輸體制標(biāo)準(zhǔn)、網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)配置、靈活組合網(wǎng)絡(luò)層級(jí)與拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)、實(shí)現(xiàn)光纜段橫向兼容目標(biāo)等多重作用，此項(xiàng)技術(shù)可用于采取同軸電纜、光纖與雙絞線電纜等各類傳輸介質(zhì)的通信工程，但在傳輸數(shù)率要求嚴(yán)格的情況下，則必須使用光纖作為傳輸介質(zhì)。

此外，對(duì)于早期已建成的長途干線網(wǎng)而言，為提高網(wǎng)絡(luò)資源實(shí)際利用率、提高網(wǎng)絡(luò)智能化程度，可以應(yīng)用到使用光纖作為傳輸介質(zhì)的智能光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，在現(xiàn)有WDM 波分復(fù)用網(wǎng)基礎(chǔ)上建立ASTN 自動(dòng)交換傳送網(wǎng)結(jié)構(gòu)，以SDH 同步數(shù)字網(wǎng)絡(luò)作為物理層，直接接入SDH 傳輸通道即可，這一長途干線網(wǎng)部署方案如圖3 所示。如此，既可以使升級(jí)后的長途干線網(wǎng)完全承載現(xiàn)有SDH 網(wǎng)全部業(yè)務(wù)，同時(shí)，憑借引入控制平面來改善SDH 網(wǎng)絡(luò)能力。

圖3 ：ASON 單獨(dú)組網(wǎng)雙平面結(jié)構(gòu)部署圖

3 有線傳輸技術(shù)在通信工程中的應(yīng)用策略

3.1 有線與無線網(wǎng)絡(luò)相融合

目前來看，隨著5G 移動(dòng)通信等技術(shù)的問世，無線傳輸技術(shù)在通信網(wǎng)絡(luò)中的所占比重呈現(xiàn)逐年穩(wěn)步增加態(tài)勢(shì)，有著無需敷設(shè)電纜、安轉(zhuǎn)投運(yùn)便捷、設(shè)備連接能力強(qiáng)、連續(xù)廣域覆蓋、高移動(dòng)條件下用戶體驗(yàn)速率高的優(yōu)勢(shì)，但卻存在信號(hào)相互干擾、信號(hào)傳輸準(zhǔn)確性不足、易出現(xiàn)信息泄露問題的局限性。相比之下，有線傳輸技術(shù)則具有抗干擾性強(qiáng)、通信傳輸穩(wěn)定、有效保護(hù)傳輸信息的優(yōu)勢(shì)，并存在建設(shè)成本高昂、傳輸質(zhì)量依賴傳輸介質(zhì)穩(wěn)定性的局限性，有線傳輸、無線傳輸技術(shù)呈現(xiàn)出優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的關(guān)系。

為突破單一傳輸技術(shù)的局限性，顯著提高通信工程總體質(zhì)量，需要推動(dòng)有線傳輸與無線傳輸技術(shù)的融合發(fā)展，具體可采取網(wǎng)關(guān)與有線系統(tǒng)連接、接入點(diǎn)間有線連接、網(wǎng)關(guān)與接入點(diǎn)有線連接、通信協(xié)議有線連接等方式。

（1）網(wǎng)關(guān)與有線系統(tǒng)連接是最為常見的連接方式，在有線系統(tǒng)兩端分別連接網(wǎng)關(guān)和無線設(shè)備，一端通過TCP/IP等通信協(xié)議接口來接入網(wǎng)關(guān)設(shè)備，另一端則把無線裝置和對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行連接。

（2）接入點(diǎn)有線連接是在系統(tǒng)中設(shè)置具備有線通信接口的節(jié)點(diǎn)設(shè)備，采取有線以太網(wǎng)或是其他方式來連接各臺(tái)設(shè)備，主要起到增加通信帶寬以及提高數(shù)據(jù)集成速度的作用。

