电力系统光纤通信

电力系统光纤通信
一．光纤通信
1．光纤通信的定义
光纤通信是以光波为载体，以光导纤维为传输媒质，将信号从一处传输到另一处的一种通信手段。

2．光纤通信的特点
A．传输容量大：单路载波4KHZ的带宽——一个话路
微波（2M—155.52Mbit/s/λ）——30—1890CH
光纤容量10Gbit/s/λ——120960CH B．传输距离远：单摸光纤在 1.3µm窗口的衰耗0.3dB/km，
1.55µm窗口的衰耗0.2 dB/km，中继段距离可达150km，实现
长距离通信。

C．不受电磁干扰，抗电磁干扰及雷电干扰能力强。

D．线径细，重量轻。

单芯光纤直径只有0.1mm，便于敷设。

E．资源丰富：光纤材料SiO2自然界大量存在，取之不尽，耗之不竭。

频率资源丰富，在同一缆中，频率（波长）可重复使
用。

3．光纤通讯的分类：
①按波长分：短波长（0.85µm）
长波长：1.3µm 1.55µm
②按传输模式分：单模光纤通信
多模光纤通信
③按信号方式分：模拟光纤通信
数字光纤通信
④按同步方式分：准同步 PDH光纤通信
同步 SDH光纤通信
4．光纤通信在电力系统中的应用
随着电力网的扩大，电网由省网发展到跨省，跨区，要求信息量急剧增加；电力载波和微波出现许多问题，诸如电力系统发生线路故障，电磁干扰，衰落，误码等，通信容量难以满足现代大容量高速数字网的要求。

因此，光纤通信网的应用便应运而生。

光纤通信在电力系统中的主要承载以下业务：
①话音通信 2W 4W E/M
②自动化远动信息
③ 2M MIS信息
④ 2M 自动化监控信息
⑤视频会议
⑥继电保护
⑦雷电观测信息
⑧工业监视信息
⑨ ATM交换及程控交换信息
5．光纤通信的一般组成：
OPGW
① VDF：音频配线架
② PCM：数字终端机
③ DDF：数字配线架
④ SDH：同步数字系列光传输设备
⑤ ODF：光纤分配架
⑥ OPGW；复合地线光缆
ADSS；全介质自承式光缆
6．常用的数字结构等级
PDH：北美速率标准: 1.5Mbit/s—6.3Mbit/s—45Mbit/s
—N×45bit/s
日本速率标准: 1.5Mbit/s—6.3Mbit/s—32Mbit/s
—100Mbit/s-400Mbit/s
欧洲速率标准: 2Mbit/s—8Mbit/s—34Mbit/s—
140Mbit/s
SDH：STM—1；155.52Mbit/s
STM—4：622.08Mbit/s
STM—16：2488.32Mbit/s
STM—64：9953.28Mbit/s
STM—256:39813.12Mbit/s
二．光纤及光缆
1．光纤结构
包层
纤芯
2．光纤类型及谱特性：
①．多模光纤：指光纤中传输模式是多个
②．单模光纤；光纤中只能传输一个模式的光纤
③．光纤谱特性：
A（dB）衰耗
1310 1550 nm 波长
MM，SI 阶跃型多模光纤 : 芯径50µm, 包层直径125µm，0.85µm
2-3dB/km
MM，GI渐变型多模光纤 : 芯径50—62µm，包层直径125µm，1.3µm
0.5-1.2dB/km
SM，SI阶跃型单模光纤：芯径9µm，包层直径125µm，
1.3µm，衰减，0.3—0.4dB/km，典型值 0.35 dB/km
1.55µm，衰减0.1—0.3dB/km，典型值0.2 dB/km
3，光纤的种类
ITU—T已经在建议G.652；G.653；G.654;G.655中分别定义了四种不同设计的单模光纤。

G652光纤是目前已广泛使用的单模光纤，称为1310nm性能最佳的单模光纤，又称色散未移位的光纤。

G653光纤称为色散移位光纤或1550nm性能最佳的光纤。

G654光纤称为截止波长移位的单模光纤。

（海底光缆）
G655光纤称为非零色散移位单模光纤。

**G652 适用工作窗口：1310nm(0.3—0.4dB/KM) 1550nm(0.17
—0.25dB/KM) 截止波长1260nm
**G655适用工作窗口：1550nm(0.19—0.25dB/KM)截止波长
1480nm
4，电力系统常用的光缆
①．OPGW：optical-Ground Wire 架空地线复合光缆
②．ADSS： All-Dielectric Self-supporting 全介质自承
式光缆
③．WOFC：winding optical Fiber Cable. 缠绕式光缆
④．光缆的几种结构：
A．骨架式，（玉凤线，凤络线） OPGW
B．层绞式，（斗—白线） OPGW, 普缆
C．中心束管式 OPGW
D．叠带式普缆
5、尾纤： G.652，G.655
用以连接光纤配线架与光传输设备、光终端转换设备之间
的单根光纤，称之为尾纤或跳纤。

长度约5米至20米。

多模尾纤为桔红色；单模尾纤为黄色。

三．光信号在光纤中的传输
①光波具有电磁波的属性，可以用分析电磁波的方程式解析光在
传输介质中的传动特性。

②光在均匀介质中传输时，其轨迹是一条直线，当光信号射到两
种介质交界面时，将发生反射和折射。

介质II（ع2，n2） Q2
介质I（ع1，n1） Q1 Q1*
Q1=Q1*
n1sinQ1=n2sinQ2
③.全反射：当Q1增加到某一值Qc时，使Q2=90度——折射线界
面传输，此时的Q C称为临界角，n1sinQc时，使Q2=90度；SinQc=n2/n1 (n2<n1)
如果继续增大Q1，使Q1>Qc,此时光线不再进入介质II，由界面全部反射回介质I，这种现象称为全反射。

Qc<Q1<90 n1>n2
Qc=arcsin(n2/n1)
④.阶跃型光纤是靠全反射原理将光波限制在纤芯中并向前传播。

四．光传输设备
1．设备类型：
TM：终端复接光传输设备
ADM：分插复接光传输设备
DXC：数字交叉连接光纤设备
REG：光中继设备
2．设备主要模块：
①，接口单元，STM—64光接口
STM—16光接口
STM—4光接口
STM—1光接口
STM—1电接口
T3（45Mbit/s）电接口
T1（1.5Mbit/s）电接口
E3（34Mbit/s）电接口
E1（2Mbit/s）电接口
②．交叉矩阵单元
128×128 VC—4级
2016×2016 VC—12级
③．定时单元；定时单元可以从线路，支路单元，外部时钟单元（BITS），内部时钟获取定时信号。

④．开销处理单元：主要完成公务开销字节的处理。

⑤．主控单元：通过管理口与网管终端连接，负责收集传输系统的性能，告警，历史记录等信息上报网管，并下发来自网管的各种命令。

通过DCC通道和不同传输网之间交换信息，来实现对其他网的管理。

⑥．光放单元
BA：BOOST 光放大器 10—20dB
PA：PRE AMPLIFIER 预放 20—30dB
五．光测试仪表
①光源： 1310nm，1550nm
②光功率计：850nm ,1310nm，1550nm
③ OTDR：光时域反射仪
平均衰耗：0.2—0.3 dB/Km
末端反射衰耗: 20 --40dB
接头损耗：0.1--0.2dB/个
④光纤熔接机。