光纤通讯原理精选(九篇)

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第1篇：光纤通讯原理范文

关键词：　光纤通讯；优点；发展阶段；前景

0　前言

上世纪70年代，随着低损耗光纤的问世，光纤开始以其自身特有的优点逐步代替电缆，在一些国家和地区的电话局之间开始使用。全世界范围内也开始了光纤通讯的研究，在科研领域掀起了规模空前的研究热潮。由于光纤通讯结构清晰，优点突出，因此，在发展中不断前进，随着社会需要的增加，光纤通讯具有良好的发展前景。

1　光纤通讯技术结构解析

目前，广泛使用的光纤通讯系统结构十分清晰，大多数该系统包括发射器、光导纤维、放大器、光接收器四个主要部分（如图1）。其中发射器主要用途是将电信号转换为光信号以应用于光纤传输；光导纤维用于传输光信号，大多数光纤埋置与地下；光放大器主要是放大光信号克服传输过程中的衰减；光接收器是将光信号转换成电信号。

1.1　发射器

发光二极管和镭射二极管通常被作为光纤通讯中的光源半导体元件，它们分别发出非同调性光和同调性光。其次，半导体作为光源不仅体积小、发光率和可靠率高而且它能将波长最佳化，可以很好的满足光纤通讯的要求。

1.2　光导纤维

光纤通常是由核心、纤壳和保护层组成。其中核心和纤壳部分通常是由硅玻璃制成，保护层是经过紫外线固化后的压克力，比较坚固可以埋置与地下。光纤的一个缺点就是弯折剧烈时容易折断，加之光纤端部链接要求十分精密，因此，折断的光纤不容易被结合。

1.3　光放大器

光纤通讯的发展主要受到讯号衰减和变形两个因素的影响，过去解决该问题的方法主要是应用一个先将光信号变回电信号之后放大再转回光信号的中继器。但是使用中继器使得系统架构变得非常复杂。光放大器不做光电装换直接将光信号放大，其原理是在一段光纤内掺杂稀土族元素如铒，再以短波长雷射激发。

1.4　光接收器

光接收器电路一般情况下包括两个部分即，转阻放大器和限幅放大器，通过对光侦测器转换出的光电流进行处理，转阻放大器和限幅放大器就能把光电流转换成电压讯号，之后再透过后端的比较器电路把电压讯号转换成数位讯号。

2　光纤通讯的优点

光纤通讯技术以其自身特有的突出优点，在市场竞争中具有非常明显的优势，广泛的应用于通讯、教育、卫生、工业生产等多个领域。它与传统的金属电缆相比较主要具有如下六个方面的优点：1）可传输的信息量大。头发丝粗细的一根光纤可以容纳几千路电视或几万路电话，其传输能力是电缆的几亿倍，因此是当代最理想的大容量传输线路；2）抗干扰能力强。光纤传递的事光波不是电讯号，它使用的频率和传统的无限电波频率不同，不会受到电磁干扰，因此传输信号质量高，抗干扰能力强；3）损耗低。随着光纤通讯技术的不断发展，光纤传输的损耗不断降低，已经从原来的1000分贝/公里降低到现在的2-5分贝/公里，比电缆的损耗低了很多；4）原材料丰富。生产光导纤维的原料是石英，资源十分丰富；5）成本低。6）线径细，材料轻。

3　光纤通讯的发展阶段

光纤通讯技术自上世纪70年代问世以来，变在全世界范围内得到飞速的发展，应用领域之宽、影响范围之大十分罕见。光纤通讯技术的发展大概分为以下几个阶段：第一阶段为萌芽阶段，即，60到70年代，美国率先研制出低损耗光——细玻璃丝。该纤维芯径为50微米左右，外径100微米左右，内部材料的折射率略高于外部材料的折射率，作为一种替代铜导线的传输线路，它不仅损耗低，而且传输信息量大。之后，光纤发展进入第一代光纤时代，在80年代初期开始建立了商用短波长（0.8-0.9）微米的多模光纤线路，中继距离为5-10公里，传输容量大约为1500路到6000路电话的容量；第二代光纤时代，经过80年代的发展，光纤通讯在客服衰减及色散上去的了很大的进步，80年代以后在长波长单模光纤开始出现，并且在通讯系统中得到迅速发扎，由于是单模光纤因此色散十分小，工作波长为1.5微米左右，损耗低，因此传递信息量大，传输距离远。在1.5微米左右的波段，其传输距离可达200到250公里，这是目前在长途通讯网中广泛被推广应用的系统，近年来随着单模纤维技术的不断发展和成熟，其应用不断推广，在城市地区网上也在考虑采用长波长单模光纤系统；新一代光纤通讯，相干光光纤通讯中主要利用了两项技术分别是相干调制和外差检测。相干调制的要求是光信号不能像自然光那样没有固定的频率和相位，而是应该有固定的频率和相位，也就是说应该为相干光；外差检测，就是通过光混频器把激光和信号光进行混频处理，得到与信号光的频率、位相和振幅按相同规律变化的中频信号。相干光通讯具有明显的优点，首先，相干光通信灵敏度高，进而使无中继传输距离增加。相干检测能提高接收机的灵敏度。在相同的情况下，相干接收机比普通接收机的灵敏度

高20db左右，由于灵敏度高因此也增加了光信号的无中继传输距离。其次，相干光通讯选择性好，通信容量大。相干光通讯使用的是外差探测，探测的信号时混频光，因而只有中频频带的噪声才能进入系统，滤波性能良好；第三，具有多种调制方式。

4　光纤通讯未来的发展趋势

4.1　光纤通讯将进入快速发展阶段

微电子技术中著名的摩尔定律称：集成电路的集成度每18个月翻一番。但目前光纤通讯正以更高的速度发展，光纤容量和光电器件的发展速度是集成电路集成速度的一倍。光纤通讯的实质是光信号在光纤中的传输，用光纤代替传统的金属电缆，其优越性不言而喻。全世界范围内绝大多数的信息是由光纤传送的。最近几年迅速发展起来的波分复用技术是在玻璃丝粗细的光纤里同时传送不同颜色或不同频率的光。由于这些光各自携带着的信息不同，因此，极大地增加了通讯容量。

4.2　光纤通讯将发展成全光网

光电子技术的核心问题就是光转换成电或者电转换成光。未来的光通讯将会发展成全光网，未来的计算机将先后经历量子计算机和光子计算机两个阶段，光子计算机主要是利用光的并列特点，瞬间就能把一个二维图像调过来。

4.3　光存储容量不断增大

光存储技术在上世纪末兴起，它对信息的存取产生了巨大影响。现在普遍应用的光盘就是光存储的一种简单形式。现在正在充分利用光的特点研究比光盘的存储密度和记录速度更大的技术，也就是要在理论上开放光存储的大容量技术。

参考文献：

[1]卞洪国，浅析光纤通讯技术的优势及分类[J].黑龙江科技信息，2010（18）.

