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电力系统光纤通信工程的应用探析
引言
随着通信领域对信息传输速率不断提高的要求，具有大规模信息传输能力的光纤技术已经成为当今通信工程的主要发展趋势。由于电力系统通信方面对于数据传输质量、传输规模和传输距离有很高要求，使得光纤通信技术成为电力系统通信的主要方式。
1 光纤通信技术简介
1.1 光纤通信技术的概念
所谓光纤通信技术，是以光纤为传输媒介，通过光电变换的方法，用光波来传递信息的技术。它是材料科学和通信技术发展到相当高度的产物。随着信息化程度的提高，人类社会生产和生活方式都在发生着翻天覆地的变化。作为信息化重要基础技术之一，光纤通信技术已经成为当代最为重要的战略产业。
1.2 光纤通信技术的特点
光纤通信技术之所以获得如此高的评价，其原因在于它所拥有的卓越特点：一是通信距离远，传输信息量大。在光纤这种特殊材质的媒介中，光波传输的损耗极其微小，在没有中继设施的状态下可以传输上百公里，而且信息传输量极其巨大。二是抗电磁干扰能力强，光纤通信具有无线电通信所不具备的抗电磁干扰能力，能够有效保障信号传输质量。三是易于施工和运输。由于光纤体积小，重量轻，对于施工敷设和运输储存都很方便。四是光纤的主要成分是玻璃纤维，使用光纤通信技术可以节约大量的有色金属，有利于环境保护。五是光纤使用寿命长，从而降低光纤通信的维护要求和成本。
2 光纤通信技术在电力系统中的应用
随着经济的发展，电网规模不断扩大。当前电力传输正向着大容量和长距离方向高速发展。电力企业不断加强电力通信传输网络的研究力度，以期尽可能地保障信息传输安全和通信网络的高效运行，降低投资成本，提高经济效益。和其他公共通信网络相比，电力系统的通信系统有着突出的特点，业务总量巨大，业务单体容量偏小，信息传递可靠性要求极高，杆路资源丰富等。在使用光纤技术组建电力系统通信网络时必须从电力通信自身的实际特点出发，尽可能地运用已有的优势的基础开展通信网络建设工作。现阶段电力系统通信网络中常见的通信光缆有三种类型，分别是架空地线复合光缆（OPGW）、无金属自撑式光缆（ADSS）、金属自撑式架空光缆（AD-Lash）。
2.1 架空地线复合光缆
架空地线复合光缆简称OPGW（OpticalFiberVomposite OverheadGroundWire），该种光缆是专门为电力系统通信而设计开发的，同时具有通信光缆和普通地线两种特性。架空地线复合光缆具有三层结构，由外至内分别是铝线、钢芯和光纤。三层结构采取不同的方式进行组合，从而使OPGW分为层绞式、中心束管式、骨架式3种类型。它具有通信容量大、抗强电
干扰能力强、温度特性好、导电性能佳、机械强度高、安全可靠等特点。以该种光缆架设的架空地线复合光缆通信通道能够有效节约光缆工程对空间和土地的占用。目前架空地线复合光缆普遍应用于110kV以上高压线路中。
2.2 无金属自承式架空光缆
无金属自承式架空光缆以芳纶纤维为抗张元件。芳纶纤维是一种极具弹性的轻质高强度纤维，同时还具有较好的防弹能力和负膨胀系数。芳纶纤维是通过松套层绞填充方式进行套装而成，里层还有PE内护套、高强度、耐电痕护套等，从而具有很强的整体抗电腐蚀能力。另外，无金属加强材料的使用，使纤维对于雷电和高温等恶劣环境有很强的防护能力，电力线运行可靠性好。无金属自承式架空光缆一般与高压电力线路同塔架设，在电力系统中应用较多。
2.3 金属自承式架空光缆
金属自承式架空光缆由多模或单模光纤、搞模量塑料、防水化合物、金属加强芯、涂塑钢铝待、钢绞线和聚乙烯护套组成。防水化合物能有效提高光缆的耐水解性，聚乙烯护套降低了光缆与其他接触物体的摩擦，便于安装施工，同时给光缆提供了良好的抗紫外线辐射能力。
3 电力系统光纤通信组网技术
光纤通信组网方式是影响光纤传输速率的最主要因素。科学高效的通信组网方式对于对信息传输速度要求很高的电力系统通信网络来说至关重要。当前，在电力系统通信中常用的组网方式是SDH技术、OTN技术、PTN技术和EPON技术有机结合的方式。
3.1 SDH技术
同步数字体系（SynchronousDigitalHierarchy，SDH）是一种综合信息传送网络，以网管系统为操作中枢，具有复接、线路传输及交换多种功能。在同步数字体系中，不同速度的数位信号具有不同的等级，通过标准的复用方法和映射方法，将低等级的SDH信号复用为高等级的，实现了网络传输的同步，使局部网络与核心网之间的接入问题获得有效缓解，大幅提高了网络带宽的利用率。同时，SDH系统自我保护能力较好，能够适应电力通信复杂苛刻的使用环境。
3.2 OTN技术
OTN（Optical Transmission Net，光传送网）结合了ASON与DWDM两种技术的特点，不仅充分发挥了原有DWDM （Dense Wavelength DivisionMultiplexing，密集波分复用）技术的优势，并在此基础之上赋予组网和电路调度工作灵活多变的特性。作为针对SDH与WDM网络的缺陷所开发出来的新型光传输技术，OTN全面继承了SDH和WDM网络的优点，不仅具有WDM网络超大容量的带宽，更具有SDH网络的运行管理性。同时，它还具有路由功能与信令功能，能够为业务提供更为安全的保护策略和更高的传输效率。OTN的传送带宽大颗粒业务最为突出，从而受到广大用户欢迎，发展空间极为广大。从现在电力通信的集中管理模式来
看，未来电力通信网业务传输特点主要是汇聚，各地区供电局汇聚大量IP业务至省公司可采用OTN方式承载。
3.3 PTN技术
PTN（分组传送网，Packet Transport Network）最主要的特征是针对分组业务流量的突发性和统计复用传送的要求在底层光传输媒质和IP业务之间设置一个层面，以分组业务为主，其他多种业务为辅开展工作，从而在保证光传输原有特点的基础上有效降低整体成本。它所具有的光传输特点包括高可用性和可靠性、高效的带宽管理机制和流量工程、便捷的OAM 和网管、可扩展、较高的安全性等。数据业务是PTN的发展重点，可以实现数据业务的无缝对接，具有高效的带宽管理机制和流量工程。
3.4 EPON技术