（3）網(wǎng)關(guān)與接入點(diǎn)有線連接是把大規(guī)模通信網(wǎng)絡(luò)劃分為若干小型網(wǎng)絡(luò)，無線設(shè)備節(jié)點(diǎn)經(jīng)由網(wǎng)關(guān)來連接主機(jī)，整體架構(gòu)如圖4 所示，以此來解決無線數(shù)據(jù)回傳問題。

圖4 ：無線數(shù)據(jù)回傳解決方案

（4）通信協(xié)議有線連接是在系統(tǒng)中加裝遵循國際通用通信協(xié)議的第三方設(shè)備，使用轉(zhuǎn)接模塊把有線通信轉(zhuǎn)換為無線通信，由第三方設(shè)備將信息發(fā)送至系統(tǒng)。例如，在某通信工程中，所安裝節(jié)點(diǎn)設(shè)備通過Modbus TCP/IP 接口來接入有線設(shè)備，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖5 所示。

圖5 ：無線轉(zhuǎn)接以太網(wǎng)通信示意圖

3.2 有線網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容

現(xiàn)階段，我國通信事業(yè)正處于高速發(fā)展階段，用戶規(guī)模與通信業(yè)務(wù)需求持續(xù)擴(kuò)大，部分早期建成有線通信工程普遍存在帶寬超限問題，需要進(jìn)行改建擴(kuò)容處理。而在常規(guī)建造模式中，主要采取更換設(shè)備以及更改組網(wǎng)的方法，由此產(chǎn)生高昂的造價(jià)成本，并在通信工程改建擴(kuò)容期間無法滿足用戶的通信需求。對(duì)此，需要基于WDM 技術(shù)對(duì)有線傳輸網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行擴(kuò)容處理，具體可采取PTN 接入、SDH 接入和裸纖接入三種方法。

（1）PTN 接入是在原有PTN 設(shè)備接入端口部位加裝光纖倍增設(shè)備，由此起到帶寬倍增、網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容作用。

（2）SDH 接入是在SDH 設(shè)備接入端口處安裝光纖倍增設(shè)備，適用于路由上全部節(jié)點(diǎn)設(shè)備均存在一定空閑帶寬的情況。

（3）裸纖接入是在客戶側(cè)設(shè)備上安裝配套光纖倍增設(shè)備，各臺(tái)光纖倍增設(shè)備圍繞纖芯鏈路。根據(jù)實(shí)際擴(kuò)容情況來看，各類擴(kuò)容方法的最終效果有所不同，表1 為某通信工程的WDH 網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容可行性測(cè)試結(jié)果。

表1 ： WDM 擴(kuò)容后網(wǎng)絡(luò)可用性及網(wǎng)絡(luò)帶寬測(cè)試

3.3 推動(dòng)光纖傳輸技術(shù)創(chuàng)新優(yōu)化

在現(xiàn)代通信工程中，根據(jù)各項(xiàng)有線傳輸技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用情況來看，光纖傳輸技術(shù)的綜合表現(xiàn)最為突出，在中繼距離、保密性能、建造成本、通信容量等多個(gè)方面都有著顯著的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。例如，在中繼距離方面，光纖傳輸系統(tǒng)的衰耗系數(shù)遠(yuǎn)低于其他傳輸媒介，可以在安裝少臺(tái)或是不安裝中繼器的情況下，獲得較長的有效通信距離，滿足長途一級(jí)干線等多數(shù)通信工程的使用要求。而在保密性能方面，把光訊號(hào)傳播范圍控制在光纖芯區(qū)以內(nèi)，并保持光纖內(nèi)分離區(qū)、傳輸區(qū)二者的獨(dú)立狀態(tài)，顯著增強(qiáng)了有線傳輸系統(tǒng)的抗干擾能力，基本不會(huì)在通信傳輸期間出現(xiàn)信號(hào)失真、通信內(nèi)容泄密問題。因此，考慮到雙絞線電纜、架空明線與同軸電纜等早期問世有線傳輸技術(shù)的潛力開挖殆盡，為推動(dòng)有線傳輸技術(shù)的長遠(yuǎn)發(fā)展，通信企業(yè)必須加大對(duì)光纖傳輸技術(shù)的研究力度與應(yīng)用推廣力度，構(gòu)建一套以光纖傳輸為核心的現(xiàn)代有線傳輸網(wǎng)絡(luò)。結(jié)合我國通信事業(yè)近年來發(fā)展情況來看，隨著時(shí)間推移，光纖傳輸技術(shù)體系日趨完善，陸續(xù)涌現(xiàn)出包括超長波長光纖通信、相干光通信、波分復(fù)用、光傳送網(wǎng)與光孤子通信在內(nèi)的多項(xiàng)新一代光纖通信技術(shù)，使光纖傳輸系統(tǒng)在通信工程中發(fā)揮著愈發(fā)重要的作用。