第2篇：光纤通讯原理范文

关键词 光纤通讯；技术现状；发展趋势

中图分类号：TN929 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）15-0015-01

光纤通讯技术是电信史上的一次伟大变革，是我国发展较快的一项通讯技术，并成为当今通讯的主力军之一，带领了新技术革命的发展和前进，因为其优越性，才会得到如此迅速的发展，应用范围也在不断的扩大。

1 光纤通讯技术简介

光纤通信就是利用光波作信息传输过程中的载波，以光纤作为传输媒质将信息从一处传至另一处的通信方式。从光纤通讯技术本身讲，包括：光纤光缆技术、光交换技术传输技术、光有源器件、光无源器件以及光网络技术等几个主要部分。具有传输频带宽，通信容量大；损耗低，传输距离远，通信质量高；抗干扰能力强，应用范围广；线径细，重量轻的特点。

2 光纤光缆的分类研究

2.1 普通式光纤

普通光纤中的单模光纤是比较常用的光纤形式，是只能在指定波长下传插一种模式的光纤，只能传一种模式的光，单模光纤相比于多模光纤可支持更长传输距离，在100 Mbps的以太网以至1 G千兆网，单模光纤都可支持超过5000 m的传输距离。从成本方面考虑，单模光纤的价格比较昂贵，过去我们在建设网络时的传统观念是局域网只用双绞线，只有高速连接互联网时才用到光纤，有些企业或是厂矿局域网的范围很大，而且对网络稳定性要求更高，在这里我们就建议使用光纤了，使用光纤的成本不比使用达标的超五类双绞线高多少。而且不必担心雷击，不用考虑局域网的有效距离问题。

2.2 核心网光缆

我国在干线上已经采用了光缆的形式，单模光纤也已经全面取代了多模光纤形式而发挥作用，干线光缆采用的是分立的光纤，不会使用光纤带，这种光纤主要是室外之用，而以前的紧套层绞式和骨架式的结构现在已经几乎不被应用了。

2.3 接入网式光缆

接入网的光缆距离比较短、分支较多、分插也较复杂。可以采用增加光纤芯数的手段来扩大网容量，与此同时，还可以通过增加光纤集装密度和减小光纤的直径、重量的方法解决存在的问题。

2.4 室内光纤形式

室内光缆是根据光缆的使用环境来分类的，室内光缆的抗拉强度小，保护层较差，但也更轻便经济，室内光缆主要适用于建筑物内的布线，以及网络设备之间的连接，包括局内光缆和综合布线用光缆两部分。

2.5 通讯光缆

光纤是一种电介质，通讯光缆在结构上与电缆主要的区别是光缆必须有加强构件去承受外界的机械负荷，以保护光纤免受各种外机械力的影响。通讯光缆正广泛地用于电信、电力、广播等各部门的信号传输上，并将逐步成为未来通讯网络的

主体。

3 光纤通讯技术的前景展望

3.1 向超高速方向发展

高速系统的出现会增加业务的传输容量，为宽带业务和多媒体这样的新业务提供实现的可能性，10 Gbps的系统对光缆极化模色散较敏感，已敷设的光缆又不一定会满足10 Gbps系统的要求，还需要经过实际的测试，经验证合格后才能开通使用。更现实的方法是采用光的复用方式，波分复用的方式是目前众多种类中已经被大规模的进行商用使用的方式。

3.2 更先进的传输技术

波分复用技术是一种高效的传输技术，能够扩大光纤传输系统的传输容量，若能将多个发送波长适当错开的光源信号同时在一级光纤上进行传送，就能大大增加光纤的信息传输容量，这是波分复用（WDM）的基本思路，目前1.6 Tbit/s的WDM系统已经被商用了，而另外一种提高传输容量的方式就是采用光时分复用技术，它是通过提高单信道上的速率来扩大整体的传输容量，最高的速率可以达到640 Gbit/s。

3.3 全光网络技术时代

全光网络将实现数据以更快的速度传输，因为数据仅以光的形式进行编码，它成为了光纤通信技术的最高级形式，也是光纤通讯技术发展的一个理想阶段，实现全光网络是发展的必然，全光网络具有透明性、兼容性、开放性、可扩展性等优点，会提高容量和速度，目前全光网络的发展还处在一个低级的阶段，但是它的发展前景是十分乐观的，是值得深入研究的，并要与因特网、移动通信网等做好融合工作。

3.4 全波光纤时代

城域网需要的业务量疏导和宽带管理能力比较强，其传输的距离比较短，很少使用光纤放大器，全波光纤是在这种应用形式下产生的，它采用了一种全新的生产工艺，可以将由水峰导致的衰减完全消除，水峰的消除可以将可用的波长范围增加了100 nm；可以实现高比特率长距离的传输；可以改进网络的管理现状；可以降低整个系统的成本。全波光纤的最大优点就是极大程度地加宽了光纤通信的带宽，由于全波光纤是单模光纤形式，和现用的单模光纤有很多相似的特性，所以完全可以与现有的光纤系统兼容，现有的光纤通信设备都可以继续使用，这就为它的推广应用创造了一个有利的条件。

3.5 光弧子通信

光弧子就是一种特殊的ps数量级上的超短光脉冲，光脉冲是不同频率的光波组成的电磁波形式，在光纤通讯中，损耗和色散会缩短光纤传输距离和降低传输容量，损耗使光信号在传输过程中能量逐渐减弱，而色散会使光脉冲在传输中逐渐变宽，针对这一原理，若有有效的方法使得光脉冲变宽和变窄，恰好使两种效应相互抵消，那就会提高光纤传输的质量，光脉冲可以在光纤传输过程中保持不变，并实现超长距离和超大容量的传输，光弧子的优点是在传输时传输速率极高、传输容量极大，光弧子凭借着它的这个优点，将会在光纤通讯技术的发展中获得更广阔的发展空间。

4 结束语

光纤通讯技术是信息技术的重要支撑，占据了信息社会中的重要地位，它不仅可以应用在通信的主干线路上，在电力通信控制系统中也可以发挥重要的作用，从现代通信的发展趋势分析，光纤通讯技术将会成为未来通讯业的主力军，全光网络的时代也许就在不久的将来可以实现。

参考文献

[1]郝晓宇.光纤通讯技术及其发展[J].硅谷，2012（22）.

第3篇：光纤通讯原理范文

[关键词]光纤；通讯技术；发展

中图分类号：TN929.11 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）17-0221-01

1.光纤通讯技术概述及其分类

1.1 光纤技术概述

光纤技术是一种非常先进的信息传输和通讯技术，能够大大提升信息的传输速度和传输效果，光纤通讯技术的主要工作原理是，在进行信息的过程中用光波作为主要的传输方式，用光纤作为主要的传播媒介将信息进行长距离和短距离传输。这种通讯技术主要包括光缆技术、传输技术、网络技术和元器件等。这种通讯技术的主要特点是：传输速度快、损耗低、失真率低、通讯质量高的特点，它具有传统技术无可比拟的优势。

1.2 普通式光纤技术

普通光纤技术是光纤通讯技术中十分常见的一种通讯技术，这种光纤技术主要采用的方法是在指定的波长下采用单一的模式通过光纤进行数据传输和通讯。普通式的光纤技术的传输效果非常好，能够进行超长距离的传输，同时传输的质量和传输速度非常快，能够满足高科技行业对于信息传播和通讯的需求。但是普通式光纤技术的成本非常高，在进行建设的过程中需要较高的铺设技术。这种技术和传统的双绞线相比。光纤技术能够很好地满足企业和厂矿的需求，能够减少外界环境对于光纤的影响，能够减少断网问题的发生，达到更好的传输效果。

1.3 核心网和接入网光缆技术

核心网和接入网光缆技术是光纤技术的重要组成部分和类型，随着我国科技的发展，目前的光纤技术已经几乎全部成为单模光纤技术，由单模光纤组成的主要网络被称为核心网技术，通过核心网技术能够达到更好的信息传输效果。接入网光纤是用户在申请光纤通讯技术之后介入核心网的一种方法，这种方法存在着一定的局限性，主要表现为在铺设的时候有效距离较短，分支众多在传输的安装和传输的过程中十分复杂。目前针对于这种技术的研究集中在提升网络容量和整体的传输速度以及减轻光纤自身的重量，减少负重等等。

1.4 室内和通讯光缆技术

室内光缆是使用于普通用户的一种光纤光缆形式，这种形式的光缆往往被用在室内环境的信息传输和通讯传输方面，这种光缆在长距离传输的过程中效果非常差，但是在短距离传输的过程中整体表现还算不错，同时安装这种光缆的成本较低，适合普通用户的室内使用，因此这种光缆的形式应用也较为广泛，也能够取得较好的效果。通讯光缆技术主要被用在电信、网络以及广播的信号和数据传输方面，这种光缆形式已经能够成为我国整体通讯网络的重要组成部分，这种光缆的性能非常好，适合长距离传输，同时传输的质量非常高。

2.光纤通讯技术常见的问题及解决方法

2.1 长距离传输信号耗损

光纤通讯技术在传输的过程中，尤其是在进行长距离的传输过程中，由于光缆自身材质的原因非常容易产生传输信号耗损的情况出现，这种情况的出现会直接影响到整体传输的质量，对于用户会产生非常大的影响。同时在光缆的安装过程中，非常容易出现自身的耗损，从而导致在正式使用的过程中产生运输损耗问题。