EPON是一种采用点到多点结构的单纤双向光接入网络。它综合了千兆以太网技术与无源光网络（PON）的特点，具有树型、星型、总线型等拓扑结构等多种拓扑结构，可以划分为网络侧的光线路终端（OLT）、用户侧的光网络单元（ONU）和光分配网络（ODN）三个部分。随着电网智能化程度的提高，配网自动化趋势日渐明显。针对配电终端分布分散、通信节点数量众多、单个节点的通信数据量小，数据实时性要求和配电网停电区故障处理能力的要求高的特点，EPON采取无源光网络机制，有效应对上述问题，保障通信质量。另外，使用EPON技术，可以提高配网自动化水平，从而提高整个配电系统的管理水平和工作效率，进一步保障供电安全和供电质量。
4 结束语
光纤通信技术所具有的独特优势，使其成为电力系统最主要、发展空间和未来前景最为广阔的的通信方式。电力企业要加强光纤通信的应用与管理，以保障光纤通信优势的充分发挥，更好地为电力通信提供优质服务。
计算机与信息技术学院实验报告 专业：通信工程 年级/班级：2009级 2011—2012学年第一学期 课程名称 光纤通信 指导教师 李新源 本组成员 学号姓名 XXXXXX 实验地点 计算机楼501 实验时间 2012年4月6 日 项目名称 自动光功率控制电路 实验类型 硬件实验 一、 实验目的 1.掌握自动功率控制电路的工作原理 二、实验内容： 1.学习自动功率控制电路的工作原理 2.测量相关特征测试点的参数 三、实验仪器： 1.示波器。 2.光纤通信实验系统。 3.光功率计。 4.万用表。 5.FC/PC 型光纤跳线2根。 四、实验原理： 激光器输出光功率与温度和老化效应密切相关。保持激光器输出光功率稳定，可以用光反馈来自动调整偏置电流，电路如下图所示： 1 A 3 A 2 A B I
首先，PIN管监测背向光功率，经检出的光电流由A1放大，送入比较器A3的反向输入端，输入的数字信号和直流参考信号经A2比较放大，接到的A3同相输入端。A3和VT3组成恒流源，给激光器加上偏置电流IB的大小，其中信号参考电压是防止控制电路在无输入信号或长连“0”时，使偏流自动上升。这种电路在10°C～50°C温度范围内功率不稳定度ΔP/P可小于5%。 五、实验步骤： 1.关闭系统电源。按以下方式用连信号连接导线连接： 数字信号模块（数字信号输出一）P300—P100 1310数字光发模块 （数字光发信号输 入） 2.用光纤跳线连接1310nm光发模块和光功率计。 3.将1310nm光发模块的J100，两位都调到ON状态。 4.将1310nm光发模块的J101设置为“数字”。 5.打开系统电源，将数字信源模块第一路的拨码开关U311全拨到OFF状态。这时输入到1310nm数字光发模块的信号始终为“1”。 6.用万用表测量R124两端的电压。测量方法：先将万用表打到20V直流电 压档。然后，将红表笔插入1310nm数字发光模块的台阶插座TP101黑表笔插入TP102。读出万用表的读数U1，代入公式I1= U1/ R124（R124=51Ω）可得此时 自动光功率控制所补偿的电流。观察此时光功率计的读数P1。然后，将1310nm 的拨码开关的右边一位拨到OFF状态，记下光功率计的读数P2。 7.调整手调电位器RP100改变光功率的大小，再重复实验步骤5，将测的实 验数据填入下表。 8.关闭系统电源，拆除实验导线。将各实验仪器摆放整齐。 六、实验结果和心得： 1 2 3 4 5 6 7 16.31dB 16.17dB 11.90dB 7.62dB 6.62dB 4.59dB 3.40dB 37.31dB 25.58dB 11.88dB 7.62dB 6.63dB 4.59dB 3.42dB 3.14mA 5.88mA 8.43mA 12.75mA 1 4.51mA 19.80mA 24.12mA
空间光通信技术简介 空间光通信又称为激光无线通信或无线光通信。根据用途又可分为卫星光通信和大气光通信两大类。自从60年代激光器问世开始，人们就开研究激光通信，这时的研究也主要集中在地面大气的传输中，但因各种困难未能进入实际应用。低损耗光纤波导和实用化半导体激光器的诞生为激光通信的实际应用打开了大门，目前光纤通信已经遍布世界各国的各个城市。由于对无线通信的需求的增长，再有卫星激光通信的快速发展，自从90年代开始，人们又开始重新对地面无线光通信感兴趣，进行了大量的研究，并且开发出可以实用的商业化产品。 一、开展空间光通信研究的意义及应用前景 1.作为卫星光通信链路地面模拟系统的技术组成部分 卫星光通信链路系统在上卫星前必须有地面模拟演示系统，以保障电子系统、光学系统、机械自动化控制系统等各子系统的良好工作。在链路捕捉完成以后，与以太网相连的无线光通信系统借助于光链路的桥梁，源源不断地输送以太网上的信息，这是考验光链路稳定性能的重要指标。 2.为低轨道卫星与地面站间的卫星光通信打下良好的技术基础 低轨道卫星与地面站的通信会受到天气的影响，选择干旱少雨地区建立地面站在相当程度上缓解了这一矛盾，再通过地面站之间的光纤网可以把卫星上信息送到所需地点，这从技术上牵涉到空间光通信网与光纤网连接问题，这方面问题已经基本得到解决。 3.空间光通信具有巨大的潜在市场和商业价值 ●可以克服一些通常容易碰到的自然因素障碍 当河流、湖泊、港湾、马路、立交桥和其它自然因素阻碍铺设光纤时，无线光通信系统可跨越宽阔的河谷，繁华的街道，将两岸或者岛屿与陆地连接起来。 ●提供大容量多媒体宽带网接入 用无线光通信系统作为接入解决方案，不需耗资、耗时地铺设光纤就能满足对办公大楼或商业集中区大容量接入的需要。 ●可为大企业、大机关提供部大容量宽带网 无线光通信系统能在企业、机关围为建筑物与建筑物之间的大容量连接提供一种开放空间传送的解决方案。 ●为公安、军队等重要部门提供高速宽带通信。 ●支持灾难抢救的应急系统 无线光通信系统可为灾难抢救提供一种大容量的临时通信解决方案 ●为一时性大规模的重要活动提供临时的大规模通信系统 例如，奥运会和其他体育运动会、音乐会、大型会议以及贸易展览会等专门活动往往需要大容量宽带媒体覆盖。无线光通信系统能提供一种迅速、经济而有效的解决方案，不受原有通信系统的带宽限制，也不用再去办理光纤铺设许可证。 二、空间光通信的优势 1.组网机动灵活 无线光通信设备将来可广泛适用于数据网（Ethernet，Token Ring，Fast Ethernet，FDDI，ATM,STM-x等）、网、微蜂窝及微微蜂窝（E1/T1—E3/T3，OC-3等）、多媒体（图像）通信等领域。可以把这些网上信息加载在光波上，在空气中直接传输出去，这种简便的通信方式对于频率拥挤的环境是非常理想的，例如：城市、大型公司、大学、政府机构、办公楼群等。
