發(fā)布時(shí)間：2023-03-10 14:54:15
序言：寫(xiě)作是分享個(gè)人見(jiàn)解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的光通信論文樣本，期待這些樣本能夠?yàn)槟峁┴S富的參考和啟發(fā)，請(qǐng)盡情閱讀。
（一）普通光纖
普通單模光纖是最常用的一種光纖。隨著光通信系統(tǒng)的發(fā)展，光中繼距離和單一波長(zhǎng)信道容量增大，G.652.A光纖的性能還有可能進(jìn)一步優(yōu)化，表現(xiàn)在1550rim區(qū)的低衰減系數(shù)沒(méi)有得到充分的利用和光纖的最低衰減系數(shù)和零色散點(diǎn)不在同一區(qū)域。符合ITUTG.654規(guī)定的截止波長(zhǎng)位移單模光纖和符合G.653規(guī)定的色散位移單模光纖實(shí)現(xiàn)了這樣的改進(jìn)。
（二）核心網(wǎng)光纜
我國(guó)已在干線(xiàn)(包括國(guó)家干線(xiàn)、省內(nèi)干線(xiàn)和區(qū)內(nèi)干線(xiàn))上全面采用光纜，其中多模光纖已被淘汰，全部采用單模光纖，包括G.652光纖和G.655光纖。G.653光纖雖然在我國(guó)曾經(jīng)采用過(guò)，但今后不會(huì)再發(fā)展。G.654光纖因其不能很大幅度地增加光纖系統(tǒng)容量，它在我國(guó)的陸地光纜中沒(méi)有使用過(guò)。干線(xiàn)光纜中采用分立的光纖，不采用光纖帶。干線(xiàn)光纜主要用于室外，在這些光纜中，曾經(jīng)使用過(guò)的緊套層絞式和骨架式結(jié)構(gòu)，目前已停止使用。
（三）接入網(wǎng)光纜
接入網(wǎng)中的光纜距離短，分支多，分插頻繁，為了增加網(wǎng)的容量，通常是增加光纖芯數(shù)。特別是在市內(nèi)管道中，由于管道內(nèi)徑有限，在增加光纖芯數(shù)的同時(shí)增加光纜的光纖集裝密度、減小光纜直徑和重量，是很重要的。接入網(wǎng)使用G.652普通單模光纖和G.652.C低水峰單模光纖。低水峰單模光纖適合于密集波分復(fù)用，目前在我國(guó)已有少量的使用。
（四）室內(nèi)光纜
室內(nèi)光纜往往需要同時(shí)用于話(huà)音、數(shù)據(jù)和視頻信號(hào)的傳輸。并目還可能用于遙測(cè)與傳感器。國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)在光纜分類(lèi)中所指的室內(nèi)光纜，筆者認(rèn)為至少應(yīng)包括局內(nèi)光纜和綜合布線(xiàn)用光纜兩大部分。局用光纜布放在中心局或其他電信機(jī)房?jī)?nèi)，布放緊密有序和位置相對(duì)固定。綜合布線(xiàn)光纜布放在用戶(hù)端的室內(nèi)，主要由用戶(hù)使用，因此對(duì)其易損性應(yīng)比局用光纜有更嚴(yán)格的考慮。
（五）電力線(xiàn)路中的通信光纜
光纖是介電質(zhì)，光纜也可作成全介質(zhì)，完全無(wú)金屬。這樣的全介質(zhì)光纜將是電力系統(tǒng)最理想的通信線(xiàn)路。用于電力線(xiàn)桿路敷設(shè)的全介質(zhì)光纜有兩種結(jié)構(gòu)：即全介質(zhì)自承式(ADSS)結(jié)構(gòu)和用于架空地線(xiàn)上的纏繞式結(jié)構(gòu)。ADSS光纜因其可以單獨(dú)布放，適應(yīng)范圍廣，在當(dāng)前我國(guó)電力輸電系統(tǒng)改造中得到了廣泛的應(yīng)用。ADSS光纜在國(guó)內(nèi)的近期需求量較大，是目前的一種熱門(mén)產(chǎn)品。
二、光纖通信技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
對(duì)光纖通信而言，超高速度、超大容量和超長(zhǎng)距離傳輸一直是人們追求的目標(biāo)，而全光網(wǎng)絡(luò)也是人們不懈追求的夢(mèng)想。
（一）超大容量、超長(zhǎng)距離傳輸技術(shù)波分復(fù)用技術(shù)極大地提高了光纖傳輸系統(tǒng)的傳輸容量，在未來(lái)跨海光傳輸系統(tǒng)中有廣闊的應(yīng)用前景。近年來(lái)波分復(fù)用系統(tǒng)發(fā)展迅猛，目前1.6Tbit/的WDM系統(tǒng)已經(jīng)大量商用，同時(shí)全光傳輸距離也在大幅擴(kuò)展。提高傳輸容量的另一種途徑是采用光時(shí)分復(fù)用(OTDM)技術(shù)，與WDM通過(guò)增加單根光纖中傳輸?shù)男诺罃?shù)來(lái)提高其傳輸容量不同，OTDM技術(shù)是通過(guò)提高單信道速率來(lái)提高傳輸容量，其實(shí)現(xiàn)的單信道最高速率達(dá)640Gbit/s。