2.2 光纤产生信号耗损的原因

要想降低光纤在长距离传输和安装过程中产生的损耗就需要改良光纤通讯社工工艺。在光纤的生产的过程中由于光纤中心物质的破碎或者磨损会出现传播不均匀的情况，这种情况一旦产生就会造成实际传输的中的传输效率低下，在传输的过程中出现散射耗损，同时如果光纤在安装的过程中产生弯曲，整体的传输模式会遭到改变，会导致严重的能量耗损。在进行光纤对接的过程中非常容易产生对接点的耗损，对整体的传输质量产生影响，影响到正常的信息和通讯传输效果。

2.3 解决光纤传输耗损问题的主要方法

要想解决光纤在长距离传输的中出现的信号以及通讯数据损坏的问题，主要可以在光纤的不同使用阶段采用不同的措施进行处理，具体如下：在对光纤进行生产的过程中，在生产完成之后应当对光纤的整体生产质量进行检查，目前主要采用的设备是O T D R 检测仪器进行检验工作，在检测的过程中要对每一根光纤进行检测，检测的重点是光纤是否发生破损或者产生弯曲。在对光纤进行安安装的过程中，应当采用熔接技术进行不同光纤之间的连接，通过这种技术形式能够将光纤自身的损耗降到最低，同时在对光纤进行切割的过程中应当采用锋利的切割器材进行切割工作，要保证切割面的整洁。在进行安装的过程中要尤其注意相关安装和操作人员的资质，资质较高的安装人员和操作人员能够最大程度上减少耗损问题的产生。

3.光纤通讯技术的发展方向和前景

3.1 传输速度极大加快

目前光纤通讯技术之所以能够占领我国通讯传输的市场，最主要的方面是光纤的传输速度非常快，能够满足人们对信息的即时性需求，但是在信息大爆炸的时代，人们对于信息的需求在不断增加，同时对于信息的质量也有着很高的要求，但是大容量的数据传输会严重影响到传输的速度，因此极大提升光纤的传输速度是光纤通讯技术的发展的重要前景。

3.2 采用全新的传输技术

我国目前使用的光纤传输技术在未来不能够满足光纤传输的需要，因此新的技术必将取代旧的信息传输技术，波分复用技术是目前正在研发的较为先进的技术形式，这种传输技术能够极大增加光纤传输的容量和传输速度，针对于不同波长信息的同光纤传输能够大大提升传输的速度，同时能够降低光纤资源的浪费。目前W D M 系统已经被商用了，而另外一种提高传输容量的方式就是采光时分复用技术，它是通过提高单信道上的速率来扩大整体的传输容量，最高的速率可以达到540G bit/s。

3.3 光纤网络技术不断发展

光纤网络技术是光纤技术发展的必然形式，在光纤技术发展的过程中，数据的编码和解码形式在发生着不断地变化，变化的最终形式将是光解码形式，这种解码形式将会极大地提升编码和解码的速度。同时光解码能够大大提升光纤网络的兼容性和开放性，同时会大大提升光纤的最高容量和最快速度，对该技术进行研究有着非常好的前景。

3.4 全波光纤技术迅速发展

全波光纤技术是光纤技术发展的新形势，这种形式的光纤发展能够极大地提升光纤的整体带宽，这意味着光纤将在发展的过程中拥有极大的容量和极快的传输速度，通多单模光纤形式能够达到更好的传输效果，同时这种技术形式能够进行非常好的推广。

结语

综上所述，光纤通讯技术是目前最为先进的通讯技术，它和传统的通讯技术相比有着速度快、效率高和失真率低的特点，在我国的各个行业发挥着十分重要的作用，在我国经济社会中发挥着十分重要的作用。虽然目前我国光纤技术的发展依然存在着许多缺陷和不足，但是整体的发展势头非常良好，正在弥补这些缺点和不足，对光纤通讯技术的发展有利于提升我国整体的经济效益，能够满足人们不断增长的需求，同时能够促进我国现代化科学技术的发展。

参考文献

[1]王影.光纤通讯技术的发展浅析[J].硅谷，2013，15：15+22.

[2]白鸣飞，周洁.基于光纤通讯技术的发展趋势与应用的探讨[J].数字技术与应用，2013，12：18.

第4篇：光纤通讯原理范文

关键词：无源光网络原理组成和特点 无锡配网运用

中图分类号： TN711文献标识码：A 文章编号：

引言

一个无源光网络是单一且光纤共享，同时并使用便宜的分光器，把信号从单一光纤分散至独立的用户，之所以被称呼为“无源光网络”是因为有别于传统的电信机房局端及客户端的连接，这其中并没有一个有源电子设备装置介于该接入网络之间，这样的优势大大的简化了网络系统的操作、维护及成本，另一个优点为相比于一个点对点的光纤网络中，其所使用的光纤并不需要很多。

2．原理组成和特点

使用以太网络技术创造一个无源光纤网络的架构，无源以太光网络为点对多点的光纤拓朴结构，当用户连接至特定分配光纤，它们共享光纤配送网络(OpticalDistributionNetwork，ODN)，藉由骨干光纤回到电信机房局端。

对于低光纤数的需求是可以想象的传统的点对点的以太网络路，路边交换机(Curb -Switched)以太网络及EPON间的不同。点对点的以太网络可能使用N条或2N条的光纤，但必须使用2N个光收发器，而终端交换机以太网络则使用一条骨干光纤。如此是可以节省光纤及电信机房所占用的空间，但仍需使用2N+2个光收发器，且必须供应电力给交换机来使用。

EPON也使用一个骨干光纤、最少的光纤及占用电信机房较小的空间，同时只需N+1个光收发器，另外也不需要额外的电力，下行的传输速率几乎达其全速的骨干连接，它同时也支持下行串行广播。

EPON网络包括光线路终端(OpticalLineTerminal，OLT)及光网络单元(OpticalNetwork Unit，ONU)。一般而言，OLT存在于局端电信机房(Central Office，CO)，多为以太网络交换机或媒体转换器平台，ONU则多置于靠近客户端，如路边、建筑物或用户住处，ONU则提供802.3ah WAN接口及802.3ah客户端接口。

使用分光器

EPON规划了在单一光纤上作全双工传输，并以点对多点的拓朴架构呈现，用户只看到自己与局端间的传输，而非其它在该拓朴架构的用户。EPON系统使用了分光器(splitter)，利用不同的光波长来进行上行串行传输及下行串行传输，其波长如下:

--1490nm下行串行传输，1310nm上行串行传输

采用多点控制协议MPCP

为了管理点对多点(P2MP)光纤网络，EPON使用多点控制协议(Multi-PointControlProtocol，MPCP)。MPCP执行带宽管理工作，包括带宽的询问、自动发现和排序，它在MAC层实现这些功能，利用了64位的控制信息:

--GATEandREPORT字段用在分配及给予带宽

--REGISTER和REGISTER_REQUEST字段使用在控制自动发现ONU过程

MPCP提供了接通网络资源的最佳化，自动化排序的机制减少了带宽松散的问题，而ONU自动回报带宽需求给OLT的机制用以实现动态带宽分配 (DynamicBandwidthAllocation，DBA)，光收发器的参数藉由OLT与ONU的交流机制而达到最佳化的目的。

解析OLT和ONU的操作

OLT负责自动发现ONU的过程，其中包含了带宽排序和LogicalLinkIDs(LLID)的指定，利用时间标记字段在下行传输的GATEMAC 控制信息，可达到ONU与OLT同步的功能，ONU接收GATE信息并传送REGISTER_REQUEST信息，在预定的时间周期内将其注册到OLT， OLT利用REGISTER信息回复给ONU，用以指明认可ONU的注册。