论文题目：光纤通信技术发展历史 姓名：谢新云 学号：0932002231 专业班级：通信技术（2） 院系：电子通信工程学院 指导老师：彭霞 完成时间：2011年10月22日
概论 目前，在实际运用中相当有前途的一种通信技术之一，即光纤通信技术已成为现代化通信非常重要的支柱。作为全球新一代信息技术革命的重要标志之一，光纤通信技术已经变为当今信息社会中各种多样且复杂的信息的主要传输媒介，并深刻的、广泛的改变了信息网架构的整体面貌，以现代信息社会最坚实的通信基础的身份，向世人展现了其无限美好的发展前景。 自上世纪光纤通信技术在全球问世以来，整个的信息通讯领域发生了本质的、革命性的变革，光纤通信技术以光波作为信息传输的载体，以光纤硬件作为信息传输媒介，因为信息传输频带比较宽，所以它的主要特点是:通信达到了高速率和大容量，且损耗低、体积小、重量轻，还有抗电磁干扰和不易串音等一系列优点，从而备受通信领域专业人士青睐，发展也异常迅猛。 光纤通信不仅可以应用在通信的主干线路中，也可以在电力通信控制系统中发挥作用，进行工业监测、控制，现在在军事上也被广泛应用，基于各领域对信息量的需求不断增长，光纤通信技术的应用发展趋势也备受关注。一条完整的光纤链路除受光纤本身质量影响外，还取决于光纤链路现场的施工工艺和环境。 本文针对光纤通信技术的发展及趋势展开研究，分别介绍了光纤通信技术的发展历史和现状，以及光纤通信技术的发展趋势，对一些先进的光纤通信技术进行了介绍。 关键字：光纤通信技术，发展历史，现状，发展趋势
目录 概论 (1) 目录 (2) 第一章光纤通信技术的形成 (3) 1.1早期的光通信 (3) 1.2 现在光纤通信技术的形成 (3) 1.2.1 光纤通信器件的发展 (3) 1.2.2 光纤 (5) 第二章光纤通信技术的现状 (8) 2.1 光纤光缆 (8) 2.2 光电子器件 (8) 2.3光纤通信系统 (14) 第三章我国光纤通信技术的发展 (15) 参考文献 (16)
光纤通信大作业 1、选择一个您认为合适的方案 供选方案:NRZ、RZ调制格式,直接调制或者外调制,APD管或者PIN管,low pass rectangular filter或者low pass gauss filter。请选择您认为实际中可实现的通信性能最好的一组方案。并给出相应的理由。 答:选择NRZ调制格式,直接调制,APD管,low pass gauss filter。选择这个方案的理由就是:为了使得整个系统得到最好的信噪比,并且保证系统误码率在可接受的范围内。具体理由分析如下: 选择NRZ调制格式,因为经NRZ调制的光信号具有紧凑的频谱特性,调制与调解结构简单,在10G与一部分40G系统中得到广泛应用,一直被作为中短距离光纤通信系统中的主要调制格式,通过色散管理与终端可调色散补偿技术,NRZ调制格式在终端传输距离普通光纤获得良好的光传输性能。 选择直接调制,因为直接强度调制就是用信号直接调制激光器的驱动电流,使其输出功率随信号变化、这种方式设备相对简单,研究较早,现已成熟并商品化、外调制则常用于要求较高的通信系统。 选择APD管,因为由书上的P264页的图8、3可知,PIN管接收灵敏度适用于低数据速率光纤通信,当系统通信数据速率为10G时,PIN灵敏度管不适于应用,我们优选ADP管。 选择low pass gauss filter(低通高斯响应滤波器),因为low pass rectangular filter(低通矩形响应滤波器)就是理想的低通滤波器的模型,在幅频特性曲线上呈现矩形。在现实中,如此理想的特性就是无法实现的,所有的设计只不过就是力图逼近矩形滤波器的特性而已。而low pass gauss filter(低通高斯响应滤波器)采用时域法测量有效带宽,具有直观、简便的优点,而采用时域法能够显著缩短有效带宽测量时间。 实验过程: 本次实验中,由NRZ调制格式、直接调制、APD管与low pass gauss filter构成的光纤通信系统。 1)、根据实验要求,连接实验电路。同时为了实时地观察系统的运行状态,必须在系统外围增加监测及显示装置,将系统运行结果显示出来,便于观察与分析。因此,在系统中加入了Eye Diagram Analyzer、BER Analyzer、Optical Time Domain Visualizer、Optical Power Meter、Optical Spectrum Analyzer、Oscilloscope Visualizer。通过这些监测及显示器件,可以较为直观地观察到入纤光功率、调制前后的光信号频谱与时域波形、解调后的信号波形、信号眼图及误码率等系统的运行状态与运行结果。整个光纤通信系统的架构如下图示: 完整的光纤通信系统
武汉大学电工电子信息学院实验报告 电子信息学院通信工程专业2015年 9 月17日 实验名称光纤通信的光传输指导教师易本顺 姓名徐佑宇年级2012级学号2012301200003成绩 一、预习部分 1.实验目的 2.实验基本原理 3.主要仪器设备(含必要的元器件、工具) 一、实验目的 1、通过光传输系统课程设计使学生熟悉常见的几种传输网络的特点及应用场 合； 2、了解ZXMP S325的具体硬件结构，加深对于光传输的理解； 3、掌握 ZXMP S325 的组网过程以及网管工具的使用，培养学生在传输组网工 程方面的实际应用技能。 二、实验设备 1、SDH设备：ZXMP S325； 2、实验用维护终端 三、实验原理 SDH技术是目前通信网络的主流技术，它以其突出的技术优势为网络提供优质、高效、可靠的通信业务，能够满足带宽数据及图像视频等多业务的传输需求，自愈功能强。 1、光传输原理及优势 SDH 全称同步数字体系（Synchronous Digital Hierarchy）， SDH 规范了数字信号的帧结构、复用方式、传输速率等级、接口码型特性，提供了一个国际支持框架，在此基础上发展并建成了一种灵活、可靠、便于管理的世界电信传输网。这种传输网易于扩展，适于新电信业务的开展，并且使不同厂家生产的设备互通成为可能，这正是网络建设者长期以来追求的目标。 其优势主要体现在以下几个方面： （1）接口方面 ·电接口：STM-1是SDH的第一个等级，又叫基本传输模块，比特率为155.520Mb/s，STM-N是SDH第N个等级的同步传送模块，比特率是STM-1的N倍（N=4n=1,4,16...）·光接口：仅对电信号扰码，光口信号码型是加扰的NRZ码，采用世界统一的7级扰码。 （2）复用方式 低速SDH信号以字节间插方式复用进高速SDH帧结构中，位置均匀、有规律，是可预见的
