光纖通訊原理精選(九篇)
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第1篇：光纖通訊原理范文
0 前言
上世紀70年代，隨著低損耗光纖的問世，光纖開始以其自身特有的優點逐步代替電纜，在一些國家和地區的電話局之間開始使用。全世界范圍內也開始了光纖通訊的研究，在科研領域掀起了規模空前的研究熱潮。由于光纖通訊結構清晰，優點突出，因此，在發展中不斷前進，隨著社會需要的增加，光纖通訊具有良好的發展前景。
1 光纖通訊技術結構解析
目前，廣泛使用的光纖通訊系統結構十分清晰，大多數該系統包括發射器、光導纖維、放大器、光接收器四個主要部分（如圖1）。其中發射器主要用途是將電信號轉換為光信號以應用于光纖傳輸；光導纖維用于傳輸光信號，大多數光纖埋置與地下；光放大器主要是放大光信號克服傳輸過程中的衰減；光接收器是將光信號轉換成電信號。
1.1 發射器
發光二極管和鐳射二極管通常被作為光纖通訊中的光源半導體元件，它們分別發出非同調性光和同調性光。其次，半導體作為光源不僅體積小、發光率和可靠率高而且它能將波長最佳化，可以很好的滿足光纖通訊的要求。
1.2 光導纖維
光纖通常是由核心、纖殼和保護層組成。其中核心和纖殼部分通常是由硅玻璃制成，保護層是經過紫外線固化后的壓克力，比較堅固可以埋置與地下。光纖的一個缺點就是彎折劇烈時容易折斷，加之光纖端部鏈接要求十分精密，因此，折斷的光纖不容易被結合。
1.3 光放大器
光纖通訊的發展主要受到訊號衰減和變形兩個因素的影響，過去解決該問題的方法主要是應用一個先將光信號變回電信號之后放大再轉回光信號的中繼器。但是使用中繼器使得系統架構變得非常復雜。光放大器不做光電裝換直接將光信號放大，其原理是在一段光纖內摻雜稀土族元素如鉺，再以短波長雷射激發。
1.4 光接收器
光接收器電路一般情況下包括兩個部分即，轉阻放大器和限幅放大器，通過對光偵測器轉換出的光電流進行處理，轉阻放大器和限幅放大器就能把光電流轉換成電壓訊號，之后再透過后端的比較器電路把電壓訊號轉換成數位訊號。
2 光纖通訊的優點
光纖通訊技術以其自身特有的突出優點，在市場競爭中具有非常明顯的優勢，廣泛的應用于通訊、教育、衛生、工業生產等多個領域。它與傳統的金屬電纜相比較主要具有如下六個方面的優點：1）可傳輸的信息量大。頭發絲粗細的一根光纖可以容納幾千路電視或幾萬路電話，其傳輸能力是電纜的幾億倍，因此是當代最理想的大容量傳輸線路；2）抗干擾能力強。光纖傳遞的事光波不是電訊號，它使用的頻率和傳統的無限電波頻率不同，不會受到電磁干擾，因此傳輸信號質量高，抗干擾能力強；3）損耗低。隨著光纖通訊技術的不斷發展，光纖傳輸的損耗不斷降低，已經從原來的1000分貝/公里降低到現在的2-5分貝/公里，比電纜的損耗低了很多；4）原材料豐富。生產光導纖維的原料是石英，資源十分豐富；5）成本低。6）線徑細，材料輕。
3 光纖通訊的發展階段
光纖通訊技術自上世紀70年代問世以來，變在全世界范圍內得到飛速的發展，應用領域之寬、影響范圍之大十分罕見。光纖通訊技術的發展大概分為以下幾個階段：第一階段為萌芽階段，即，60到70年代，美國率先研制出低損耗光——細玻璃絲。該纖維芯徑為50微米左右，外徑100微米左右，內部材料的折射率略高于外部材料的折射率，作為一種替代銅導線的傳輸線路，它不僅損耗低，而且傳輸信息量大。之后，光纖發展進入第一代光纖時代，在80年代初期開始建立了商用短波長（0.8-0.9）微米的多模光纖線路，中繼距離為5-10公里，傳輸容量大約為1500路到6000路電話的容量；第二代光纖時代，經過80年代的發展，光纖通訊在客服衰減及色散上去的了很大的進步，80年代以后在長波長單模光纖開始出現，并且在通訊系統中得到迅速發扎，由于是單模光纖因此色散十分小，工作波長為1.5微米左右，損耗低，因此傳遞信息量大，傳輸距離遠。在1.5微米左右的波段，其傳輸距離可達200到250公里，這是目前在長途通訊網中廣泛被推廣應用的系統，近年來隨著單模纖維技術的不斷發展和成熟，其應用不斷推廣，在城市地區網上也在考慮采用長波長單模光纖系統；新一代光纖通訊，相干光光纖通訊中主要利用了兩項技術分別是相干調制和外差檢測。相干調制的要求是光信號不能像自然光那樣沒有固定的頻率和相位，而是應該有固定的頻率和相位，也就是說應該為相干光；外差檢測，就是通過光混頻器把激光和信號光進行混頻處理，得到與信號光的頻率、位相和振幅按相同規律變化的中頻信號。相干光通訊具有明顯的優點，首先，相干光通信靈敏度高，進而使無中繼傳輸距離增加。相干檢測能提高接收機的靈敏度。在相同的情況下，相干接收機比普通接收機的靈敏度
高20db左右，由于靈敏度高因此也增加了光信號的無中繼傳輸距離。其次，相干光通訊選擇性好，通信容量大。相干光通訊使用的是外差探測，探測的信號時混頻光，因而只有中頻頻帶的噪聲才能進入系統，濾波性能良好；第三，具有多種調制方式。
4 光纖通訊未來的發展趨勢
4.1 光纖通訊將進入快速發展階段
微電子技術中著名的摩爾定律稱：集成電路的集成度每18個月翻一番。但目前光纖通訊正以更高的速度發展，光纖容量和光電器件的發展速度是集成電路集成速度的一倍。光纖通訊的實質是光信號在光纖中的傳輸，用光纖代替傳統的金屬電纜，其優越性不言而喻。全世界范圍內絕大多數的信息是由光纖傳送的。最近幾年迅速發展起來的波分復用技術是在玻璃絲粗細的光纖里同時傳送不同顏色或不同頻率的光。由于這些光各自攜帶著的信息不同，因此，極大地增加了通訊容量。
4.2 光纖通訊將發展成全光網
光電子技術的核心問題就是光轉換成電或者電轉換成光。未來的光通訊將會發展成全光網，未來的計算機將先后經歷量子計算機和光子計算機兩個階段，光子計算機主要是利用光的并列特點，瞬間就能把一個二維圖像調過來。
4.3 光存儲容量不斷增大
光存儲技術在上世紀末興起，它對信息的存取產生了巨大影響。現在普遍應用的光盤就是光存儲的一種簡單形式。現在正在充分利用光的特點研究比光盤的存儲密度和記錄速度更大的技術，也就是要在理論上開放光存儲的大容量技術。
參考文獻：
[1]卞洪國，淺析光纖通訊技術的優勢及分類[J].黑龍江科技信息，2010（18）.