EPON下行串行传输

EPON网络控制802.3架构的物理层广播，如图3所示，广播帧被LLID在预传时间所摘取，一个64位的GATE信息被送到下行串行传输来分配带宽。

EPON上行串行传输

无源光网络在配电上运用

（1）典型通信建设方案

确定电力用户用电信息采集系统数据传输通信信道的应用时应按以下优先原则进行：

第一，市区和城镇首先选择专用光纤网络；

第二，可应用公共营运商提供的GPRS/CDMA通信网络，构建虚拟专用数传通信网络；

第三，利用供电企业现有的230MHz无线专网资源。

由于供电系统对对信息管理的要求，因此，在建立数据传输通信信道方面多选光纤通道。

光纤通信：以光波作为信息载体的通信手段，如工业以太网交换机、光纤收发器、无源光网络（PON）等。

优点：传输速率高、稳定性好、抗干扰能力强、保密性好、传输时延小、组网方式灵活，可以实现综合数据传输。

缺点：一次投资大。但是，随着光缆性价比的提高、光设备成本的下降，光纤通信必将以其在系统稳定性、高可靠性和运行维护方便性等方面的优势，成为优质配网自动化通信的首选。

光纤环网是配电自动化通讯网络设计的优选方案，可靠性较高；单点故障不会引起通讯故障。光纤通信是高质量配网自动化/用电信息采集系统通信的首选

（2）光纤通讯经历的三个阶段

2002年以前：第一代技术：光纤自愈环网—光MODEM

2002—2006年：第二代技术：光纤自愈环网—工业以太网交换机

2006年至今：第三代技术：无源光网络（PON）接入技术2008年

（3）无源光纤以太网自愈环网用于电力配网通信时应考虑的问题：

a..当环上多个站点需要停电检修时的方案

b.当配电网需要更改拓扑结构或增加/减少设备时的方案

无源光网络（PON）：是指在光线路终端（OLT）和光网络单元（ONU）之间的光分配网络（ODN）没有任何有源电子设备的光接入网。

PON：Passive Optical Network

APON：基于ATM的无源光网络，G.983

EPON：基于以太网的无源光网络，802.3ah

GPON：Gigabit PON ，APON的升级版本

点对多点的光纤传输和接入技术

下行采用广播方式、上行采用时分多址方式

动态带宽分配(DBA)

组网拓扑：可以灵活地组成树型、星型、总线型等

节省光缆资源(单纤)、节省设备资源、带宽资源共享、节省机房投资、设备安全性高、建网速度快、综合建网成本低

抗多点失效

当配电网需要增加/减少设备、改变拓扑结构时，不影响原有设备的正常运行

无源光网络天然吻合配网通信需求，是配网自动化\用电信息采集系统通信的首选

(4)实施方案

1、全网双纤保护

LU和RU均配置两个光收发单元来组建1+1全保护网络。采用全光纤保护倒换技术，通过网络中不同的光纤路由，分别构成系统的两个通信方向，一个为工作方向，另一个为保护方向；上行提供串行口和以太网口与前置机相连，从而实现全网双路由，提高网络可靠性。

2、抗多点失效

首家将PON技术引入配网自动化通信领域，各远端通信站之间采用并联而不是串联方式，一个或多个站的停电检修或失效不会影响其他站的正常运行。

全光纤保护倒换技术

自动倒换：通过故障检测触发，如信号丢失、帧丢失、信号劣化等

强制倒换：通过管理事件激活，如光纤的预先设定路由、光纤更换等

目前业界唯一能抗多点失效的解决方案，1:1冗余组网，支持全光纤保护倒换

4．实例

4.1大坝变环网是以大坝变电所为配网主站，以附近9个开关站为配网子站的一个综合接入网。通过1+1保护实现光纤上数据、业务的高效传输。

4.2杨亭变环网是以武林变电所为配网主站，以附近7个开关站为配网子站的一个综合接入网。通过1+1保护实现光纤上数据、业务的高效传输

5．结论

随着国家智能配网的概念提出，各大城市配电工程的相继逐步兴起，作为光纤通讯第三代的技术代表的以太无源光网络，提供了一个相对稳定可靠的通讯平台，它的灵活稳定不受干扰的可扩展组网性适应了现行复杂的配网一次网架，并在今后一次设备的改造中通讯网络基本不受影响，并采用全网双光纤保护和抗多点失效技术大大提高了通讯的可靠稳定性，为配网通讯网络这个“瓶颈”提出了可行的解决办法。

参考文献

第5篇：光纤通讯原理范文

关键词 通信；遥控单元；监控；微波；光纤

中图分类号：TE46 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）04-0013-01

1 简介

番禺34-1平台通讯系统主要通过光纤与陆地蛇口基地及与南海天然气主平台荔湾3-1平台进行通信，平台内部则通过信号线进行传输，其中包括人与人之间的通信和人与设备之间的通信两部分。对于人于人之间的通讯，主要实现海上人员之间的互相联系，海上人员与陆地工作的通信等，这些既有语音的联系，也有数据的传输。对于人与设备的通信，既指实现平台内工作人员对所有设备的监控，数据传输，便于平台内部工作人员进行跟踪和采集已经陆地人员对海上数据的监控和采集。

2 工作原理

番禺34-1平台通讯系统用以传输生产数据及控制信号，对外联络和对内广播报警。平台主要依靠海底光缆和卫星通信实现与外界的通讯联络，并配有必需的无线设备。平台通讯系统主要用于平台内部通信和平台与外部之间的通信两部分组成。平台与外面的通信主要有超声波通讯、微波通讯、卫星通讯或光缆通讯、应急通讯等；内部通讯系统指平台内部人员之间、人员与各种设备间的通信，主要包括PAGA系统、监控系统、局域网、娱乐系统、人员对讲系统、人机对讲系统等。

3 通讯系统分类

3.1 PA/GA公共广播系统

海上采油平台属于高风险、高难度作业，番禺34-1平台的风险系数则更高，因为它为天然气平台，平台上的一点点安全问题，都会演变成巨大的灾难，为了保证平台上100多名工作人员的安全，对于信息的实时传达是非常重要的。如何实现在这个巨大的采油平台上所有人员都能及时的得到信息呢，这就需要公共广播系统。

公共广播系统是通过中控室的控制主机，以及分布在平台各个地方的无数扬声器组成，中控室人员通过中控仪表设备显示，得知平台出现危险警报时，会及时通过广播系统，告知平台所有人员，提高警惕，采取怎样的应对措施，这就为平台自身的救援争取了很大的时间。广播报警按下列平台危险等级进行：弃平台；火灾及可燃气体泄漏；中控的遥控广播及其他遥控单元广播及普通广播等。每种广播的信号均不同，所有人员都必须严格遵守此要求，保证人身及财产的安全。

所以说，在海上的平台中，广播系统是起到非常重要的角色，它的能否正常运行直接关系到平台上所有人员的人身安全。也是在进行平台调试过程中第一个必须启动的系统。

3.2 电话系统-PABX系统

平台的电话系统为平台内部人员之间沟通的桥梁和纽带，同时也通过光纤网络或者是卫星也可以实现平台人员与陆地之间的通话。

海上平台电话系统与平时我们接触的电话系统没有什么差别，主要有程控交换机及网络交换机组成，通过海底光缆与陆地相应系统主机相连接，终端就是普通的电话接口，连接上电话机就可以进行通话了。实现了平台人员之间以及平台与陆地之间的通话沟通。

3.3 CCTV-闭路监控系统

虽然海洋石油平台不大，但是其属于高密度作业，高密度人员活动的场所，其对安全的要求就会非常高，故平台安装监控系统就显得尤为重要，以便在中控室能够实时的能够观测到平台的各种情况。监控系统有放置在各个重要区域的摄像头和放置在控制室的监控器，网络主机，监控盘组成，实时监控平台上主要区域的变化，当发生危险时可以马上通过广播系统通知平台上作业人员进行救险或撤离等信息。