什么是光纤通信 所谓光纤通信，就是利用光纤来传输携带信息的光波以达到通信之目的。 要使光波成为携带信息的载体，必须对之进行调制，在接收端再把信息从光波中检测出来。然而，由于目前技术水平所限，对光波进行频率调制与相位调制等仍局限在实验室内，尚未达到实用化水平，因此目前大都采用强度调制与直接检波方式（IM-DD）。又因为目前的光源器件与光接收器件的非线性比较严重，所以对光器件的线性度要求比较低的数字光纤通信在光纤通信中占据主要位置。 典型的数字光纤通信系统方框图如图下所示。 从图中可以看出，数字光纤通信系统基本上由光发送机、光纤与光接收机组成。发送端的电端机把信息（如话音）进行模/数转换，用转换后的数字信号去调制发送机中的光源器件LD，则LD 就会发出携带信息的光波。即当数字信号为“1”时，光源器件发送一个“传号”光脉冲；当数字信号为“0”时，光源器件发送一个“空号”（不发光）。光波经低衰耗光纤传输后到达接收端。在接收端，光接收机把数字信号从光波中检测出来送给电端机，而电端机再进行数/模转换，恢复成原来的信息。就这样完成了一次通信的全过程。 光纤的导光原理 光是一种频率极高的电磁波，而光纤本身是一种介质波导，因此光在光纤中的传
输理论是十分复杂的。要想全面地了解它，需要应用电磁场理论、波动光学理论、甚至量子场论方面的知识。但作为一个光纤通信系统工作者，无需对光纤的传输 理论进行深入探讨与学习。 为了便于理解，我们从几何光学的角度来讨论光纤的导光原理，这样会更加直观、形象、易懂。更何况对于多模光纤而言，由于其几何尺寸远远大于光波波长，所以可把光波看作成为一条光线来处理，这正是几何光学的处理问题的基本出发 点。 全反射原理 我们知道，当光线在均匀介质中传播时是以直线方向进行的，但在到达两种不同介质的分界面时，会发生反射与折射现象，如图下所示。
Vol.28No.3 M ar.2012 赤峰学院学报（自然科学版）Journal of Chifeng University （Natural Science Edition ）第28卷第3期（下） 2012年3月目前，光纤通信在电力载波通信、微波通信、一点多址等诸多通信方式中日显优势，已成为电力通信网的主要传输方式.它是以光波为载体，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.它具有传输的信息量大、 距离远、频带宽、质量高、抗干扰及辐射性强等许多优点，是集语音、图像、数据通信为一体的综合传输系统. 随着电力系统变电站无人值守项目的实行，电网专业化管理的进一步深化，电力通信专网在整个电力系统运行管理中的地位越来越重要，积极采用新技术和新设备组建电力通信专网已是十分紧迫的任务.在此背景下， 自2000年以来，电力系统进行了电力通信专网的统一规划和建设，建成了以光纤通信为主，微波和电力载波为辅的通信系统.1系统组成、规模及维护1.1系统组成 1.1.1 OPGW 光缆，Optical Fiber Composite Over- head Ground Wire （也称光纤复合架空地线）.把光纤放置在架空高压电线的地线中，用以构成输电线路上的光纤通信网，兼具地线和通信的双功能. 全介质自承光缆———ADSS （All Dielectric Self Supporting ）.ADSS 光缆在输电线路上广泛使用，特别是在已建线路上使用较多.它能满足输电线跨度大、 垂度大的要求.其特点是：（1）张力理论值为零；（2）为全绝缘结构，安装及线路维护时可带电作业，这样可大大减少停电损失；（3）其伸缩率在温差很大的范围内可保持不变，而且其在极限温度下，具有稳定的光学特性；（4）耐电蚀ADSS 光缆可减少高压感应电场对光缆的电腐蚀；（5）ADSS 光缆直径小、质量轻，可以减少冰和风对光缆的影响，其对杆 塔强度的影响也很小. 由于光纤具有抗电磁干扰、自重轻等特点，它可以安装在输电线路杆塔顶部而不必考虑最佳架挂位置和电磁腐蚀等问题.因而， OPGW 具有较高的可靠性，优越的机械性能，成本较低等显著特点.在新敷设或更换现有地线时尤其合适和经济.1.1.2SDH 传输系统.SDH 传输系统具有灵活的设 备配置 OSN1500、OSN2500、OSN3500、OSN7500、OSN9500智能光传输设备，用于在网络骨干层到接入层实现SDH 、PDH 、Ethernet 、ATM 、DDN 、SAN 等多种业务的高效传输.设备支持智能网络技术，能实现对业务和带宽的智能化管理.系统支持内置微波中频板，配合微波设备的ODU 使用可实现业务的无线传输. STM -16／4兼容设备， 支持网络设备从622M 到2.5G 的在线升级，具备高低阶20G 全交叉能力.具有强大的组网能力支持Mesh 组网，网络节点即插即用.支持SDH 业务、PDH 业务、以太网等多业务接口，单子架可实现1×STM -16四纤环或2×STM-16二纤环，可支持M esh 网络中多达40个光方向的组网；具有完善的网络生存机制和完备的设备保护机制.1.1.3 同步时钟系统.同步时钟源包括：线路时钟 源、支路信号时钟源、两路外同步时钟源、内部时钟源.每个站点可以从两个方向提取时钟，对这两个方向时钟设置优先级，当高优先级的时钟质量低于要求时，自动跟随另一个低优先级的时钟，以此对同步时钟建立起时钟保护自愈环. 实际应用中，在中心有人站接入两路高质量的 光纤通信在电力系统的应用 张金祥 （内蒙古东部电力有限公司赤峰电业局，内蒙古赤峰024000） 摘 要：光纤通信技术在赤峰电业局的推广应用，实现了电网通信网建设的低成本、大容量、多业务 和智能化，满足了电力数据、语音、视频、宽带接入等多种业务的传输要求，并在网络通信的实时性、准确性和可靠性等方面提供了充分的保障. 关键词：电力通信；ADSS 光缆；OPGW 光缆；SDH 传输系统中图分类号： TN929.14文献标识码：A 文章编号：1673-260X （2012）03-0079-02 79--