第2篇：光纖通訊原理范文
關鍵詞 光纖通訊；技術現狀；發展趨勢
中圖分類號：TN929 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2013）15-0015-01
光纖通訊技術是電信史上的一次偉大變革，是我國發展較快的一項通訊技術，并成為當今通訊的主力軍之一，帶領了新技術革命的發展和前進，因為其優越性，才會得到如此迅速的發展，應用范圍也在不斷的擴大。
1 光纖通訊技術簡介
光纖通信就是利用光波作信息傳輸過程中的載波，以光纖作為傳輸媒質將信息從一處傳至另一處的通信方式。從光纖通訊技術本身講，包括：光纖光纜技術、光交換技術傳輸技術、光有源器件、光無源器件以及光網絡技術等幾個主要部分。具有傳輸頻帶寬，通信容量大；損耗低，傳輸距離遠，通信質量高；抗干擾能力強，應用范圍廣；線徑細，重量輕的特點。
2 光纖光纜的分類研究
2.1 普通式光纖
普通光纖中的單模光纖是比較常用的光纖形式，是只能在指定波長下傳插一種模式的光纖，只能傳一種模式的光，單模光纖相比于多模光纖可支持更長傳輸距離，在100 Mbps的以太網以至1 G千兆網，單模光纖都可支持超過5000 m的傳輸距離。從成本方面考慮，單模光纖的價格比較昂貴，過去我們在建設網絡時的傳統觀念是局域網只用雙絞線，只有高速連接互聯網時才用到光纖，有些企業或是廠礦局域網的范圍很大，而且對網絡穩定性要求更高，在這里我們就建議使用光纖了，使用光纖的成本不比使用達標的超五類雙絞線高多少。而且不必擔心雷擊，不用考慮局域網的有效距離問題。
2.2 核心網光纜
我國在干線上已經采用了光纜的形式，單模光纖也已經全面取代了多模光纖形式而發揮作用，干線光纜采用的是分立的光纖，不會使用光纖帶，這種光纖主要是室外之用，而以前的緊套層絞式和骨架式的結構現在已經幾乎不被應用了。
2.3 接入網式光纜
接入網的光纜距離比較短、分支較多、分插也較復雜。可以采用增加光纖芯數的手段來擴大網容量，與此同時，還可以通過增加光纖集裝密度和減小光纖的直徑、重量的方法解決存在的問題。
2.4 室內光纖形式
室內光纜是根據光纜的使用環境來分類的，室內光纜的抗拉強度小，保護層較差，但也更輕便經濟，室內光纜主要適用于建筑物內的布線，以及網絡設備之間的連接，包括局內光纜和綜合布線用光纜兩部分。
2.5 通訊光纜
光纖是一種電介質，通訊光纜在結構上與電纜主要的區別是光纜必須有加強構件去承受外界的機械負荷，以保護光纖免受各種外機械力的影響。通訊光纜正廣泛地用于電信、電力、廣播等各部門的信號傳輸上，并將逐步成為未來通訊網絡的
主體。
3 光纖通訊技術的前景展望
3.1 向超高速方向發展
高速系統的出現會增加業務的傳輸容量，為寬帶業務和多媒體這樣的新業務提供實現的可能性，10 Gbps的系統對光纜極化模色散較敏感，已敷設的光纜又不一定會滿足10 Gbps系統的要求，還需要經過實際的測試，經驗證合格后才能開通使用。更現實的方法是采用光的復用方式，波分復用的方式是目前眾多種類中已經被大規模的進行商用使用的方式。
3.2 更先進的傳輸技術
波分復用技術是一種高效的傳輸技術，能夠擴大光纖傳輸系統的傳輸容量，若能將多個發送波長適當錯開的光源信號同時在一級光纖上進行傳送，就能大大增加光纖的信息傳輸容量，這是波分復用（WDM）的基本思路，目前1.6 Tbit/s的WDM系統已經被商用了，而另外一種提高傳輸容量的方式就是采用光時分復用技術，它是通過提高單信道上的速率來擴大整體的傳輸容量，最高的速率可以達到640 Gbit/s。
3.3 全光網絡技術時代
全光網絡將實現數據以更快的速度傳輸，因為數據僅以光的形式進行編碼，它成為了光纖通信技術的最高級形式，也是光纖通訊技術發展的一個理想階段，實現全光網絡是發展的必然，全光網絡具有透明性、兼容性、開放性、可擴展性等優點，會提高容量和速度，目前全光網絡的發展還處在一個低級的階段，但是它的發展前景是十分樂觀的，是值得深入研究的，并要與因特網、移動通信網等做好融合工作。
3.4 全波光纖時代
城域網需要的業務量疏導和寬帶管理能力比較強，其傳輸的距離比較短，很少使用光纖放大器，全波光纖是在這種應用形式下產生的，它采用了一種全新的生產工藝，可以將由水峰導致的衰減完全消除，水峰的消除可以將可用的波長范圍增加了100 nm；可以實現高比特率長距離的傳輸；可以改進網絡的管理現狀；可以降低整個系統的成本。全波光纖的最大優點就是極大程度地加寬了光纖通信的帶寬，由于全波光纖是單模光纖形式，和現用的單模光纖有很多相似的特性，所以完全可以與現有的光纖系統兼容，現有的光纖通信設備都可以繼續使用，這就為它的推廣應用創造了一個有利的條件。
3.5 光弧子通信
光弧子就是一種特殊的ps數量級上的超短光脈沖，光脈沖是不同頻率的光波組成的電磁波形式，在光纖通訊中，損耗和色散會縮短光纖傳輸距離和降低傳輸容量，損耗使光信號在傳輸過程中能量逐漸減弱，而色散會使光脈沖在傳輸中逐漸變寬，針對這一原理，若有有效的方法使得光脈沖變寬和變窄，恰好使兩種效應相互抵消，那就會提高光纖傳輸的質量，光脈沖可以在光纖傳輸過程中保持不變，并實現超長距離和超大容量的傳輸，光弧子的優點是在傳輸時傳輸速率極高、傳輸容量極大，光弧子憑借著它的這個優點，將會在光纖通訊技術的發展中獲得更廣闊的發展空間。
4 結束語
光纖通訊技術是信息技術的重要支撐，占據了信息社會中的重要地位，它不僅可以應用在通信的主干線路上，在電力通信控制系統中也可以發揮重要的作用，從現代通信的發展趨勢分析，光纖通訊技術將會成為未來通訊業的主力軍，全光網絡的時代也許就在不久的將來可以實現。
參考文獻
[1]郝曉宇.光纖通訊技術及其發展[J].硅谷，2012（22）.
第3篇：光纖通訊原理范文
[關鍵詞]光纖；通訊技術；發展
中圖分類號：TN929.11 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）17-0221-01
1.光纖通訊技術概述及其分類
1.1 光纖技術概述
光纖技術是一種非常先進的信息傳輸和通訊技術，能夠大大提升信息的傳輸速度和傳輸效果，光纖通訊技術的主要工作原理是，在進行信息的過程中用光波作為主要的傳輸方式，用光纖作為主要的傳播媒介將信息進行長距離和短距離傳輸。這種通訊技術主要包括光纜技術、傳輸技術、網絡技術和元器件等。這種通訊技術的主要特點是：傳輸速度快、損耗低、失真率低、通訊質量高的特點，它具有傳統技術無可比擬的優勢。
1.2 普通式光纖技術
普通光纖技術是光纖通訊技術中十分常見的一種通訊技術，這種光纖技術主要采用的方法是在指定的波長下采用單一的模式通過光纖進行數據傳輸和通訊。普通式的光纖技術的傳輸效果非常好，能夠進行超長距離的傳輸，同時傳輸的質量和傳輸速度非常快，能夠滿足高科技行業對于信息傳播和通訊的需求。但是普通式光纖技術的成本非常高，在進行建設的過程中需要較高的鋪設技術。這種技術和傳統的雙絞線相比。光纖技術能夠很好地滿足企業和廠礦的需求，能夠減少外界環境對于光纖的影響，能夠減少斷網問題的發生，達到更好的傳輸效果。
1.3 核心網和接入網光纜技術
核心網和接入網光纜技術是光纖技術的重要組成部分和類型，隨著我國科技的發展，目前的光纖技術已經幾乎全部成為單模光纖技術，由單模光纖組成的主要網絡被稱為核心網技術，通過核心網技術能夠達到更好的信息傳輸效果。接入網光纖是用戶在申請光纖通訊技術之后介入核心網的一種方法，這種方法存在著一定的局限性，主要表現為在鋪設的時候有效距離較短，分支眾多在傳輸的安裝和傳輸的過程中十分復雜。目前針對于這種技術的研究集中在提升網絡容量和整體的傳輸速度以及減輕光纖自身的重量，減少負重等等。