3.4 VHF系统

海上平台不是孤立的，它的任何补给都需要来往的船舶进行提供，其中既包括人员的倒班，也包括设备的运输、生活的补给等。当船舶接台时，就需要船上工作人员与平台相应的工作人间进行沟通，这就需要了无线对讲，这个无线对讲系统就是VHF系统，VHF系统为甚高频段无线电话系统，在船舶与采油平台中控室分别配置1台主机和一台GPS主机以及可以随便移动的相应的对讲机，按照国际上对于此甚高频的规定，此系统覆盖156.00-174.00 MHz频段，用于VHF-FM通讯。备用电源为24V DC供电，需满足VHF-FM设备及GPS系统正常工作6小时。互通双方通过此频段对讲就可实现相互的信息传输，准确实现船舶与海洋石油平台的通信联络。

3.5 UHF对讲系统

作为平台工作人员的正常通讯，UHF对讲系统是非常必要的。天线安装在顶部甲板，固定电台安装在中控室内，采用400 MHz的工作频率进行通讯。平台工作人员通过UHF对讲系统可以随时随地与其他人员进行对话及沟通，极大的提高了工作效率。

3.6 卫星通信

海洋石油平台建在大海上，需要与陆地进行实时的信号传输及信息共享，这些就要通过卫星进行传输，满足平台接受电视信号，网络信息等需求。卫星通信由于其安装方便，并且不受地域的限制，故在海洋通信系统中广泛使用。

3.7 光纤通信

番禺34-1平台距离陆地比较远，平台与陆地的主要通信方式还是采用光纤完成，光纤由于其衰减低，同时成本低，则广泛应用到海洋石油平台的通信系统中。光缆附着在海缆中，在进行海缆铺设的过程中光缆也实现了一起铺设。

3.8 娱乐系统

番禺34-1平台为有人平台，平台配置了120人的生活楼，由于平台内工作人员休息的地方，由于平台内工作人员需要几个月的时间都呆在平台上，远离陆地，远离亲人，他们在工作之余，相应的娱乐活动还是非常需要的。为了保证正常的生活，在生活楼内的各个房间及阅览室，均安装有电视，通过卫星，接受来自陆地发射的卫星电视信号，满足平台工作人员观看电视的需求。这就是大家所说的通信娱乐系统。

4 结论

海洋石油平台虽然不大，但是由于远离陆地，又属于高风险作业环境，同时人员又相对的密集，所以它的通讯系统才显得更加重要，番禺34-1平台为我国自己开发建造的南海第二大油气田，保证其通信系统的设计良好、运行正常，才能更好的保证登台人员的生命安全和平台的财产安全。

参考文献

第6篇：光纤通讯原理范文

关键词：煤矿；短路保护；Ether CAT；光纤；联锁

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）27-6224-03

煤矿井下高压供电网短路保护无法通过整定值的配合实现选择性，一处发生短路故障，往往引起多级开关同时跳闸，严重影响安全和生产[1，2]。短路保护如何实现选择性一直困扰着煤炭行业，成为亟待解决的问题。国内外许多科技工作者提出了多种基于通讯网络的解决方案，较为典型的有：

1） 光纤纵差保护

该方法以纵差保护为主保护，下级开关输出信号通过光纤接入上级开关，各变电所之间通过网络连接为一个整体[2]，网络结构复杂，系统可靠性还需进一步提高。

2） 电流速断闭锁法

在每个变电所内设置短路闭锁控制装置，当某一开关检测到故障信息后，通过闭锁控制装置向上级开关发送闭锁信号[3]，采用电气闭锁方式，信号传输易受干扰，无法实现远后备保护的延时在线整定。

3） 集中控制

通过网络将部分或全部开关联接起来，故障信息通过网络传送到集中控制设备[4，5]，然后由集中控制设备根据供电网联络关系识别出距故障点最近的开关并通知其动作。这种方式对通讯系统的可靠性要求较高，通讯网络出现故障时，系统无法正常工作。

目前迫切需要一种网络结构简单可靠，实时性强且通讯故障处理功能完善的保护方案。实时以太网技术的发展，为解决这一问题提供了新的思路，该文提出了一种由双层实时以太网Ether CAT网与光纤联锁网络实现短路保护选择性的方案。

1 系统方案

如图1所示，系统主要由双层实时以太网Ether CAT、光纤联锁网、具有Ether CAT通讯接口和连锁通讯接口的综合保护装置等组成。实时以太网Ether CAT与光纤联锁网协同工作并互为后备，变电所级实时以太网Ether CAT网采用星型拓扑结构，便于管理和扩展。

井下供电系统中，短路保护整定值远远小于实际值，各变电所进线开关保护范围均在上级变电所出线开关的保护范围内，因此本方案中各变电所进线开关不设保护，以简化网络结构，提高系统的可靠性。

如图1所示以太网数据帧从主站出发，逐个访问环路上的分站；分站接口芯片具有独特结构，当数据帧到达时，取下相关数据部分或把数据信息插入到以太网帧的相应域位置，然后再把整个以太网帧转发到下一个分站；直到最后一个分站，数据帧才返回主站处理[9]。此过程无需对数据帧编码/解码，缩短了数据处理时间，每个从站数据处理延迟仅为十几纳秒[10，11]。

2） 光纤联锁网络

光纤联锁网络将光纤通讯、数字通讯和网络技术融合在一起，以光纤为通讯介质，传输容量大、距离远、抗干扰能力强；数字信号在传输过程中可通过再生中继器将失真脉冲再生为完整脉冲，在传输过程中只需识别脉冲的有无，可靠性强[12，13]。

2 通讯故障处理

网络通讯正常是系统正常工作的前提，实时以太网Ether CAT具有较强的通信诊断能力，能迅速地排除故障；支持主站从站冗余检错，提高了系统的可靠性；Ether CAT实现了在同一网络中将与安全相关的通讯和控制通讯融合为一体，并遵循IEC61508标准，满足安全集成级（SIL）4的要求[9，10]。

井下环境恶劣，特别是变电所之间距离较远，通讯线路出现故障的可能性较大，该系统中实时以太网Ether CAT与光纤联锁网络互为后备，具有完善的通讯故障处理机制[14，15]。

2.1 分站间Ether CAT故障

当主站与各分站之间的实时以太网Ether CAT因故障完全中断时，则光纤联锁网络作为其后备网络将独立实现短路保护的选择，系统运行如图2。

以K1点故障为例说明故障处理方法：

1） 当K1点发生短路故障时，开关QF31检测到短路电流进入跳闸准备状态（延时T1），同时向所在变电所分站3发送跳闸请求信号；分站3收到跳闸请求信号后，立即向上级变电所出线开关QF21发送联锁信号；开关QF21、QF1同时监测到短路电流，则其动作如开关QF31；

2） 当开关QF21、QF1在T1延时内收到联锁信后自动启动远后备保护功能，延时T2；

3） 开关QF31在T1延时到期后未收到跳闸允许信号，因无下级联锁信号，QF31仍正常动作。

2.2 光纤联锁网故障

当光纤联锁网络通讯因故障完全中断时，则实时以太网Ether CAT作为其后备网络将独立完成短路保护的选择，系统运行如图3。

以K1点故障为例说明光纤联锁网通讯故障时，系统处理方法：

1） 当K1点发生短路故障时，开关QF31检测到短路电流进入跳闸准备状态（延时T1），同时向所在变电所分站3发送跳闸请求信号；分站3收到跳闸请求信号后，立即向主站报告故障信息；开关QF21、QF1同时监测到短路电流，则其动作如开关QF31；

2） 主控制器接收到各分站故障信息后，经过快速分析计算，在T1延时范围内通过分站向开关QF21、QF1发送延时跳闸信号（QF21延时T2、QF1延时2T2），向开关QF31发送允许跳闸信号；

3） 开关QF31在T1延时内收到允许跳闸信号，QF31动作，切除故障；

当所有网络崩溃时因严重故障崩溃时，继电保护系统自动转入常规运行状态。

4 结束语

实时工业以太网Ether CAT与光纤联锁网互为后备，显著提高了通讯系统可靠性与实时性。系统不仅实现井下短路保护的选择性，降低了互感器饱和引起测量误差的影响，还可以迅速确定故障范围，解决过负荷保护时限配合难题。通过改进系统可具有电力监控功能，为实现继电保护自适应在线整定、变电站无人值守创造了条件。

参考文献：

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[2] 卢喜山， 张祖涛， 李卫涛.煤矿供电系统基于纵联差动保护原理的防越级跳闸技术研究[J].煤矿机械， 2011， 32（4）：71-73.