基于锁相环技术的光纤通信实验系统 □韩磊高明 【内容摘要】本文提出一个用CMOS锁相环CD4046电路等器件构成光纤通信实验系统，并具体介绍了系统组成，演示了现代光通信的基本工作过程、功能测试。利用这套光纤通信系统的雏形装置，触摸到最新科技发展的脉搏。 【关键词】光纤通信；实验系统；锁相环CD4046；实践教学 【作者单位】韩磊，高明；江海职业技术学院 高职院校培养的是高素质技能型人才，掌握光通信应用技术，已经成为电子通信、光电专业学生应具备的素质和能力。本文介绍的光纤通信实验系统，演示了当代光通信的工作过程，拓宽了学生的知识面，开阔了学生的视野，对于提高学习兴趣和积极性起到了重要的作用，同时对引导学生迅速进入工程应用的前沿领域有着良好的导向作用。 光电技术专业实验教学担负着将发展中的现代技术及时引入教学中的使命。为了能够使用光通信系统在实验室里观察到光通信的工作过程，利用锁相环（PLL）技术设计制作一套光纤通信实验系统。这套为光纤通信的雏形装置，是利用激光光束通过光纤传送语音信息的传输实验装置，具有电路简单、工作稳定可靠、直观性强、成本低廉、通信质量好的特点。 一、实验光纤通信系统的组成及电路设计 实验装置主要设计思路是以通信原始模式为基础（信源?信道?信宿三大模块），在此基础之上在收发端分别加上发光调制装置和接收（光信号）解调装置，同时利用光传输介质（以光纤为主）进行信息的传送，这样设计此光纤通信实验装置的模块方案基本完成。主要包括由半导体发光二极管LED及其调制，驱动电路组成的光信号发送器、传输光纤和由光敏晶体三极管3DU5，装换电路及功率放大电路组成的光信号接收器三个部分组成。 实验系统中发送器和接收器的信号发送和接收主要利用锁相环（PLL）技术构成。锁相环（PLL）技术是能使受控振荡器的频率和相位均与输入信号保持确定关系的闭环电子电路。其主要功能是为无线电发射中使频率较为稳定的一种方法，主要有VCO（压控振荡器）、PD（鉴相器）和LF（环路滤波器）三部分组成。压控振荡器给出一个信号，一部分作为输出，另一部分通过分频与鉴相器所产生的本振信号作相位比较，为了保持频率不变，就要求相位差不发生改变，如果有相位差的变化，则鉴相器的电压输出端的电压发生变化，去控制VCO（压控振荡器）直到相位差恢复，最终达到锁频的目的。 现在常使用集成电路的锁相环，CD4046是通用的CMO S锁相环集成电路，其特点是电源电压范围宽（为3V 18V），输入阻抗高（约100MΩ），动态功耗小，在中心频率f 0为10kHz，下功耗仅为600μW，属微功耗器件，采用16脚双列直插式。CD4046锁相环采用的是RC型压控振荡器，当PLL对跟踪的输入信号的频率宽度有要求时还需要外接电阻R2使用。 对于光纤通信设备中光发送器件和光接收器件的选择，一般情况下一端发射装置使用发光二极管（LED）或一束激光将光脉冲传送至光纤，光纤的另一端的接收装置使用光敏元件检测脉冲，而光纤在传输信号的过程中有一定的损耗，这就要求光源和光宿的参数要符合光纤传输的最低损耗。所以为了获得最佳的传输效果，光源LED的发光中心波长必须在传输光纤呈现低损耗的0．85μm、1．3μm或1．6μm红外光附近，而光电检测（接收端）器件的峰值波长也应与该波长接近。本实验装置中光发送端采用发光中心波长为0．85μm 附近的GaAs（砷化镓）半导体发光二极管作为光源，光接收端则采用峰值响应波长为0．8 0．9μm的光敏晶体三极 三、结语 经过单因素实验，确定出影响豆粉营养型面包制作的各因素最佳水平为：豆粉与奶粉的比例1：1，水添加量48%，酵母添加量1%，糖添加量18%。 【参考文献】 1．王恕，王显伦，胡运生．小麦粉大豆粉搭配的研究［J］．郑州粮食学院学报，19942．李利民，郑学玲，姚惠源．面粉中的碳水化合物在面包烘焙中的作用［J］．粮食与饲料工业，2000 3．李硕碧，高翔．小麦高分子量谷蛋白亚基与加工品质［M］．北京：中国农业出版社，2001 4．Fleming S E，Sosulski F W．Breadmaking Properties of Flour Concentrated Plant Proteins［J］．Cereal Chemistry，1977 5．董海州，郭承东．全脂大豆粉对面包品质的影响［J］．食品工业科技，1998 · 07 ·
南京工程学院 通信工程学院 实验报告 课程名称光纤通信_________ 实验项目名称光纤通信实验_______ 实验学生班级通信（卓越）131_____ 实验学生姓名吴振飞_____ _____ 实验学生学号 208130429_________ 实验时间2016.6.15___ 实验地点信息楼C413_______ 实验成绩评定 ______________________ 指导教师签字 ______________________ 2016年 6月 19日
目录 实验一半导体激光器P-I特性测试实验 (1) 一、实验目的 (1) 二、实验仪器 (1) 三、实验原理 (1) 四、实验内容 (2) 五、实验步骤 (2) 六、注意事项 (2) 七、思考题 (3) 实验二光电探测器特性测试实验 (3) 一、实验目的 (3) 二、实验仪器 (3) 三、实验原理 (3) 四、实验内容 (4) 五、实验步骤 (4) 六、注意事项 (4) 实验三电话光纤传输系统实验 (4) 一、实验目的 (4) 二、实验内容 (5) 三、预备知识 (5) 四、实验仪器 (5) 五、实验原理 (5) 六、注意事项 (6) 七、实验步骤 (6) 九、思考题 (6)