1.4 室內和通訊光纜技術
室內光纜是使用于普通用戶的一種光纖光纜形式，這種形式的光纜往往被用在室內環境的信息傳輸和通訊傳輸方面，這種光纜在長距離傳輸的過程中效果非常差，但是在短距離傳輸的過程中整體表現還算不錯，同時安裝這種光纜的成本較低，適合普通用戶的室內使用，因此這種光纜的形式應用也較為廣泛，也能夠取得較好的效果。通訊光纜技術主要被用在電信、網絡以及廣播的信號和數據傳輸方面，這種光纜形式已經能夠成為我國整體通訊網絡的重要組成部分，這種光纜的性能非常好，適合長距離傳輸，同時傳輸的質量非常高。
2.光纖通訊技術常見的問題及解決方法
2.1 長距離傳輸信號耗損
光纖通訊技術在傳輸的過程中，尤其是在進行長距離的傳輸過程中，由于光纜自身材質的原因非常容易產生傳輸信號耗損的情況出現，這種情況的出現會直接影響到整體傳輸的質量，對于用戶會產生非常大的影響。同時在光纜的安裝過程中，非常容易出現自身的耗損，從而導致在正式使用的過程中產生運輸損耗問題。
2.2 光纖產生信號耗損的原因
要想降低光纖在長距離傳輸和安裝過程中產生的損耗就需要改良光纖通訊社工工藝。在光纖的生產的過程中由于光纖中心物質的破碎或者磨損會出現傳播不均勻的情況，這種情況一旦產生就會造成實際傳輸的中的傳輸效率低下，在傳輸的過程中出現散射耗損，同時如果光纖在安裝的過程中產生彎曲，整體的傳輸模式會遭到改變，會導致嚴重的能量耗損。在進行光纖對接的過程中非常容易產生對接點的耗損，對整體的傳輸質量產生影響，影響到正常的信息和通訊傳輸效果。
2.3 解決光纖傳輸耗損問題的主要方法
要想解決光纖在長距離傳輸的中出現的信號以及通訊數據損壞的問題，主要可以在光纖的不同使用階段采用不同的措施進行處理，具體如下：在對光纖進行生產的過程中，在生產完成之后應當對光纖的整體生產質量進行檢查，目前主要采用的設備是O T D R 檢測儀器進行檢驗工作，在檢測的過程中要對每一根光纖進行檢測，檢測的重點是光纖是否發生破損或者產生彎曲。在對光纖進行安安裝的過程中，應當采用熔接技術進行不同光纖之間的連接，通過這種技術形式能夠將光纖自身的損耗降到最低，同時在對光纖進行切割的過程中應當采用鋒利的切割器材進行切割工作，要保證切割面的整潔。在進行安裝的過程中要尤其注意相關安裝和操作人員的資質，資質較高的安裝人員和操作人員能夠最大程度上減少耗損問題的產生。
3.光纖通訊技術的發展方向和前景
3.1 傳輸速度極大加快
目前光纖通訊技術之所以能夠占領我國通訊傳輸的市場，最主要的方面是光纖的傳輸速度非常快，能夠滿足人們對信息的即時性需求，但是在信息大爆炸的時代，人們對于信息的需求在不斷增加，同時對于信息的質量也有著很高的要求，但是大容量的數據傳輸會嚴重影響到傳輸的速度，因此極大提升光纖的傳輸速度是光纖通訊技術的發展的重要前景。
3.2 采用全新的傳輸技術
我國目前使用的光纖傳輸技術在未來不能夠滿足光纖傳輸的需要，因此新的技術必將取代舊的信息傳輸技術，波分復用技術是目前正在研發的較為先進的技術形式，這種傳輸技術能夠極大增加光纖傳輸的容量和傳輸速度，針對于不同波長信息的同光纖傳輸能夠大大提升傳輸的速度，同時能夠降低光纖資源的浪費。目前W D M 系統已經被商用了，而另外一種提高傳輸容量的方式就是采光時分復用技術，它是通過提高單信道上的速率來擴大整體的傳輸容量，最高的速率可以達到540G bit/s。
3.3 光纖網絡技術不斷發展
光纖網絡技術是光纖技術發展的必然形式，在光纖技術發展的過程中，數據的編碼和解碼形式在發生著不斷地變化，變化的最終形式將是光解碼形式，這種解碼形式將會極大地提升編碼和解碼的速度。同時光解碼能夠大大提升光纖網絡的兼容性和開放性，同時會大大提升光纖的最高容量和最快速度，對該技術進行研究有著非常好的前景。
3.4 全波光纖技術迅速發展
全波光纖技術是光纖技術發展的新形勢，這種形式的光纖發展能夠極大地提升光纖的整體帶寬，這意味著光纖將在發展的過程中擁有極大的容量和極快的傳輸速度，通多單模光纖形式能夠達到更好的傳輸效果，同時這種技術形式能夠進行非常好的推廣。
結語
綜上所述，光纖通訊技術是目前最為先進的通訊技術，它和傳統的通訊技術相比有著速度快、效率高和失真率低的特點，在我國的各個行業發揮著十分重要的作用，在我國經濟社會中發揮著十分重要的作用。雖然目前我國光纖技術的發展依然存在著許多缺陷和不足，但是整體的發展勢頭非常良好，正在彌補這些缺點和不足，對光纖通訊技術的發展有利于提升我國整體的經濟效益，能夠滿足人們不斷增長的需求，同時能夠促進我國現代化科學技術的發展。
參考文獻
[1]王影.光纖通訊技術的發展淺析[J].硅谷，2013，15：15+22.
[2]白鳴飛，周潔.基于光纖通訊技術的發展趨勢與應用的探討[J].數字技術與應用，2013，12：18.
第4篇：光纖通訊原理范文
關鍵詞：無源光網絡原理組成和特點 無錫配網運用
中圖分類號： TN711文獻標識碼：A 文章編號：
引言
一個無源光網絡是單一且光纖共享，同時并使用便宜的分光器，把信號從單一光纖分散至獨立的用戶，之所以被稱呼為“無源光網絡”是因為有別于傳統的電信機房局端及客戶端的連接，這其中并沒有一個有源電子設備裝置介于該接入網絡之間，這樣的優勢大大的簡化了網絡系統的操作、維護及成本，另一個優點為相比于一個點對點的光纖網絡中，其所使用的光纖并不需要很多。
2．原理組成和特點
使用以太網絡技術創造一個無源光纖網絡的架構，無源以太光網絡為點對多點的光纖拓樸結構，當用戶連接至特定分配光纖，它們共享光纖配送網絡(OpticalDistributionNetwork，ODN)，藉由骨干光纖回到電信機房局端。
對于低光纖數的需求是可以想象的傳統的點對點的以太網絡路，路邊交換機(Curb -Switched)以太網絡及EPON間的不同。點對點的以太網絡可能使用N條或2N條的光纖，但必須使用2N個光收發器，而終端交換機以太網絡則使用一條骨干光纖。如此是可以節省光纖及電信機房所占用的空間，但仍需使用2N+2個光收發器，且必須供應電力給交換機來使用。
EPON也使用一個骨干光纖、最少的光纖及占用電信機房較小的空間，同時只需N+1個光收發器，另外也不需要額外的電力，下行的傳輸速率幾乎達其全速的骨干連接，它同時也支持下行串行廣播。
EPON網絡包括光線路終端(OpticalLineTerminal，OLT)及光網絡單元(OpticalNetwork Unit，ONU)。一般而言，OLT存在于局端電信機房(Central Office，CO)，多為以太網絡交換機或媒體轉換器平臺，ONU則多置于靠近客戶端，如路邊、建筑物或用戶住處，ONU則提供802.3ah WAN接口及802.3ah客戶端接口。
使用分光器
EPON規劃了在單一光纖上作全雙工傳輸，并以點對多點的拓樸架構呈現，用戶只看到自己與局端間的傳輸，而非其它在該拓樸架構的用戶。EPON系統使用了分光器(splitter)，利用不同的光波長來進行上行串行傳輸及下行串行傳輸，其波長如下:
--1490nm下行串行傳輸，1310nm上行串行傳輸
采用多點控制協議MPCP