[3] 朱革兰，李海锋，王钢.电流闭锁式母线快速保护系统分析与实时仿真[J].电力系统保护与控制， 2009， 37（9）： 57-59.

[4] Sadeh J， Afradi H.A new and accurate fault location algorithm for combined transmission lines using Adaptive Network-Based Fuzzy Inference System[J].Electrical Power Systems Research， 2009， 79（11）： 13-16.

[5] Ekici S.A transmission line fault locator based on Elman recurrent networks[J].Applied Soft Computing Archive， 2009， 9（1）： 22-27.

[6] IEC/PAS 62407： Real-Time Ethernet Control Automation Technology （Ether CAT） [S].

[7] Ether CAT Communication Specification （version1.0） [Z].

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[9] 王磊，李木国，王静，等.基于Ether CAT协议现场级实时以太网控制系统研究[J].计算机工程与应用， 2011， 32（7）： 2294-2297.

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[11] Ether CAT technical introduction and overview [R].Germany：Ether CAT Technology Group， 2009.

[12] 赵梓森.光纤通讯的过去、现在和未来[J].光学学报， 2011， 31（9）： 1-3.

[13] 魏丰，潘小虎，曾勇，等.光纤CAN总线集线器及其组网研究[J].仪器仪表学报， 2011， 32（12）： 2839-2843.

[14] 样春生， 周步祥， 林楠，等.广域保护研究现状及展望[J].电力系统保护与控制， 2010， 38（9）： 147-149.

[15] 李振兴，尹项根，张哲，等.分区域广域继电保护的系统结构与故障识别[J].中国电机工程学报， 2011， 31（28）： 95-103.

[16] M.B.de Sousa， Allan K.Barros. Fault location in medium and high voltage transmission line through efficient coding[C]. Transmission and Distribution Conference and Exposition，2007， IEEE/PES.

[17] 李铁仲，胡叶宾，邓茂军，等. T接线光纤差动保护的实用通信方案[J].电力系统保护与控制， 2011， 39（1）： 135-137.

第7篇：光纤通讯原理范文

【关键词】S7-400H 冗余 容错 CP443-1

中图分类号：TP 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）35-059-01

1、引言

2008年9月本钢供水厂新建大板坯水处理系统为三连铸系统供水，该供水系统与二钢厂的单铸机和双铸机都有信号交换，而且单铸机和双铸机的IP地址又不在相同的IP网段，因此为PLC的以太网通讯提出了新的要求。本文主要讲述了如何实现在S7-400H系统分别与不同IP网段的PLC进行通讯。

2、S7-400H系列CPU的性能特点及工作原理

S7-400H系列PLC是西门子的最新一代高端产品，是可以实现硬件热冗余的控制器。S7-400H一般由两组S7-400通过光纤通信交换数据达到硬件热冗余的功能。

S7-400的主要特色为：极高的处理速度、强大的通讯性能和卓越的CPU资源裕量。特别适合于高性能的中大规模系统。需要容错能力的应用系统就要选择S7-400H PLC。基于标准S7-400模板的S7-400H是一个冗余的PLC，可以明显地减少生产过程的故障停机率，适用于那些需要尽可能减少或避免故障停机的应用场合。容错性是通过二个并行的中央控制器实现的。它们的CPU通过光缆连接并通过冗余的PROFIBUS DP线路对冗余的I/O进行控制。除了故障CPU和PROFIBUS外，I/O自身可以冗余。当发生错误或故障时进行无扰动的切换，即未受影响的热备控制器将在中断点继续执行控制而不丢失任何信息。

3、S7-400H系统与不同网段PLC的通讯

大板坯水处理系统对水泵运行的可靠性、稳定性和安全要求都很高。采用西门子S7-400H系统并且网络拓扑采用光纤环网并对硬件进行冗余，可保证系统的可靠性和稳定性达到要求。其硬件组态和通讯组态如下：

图1硬件组态

S7-400H系统的两个CPU子系统通过同步模块及两根光纤连接在一起，两个CPU子系统的DP口分别连接地址为4～27的IM153通讯模板，IM153通讯模板冗余。由于与二钢厂的单铸机和双铸机都有数据交换，而单铸机和双铸机PLC的IP地址又不在同一个网段上，这对PLC间的通讯提出了新的问题。Siemens的443-1通讯模板成功的解决了这个问题。硬件配置中在S7-400H的HO和H1机架上分别添加两个以太网通讯模板CP443-1，分别在H0和H1机架的CP443-1的属性中设置不同网段的IP （如图2） 。

图2 CP443-1在不同网段的IP设置

通讯时采用的通讯块为SFB14和SFB15，程序如下图：

将硬件配置及程序下载到CPU中后，即可实现和不同网段的通讯。

该系统编程软件采用西门子Step7 V5.4 SP3。编程过程中应添加硬件中断OB块，除了OB80—OB88，OB121和OB122外，S7-400H系统还要另外添加OB70（I/O冗余故障）和OB72（CPU冗余故障），以确保发生硬件故障时CPU不会进入STOP状态。此外，S7-400H系统允许进行在线硬件下载，即CPU在运行模式下可以进行硬件下载。

S7-400H是按冗余方式设计的，主要器件都是双重的，可以在事件发生后继续使用备用的器件。在要求容错和高度可靠性的系统中应用越来越多。S7-400H的应用提高了系统的可靠性和稳定性，提高了企业的经济效益。

参考文献：

第8篇：光纤通讯原理范文

关键词：混合组网；无线通讯；电力线载波

伴随着我国电力系统科技水平的不断增强，我国电网覆盖面积变得愈发广阔，电力系统的相关技术人员应该怎样才可以更加高效针对现有的供电网络系统资源进行利用，在电力网上完成高效准确的信息传送，这一课题正在逐渐被该行业中的相关从业者所关注与研究。电力线载波通信使用电力线网络当做信息传送的一种通讯方式，因为低压电力同时拥有较为广阔的网络覆盖面积，并且在接入时较为方便等诸多优点，由此在我国拥有着极为广阔的使用前景。但把此通信技术与我国目前常用的通信技术进行对比，电力线通信在噪声的控制，频率的选择上却又有明显的缺陷，为了能让电力线波载通信技术能够在我国被广泛的运用，就必须针对上述问题进行解决。

一、混合组网无缝连接的可行性讨论

（一）针对无缝连接实现方法的讨论

在配电网络中，将混合的通信方式进行组网，存在有诸多的技术难点，其中最为主要的问题是如何将上述多种通信技术进行合理的融合，并且让上述通信技术彼此之间不会产生干扰。当下，通信技术的融合主要有以下两种方法：首先是给予某个系统中的不同的通信技术进行重新开发，并且从接口处、通讯条例、系统的运行模式和带宽等多个方面进行规范与统一的系统研发。第二就是给以某个通讯系统构建一个能够开闸混合通讯的网络，并从已有的设备之中找寻能够相互使用的方法。分析第一种办法，即重新针对系统进行研发，其特点是在研发的过程当中，需要投入大量的资金，并且在进行研发的过程当中，将会投入大量的时间，但是研发出的系统在投入使用之后，在很长的一段时间当中，保持相对稳定的工作状态。在新研发的系统当中，里面的所有通信技术之间存在有高度的融合性，所以新研发的系统就需要面对应用对象范围较少且拓展性差的可能。针对电力系统中的配用电系统来讲，当下开发出一套满足并能够渐变复制的混合通讯系统，拥有极为广阔的使用前景。当下，构建混合通讯网络一般所采用是第二种方法，即在现存的通讯产品之中，选择合适的设备。构建混合通讯网络需要考虑的环节主要有以下几个部分：首先是融合点通讯技术的接口，融合点涵盖到数据传输过程中的数据交换，因此在该系统当中就一定要有一致的接口，当下采取的主要办法是使用以太网接口或串行接口等，针对一些特别应用，相关技术人员可以选择使用总线接口的办法。其次就是电力线载波通信系统中通讯稳定的稳定，虽然使用无线网进行通讯可以有效改善因为建筑物构建复杂从而导致的线路搭建困难的问题，但是电力线载波无线通信系统本身的稳定性同样还是相关技术工作者需要进行解决的问题。尤其是在电力设备当中，通信信号是否稳定往往会对电网的安全产生决定性的影响。最后是在未来电力线载波通信技术投入使用之后，怎样才能够让该系统在多种通讯方式联合的情况下，却不会受到干扰，同时也不会干扰到其他信息的正常传输，上述问题都是在电力线载波通信系统设计中的要点和难点。