实验一半导体激光器P-I特性测试实验 一、实验目的 学习半导体激光器发光原理和光纤通信中激光光源工作原理；了解半导体激光器平均输出光功率与注入驱动电流的关系；掌握半导体激光器 P(平均发送光功率) -I(注入电流) 曲线的测试方法。 二、实验仪器 1、ZYE4301G 型光纤通信原理实验箱 1 台 2、光功率计1 台 3、FC/PC-FC/PC 单模光跳线 1 根 4、万用表(自带) 1 台 5、连接导线 20 根 三、实验原理 半导体激光二极管(LD) 或简称半导体激光器，它通过受激辐射发光，(处于高能级E2的电子在光场的感应下发射一个和感应光子一模一样的光子，而跃迁到低能级E1，这个过程称为光的受激辐射，所谓一模一样，是指发射光子和感应光子不仅频率相同，而且相位、偏振方向和传播方向都相同，它和感应光子是相干的。) 是一种阈值器件。由于受激辐射与自发辐射的本质不同，导致了半导体激光器不仅能产生高功率(≥10mW) 辐射，而且输出光发散角窄(垂直发散角为 30~50°，水平发散角为 0~30° )，与单模光纤的耦合效率高(约 30%~50%)，辐射光谱线窄(Δλ =0.1~1.0nm)，适用于高比特工作，载流子复合寿命短，能进行高速信号(>20GHz) 直接调制，非常适合于作高速长距离光纤通信系统的光源。 对于线性度良好的半导体激光器，其输出功率可以表示为ηω (1-1) Pe=)(2thDIIq ?η其中intintaaamirmirD+=ηη，这里的量子效率ηint，表征注入电子通过受激辐射转化为光子的比例。在高于阈值区域，大多数半导体激光器的ηint接近于 1。 1-1 式表明，激光输出功率决定于内量子效率和光腔损耗，并随着电流而增大，当注入电流I>Ith时，输出功率与I成线性关系。其增大的速率即P-I曲线的斜率，称为斜率效率 dPη2DeqdIηω= (1-2) P-I特性是选择半导体激光器的重要依据。在选择时，应选阈值电流Ith尽可能小， Ith对应P值小，而且没有扭折点的半导体激光器，这样的激光器工作电流小，工作稳定性高，而且不易产生光信号失真。并且要求P-I曲线的斜率适当。斜率太小，则要求驱动信号太大，给驱动电路带来麻烦; 斜率太大，则会出现光反射噪声及使自动光功率控制环路调整困难。半导体激光器具有高功率密度和极高量子效率的特点，微小的电流变化会导致光功率输出变化，是光纤通信中最重要的一种光源，半导体激光器可以看作为一种光学振荡器，要形成光的振荡，就必须要有光放大机制，也即激活介质处于粒子数反转分布，而且产生的增益足以抵消所有的损耗。将开始出现净增益的条件称为阈值条件。一般用注入电流值来标定阈值条件，也即阈值电流Ith，当输入电流小于Ith时，其输出光为非相干的荧光，类似于LED发出的光，当电流大于Ith
光纤通讯基础简介(上) 一、光通讯简介 1、使用光通讯技术的优点︰ 它是以光当作载波，透过光纤当传输介质将信息传递至远方。若以铜质同轴电缆与光纤作一比较，同轴电缆是搭配电磁波以数百MHz至数个GHz频率，以模拟的方式来传递信息，但其载波频率会受到20GHz理论值的限制；若以长距离光纤通讯而言，光的载波频率可达193,000GHz。而传输信息的频宽取决于载波频率，因此，若同轴缆线最大上限可以传输两个10GHz的频道，理论上，光纤则可以传输数以千计的10GHz的频道。此外，光纤质轻直径小，在光缆铺设过程中可以节省空间，加上在传输的过程中的衰减比铜质导线低，以单模光纤而言，每公里衰减约为0.2~0.5dB，且对于光讯号在光纤传输过程中，对于电磁波的干扰较不敏感，因此适合高容量及长距离通讯。 2、应用的层次︰ 光通讯主要应用在电信网络、有线电视及数据传输方面，而电信方面的应用是最早的，例如越洋的通信，因其高容量及可靠度的优点，并可以在长距离(600km以上需要中继器，最大可达9000km)传输时载上数以万计的通话信号，因而有效的提升通话负载量及品质的问题。有线电视方面，因所需求的频宽较高，每个频道的所需的影像频宽约为6MHz(声音频道约为8KHz)，以光纤传递模拟影像讯号，可以达到一百个以上的频道，其中包括声音、影像及互动的数据传输。而数据通信(Datacommunication)上面，则是现在最热门的话题，随着信息时代的来临，网际网络需要大量的频宽来传递多媒体的信息，从短距离(1~500m)的Gigabit网络卡、LAN，到中距离(1~20km)的MAN以至于长距离(60~600km以上)的越洋光缆都需要光纤的大容量来解决频宽不足的问题，近年来，因网际网络Interent的盛行及远距教学等实施，对于数据通讯的需求每年以倍数成长，而光纤通信系统架构则是最佳的选择。 3、基本光纤通讯架构︰ 图一为点对点光纤通讯的基本架构，基本上是由光收发模块及光纤所组成，首先我们利用数字或模拟调变的方式将信息载在发射器上，以光波为载波透过光纤将讯号传递至远方，若距离较长，光纤则透过联结器(Connector)或接合器(splice)方式延长，最后到达光传感器端，在注重噪声与讯号比(S/N Ratio)情况下，并用clock recover的方式下将光讯号转回电讯号，而将信息解调回来。
光纤通信技术 摘要：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。1966年英籍华人高锟博士发表了一篇划时代性的论文，他提出利用带有包层材料的石英玻璃光学纤维，能作为通信媒质。从此，开创了光纤通信领域的研究工作。1977年美国在芝加哥相距7000米的两电话局之间，首次用多模光纤成功地进行了光纤通信试验。85微米波段的多模光纤为第一代光纤通信系统。1981年又实现了两电话局间使用1.3微米多模光纤的通信系统，为第二代光纤通信系统。1984年实现了1.3微米单模光纤的通信系统，即第三代光纤通信系统。80年代中后期又实现了1.55微米单模光纤通信系统，即第四代光纤通信系统。用光波分复用提高速率，用光波放大增长传输距离的系统，为第五代光纤通信系统。新系统中，相干光纤通信系统，已达现场实验水平，将得到应用。光孤子通信系统可以获得极高的速率，20世纪末或21世纪初可能达到实用化。在该系统中加上光纤放大器有可能实现极高速率和极长距离的光纤通信。 