為了管理點對多點(P2MP)光纖網絡，EPON使用多點控制協議(Multi-PointControlProtocol，MPCP)。MPCP執行帶寬管理工作，包括帶寬的詢問、自動發現和排序，它在MAC層實現這些功能，利用了64位的控制信息:
--GATEandREPORT字段用在分配及給予帶寬
--REGISTER和REGISTER_REQUEST字段使用在控制自動發現ONU過程
MPCP提供了接通網絡資源的最佳化，自動化排序的機制減少了帶寬松散的問題，而ONU自動回報帶寬需求給OLT的機制用以實現動態帶寬分配 (DynamicBandwidthAllocation，DBA)，光收發器的參數藉由OLT與ONU的交流機制而達到最佳化的目的。
解析OLT和ONU的操作
OLT負責自動發現ONU的過程，其中包含了帶寬排序和LogicalLinkIDs(LLID)的指定，利用時間標記字段在下行傳輸的GATEMAC 控制信息，可達到ONU與OLT同步的功能，ONU接收GATE信息并傳送REGISTER_REQUEST信息，在預定的時間周期內將其注冊到OLT， OLT利用REGISTER信息回復給ONU，用以指明認可ONU的注冊。
EPON下行串行傳輸
EPON網絡控制802.3架構的物理層廣播，如圖3所示，廣播幀被LLID在預傳時間所摘取，一個64位的GATE信息被送到下行串行傳輸來分配帶寬。
EPON上行串行傳輸
無源光網絡在配電上運用
（1）典型通信建設方案
確定電力用戶用電信息采集系統數據傳輸通信信道的應用時應按以下優先原則進行：
第一，市區和城鎮首先選擇專用光纖網絡；
第二，可應用公共營運商提供的GPRS/CDMA通信網絡，構建虛擬專用數傳通信網絡；
第三，利用供電企業現有的230MHz無線專網資源。
由于供電系統對對信息管理的要求，因此，在建立數據傳輸通信信道方面多選光纖通道。
光纖通信：以光波作為信息載體的通信手段，如工業以太網交換機、光纖收發器、無源光網絡（PON）等。
優點：傳輸速率高、穩定性好、抗干擾能力強、保密性好、傳輸時延小、組網方式靈活，可以實現綜合數據傳輸。
缺點：一次投資大。但是，隨著光纜性價比的提高、光設備成本的下降，光纖通信必將以其在系統穩定性、高可靠性和運行維護方便性等方面的優勢，成為優質配網自動化通信的首選。
光纖環網是配電自動化通訊網絡設計的優選方案，可靠性較高；單點故障不會引起通訊故障。光纖通信是高質量配網自動化/用電信息采集系統通信的首選
（2）光纖通訊經歷的三個階段
2002年以前：第一代技術：光纖自愈環網—光MODEM
2002—2006年：第二代技術：光纖自愈環網—工業以太網交換機
2006年至今：第三代技術：無源光網絡（PON）接入技術2008年
（3）無源光纖以太網自愈環網用于電力配網通信時應考慮的問題：
a..當環上多個站點需要停電檢修時的方案
b.當配電網需要更改拓撲結構或增加/減少設備時的方案
無源光網絡（PON）：是指在光線路終端（OLT）和光網絡單元（ONU）之間的光分配網絡（ODN）沒有任何有源電子設備的光接入網。
PON：Passive Optical Network
APON：基于ATM的無源光網絡，G.983
EPON：基于以太網的無源光網絡，802.3ah
GPON：Gigabit PON ，APON的升級版本
點對多點的光纖傳輸和接入技術
下行采用廣播方式、上行采用時分多址方式
動態帶寬分配(DBA)
組網拓撲：可以靈活地組成樹型、星型、總線型等
節省光纜資源(單纖)、節省設備資源、帶寬資源共享、節省機房投資、設備安全性高、建網速度快、綜合建網成本低
抗多點失效
當配電網需要增加/減少設備、改變拓撲結構時，不影響原有設備的正常運行
無源光網絡天然吻合配網通信需求，是配網自動化\用電信息采集系統通信的首選
(4)實施方案
1、全網雙纖保護
LU和RU均配置兩個光收發單元來組建1+1全保護網絡。采用全光纖保護倒換技術，通過網絡中不同的光纖路由，分別構成系統的兩個通信方向，一個為工作方向，另一個為保護方向；上行提供串行口和以太網口與前置機相連，從而實現全網雙路由，提高網絡可靠性。
2、抗多點失效
首家將PON技術引入配網自動化通信領域，各遠端通信站之間采用并聯而不是串聯方式，一個或多個站的停電檢修或失效不會影響其他站的正常運行。
全光纖保護倒換技術
自動倒換：通過故障檢測觸發，如信號丟失、幀丟失、信號劣化等
強制倒換：通過管理事件激活，如光纖的預先設定路由、光纖更換等
目前業界唯一能抗多點失效的解決方案，1:1冗余組網，支持全光纖保護倒換
4．實例
4.1大壩變環網是以大壩變電所為配網主站，以附近9個開關站為配網子站的一個綜合接入網。通過1+1保護實現光纖上數據、業務的高效傳輸。
4.2楊亭變環網是以武林變電所為配網主站，以附近7個開關站為配網子站的一個綜合接入網。通過1+1保護實現光纖上數據、業務的高效傳輸
5．結論
隨著國家智能配網的概念提出，各大城市配電工程的相繼逐步興起，作為光纖通訊第三代的技術代表的以太無源光網絡，提供了一個相對穩定可靠的通訊平臺，它的靈活穩定不受干擾的可擴展組網性適應了現行復雜的配網一次網架，并在今后一次設備的改造中通訊網絡基本不受影響，并采用全網雙光纖保護和抗多點失效技術大大提高了通訊的可靠穩定性，為配網通訊網絡這個“瓶頸”提出了可行的解決辦法。
參考文獻
第5篇：光纖通訊原理范文
關鍵詞 通信；遙控單元；監控；微波；光纖
中圖分類號：TE46 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）04-0013-01
1 簡介
番禺34-1平臺通訊系統主要通過光纖與陸地蛇口基地及與南海天然氣主平臺荔灣3-1平臺進行通信，平臺內部則通過信號線進行傳輸，其中包括人與人之間的通信和人與設備之間的通信兩部分。對于人于人之間的通訊，主要實現海上人員之間的互相聯系，海上人員與陸地工作的通信等，這些既有語音的聯系，也有數據的傳輸。對于人與設備的通信，既指實現平臺內工作人員對所有設備的監控，數據傳輸，便于平臺內部工作人員進行跟蹤和采集已經陸地人員對海上數據的監控和采集。
2 工作原理
番禺34-1平臺通訊系統用以傳輸生產數據及控制信號，對外聯絡和對內廣播報警。平臺主要依靠海底光纜和衛星通信實現與外界的通訊聯絡，并配有必需的無線設備。平臺通訊系統主要用于平臺內部通信和平臺與外部之間的通信兩部分組成。平臺與外面的通信主要有超聲波通訊、微波通訊、衛星通訊或光纜通訊、應急通訊等；內部通訊系統指平臺內部人員之間、人員與各種設備間的通信，主要包括PAGA系統、監控系統、局域網、娛樂系統、人員對講系統、人機對講系統等。
3 通訊系統分類
3.1 PA/GA公共廣播系統
海上采油平臺屬于高風險、高難度作業，番禺34-1平臺的風險系數則更高，因為它為天然氣平臺，平臺上的一點點安全問題，都會演變成巨大的災難，為了保證平臺上100多名工作人員的安全，對于信息的實時傳達是非常重要的。如何實現在這個巨大的采油平臺上所有人員都能及時的得到信息呢，這就需要公共廣播系統。
公共廣播系統是通過中控室的控制主機，以及分布在平臺各個地方的無數揚聲器組成，中控室人員通過中控儀表設備顯示，得知平臺出現危險警報時，會及時通過廣播系統，告知平臺所有人員，提高警惕，采取怎樣的應對措施，這就為平臺自身的救援爭取了很大的時間。廣播報警按下列平臺危險等級進行：棄平臺；火災及可燃氣體泄漏；中控的遙控廣播及其他遙控單元廣播及普通廣播等。每種廣播的信號均不同，所有人員都必須嚴格遵守此要求，保證人身及財產的安全。