（二）多通道通信系统在未来应用前景的展望

伴随着我国电力系统发展的愈发智能化，原本单一的通讯技术已经无法多角度全方位满足多种规模配电自动化的要求，所以多种通讯方式在配电网中的混合使用就无法避免，因此多通道混合通讯技术在未来拥有着极为广阔的发展前景。

二、电力线载波无线通信系统的运行原理

笔者设计的电力线载波无线通信系统原理如图1所示。组网监控系统的构成是由无线发射板块、运算板块、电力线载波板块这三个部分形成，和用电设备相互联通的电量计算模板依靠AD来进行转换，即把模拟信号转变为数字信号。之后电联计算模板开始针对获得的相关信息进行储存和处理，然后先把信号传输至无线发射板块，与此同时，电量计算模板也可以把信息传输到电力线载波板块。

三、运行电力线载波无线通信系统的技术要点

按照配用电现场的实地环境，需要进行技术组网的正确选择，考虑到无线和电力线载波通信完成从使用电终端至通信集中器，从而再到主站的完全通信路程，并针对混合通讯的完美相连，笔者提出了相应的执行方案。

（一）电力线波载和无线的特点

电力线载波技术和无线通讯技术都不需要事先进行对传输导体的铺设工作，宽带和信息传输速度都可以符合一定条件下配电网的业务需要，在我国目前使用的标准通信接口之中可完成相互联网或者按照关系等通讯方法进行组网工作。电力线载波指的是使用电力线作为数据传送介质的一种通讯方法，该种通讯方法是使用电力线进行信号的传送工作，在此工程之中，不再需要铺建新的通讯电缆，极大程度上减少了施工的时间和施工中的资金投入，成为在我国范围内诸多地区SCADA系统10KV线路检测中最常用的通讯方式之一。在电力配网通讯中可以使用中压电力线载波通讯技术进行针对终端信息的采集和传送工作，在进行用电信息的采集过程中，可以使用抵押电力线载波超标等技术从而完成载波通信技术的实时采集。例如，在智能电动车充电站当中，针对数据进行采集时也可以应用中压电力线通讯技术完成。电力线是电力公司进行直接管理的，所以专线之间的通讯就拥有更高的安全性。但是在信息传送速率上，配电线载波通讯的效率相对较低，并且及其容易受到干扰，在传送过程当中，还会发生信息失真等现象，上述原因都在很大程度上阻碍电力线载波通讯技术的进一步发展。无线通信系的组成是由无线终端、无线基站和应用管理服务器构成，并且按照不同应用在运行过程中要求的不同，可以选择不一样的无线技术，笔者重点讲述无线宽带技术TD-LTE230MHz与静距离无线技术Zigbee。TD-LTE230MHz无线宽带技术是电力系统与第四代宽带无线通讯技术的综合运用，其符合配用电网络中分布较为广阔，实时监测点较多，并且对通讯可靠性很高等相关使用特点。在中国地区无线宽带系统单扇区的信息传输速度上行为1.76Mbit/s下行为0.711Mbit/s,无中继覆盖范围超过三千米。TD-LTE230MHz的优点是它隶属于电力系统中的专用无线频段，因此不会和其他设备所产生的信号进行相互干扰，并且在使用过程当中，不需要另行申请频段，拥有较大的网络容量，一个基站可以支持一万名用户同时进行使用。同时，TD-LTE230MHz还拥有较好的抗干扰性和抗延迟性，它是应用OFDMS技术对信号进行调制，能够有效抵御来自多个方面的干扰因素。TD-LTE230MHz宽带无线技术能符合智能电网中对相关配电数据的实时采集，并完成配网的全自动化，因此TD-LTE230MHz在监控用电、电动机车运行方面拥有极为广阔的使用前景。ZIgbee是建立在IEEE802.15.4协议之上的，是低能耗、近距离中所采用的一种无线通讯技术，因为ZIgbee属于开放频段，所以此种通信技术为了最大程度降低干扰，在各个频段之中都是用直接序列扩频技术。针对Zigbee，其特点有；在运行过程中，其成本极低，一套完整的zigbee设备的售价一般不会超过一千元人民币；拥有较高的网络容量；在进行工作的过程当中，产生的延迟较低。一般来说，在进行设备搜索的过程当中，延迟的典型值仅为30ms左右，在休眠状态下仅为15ms左右，在有活动设备接入时，仅为15ms左右。波载通信技术采用电力线进行信息的传统，其带宽MHZz范围在2-30，信息的传送速度为1Mbits/s,信息传送距离为十几千米以内。而在安全性方面，波载通信是使用专网通讯加密的计算方式进行对信息的加密。TD-LTE230MHz可以使用大气进行信息的传送，在进行传送的过程当中，其带宽MHZz的范围在1-20，传输速度可以达到1-2Mbit/s，传送距离一般大于3km小于10km。TD-LTE230MHz信息传送的过程中，采用3DE或者AES的方式进行加密。ZigBee同样可以依靠大气进行信息的传输，在传输的过程当中，带宽MHZ为2-5，但在传输速度方面就显得较为滞后了，仅为250Kbit/s，传送距离仅在2km之内，在安全性方面，ZigBee没有特殊的安全防护手段，其安全性较差。

（二）通信组网计划

电力线波载技术和无线技术不但可以单独形成电网，同时还可以相互混合组成网络，电力线波载能够承受的宽带带宽为2M-20M，还能够作为多个终端专点信息上传的通道，并且依靠电力线波载较长数据的传送能力，可以把无线集中器所采集的信息，通过电力线载波进行上传。电力线载波主载波能够直接和电网通讯的主站点进行连接，同时还可以依靠其他的通讯技术将信息传递至通信主站之中。例如，电力线载波主载波及上行链接连接至光纤网络或者无线网络之中。低压电力波载通讯的方法不能够完成变压器之间的通讯，还可以使用相同变压器进行数据的交换，从而要完成电器设备的远距离监控的能力，就需要在数据收集器与上位机管理系统之间甄选其他的通讯办法。因为ZigBee在进行传输的过程中，受到了较大的信息传送距离的限制，而联想到WIFI技术无线电波的涵盖范围较大，最大半径能达到大约900英尺，即大约300米。除此之外，蓝牙的覆盖范围大约是50英尺，大约为15米。所以在传送距离层面上Zigbee技术或者蓝牙技术都比WIFI较差，并且WIFI拥有传播速度快的优点，其最大传播速度能达到37.5Mbit/s，极大程度上高于TD-LTE230MHz和Zig。所以在此处笔者建议使用构建结构简单，同时拥有更广波及范围和最快传播速度的WIFI无线网络开展数据的。

四、结束语

电力线载波和无线通信系统在信息传送能力、信息传送稳定性等方面与光纤通讯之间存在有较大的差异。作为光纤通讯方式的一种有效补充，电力线载波与无线通信方式有其存在的价值与重要作用。在城市之中，针对部分地区光纤不容易铺设的特点；在城乡结合地区，相关站点安排比较分散的特点，由此造成在这些地区当中，一般会使用非光纤通信的方式。在一些对速度和实时性要求都不高的地区，电力线载波和无线通信系统就能够彰显出其特有优势。

参考文献：

[1]张尧,任登峰,张安琳.基于Zigbee技术的无线—低压载波通信系统设计方案[J].电力系统保护与控制,2010,10:110-113.