关键字：光纤；光纤通信器件；传输技术 Abstract: optical fiber communication is the carrier for the use of light, the optical fiber transmission medium as the message from one place to another means of communication. In 1966 the Chinese British doctor Gao Kun made an epoch-making the paper, he presented with cladding material quartz glass optical fibers, can be used as a communication medium. Since then, pioneered the field of optical fiber communication research. In 1977 the United States of America in Chicago being 7000 meters of two Telephone Bureau, first used successfully for multimode optical fiber optical fiber communication test. 85 micron band multimode fibers for the first generation of optical fiber communication system. 1981 has two telephone interoffice using 1.3 microns multimode fiber communication system, as the second generation of optical fiber communication system. In 1984 1.3 micron single-mode optical fiber communication system, namely the third generation of optical fiber communication system. In the late 80 's and 1.55 micron single-mode optical fiber communication system, namely the fourth generation of optical fiber communication system. Using WDM increase rate, light amplification growth propagation distance of the system, as the fifth generation of optical fiber communication system. The new system, the system of coherent optical fiber communication, has reached the field experimental level, will be applied. Optical soliton communication system can achieve extremely high speed, at the end of twentieth Century or the beginning of twenty-first Century may reach utility. In the system with optical fiber amplifier has the potential to achieve high speed and extremely long distance optical fiber communication. Keywords: optical fiber; optical fiber communication device; transmission technique 1 引言 光纤通信的发展极其迅速，至1991年底，全球已敷设光缆563万千米，到1995年已超过1100万千米。光纤通信在单位时间内能传输的信息量大。一对单模光纤可同时开通
电力系统光纤通信若干问题分析 李 玮 （广东省电力设计研究院 广东 广州 510000） 摘 要： 随着光纤通信在电力系统内应用水平的进一步提高，光纤通信取代微波、电力载波已成为必然。以南方电网光纤通信骨干网为例，介绍电力系统专用光缆、通信电源、参数匹配及业务倒换等方面的现状，分析存在的问题，并在此基础上提出解决问题的措施及思路。 关键词： 通信电缆；通信电源；参数匹配；业务倒换 中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2012）1120128－02 分成两组，分别为2条母线供电，同时每条母线配置独立的蓄电 0 引言 池，以实现2条母线相对独立供电。该运行方式较好的实现了目前，SDH（synchronous digital hierarchy）光纤通 2条母线的独立供电，增强了通信电源设备的运行可靠性，同信凭借其安全、经济、可靠的优势，已逐步替代了微波通信、 时提高了设备检修的灵活性，由于2条母线共用同一台充电机，电力载波通信等通信方式，成为我国电力系统最重要的通信方 因此在充电机发生物理损坏的情况下容易导致2条母线同时失式，在其承载的业务中，仅直接与电网安全稳定运行的主要业 电，因此目前也较少使用。 务就有继电保护、安全自动装置、EMS、调度语音、能量计 3）双电源双母线运行方式：即由两套充电机分别对2条母量、故障录波、电力市场以及集控站控制等等。面对越来越多 线供电，并配置独立的蓄电池，实现了双路供电的完全独立，的系统应用，光纤通信迎来了巨大的发展机遇，但由于电力系 具有极高的可靠性，是目前电力通信系统中的主要供电方式。统对信号传输安全性、可靠性的特殊要求，光纤通信同样也面 伴随着通信电源运行方式的改变，南方电网光纤通信骨干临着严峻的挑战。 网已逐渐摸索出一套适合自身安全需要的供电方式：对于支持本文以南方电网光纤通信骨干网为例，就专用光缆、通信 双路电源的设备，采用两路相互独立的电源对设备供电，并实电源、参数匹配及业务倒换等方面对电力系统现状进行简要介 现负载均衡；对于只支持单路供电的设备，在设备前端增加电绍，分析存在的问题，并讨论解决问题的措施及思路。 