智能电网光纤通信

智能电网光纤通信苏小平辽宁工程技术大学内容摘要智能电网具有高速、双向、实时、集成的通信系统，能够实时监视和控制电网运行，预防事故发生和及时清除障碍。

研究了智能电网的通信技术，设计了集光纤通信等先进通信技术的智能电网通信系统，光纤通信因其具有的大容量通信远距离传输、信号串扰小、保密性能好、抗电磁干扰、光缆适应性强、寿命长，备受业内人士青睐，发展非常迅速。

目前，光纤光缆已经进入了有线通信的各个领域，成为通信发展的主流，人们期望的真正的全光网络时代也会在不远的将来到来。

遍布整个电网的通信设备将信息在各种测量装置、控制设备和执行元件之间进行相互传递，以保证电网安全、可靠、经济地运行。

本文主要概述了我国光纤通信在智能电网通信中的应用。

关键词：光纤通信智能电网光纤光缆引言随着全球经济的迅猛发展，社会对电能的需求不断增加，电网规模逐步增大，影响电力系统安全运行的不正确因素和潜在风险也随之加大，而各级用户对店里供应的质量和可靠性要求越来越高，电力发展所面临的资源和环境压力越来越大，迫使电力经营者不断提高企业运营效率，力求在安全可靠、优质高效、绿色环保等方面开辟新的发展空间。

光纤通信通过30多年的发展，在扩大网络传输容量方面起到了其他方式不可替代的作用。

目前，中国已经形成了较完整的光纤通信产业体系，涵盖了光纤光缆、光传输设备、光器件、光模块等领域，受移动互联网、三网融合等新型应用对于带宽需求推动，中国光纤通信市场进入高速成长期。

我国光纤通信技术发展总体上与世界保持了同步。

2009年我国单模光纤需求达到了7880万芯公里，占世界总需求的46.8%，中国已形成了世界上最大的光纤光缆产业，并形成了完整的光棒、光纤、光缆产业链；2009年我国光缆的产量达8042万芯公里，占世界总产量的46.8%并且产能仍在不断扩大中；2009年，我国光纤连接器的年产量约为4000万件，与去年同期相比增长11%。

国内光纤通信产业重点发展地区分别有北京、武汉、长春、浙江、成都、深圳、西安、上海等。

随着互联网的迅速普及以及宽带综合业务数字网的快速发展，人们对信息需求呈现出爆炸性增长，几乎是每半年翻一番。

在这样的背景下，信息高速公路建设已然成为世界性热潮，而作为信息告诉公路的核心和支柱的光纤通信技术更是成为了重中之重。

很多国家和地区不遗余力的斥巨资发展光纤通信技术及其相关产业。

正文一、光纤概述光纤即为光导纤维的简称。

光纤通信是以光波作为信息载体，以光纤作为传播媒介的一种通信方式。

从原理上看，构成光纤通信的基本物质要素是光纤、光源和光检测器。

光纤除了制造工艺、材料组成以及光学特性进行分类外，在应用中，光纤常按用途进行分类，可分为通信光纤和传感用光纤。

传输介质光纤又分为通用与专用两种，而功能器件光纤则指用于完成光波的放大、整形、分帧、倍频、调制以及光振荡等功能的光纤，并常以某种功能器件的形式出现。

光纤通信是利用光波作载波，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，被称之为“有线”光通信。

当今，光纤以其传输频带宽、抗干扰性高和信号衰减小，而远优于电缆、微波通信的传输，已成为世界通信中主要传输方式。

1966年英籍华人高锟(Charles Kao)发表论文提出用石英制作玻璃丝(光纤)，其损耗可达20dB/km，可实现大容量的光纤通信。

当时，世界上只有少数人相信，如英国的标准电信实验室(STL)、美国的Corning玻璃公司，Bell实验室等领导。

2009年高锟因发明光纤获得诺贝尔奖。

1970年，Corning公司研制出损失低达20dB/km，长约30 m的石英光纤，据说花费了3000千万美元。

1976年Bell实验室在华盛顿亚特兰大建立了一条实验线路，传输速率仅45Mb/s，只能传输数百路电话，而用中同轴电缆可传输1800路电话。

因为当时尚无通信用的激光器，而是用发光二极管(LED)做光纤通信的光源，所以速率很低。

1984年左右，通信用的半导体激光器研制成功，光纤通信的速率达到144Mb/s，可传输1920路电话。

1992年一根光纤传输速率达到2.5Gb/s，相当3万余路电话。

1996年，各种波长的激光器研制成功，可实现多波长多通道的光纤通信，即所谓“波分复用”(WDM)技术，也就是在1根光纤内，传输多个不同波长的光信号。

于是光纤通信的传输容量倍增。

在2000年，利用WDM技术，一根光纤光纤传输速率达到640Gb/s。

有人对高锟1976年发明了光纤，而2010年才获得诺贝尔奖有很大的疑问。

事实上，从以上光纤发展史可以看出，尽管光纤的容量很大，没有高速度的激光器和微电子仍不能发挥光纤超大容量的作用。

电子器件的速率才达到吉比特/秒量级，各种波长的高速激光器的出现使光纤传输达到太比特/秒量级(1Tb/s=1000 Gb/s)，人们才认识到“光纤的发明引发了通信技术的一场革命!”二、光纤通信原理光纤通信的原理是：在发送端首先要把传送的信息（如话音）变成电信号，然后调制到激光器发出的激光束上，使光的强度随电信号的幅度（频率）变化而变化，并通过光纤发送出去；在接收端，检测器收到光信号后把它变换成电信号，经解调后恢复原信息．发送：CPU 通过专用IC芯片将并行数据串行化，并根据通信格式插入相应位码（起始、停止、校验位等），由输出端TXD将信号送入光纤接插件（即定插头），再由光纤接插件中的光源进行电—光转换，转换后的光信号通过光纤动插头向光纤发送光信号，光信号在光纤中向前传播。