所以說，在海上的平臺中，廣播系統是起到非常重要的角色，它的能否正常運行直接關系到平臺上所有人員的人身安全。也是在進行平臺調試過程中第一個必須啟動的系統。
3.2 電話系統-PABX系統
平臺的電話系統為平臺內部人員之間溝通的橋梁和紐帶，同時也通過光纖網絡或者是衛星也可以實現平臺人員與陸地之間的通話。
海上平臺電話系統與平時我們接觸的電話系統沒有什么差別，主要有程控交換機及網絡交換機組成，通過海底光纜與陸地相應系統主機相連接，終端就是普通的電話接口，連接上電話機就可以進行通話了。實現了平臺人員之間以及平臺與陸地之間的通話溝通。
3.3 CCTV-閉路監控系統
雖然海洋石油平臺不大，但是其屬于高密度作業，高密度人員活動的場所，其對安全的要求就會非常高，故平臺安裝監控系統就顯得尤為重要，以便在中控室能夠實時的能夠觀測到平臺的各種情況。監控系統有放置在各個重要區域的攝像頭和放置在控制室的監控器，網絡主機，監控盤組成，實時監控平臺上主要區域的變化，當發生危險時可以馬上通過廣播系統通知平臺上作業人員進行救險或撤離等信息。
3.4 VHF系統
海上平臺不是孤立的，它的任何補給都需要來往的船舶進行提供，其中既包括人員的倒班，也包括設備的運輸、生活的補給等。當船舶接臺時，就需要船上工作人員與平臺相應的工作人間進行溝通，這就需要了無線對講，這個無線對講系統就是VHF系統，VHF系統為甚高頻段無線電話系統，在船舶與采油平臺中控室分別配置1臺主機和一臺GPS主機以及可以隨便移動的相應的對講機，按照國際上對于此甚高頻的規定，此系統覆蓋156.00-174.00 MHz頻段，用于VHF-FM通訊。備用電源為24V DC供電，需滿足VHF-FM設備及GPS系統正常工作6小時。互通雙方通過此頻段對講就可實現相互的信息傳輸，準確實現船舶與海洋石油平臺的通信聯絡。
3.5 UHF對講系統
作為平臺工作人員的正常通訊，UHF對講系統是非常必要的。天線安裝在頂部甲板，固定電臺安裝在中控室內，采用400 MHz的工作頻率進行通訊。平臺工作人員通過UHF對講系統可以隨時隨地與其他人員進行對話及溝通，極大的提高了工作效率。
3.6 衛星通信
海洋石油平臺建在大海上，需要與陸地進行實時的信號傳輸及信息共享，這些就要通過衛星進行傳輸，滿足平臺接受電視信號，網絡信息等需求。衛星通信由于其安裝方便，并且不受地域的限制，故在海洋通信系統中廣泛使用。
3.7 光纖通信
番禺34-1平臺距離陸地比較遠，平臺與陸地的主要通信方式還是采用光纖完成，光纖由于其衰減低，同時成本低，則廣泛應用到海洋石油平臺的通信系統中。光纜附著在海纜中，在進行海纜鋪設的過程中光纜也實現了一起鋪設。
3.8 娛樂系統
番禺34-1平臺為有人平臺，平臺配置了120人的生活樓，由于平臺內工作人員休息的地方，由于平臺內工作人員需要幾個月的時間都呆在平臺上，遠離陸地，遠離親人，他們在工作之余，相應的娛樂活動還是非常需要的。為了保證正常的生活，在生活樓內的各個房間及閱覽室，均安裝有電視，通過衛星，接受來自陸地發射的衛星電視信號，滿足平臺工作人員觀看電視的需求。這就是大家所說的通信娛樂系統。
4 結論
海洋石油平臺雖然不大，但是由于遠離陸地，又屬于高風險作業環境，同時人員又相對的密集，所以它的通訊系統才顯得更加重要，番禺34-1平臺為我國自己開發建造的南海第二大油氣田，保證其通信系統的設計良好、運行正常，才能更好的保證登臺人員的生命安全和平臺的財產安全。
參考文獻
第6篇：光纖通訊原理范文
關鍵詞：煤礦；短路保護；Ether CAT；光纖；聯鎖
中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2013）27-6224-03
煤礦井下高壓供電網短路保護無法通過整定值的配合實現選擇性，一處發生短路故障，往往引起多級開關同時跳閘，嚴重影響安全和生產[1，2]。短路保護如何實現選擇性一直困擾著煤炭行業，成為亟待解決的問題。國內外許多科技工作者提出了多種基于通訊網絡的解決方案，較為典型的有：
1） 光纖縱差保護
該方法以縱差保護為主保護，下級開關輸出信號通過光纖接入上級開關，各變電所之間通過網絡連接為一個整體[2]，網絡結構復雜，系統可靠性還需進一步提高。
2） 電流速斷閉鎖法
在每個變電所內設置短路閉鎖控制裝置，當某一開關檢測到故障信息后，通過閉鎖控制裝置向上級開關發送閉鎖信號[3]，采用電氣閉鎖方式，信號傳輸易受干擾，無法實現遠后備保護的延時在線整定。
3） 集中控制
通過網絡將部分或全部開關聯接起來，故障信息通過網絡傳送到集中控制設備[4，5]，然后由集中控制設備根據供電網聯絡關系識別出距故障點最近的開關并通知其動作。這種方式對通訊系統的可靠性要求較高，通訊網絡出現故障時，系統無法正常工作。
目前迫切需要一種網絡結構簡單可靠，實時性強且通訊故障處理功能完善的保護方案。實時以太網技術的發展，為解決這一問題提供了新的思路，該文提出了一種由雙層實時以太網Ether CAT網與光纖聯鎖網絡實現短路保護選擇性的方案。
1 系統方案
如圖1所示，系統主要由雙層實時以太網Ether CAT、光纖聯鎖網、具有Ether CAT通訊接口和連鎖通訊接口的綜合保護裝置等組成。實時以太網Ether CAT與光纖聯鎖網協同工作并互為后備，變電所級實時以太網Ether CAT網采用星型拓撲結構，便于管理和擴展。
井下供電系統中，短路保護整定值遠遠小于實際值，各變電所進線開關保護范圍均在上級變電所出線開關的保護范圍內，因此本方案中各變電所進線開關不設保護，以簡化網絡結構，提高系統的可靠性。
如圖1所示以太網數據幀從主站出發，逐個訪問環路上的分站；分站接口芯片具有獨特結構，當數據幀到達時，取下相關數據部分或把數據信息插入到以太網幀的相應域位置，然后再把整個以太網幀轉發到下一個分站；直到最后一個分站，數據幀才返回主站處理[9]。此過程無需對數據幀編碼/解碼，縮短了數據處理時間，每個從站數據處理延遲僅為十幾納秒[10，11]。
2） 光纖聯鎖網絡
光纖聯鎖網絡將光纖通訊、數字通訊和網絡技術融合在一起，以光纖為通訊介質，傳輸容量大、距離遠、抗干擾能力強；數字信號在傳輸過程中可通過再生中繼器將失真脈沖再生為完整脈沖，在傳輸過程中只需識別脈沖的有無，可靠性強[12，13]。
2 通訊故障處理
網絡通訊正常是系統正常工作的前提，實時以太網Ether CAT具有較強的通信診斷能力，能迅速地排除故障；支持主站從站冗余檢錯，提高了系統的可靠性；Ether CAT實現了在同一網絡中將與安全相關的通訊和控制通訊融合為一體，并遵循IEC61508標準，滿足安全集成級（SIL）4的要求[9，10]。
井下環境惡劣，特別是變電所之間距離較遠，通訊線路出現故障的可能性較大，該系統中實時以太網Ether CAT與光纖聯鎖網絡互為后備，具有完善的通訊故障處理機制[14，15]。
2.1 分站間Ether CAT故障
當主站與各分站之間的實時以太網Ether CAT因故障完全中斷時，則光纖聯鎖網絡作為其后備網絡將獨立實現短路保護的選擇，系統運行如圖2。
以K1點故障為例說明故障處理方法：
1） 當K1點發生短路故障時，開關QF31檢測到短路電流進入跳閘準備狀態（延時T1），同時向所在變電所分站3發送跳閘請求信號；分站3收到跳閘請求信號后，立即向上級變電所出線開關QF21發送聯鎖信號；開關QF21、QF1同時監測到短路電流，則其動作如開關QF31；