源转换模块，实现两路电源输入；对于无人值守变电站，除采 1 通信设备自身存在的问题 用上述措施外，采用加大蓄电池组容量的方法以延长故障情况 1.1 通信光缆对系统的影响 下的设备运行时间。 作为电力系统专用的特殊光缆，光纤复合架空地线 2 通信设备与业务系统的匹配问题 （OPGW）具有强度高、性能稳定、无电腐蚀等优点，目前在电 2.1 通道时延对继电保护及安自业务的影响 力系统光纤通信骨干网中应用十分广泛。但因其与高压线路同 杆架设，且兼做地线，因此，雷击问题已经成为影响OPGW安全性能的重要因素。 雷击对OPGW的影响：随着OPGW大规模投入使用，其易受雷击的问题已变得越来越突出，国内已发生多起因雷击导致OPGW外丝断股进而影响内部光纤性能的事件，而建设单位为了确保所用光缆性能更加稳定，对OPGW更是提出了3级雷击不断股的近乎苛刻的要求，因此，如何提高OPGW抗雷击性能已经成为OPGW面临的最严峻的挑战之一。目前较为通用的做法主要有以下两点。 1）改善光缆结构和股线形状，主要是在外层股线和内层股线间留有空气隙，以防止外层热量传导至内层和光纤，这种思想主要是保护内层光纤，对外层雷击断股并无实质改善。 2）调整外层股线材料配比，对于雷击多发区，采用外径较粗的全铝包钢单丝，同时提高导电率，这种思想提高了外层单丝的抗雷击水平，但增加了光缆的生产成本和自身重量，对铁塔的承重造成了一定的压力，同时也加大了施工难度。 1.2 通信电源对通信系统的影响 “心脏”，通信电源运行的好坏直接影响着整个系统是否能够健康稳定运行。回顾通信电源的发展历程，主要经历了单电源单母线、单电源双母线和双电源双母线等三种运行方式。 1）单电源单母线运行方式：即将整流模块输出、蓄电池组、负载均连接于同一条母线，由于采用这种方式对设备供电安全性较低且维护检修不便，因此在电压等级较高的变电站已基本不用。 2）单电源双母线运行方式：即将一套充电机的整流模块 继电保护和安自构成了我国电网安全稳定的三道防线，其主要功能依托通信通道承载，由于相关控制、保护信息对实时性要求很高，因此通信通道的时延将对装置的动作速动性、可靠性和灵敏性乃至电网的安全稳定速度造成严重影响。 2.1.1 通道时延对继电保护的影响 目前，我国线路保护的主保护为线路纵联保护，根据实现原理，又可以分为线路纵联距离（方向）保护和线路纵差保护： 对于线路纵联距离（方向）保护而言，虽然故障方向的判别只是依赖于本侧电气量，判别时间与通道时延没有关系。但是，通道时延对装置动作速度的影响是累加的。由于故障范围的判别决定于两个因素：一是根据本侧电气量得到的相对于本侧装置的故障方向，二是通过通道得到的相对于对侧装置的故障方向，只有相对于两侧保护装置的故障方向都确定为正方向，装置才确定本次故障时区内故障，因此通道时延对装置动作速度的影响是累加的。 1）对于线路纵联距离（方向）保护，由于故障范围的判别决定于两个因素：一是根据取决于本侧电气量得到的相对于本侧装置的故障方向，二是和通过通道得到的相对于对侧装置的故障方向，只有相对于两侧保护装置的故障方向都确定为正方向，装置才确定本次故障是区内故障。因此，通过通道得到的相对于对侧装置的故障方向信息对保护动作的正确性至关重要，如果通道延时过长，不仅影响保护的动作速度，很可能造成保护误动甚至可能造成保护误动、拒动。运行中，曾多次出 现在功率倒向情况下因通道延时过长造成的同塔双回线保护误
光纤通信系统实验指导书 光纤通信系统实验指导书 桂林电子科技大学信息科技学院 二零零九年三月 目录 实验一数字光纤传输测试系统实验 (2) 实验二SDH点对点组网2M配置实验 (9)
实验三SDH 链型组网配置实验 (17) 实验四SDH 环形组网配置实验 (27) 实验一数字光纤传输测试系统实验 概述 光纤通信是利用光波作为载波，以光纤作为传输媒质实现信息传输，是一种最新的通信技术。 光纤是光导纤维的简称。光纤通信是以光波为载频，以光导纤维为传输媒质
的一种通信方式。光纤通信使用的波长在近红外区，即波长800～1800nm，可分为短波长波段（850nm）和长波长波段（1310nm和1550nm），这是目前所采用的三个通信窗口。 通信发展过程是以不断提高载频频率来扩大通信容量，光是一种频率极高的电磁波（3×1014HZ），因此用光作载波进行通信容量极大，是过去通信方式的千百倍，具有极大的吸引力，是通信发展的必然方向。 光纤通信有许多优点：首先它有极宽的频带。目前我国已完成了10Gbps的光纤通信系统，这意味着在125um的光纤中可以传输大约11万路电话。其次，光纤的传输损耗很小，传统的同轴电缆损耗约在5dB/Km以上，站间距离不足10Km；而工作在1.55um的光纤最低已达到0.2dB/Km的损耗，站间无中继传输可达100Km以上。另外，光纤通信还具有抗电磁干扰、抗腐蚀、抗辐射等特点，它 。 在地球上有取之不尽，用之不竭的光纤原材料—SiO 2 光纤通信可用于市话中继线，长途干线通信，高质量彩色电视传输，交通监控指挥，光纤局域网，有线电视网和共用天线（CATV）系统。 波分复用技术（WDM）的出现，使光纤传输技术向更高的领域发展，实现信息宽带、高速传输。 光纤通信将会在光同步数字体系（SDH）、相干光通信、光纤宽带综合业务数字网（B—ISDN）、用户光纤网、ATM及全光通信有进一步发展。 光纤通信系统主要由三部分组成：光发射机、传输光纤和光接收机。其电/光和光/电变换的基本方式是直接强度调制和直接检波。实现过程如下：输入电信号既可以是模拟信号（如视频信号、电话语音信号、正弦波或三角波信号），也可以是数字信号（如计算机数据、PCM编码信号、数字信号源信号）；调制器将输入的电信号转换成适合驱动光源器件的电流信号并用来驱动光源器件，对光源器件进行直接强度调制，完成电/光变换的功能；光源 输出的光信号直接耦合到传输光纤中，经一定长度的光纤传输后送达接收端；在接收端，光电检测器对输入的光信号进行直接检波，将光信号转换成相应的电信号，再经过放大恢复等电信号处理过程，以弥补线路传输过程中带来的信号损伤（如损耗、波形畸变），最后输出和原始输入信号相一致的电信号，从而完成整个传送过程。 根据所使用的光波长、传输信号形式、传输光纤类型和光接收方式的不同，光纤通信系统可分成：