例如，超長波長光纖通信技術(shù)是通過使用芯徑不超過10μm 中心玻璃芯的單模光纖，這類光纖有著極低的色散系數(shù)與損耗值，控制光訊號(hào)在光纖中沿中心軸線方向進(jìn)行直線向前傳播，實(shí)際損耗量無限接近0.1dB/km 的理論損耗值，有利于通信傳輸距離的延長。與此同時(shí)，超長波長光纖通信系統(tǒng)的建造成本較為高昂，對(duì)光纖材料的色散性能提出嚴(yán)格要求，必須結(jié)合通信工程要求來判斷是否采取此項(xiàng)技術(shù)、合理選擇光纖材質(zhì)與型號(hào)。

相干光通信技術(shù)是通過傳輸型號(hào)來調(diào)整光載波的振幅、頻率以及相位等參數(shù)，始終把光信號(hào)控制在理想狀態(tài)，并從中獲取與光載波參數(shù)遵循相同變化規(guī)律的中頻信號(hào)，由此起到改善接收機(jī)靈敏度、縮小頻率間隔、增加光纖通信實(shí)際傳輸量等多重作用。例如，從接收機(jī)靈敏度角度來看，在同等前提條件下，對(duì)相干光通信技術(shù)的應(yīng)用，可以把常規(guī)接收機(jī)的靈敏度提升20dB 左右，高度接近理論狀態(tài)中的散粒噪聲極限性能，以此來延長無中繼器時(shí)的光纖傳輸系統(tǒng)有效通信距離。

而光傳送網(wǎng)技術(shù)簡稱為OTN，是由光信道、波分復(fù)用等配套技術(shù)搭配組成的一類傳送網(wǎng)絡(luò)，依托光纖在光域范圍內(nèi)高效完成信號(hào)傳送、路由選擇、監(jiān)控以及復(fù)用等多項(xiàng)通信任務(wù)。相比于早期光纖傳輸系統(tǒng)，光傳送網(wǎng)在傳送容量、大顆粒帶寬復(fù)用、組網(wǎng)能力、保護(hù)能力等方面均得到明顯改善。例如，從大顆粒帶寬復(fù)用角度來看，系統(tǒng)所配置的帶寬顆粒明顯大于早期光纖傳輸系統(tǒng)，由此實(shí)現(xiàn)對(duì)搞寬帶數(shù)據(jù)客戶業(yè)務(wù)適配性以及傳輸效率的提升。

4 結(jié)語

綜上所述，在信息化時(shí)代背景下，隨著信息交流成本的降低，信息通信業(yè)務(wù)總量與用戶規(guī)模正在快速增加，對(duì)有線傳輸網(wǎng)絡(luò)能力提出更高要求。為保證我國通信事業(yè)得以健康發(fā)展，通信企業(yè)必須加大對(duì)有線傳輸技術(shù)的研究力度，清晰梳理有線傳輸技術(shù)體系，以光纖傳輸作為主要應(yīng)用方向，積極落實(shí)推動(dòng)有線與無線網(wǎng)絡(luò)融合、有線網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容、光纖技術(shù)創(chuàng)新優(yōu)化三項(xiàng)策略，確保有線傳輸技術(shù)的功能效用得到充分發(fā)揮。