2） 當開關QF21、QF1在T1延時內收到聯鎖信后自動啟動遠后備保護功能，延時T2；
3） 開關QF31在T1延時到期后未收到跳閘允許信號，因無下級聯鎖信號，QF31仍正常動作。
2.2 光纖聯鎖網故障
當光纖聯鎖網絡通訊因故障完全中斷時，則實時以太網Ether CAT作為其后備網絡將獨立完成短路保護的選擇，系統運行如圖3。
以K1點故障為例說明光纖聯鎖網通訊故障時，系統處理方法：
1） 當K1點發生短路故障時，開關QF31檢測到短路電流進入跳閘準備狀態（延時T1），同時向所在變電所分站3發送跳閘請求信號；分站3收到跳閘請求信號后，立即向主站報告故障信息；開關QF21、QF1同時監測到短路電流，則其動作如開關QF31；
2） 主控制器接收到各分站故障信息后，經過快速分析計算，在T1延時范圍內通過分站向開關QF21、QF1發送延時跳閘信號（QF21延時T2、QF1延時2T2），向開關QF31發送允許跳閘信號；
3） 開關QF31在T1延時內收到允許跳閘信號，QF31動作，切除故障；
當所有網絡崩潰時因嚴重故障崩潰時，繼電保護系統自動轉入常規運行狀態。
4 結束語
實時工業以太網Ether CAT與光纖聯鎖網互為后備，顯著提高了通訊系統可靠性與實時性。系統不僅實現井下短路保護的選擇性，降低了互感器飽和引起測量誤差的影響，還可以迅速確定故障范圍，解決過負荷保護時限配合難題。通過改進系統可具有電力監控功能，為實現繼電保護自適應在線整定、變電站無人值守創造了條件。
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第7篇：光纖通訊原理范文
【關鍵詞】S7-400H 冗余 容錯 CP443-1
中圖分類號：TP 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2013）35-059-01
1、引言
2008年9月本鋼供水廠新建大板坯水處理系統為三連鑄系統供水，該供水系統與二鋼廠的單鑄機和雙鑄機都有信號交換，而且單鑄機和雙鑄機的IP地址又不在相同的IP網段，因此為PLC的以太網通訊提出了新的要求。本文主要講述了如何實現在S7-400H系統分別與不同IP網段的PLC進行通訊。
2、S7-400H系列CPU的性能特點及工作原理
S7-400H系列PLC是西門子的最新一代高端產品，是可以實現硬件熱冗余的控制器。S7-400H一般由兩組S7-400通過光纖通信交換數據達到硬件熱冗余的功能。
S7-400的主要特色為：極高的處理速度、強大的通訊性能和卓越的CPU資源裕量。特別適合于高性能的中大規模系統。需要容錯能力的應用系統就要選擇S7-400H PLC。基于標準S7-400模板的S7-400H是一個冗余的PLC，可以明顯地減少生產過程的故障停機率，適用于那些需要盡可能減少或避免故障停機的應用場合。容錯性是通過二個并行的中央控制器實現的。它們的CPU通過光纜連接并通過冗余的PROFIBUS DP線路對冗余的I/O進行控制。除了故障CPU和PROFIBUS外，I/O自身可以冗余。當發生錯誤或故障時進行無擾動的切換，即未受影響的熱備控制器將在中斷點繼續執行控制而不丟失任何信息。
3、S7-400H系統與不同網段PLC的通訊
大板坯水處理系統對水泵運行的可靠性、穩定性和安全要求都很高。采用西門子S7-400H系統并且網絡拓撲采用光纖環網并對硬件進行冗余，可保證系統的可靠性和穩定性達到要求。其硬件組態和通訊組態如下：
圖1硬件組態
S7-400H系統的兩個CPU子系統通過同步模塊及兩根光纖連接在一起，兩個CPU子系統的DP口分別連接地址為4～27的IM153通訊模板，IM153通訊模板冗余。由于與二鋼廠的單鑄機和雙鑄機都有數據交換，而單鑄機和雙鑄機PLC的IP地址又不在同一個網段上，這對PLC間的通訊提出了新的問題。Siemens的443-1通訊模板成功的解決了這個問題。硬件配置中在S7-400H的HO和H1機架上分別添加兩個以太網通訊模板CP443-1，分別在H0和H1機架的CP443-1的屬性中設置不同網段的IP （如圖2） 。
圖2 CP443-1在不同網段的IP設置
通訊時采用的通訊塊為SFB14和SFB15，程序如下圖：
將硬件配置及程序下載到CPU中后，即可實現和不同網段的通訊。
該系統編程軟件采用西門子Step7 V5.4 SP3。編程過程中應添加硬件中斷OB塊，除了OB80—OB88，OB121和OB122外，S7-400H系統還要另外添加OB70（I/O冗余故障）和OB72（CPU冗余故障），以確保發生硬件故障時CPU不會進入STOP狀態。此外，S7-400H系統允許進行在線硬件下載，即CPU在運行模式下可以進行硬件下載。
S7-400H是按冗余方式設計的，主要器件都是雙重的，可以在事件發生后繼續使用備用的器件。在要求容錯和高度可靠性的系統中應用越來越多。S7-400H的應用提高了系統的可靠性和穩定性，提高了企業的經濟效益。
參考文獻：
第8篇：光纖通訊原理范文
關鍵詞：混合組網；無線通訊；電力線載波
伴隨著我國電力系統科技水平的不斷增強，我國電網覆蓋面積變得愈發廣闊，電力系統的相關技術人員應該怎樣才可以更加高效針對現有的供電網絡系統資源進行利用，在電力網上完成高效準確的信息傳送，這一課題正在逐漸被該行業中的相關從業者所關注與研究。電力線載波通信使用電力線網絡當做信息傳送的一種通訊方式，因為低壓電力同時擁有較為廣闊的網絡覆蓋面積，并且在接入時較為方便等諸多優點，由此在我國擁有著極為廣闊的使用前景。但把此通信技術與我國目前常用的通信技術進行對比，電力線通信在噪聲的控制，頻率的選擇上卻又有明顯的缺陷，為了能讓電力線波載通信技術能夠在我國被廣泛的運用，就必須針對上述問題進行解決。
一、混合組網無縫連接的可行性討論
（一）針對無縫連接實現方法的討論
在配電網絡中，將混合的通信方式進行組網，存在有諸多的技術難點，其中最為主要的問題是如何將上述多種通信技術進行合理的融合，并且讓上述通信技術彼此之間不會產生干擾。當下，通信技術的融合主要有以下兩種方法：首先是給予某個系統中的不同的通信技術進行重新開發，并且從接口處、通訊條例、系統的運行模式和帶寬等多個方面進行規范與統一的系統研發。第二就是給以某個通訊系統構建一個能夠開閘混合通訊的網絡，并從已有的設備之中找尋能夠相互使用的方法。分析第一種辦法，即重新針對系統進行研發，其特點是在研發的過程當中，需要投入大量的資金，并且在進行研發的過程當中，將會投入大量的時間，但是研發出的系統在投入使用之后，在很長的一段時間當中，保持相對穩定的工作狀態。在新研發的系統當中，里面的所有通信技術之間存在有高度的融合性，所以新研發的系統就需要面對應用對象范圍較少且拓展性差的可能。針對電力系統中的配用電系統來講，當下開發出一套滿足并能夠漸變復制的混合通訊系統，擁有極為廣闊的使用前景。當下，構建混合通訊網絡一般所采用是第二種方法，即在現存的通訊產品之中，選擇合適的設備。構建混合通訊網絡需要考慮的環節主要有以下幾個部分：首先是融合點通訊技術的接口，融合點涵蓋到數據傳輸過程中的數據交換，因此在該系統當中就一定要有一致的接口，當下采取的主要辦法是使用以太網接口或串行接口等，針對一些特別應用，相關技術人員可以選擇使用總線接口的辦法。其次就是電力線載波通信系統中通訊穩定的穩定，雖然使用無線網進行通訊可以有效改善因為建筑物構建復雜從而導致的線路搭建困難的問題，但是電力線載波無線通信系統本身的穩定性同樣還是相關技術工作者需要進行解決的問題。尤其是在電力設備當中，通信信號是否穩定往往會對電網的安全產生決定性的影響。最后是在未來電力線載波通信技術投入使用之后，怎樣才能夠讓該系統在多種通訊方式聯合的情況下，卻不會受到干擾，同時也不會干擾到其他信息的正常傳輸，上述問題都是在電力線載波通信系統設計中的要點和難點。