第9篇：光纤通讯原理范文

关键词：电力通讯；自动化设备；载波通讯；微波通讯；光纤通讯

中图分类号：TN916文献标识码：A文章编号：1009-2374（2009）05-0122-02

一、电力通讯自动化设备

（一）载波通讯设备

一个完整的载波通讯系统，按功能划分，大体分为调制系统、载供系统、自动电平调节系统、振铃系统和增音系统。其中前四部分是载波机的主要组成。

1．载波机。电力线载波机概括起来由四部分组成：自动电平调节系统、载供系统、调制系统和振铃系统。载波机类型不同，各自系统的构成原理、实现方式等都有所不同。调制系统：双边带载波机传输的是上下两个边带加载频信号，只要经过一级调制即可将原始信号搬到线路频谱；单边带载波机传输的是单边带抑制载频的信号，一般要经过两级或三级调制将原始低频信号搬往线路频谱。自动电平调节系统：此系统的设置是为补偿各种因素所引起的传输电平的波动。在双边带载波机中，载频分量是常发送的，在接收端，将能够反映通道衰减特性变化的载频分量进行检波、整流，而后去控制高载放大器的增益，即可实现此目的；单边带载波机，设置中频调节系统，发信端的中频载频一方面送往中频调幅器，另一方面经高频调幅器的放大器送往载波通路，对方收信支路用窄带滤波器选出中频，放大后，一方面送中频解调器进行同步解调另一方面作为导频，经整流后，再去控制收信支路的增益或衰减，从而实现自动电平调节。振铃系统：为保证调度通讯的迅速可靠，电力线载波机均设置乐自动交换系统以完成振铃呼叫自动接续的任务。双边带载波机是利用载频分量实现自动呼叫，单边带载波机则设有专门的音频振铃信号。载供系统：其作用是向调制系统提供所需载频频率。在双边带载波机中，发信端根据调制系统的需要，一般设有中频载频和高频载频，而且收信端除设有一个高频载频振荡器外，中频解调器的载频则主要靠对方端送过来的中频载频，以实现载频的“最终同步”。

2．音频架、高频架。在载波通讯中，如果调度所和变电站相距较远，为了保证拨号的准确性和通讯质量，在调度所侧安装音频架，而在变电站侧安装高频架，两架之间用音频电缆连接起来。载波机按音频架、高频架分架安装后，用户线很短，通讯质量明显提高，另外给远动通路信号电平的调整也带来方便。同时，话音通路四线端亦在调度所，便于与交换机接口组成专用业务通讯网。

（二）微波通讯设备

根据微波站的作用，所承担任务的不同，微波站分为不同类型。根据站型的不同，其设备也有所不同。但一般来说，包括以下设备：终端机、收发信机、天馈线、微波配线架、电源、蓄电池、铁塔等。

1．收、发信机。微波收、发信机的主要任务就是在群路信号与微波信号之间进行频率变换。在发信通道，频率变换过程是将信号的频率往高处变（群路信号变为微波信号），即上变频。在收信通道，频率变换过程是将信号的频率往低处变（微波信号变为群路信号），即下变频。

2．终端机。微波通讯系统中，必须有复用设备作为终端机，其作用是：在发信端，将各用户的话路信号，按一定的规律组合成群频话路信号；在收信端，将群频话路信号，按相应规律解出各个话路信号。

（三）光纤通讯设备

光纤通讯系统主要包括光端机和光中继机以及脉冲编码调制PCM数字通讯设备。

1．光端机。光端机是光纤通讯系统中主要设备。它由光发送机和光接收机组成。在系统中的位置介于PCM电端机和光纤传输线路之间。光发送机由输入接口、光线路码型变换和光发送电路组成。光接收机由光接收定时再生、光线路码型变换和输出接口等组成。光端机中还有其他辅助电路，如公务、监控、告警、输入分配、倒换、区间通讯、电源等。在实际应用中，为了提高光端机的可靠性，往往采用热备用方法，使系统在主备状态下工作，正常情况下主用部分工作，当主用部分发生故障时，可自动切换到备用部分工作，目前应用较多的是一主一备方式。光端机各主要组成部分作用如下：输入接口：将PCM综合业务接入系统送来的信号变成二进制数字信号。光线路码型变换：简称码型变换，将输入接口送来的普通二进制信号变换为适于在光纤线路中传送的码型信号。光发送电路：包括光驱动电路、自动光功率控制电路和自动温度控制电路。光驱动电路将码型变换后的信号变换成光信号向对方传输。光接收电路：将通过光纤送来的光脉冲信号变换成电信号，并进行放大，均衡改善脉冲波形，清除码间干扰。定时再生电路：由定时提出和再生两部分组成，从均衡以后的信号流中抽取定时器，再经定时判决，产生出规则波形的线路码信号流。光线路码型反变换：简称码型反变换。将再生出来的线路信号还原成普通二进制信号流。光端机一般采用条架结构，单元框方式。不同速率下工作的光端机，单元框的组成情况也不同。

2．光中继机。在进行长距离光传输时，由于受发送光功率、接收机灵敏度、光纤线路衰耗等限制，光端机之间的最大传输距离是有限的。例如34Mbit/s光端机的传输距离一般在50～60km的范围，155Mbit/s光端机的传输距离一般在40～55km的范围，若传输距离超过这些范围，则通常须考虑加中继机，相当于光纤传输的接力站，这样可以将传输距离大大延长。由于光中继机的作用可知，光中继机应由光接收机、定时、再生、光发送等电路组成。一般情况下，可以看成是没有输入输出接口及线路码型正反变换的光端机背靠背的相连。因此，光中继机总的来说比光端机简单，为了实现双向传输，在中继站，每个传输方向必须设置中继，对于一个系统的光中继机的两套收、发设备，公务部分是公共的。

3．数字通讯设备。一般来说，数字通讯设备包括PCM基群和高次群复接设备。PCM基群设备是将模拟的话音信号通过脉冲编码、调制，变成数字信号，再通过数字复接技术，将多路PCM信号变成一路基群速率为2048Mbit/s信

号进行传送，以及将收到的PCM基群信号通过相反的处理过程，还原成模拟的话音信号的一种设备。

二、电力通讯网络的工作模式

通讯的目的是为了传送、交换信息。虽然信息有多种形式（如语音，图像或文字等），但一般通讯系统的组成都可以概括为：信源是指信息的产生来源，这些信息都是非电信息，要转换成电信号，需要一种变换器，即输

入设备。交换设备是沟通输入设备与发送设备的接续装置。它可以经济地使用发信设备，提高发信设备的利用率。发送设备的任务是将各种信息的电信号经过处理（如调制、滤波、放大等）使之满足信道传输的要求，并经济有效地利用信道。载波通讯中，载波机的发信部分就是一种发送设备。信道是信息传输的媒介，概括地讲分有线信道和无线信道。信号在传输过程中，还会受到来自系统内部噪声和外界各种无用信号的干扰各种形式的噪声集中在一起用一个噪声源表示。接收设备和输出设备的作用与发送设备和输入设备作用相反，它们是接收线路传输的信息，并把它恢复为原始信息形式，完成通讯。在电力工业中，现已形成以网局及省局为中心的专用通讯网，并且已开通包括全国各大城市的跨省长途通讯干线网络。在现行的通讯网中光纤通讯已占主导地位。随着电力工业的发展，大电站、大机组、超高压输电线路不断增加，电网规模越来越大；通讯技术发展突飞猛进，装备水平不断提高，更新周期明显缩短。数字微波、卫星通讯、移动通讯、对流层散射通讯、特高频通讯、扩展频谱通讯、数字程控交换机以及数据网等新兴通讯技术在电力系统中会得以逐渐推广与应用。

三、结语

在合理规划、设计和实施各种网络的基础上，如何为电力系统提供种类繁多、质量可靠的服务，就成为摆在电力通讯部门面前的一个重要课题，而建立一个综合、高效的电力系统通讯资源管理系统则是解决这一问题的一项重要基础工程，具有十分重要的理论意义和应用价值。

参考文献

[1]张淑娥，孔英会，高强．电力系统通信技术[M]．北京：中国电力出版社，2005．