僅靠OTDM和WDM來(lái)提高光通信系統(tǒng)的容量畢竟有限，可以把多個(gè)OTDM信號(hào)進(jìn)行波分復(fù)用，從而大幅提高傳輸容量。偏振復(fù)用（PDM）技術(shù)可以明顯減弱相鄰信道的相互作用。由于歸零（RZ）編碼信號(hào)在超高速通信系統(tǒng)中占空較小，降低了對(duì)色散管理分布的要求，且RZ編碼方式對(duì)光纖的非線(xiàn)性和偏振模色散（PMD）的適應(yīng)能力較強(qiáng)，因此現(xiàn)在的超大容量WDM/OTDM通信系統(tǒng)基本上都采用RZ編碼傳輸方式。WDM/OTDM混合傳輸系統(tǒng)需要解決的關(guān)鍵技術(shù)基本上都包括在OTDM和WDM通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)中。
（二）光孤子通信。光孤子是一種特殊的ps數(shù)量級(jí)的超短光脈沖，由于它在光纖的反常色散區(qū)，群速度色散和非線(xiàn)性效應(yīng)相互平衡，因而經(jīng)過(guò)光纖長(zhǎng)距離傳輸后，波形和速度都保持不變。光孤子通信就是利用光孤子作為載體實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離無(wú)畸變的通信，在零誤碼的情況下信息傳遞可達(dá)萬(wàn)里之遙。
光孤子技術(shù)未來(lái)的前景是：在傳輸速度方面采用超長(zhǎng)距離的高速通信，時(shí)域和頻域的超短脈沖控制技術(shù)以及超短脈沖的產(chǎn)生和應(yīng)用技術(shù)使現(xiàn)行速率10~20Gbit/s提高到100Gbit/s以上；在增大傳輸距離方面采用重定時(shí)、整形、再生技術(shù)和減少ASE，光學(xué)濾波使傳輸距離提高到100000km以上；在高性能EDFA方面是獲得低噪聲高輸出EDFA。當(dāng)然實(shí)際的光孤子通信仍然存在許多技術(shù)難題，但目前已取得的突破性進(jìn)展使人們相信，光孤子通信在超長(zhǎng)距離、高速、大容量的全光通信中，尤其在海底光通信系統(tǒng)中，有著光明的發(fā)展前景。
（三）全光網(wǎng)絡(luò)。未來(lái)的高速通信網(wǎng)將是全光網(wǎng)。全光網(wǎng)是光纖通信技術(shù)發(fā)展的最高階段，也是理想階段。傳統(tǒng)的光網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了節(jié)點(diǎn)間的全光化，但在網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)處仍采用電器件，限制了目前通信網(wǎng)干線(xiàn)總?cè)萘康倪M(jìn)一步提高，因此真正的全光網(wǎng)已成為一個(gè)非常重要的課題。
全光網(wǎng)絡(luò)以光節(jié)點(diǎn)代替電節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)之間也是全光化，信息始終以光的形式進(jìn)行傳輸與交換，交換機(jī)對(duì)用戶(hù)信息的處理不再按比特進(jìn)行，而是根據(jù)其波長(zhǎng)來(lái)決定路由。
目前，全光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展仍處于初期階段，但它已顯示出了良好的發(fā)展前景。從發(fā)展趨勢(shì)上看，形成一個(gè)真正的、以WDM技術(shù)與光交換技術(shù)為主的光網(wǎng)絡(luò)層，建立純粹的全光網(wǎng)絡(luò)，消除電光瓶頸已成為未來(lái)光通信發(fā)展的必然趨勢(shì)，更是未來(lái)信息網(wǎng)絡(luò)的核心，也是通信技術(shù)發(fā)展的最高級(jí)別，更是理想級(jí)別。
三、結(jié)語(yǔ)
光通信技術(shù)作為信息技術(shù)的重要支撐平臺(tái)，在未來(lái)信息社會(huì)中將起到重要作用。雖然經(jīng)歷了全球光通信的“冬天”但今后光通信市場(chǎng)仍然將呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。從現(xiàn)代通信的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，光纖通信也將成為未來(lái)通信發(fā)展的主流。人們期望的真正的全光網(wǎng)絡(luò)的時(shí)代也會(huì)在不遠(yuǎn)的將來(lái)到來(lái)。
參考文獻(xiàn)：
[1]辛化梅、李忠，論光纖通信技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展[J].山東師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2003，（04）
[2]毛謙，我國(guó)光纖通信技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀和前景[J].電信科學(xué),2006,(8).