（二）多通道通信系統在未來應用前景的展望
伴隨著我國電力系統發展的愈發智能化，原本單一的通訊技術已經無法多角度全方位滿足多種規模配電自動化的要求，所以多種通訊方式在配電網中的混合使用就無法避免，因此多通道混合通訊技術在未來擁有著極為廣闊的發展前景。
二、電力線載波無線通信系統的運行原理
筆者設計的電力線載波無線通信系統原理如圖1所示。組網監控系統的構成是由無線發射板塊、運算板塊、電力線載波板塊這三個部分形成，和用電設備相互聯通的電量計算模板依靠AD來進行轉換，即把模擬信號轉變為數字信號。之后電聯計算模板開始針對獲得的相關信息進行儲存和處理，然后先把信號傳輸至無線發射板塊，與此同時，電量計算模板也可以把信息傳輸到電力線載波板塊。
三、運行電力線載波無線通信系統的技術要點
按照配用電現場的實地環境，需要進行技術組網的正確選擇，考慮到無線和電力線載波通信完成從使用電終端至通信集中器，從而再到主站的完全通信路程，并針對混合通訊的完美相連，筆者提出了相應的執行方案。
（一）電力線波載和無線的特點
電力線載波技術和無線通訊技術都不需要事先進行對傳輸導體的鋪設工作，寬帶和信息傳輸速度都可以符合一定條件下配電網的業務需要，在我國目前使用的標準通信接口之中可完成相互聯網或者按照關系等通訊方法進行組網工作。電力線載波指的是使用電力線作為數據傳送介質的一種通訊方法，該種通訊方法是使用電力線進行信號的傳送工作，在此工程之中，不再需要鋪建新的通訊電纜，極大程度上減少了施工的時間和施工中的資金投入，成為在我國范圍內諸多地區SCADA系統10KV線路檢測中最常用的通訊方式之一。在電力配網通訊中可以使用中壓電力線載波通訊技術進行針對終端信息的采集和傳送工作，在進行用電信息的采集過程中，可以使用抵押電力線載波超標等技術從而完成載波通信技術的實時采集。例如，在智能電動車充電站當中，針對數據進行采集時也可以應用中壓電力線通訊技術完成。電力線是電力公司進行直接管理的，所以專線之間的通訊就擁有更高的安全性。但是在信息傳送速率上，配電線載波通訊的效率相對較低，并且及其容易受到干擾，在傳送過程當中，還會發生信息失真等現象，上述原因都在很大程度上阻礙電力線載波通訊技術的進一步發展。無線通信系的組成是由無線終端、無線基站和應用管理服務器構成，并且按照不同應用在運行過程中要求的不同，可以選擇不一樣的無線技術，筆者重點講述無線寬帶技術TD-LTE230MHz與靜距離無線技術Zigbee。TD-LTE230MHz無線寬帶技術是電力系統與第四代寬帶無線通訊技術的綜合運用，其符合配用電網絡中分布較為廣闊，實時監測點較多，并且對通訊可靠性很高等相關使用特點。在中國地區無線寬帶系統單扇區的信息傳輸速度上行為1.76Mbit/s下行為0.711Mbit/s,無中繼覆蓋范圍超過三千米。TD-LTE230MHz的優點是它隸屬于電力系統中的專用無線頻段，因此不會和其他設備所產生的信號進行相互干擾，并且在使用過程當中，不需要另行申請頻段，擁有較大的網絡容量，一個基站可以支持一萬名用戶同時進行使用。同時，TD-LTE230MHz還擁有較好的抗干擾性和抗延遲性，它是應用OFDMS技術對信號進行調制，能夠有效抵御來自多個方面的干擾因素。TD-LTE230MHz寬帶無線技術能符合智能電網中對相關配電數據的實時采集，并完成配網的全自動化，因此TD-LTE230MHz在監控用電、電動機車運行方面擁有極為廣闊的使用前景。ZIgbee是建立在IEEE802.15.4協議之上的，是低能耗、近距離中所采用的一種無線通訊技術，因為ZIgbee屬于開放頻段，所以此種通信技術為了最大程度降低干擾，在各個頻段之中都是用直接序列擴頻技術。針對Zigbee，其特點有；在運行過程中，其成本極低，一套完整的zigbee設備的售價一般不會超過一千元人民幣；擁有較高的網絡容量；在進行工作的過程當中，產生的延遲較低。一般來說，在進行設備搜索的過程當中，延遲的典型值僅為30ms左右，在休眠狀態下僅為15ms左右，在有活動設備接入時，僅為15ms左右。波載通信技術采用電力線進行信息的傳統，其帶寬MHZz范圍在2-30，信息的傳送速度為1Mbits/s,信息傳送距離為十幾千米以內。而在安全性方面，波載通信是使用專網通訊加密的計算方式進行對信息的加密。TD-LTE230MHz可以使用大氣進行信息的傳送，在進行傳送的過程當中，其帶寬MHZz的范圍在1-20，傳輸速度可以達到1-2Mbit/s，傳送距離一般大于3km小于10km。TD-LTE230MHz信息傳送的過程中，采用3DE或者AES的方式進行加密。ZigBee同樣可以依靠大氣進行信息的傳輸，在傳輸的過程當中，帶寬MHZ為2-5，但在傳輸速度方面就顯得較為滯后了，僅為250Kbit/s，傳送距離僅在2km之內，在安全性方面，ZigBee沒有特殊的安全防護手段，其安全性較差。
（二）通信組網計劃
電力線波載技術和無線技術不但可以單獨形成電網，同時還可以相互混合組成網絡，電力線波載能夠承受的寬帶帶寬為2M-20M，還能夠作為多個終端專點信息上傳的通道，并且依靠電力線波載較長數據的傳送能力，可以把無線集中器所采集的信息，通過電力線載波進行上傳。電力線載波主載波能夠直接和電網通訊的主站點進行連接，同時還可以依靠其他的通訊技術將信息傳遞至通信主站之中。例如，電力線載波主載波及上行鏈接連接至光纖網絡或者無線網絡之中。低壓電力波載通訊的方法不能夠完成變壓器之間的通訊，還可以使用相同變壓器進行數據的交換，從而要完成電器設備的遠距離監控的能力，就需要在數據收集器與上位機管理系統之間甄選其他的通訊辦法。因為ZigBee在進行傳輸的過程中，受到了較大的信息傳送距離的限制，而聯想到WIFI技術無線電波的涵蓋范圍較大，最大半徑能達到大約900英尺，即大約300米。除此之外，藍牙的覆蓋范圍大約是50英尺，大約為15米。所以在傳送距離層面上Zigbee技術或者藍牙技術都比WIFI較差，并且WIFI擁有傳播速度快的優點，其最大傳播速度能達到37.5Mbit/s，極大程度上高于TD-LTE230MHz和Zig。所以在此處筆者建議使用構建結構簡單，同時擁有更廣波及范圍和最快傳播速度的WIFI無線網絡開展數據的。
四、結束語
電力線載波和無線通信系統在信息傳送能力、信息傳送穩定性等方面與光纖通訊之間存在有較大的差異。作為光纖通訊方式的一種有效補充，電力線載波與無線通信方式有其存在的價值與重要作用。在城市之中，針對部分地區光纖不容易鋪設的特點；在城鄉結合地區，相關站點安排比較分散的特點，由此造成在這些地區當中，一般會使用非光纖通信的方式。在一些對速度和實時性要求都不高的地區，電力線載波和無線通信系統就能夠彰顯出其特有優勢。
參考文獻：
[1]張堯,任登峰,張安琳.基于Zigbee技術的無線—低壓載波通信系統設計方案[J].電力系統保護與控制,2010,10:110-113.