接收：来自光纤的光信号经光纤接插件的动插头，向定插头的接收器发送，接收器将接受到的光信号进行光—电还原，从而得到相应的电信号，该电信号送入到专用的IC 芯片的RXD输入端，经专用IC芯片将串行数据改为并行数据后，再向CPU传送。

三、光纤通信技术（一）波分复用技术波分复用WDM（Wavelength Division Multiplexing )是将两种或者多种不同波长的光载波信号（携带各种信息）在发送端经复用器（亦称合波器，Multiplexer）汇合在一起并耦合到光线路的同一根光纤中进行传输的技术；在接受端，经解复用器（亦称分波器或称去复用器，Demultiplexer）将各种波长的光载波分离，然后由光接收机作进一步处理以恢复原信号。

这种在同一根光纤中同时传输两个或者额多个不同波长光信号的技术，称为波分复用。

光波分复用包括频分复用和波分复用光频分复用（FDM）技术和光波分复用（WDM）技术无明显区别，因为光波是电磁波的一部分，光的频率与波长具有单一对应关系。

通常也可以这样理解，光频分复用指光频率的细分，光信道非常密集。

光波分复用指光频率的粗分，光信道相隔较远，甚至处于光纤不同窗口。

在模拟载波通信系统中，通常采用频分复用方法提高系统的传输容量，充分利用电缆的带宽资源，即在同一根电缆中同时传输若干个信道的信号，接收端根据各载波频率的不同，利用带通滤波器就可滤出每一个信道的信号。

同样，在光纤通信系统中也可以采用光的频分复用的方法来提高系统的传输容量，在接收端采用解复用器（等效于光带通滤波器）将各信号光载波分开。

由于在光的频域上信号频率差别比较大，一般采用波长来定义频率上的差别，该复用方法称为波分复用。

WDM技术就是为了充分利用单模光纤低损耗区带来的巨大带宽资源，根据每一信道光波的频率（或波长）不同可以将光纤的低损耗窗口划分成若干个信道，把光波作为信号的载波，在发送端采用波分复用器（合波器）将不同规定波长的信号光载波合并起来送入一根光纤进行传输。

在接收端，再由一波分复用器（分波器）将这些不同波长承载不同信号的光载波分开的复用方式。

由于不同波长的光载波信号可以看作互相独立（不考虑光纤非线性时），从而在一根光纤中可实现多路光信号的复用传输。

将两个方向的信号分别安排在不同波长传输即可实现双向传输。

（二）波分复用技术的发展方向建立一个以WDM和OXC（光交叉链接）为基础的光网络层，实现用户端到端的全光网链接，用一个纯粹的“全光网”消除光电转换的瓶颈僵尸未来的趋势。

现在WDM技术还是基于点到点的方式，他的应用和实践对于全光网的发展起到决定性的作用，全光技术的发展表现在一下几个方面：1、可变波长激光器光纤通信用的光源即为半导体激光器只能发出固定波长的光波。

将来会出现激光器光源的发射波长可按需要进行调谐发送，其光谱性能将更加优越，而且具有更高的输出功率、稳定性和可靠性。

不仅如此，可变波长的激光器更有利于大批量生产，降低成本。

2、全光中继器中继器需要经过光—电—光的转换过程，即通过对电信号的处理来实现再生。

电再生器提及大、耗电多、成本高。

未来的全光中继器不需要光-电-光的处理过程，可以对光信号直接进行再定时、再整形和再放大，而且与系统的工作波长、比特率、协议等无关。

由于它具有光放大功能，所以解决了损耗受限的难题，又因为它可以对光脉冲波形直接进行再整形，所以也解决了色散受限方面的难题。

3、光交叉链接设备未来的OXC（光交叉链接）可以利用软件对各路光信号灵活的交叉连接。

OXC对全光网的调度、业务的集中与疏导、全光网络的保护与回复等都将发挥作用。

4、光分插复用器现在的OADM只能在中间局站上、下固定波长的光信号，使用起来比较僵化。

未来的OADM对上、下光信号将完全可控，通过网管系统就可以在中间局部站有选择地上、下一个或几个波长的光信号，使用起来非常方便，组网（光网络）示范灵活。

参考文献【1】林彦名张树彬智能电网通信技术的研究[D] . 黑龙江肇县电业局，黑龙江大庆166500【2】郝丹光纤通信概述[D] . 中国联通长春市分公司移动维护中心130033【3】波分复用[Z].百度百科。