第9篇：光纖通訊原理范文
關鍵詞：電力通訊；自動化設備；載波通訊；微波通訊；光纖通訊
中圖分類號：TN916文獻標識碼：A文章編號：1009-2374（2009）05-0122-02
一、電力通訊自動化設備
（一）載波通訊設備
一個完整的載波通訊系統，按功能劃分，大體分為調制系統、載供系統、自動電平調節系統、振鈴系統和增音系統。其中前四部分是載波機的主要組成。
1．載波機。電力線載波機概括起來由四部分組成：自動電平調節系統、載供系統、調制系統和振鈴系統。載波機類型不同，各自系統的構成原理、實現方式等都有所不同。調制系統：雙邊帶載波機傳輸的是上下兩個邊帶加載頻信號，只要經過一級調制即可將原始信號搬到線路頻譜；單邊帶載波機傳輸的是單邊帶抑制載頻的信號，一般要經過兩級或三級調制將原始低頻信號搬往線路頻譜。自動電平調節系統：此系統的設置是為補償各種因素所引起的傳輸電平的波動。在雙邊帶載波機中，載頻分量是常發送的，在接收端，將能夠反映通道衰減特性變化的載頻分量進行檢波、整流，而后去控制高載放大器的增益，即可實現此目的；單邊帶載波機，設置中頻調節系統，發信端的中頻載頻一方面送往中頻調幅器，另一方面經高頻調幅器的放大器送往載波通路，對方收信支路用窄帶濾波器選出中頻，放大后，一方面送中頻解調器進行同步解調另一方面作為導頻，經整流后，再去控制收信支路的增益或衰減，從而實現自動電平調節。振鈴系統：為保證調度通訊的迅速可靠，電力線載波機均設置樂自動交換系統以完成振鈴呼叫自動接續的任務。雙邊帶載波機是利用載頻分量實現自動呼叫，單邊帶載波機則設有專門的音頻振鈴信號。載供系統：其作用是向調制系統提供所需載頻頻率。在雙邊帶載波機中，發信端根據調制系統的需要，一般設有中頻載頻和高頻載頻，而且收信端除設有一個高頻載頻振蕩器外，中頻解調器的載頻則主要靠對方端送過來的中頻載頻，以實現載頻的“最終同步”。
2．音頻架、高頻架。在載波通訊中，如果調度所和變電站相距較遠，為了保證撥號的準確性和通訊質量，在調度所側安裝音頻架，而在變電站側安裝高頻架，兩架之間用音頻電纜連接起來。載波機按音頻架、高頻架分架安裝后，用戶線很短，通訊質量明顯提高，另外給遠動通路信號電平的調整也帶來方便。同時，話音通路四線端亦在調度所，便于與交換機接口組成專用業務通訊網。
（二）微波通訊設備
根據微波站的作用，所承擔任務的不同，微波站分為不同類型。根據站型的不同，其設備也有所不同。但一般來說，包括以下設備：終端機、收發信機、天饋線、微波配線架、電源、蓄電池、鐵塔等。
1．收、發信機。微波收、發信機的主要任務就是在群路信號與微波信號之間進行頻率變換。在發信通道，頻率變換過程是將信號的頻率往高處變（群路信號變為微波信號），即上變頻。在收信通道，頻率變換過程是將信號的頻率往低處變（微波信號變為群路信號），即下變頻。
2．終端機。微波通訊系統中，必須有復用設備作為終端機，其作用是：在發信端，將各用戶的話路信號，按一定的規律組合成群頻話路信號；在收信端，將群頻話路信號，按相應規律解出各個話路信號。
（三）光纖通訊設備
光纖通訊系統主要包括光端機和光中繼機以及脈沖編碼調制PCM數字通訊設備。
1．光端機。光端機是光纖通訊系統中主要設備。它由光發送機和光接收機組成。在系統中的位置介于PCM電端機和光纖傳輸線路之間。光發送機由輸入接口、光線路碼型變換和光發送電路組成。光接收機由光接收定時再生、光線路碼型變換和輸出接口等組成。光端機中還有其他輔助電路，如公務、監控、告警、輸入分配、倒換、區間通訊、電源等。在實際應用中，為了提高光端機的可靠性，往往采用熱備用方法，使系統在主備狀態下工作，正常情況下主用部分工作，當主用部分發生故障時，可自動切換到備用部分工作，目前應用較多的是一主一備方式。光端機各主要組成部分作用如下：輸入接口：將PCM綜合業務接入系統送來的信號變成二進制數字信號。光線路碼型變換：簡稱碼型變換，將輸入接口送來的普通二進制信號變換為適于在光纖線路中傳送的碼型信號。光發送電路：包括光驅動電路、自動光功率控制電路和自動溫度控制電路。光驅動電路將碼型變換后的信號變換成光信號向對方傳輸。光接收電路：將通過光纖送來的光脈沖信號變換成電信號，并進行放大，均衡改善脈沖波形，清除碼間干擾。定時再生電路：由定時提出和再生兩部分組成，從均衡以后的信號流中抽取定時器，再經定時判決，產生出規則波形的線路碼信號流。光線路碼型反變換：簡稱碼型反變換。將再生出來的線路信號還原成普通二進制信號流。光端機一般采用條架結構，單元框方式。不同速率下工作的光端機，單元框的組成情況也不同。
2．光中繼機。在進行長距離光傳輸時，由于受發送光功率、接收機靈敏度、光纖線路衰耗等限制，光端機之間的最大傳輸距離是有限的。例如34Mbit/s光端機的傳輸距離一般在50～60km的范圍，155Mbit/s光端機的傳輸距離一般在40～55km的范圍，若傳輸距離超過這些范圍，則通常須考慮加中繼機，相當于光纖傳輸的接力站，這樣可以將傳輸距離大大延長。由于光中繼機的作用可知，光中繼機應由光接收機、定時、再生、光發送等電路組成。一般情況下，可以看成是沒有輸入輸出接口及線路碼型正反變換的光端機背靠背的相連。因此，光中繼機總的來說比光端機簡單，為了實現雙向傳輸，在中繼站，每個傳輸方向必須設置中繼，對于一個系統的光中繼機的兩套收、發設備，公務部分是公共的。
3．數字通訊設備。一般來說，數字通訊設備包括PCM基群和高次群復接設備。PCM基群設備是將模擬的話音信號通過脈沖編碼、調制，變成數字信號，再通過數字復接技術，將多路PCM信號變成一路基群速率為2048Mbit/s信
號進行傳送，以及將收到的PCM基群信號通過相反的處理過程，還原成模擬的話音信號的一種設備。
二、電力通訊網絡的工作模式
通訊的目的是為了傳送、交換信息。雖然信息有多種形式（如語音，圖像或文字等），但一般通訊系統的組成都可以概括為：信源是指信息的產生來源，這些信息都是非電信息，要轉換成電信號，需要一種變換器，即輸
入設備。交換設備是溝通輸入設備與發送設備的接續裝置。它可以經濟地使用發信設備，提高發信設備的利用率。發送設備的任務是將各種信息的電信號經過處理（如調制、濾波、放大等）使之滿足信道傳輸的要求，并經濟有效地利用信道。載波通訊中，載波機的發信部分就是一種發送設備。信道是信息傳輸的媒介，概括地講分有線信道和無線信道。信號在傳輸過程中，還會受到來自系統內部噪聲和外界各種無用信號的干擾各種形式的噪聲集中在一起用一個噪聲源表示。接收設備和輸出設備的作用與發送設備和輸入設備作用相反，它們是接收線路傳輸的信息，并把它恢復為原始信息形式，完成通訊。在電力工業中，現已形成以網局及省局為中心的專用通訊網，并且已開通包括全國各大城市的跨省長途通訊干線網絡。在現行的通訊網中光纖通訊已占主導地位。隨著電力工業的發展，大電站、大機組、超高壓輸電線路不斷增加，電網規模越來越大；通訊技術發展突飛猛進，裝備水平不斷提高，更新周期明顯縮短。數字微波、衛星通訊、移動通訊、對流層散射通訊、特高頻通訊、擴展頻譜通訊、數字程控交換機以及數據網等新興通訊技術在電力系統中會得以逐漸推廣與應用。
三、結語
在合理規劃、設計和實施各種網絡的基礎上，如何為電力系統提供種類繁多、質量可靠的服務，就成為擺在電力通訊部門面前的一個重要課題，而建立一個綜合、高效的電力系統通訊資源管理系統則是解決這一問題的一項重要基礎工程，具有十分重要的理論意義和應用價值。
參考文獻
[1]張淑娥，孔英會，高強．電力系統通信技術[M]．北京：中國電力出版社，2005．