[3]王磊、裴麗，光纖通信的發(fā)展現(xiàn)狀和未來(lái)[J].中國(guó)科技信息，2006，（4）：59-60.
1.1選擇良好施工環(huán)境
為了進(jìn)一步保證光纜線(xiàn)路敷設(shè)的質(zhì)量，要注意選擇良好的施工環(huán)境，選擇在氣溫適中時(shí)進(jìn)行施工，當(dāng)氣溫過(guò)冷和過(guò)熱時(shí)，要進(jìn)行相應(yīng)的保溫和降溫措施，另外在空氣中塵土較多的大風(fēng)天要停止作業(yè)，避免在敷設(shè)過(guò)程中受到塵土的污染。
1.2施工人員選擇
在進(jìn)行光纜敷設(shè)施工時(shí)，首先要選擇具有一定經(jīng)驗(yàn)和資格的人員進(jìn)行施工，并且建立良好的通訊基礎(chǔ)，因?yàn)樵S多人為的因素很可能會(huì)影響光纜線(xiàn)路敷設(shè)的質(zhì)量。
1.3施工注意事項(xiàng)
在進(jìn)行光纜敷設(shè)時(shí)，除了按照相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范施工外，還應(yīng)注意以下幾方面。首先要注意光纜的彎曲半徑不能小于外徑的20倍。其次要注意牽引的過(guò)程，在牽引時(shí)要控制好牽引的速度，通?？刂圃诿糠昼?0米左右，而且牽引的長(zhǎng)度要控制好，不能太長(zhǎng)。在牽引時(shí)要將主要受力點(diǎn)選擇在加強(qiáng)芯上，而且牽引張力不能過(guò)大，通常不能超過(guò)設(shè)計(jì)值的80%，而且在啟動(dòng)階段的瞬間牽引力不能超過(guò)設(shè)計(jì)值。最后要注意對(duì)溝槽回填時(shí)，避免一些石塊等雜物進(jìn)入溝槽內(nèi)，先回填一層細(xì)土，在利用人工踩平后再將原土進(jìn)行回填。
1.4光纜接續(xù)
通常每一段光纜的長(zhǎng)度在2千米，所以在整個(gè)敷設(shè)過(guò)程中要進(jìn)行多次的光纜接續(xù)，能否處理好光纜接續(xù)對(duì)于整個(gè)工程的質(zhì)量是非常關(guān)鍵的，光纜接續(xù)工作可以分為兩部分進(jìn)行，一方面是光纖接續(xù)，另一方面是護(hù)套接續(xù)，以下對(duì)光纖接續(xù)的幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)分析。
（1）光纖端面處理，在制備的過(guò)程中首先將涂覆層去掉，這個(gè)過(guò)程要保持光纖的平穩(wěn)，操作時(shí)間要短，在涂覆層去掉后對(duì)裸纖進(jìn)行清理，最后進(jìn)行斷面切割，在斷面切割時(shí)要準(zhǔn)備好清潔的切割刀，切割面與光纖垂直而且沒(méi)有破損和毛刺。
（2）光纖熔接，在進(jìn)行熔接時(shí)要保持光纖的平穩(wěn)，光纖的端面要保持清潔，不能與其他地方接觸，而且熔接時(shí)兩個(gè)端面的距離要掌握適中。
（3）是熔接質(zhì)量的控制，在光纖熔接過(guò)程中，通常會(huì)由于一些干擾因素使熔接質(zhì)量受到影響，所以在熔接時(shí)一定要做好監(jiān)測(cè)工作，在發(fā)現(xiàn)熔接不合格時(shí)及時(shí)重新進(jìn)行。
（4）減少損耗，在光纜接續(xù)時(shí)有許多的影響因素會(huì)造成損耗增加，通過(guò)選擇性能較好的工具，在熔接過(guò)程中及時(shí)去除熔接設(shè)備和切割刀的槽中碎末，可以降低光纖的損耗。
2光纜線(xiàn)路敷設(shè)后的測(cè)試階段
在光纜線(xiàn)路敷設(shè)完成后，要對(duì)光纜進(jìn)行測(cè)試，通過(guò)背向散射曲線(xiàn)的方式來(lái)檢驗(yàn)光纖的連接是否穩(wěn)定，光纖的整體衰減程度是否均勻，在光纖上是否存在損傷。在光纖測(cè)試時(shí)要對(duì)光時(shí)域反射儀的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，不合理的參數(shù)將無(wú)法達(dá)到測(cè)試的目的，除了常規(guī)參數(shù)外，需要設(shè)置的關(guān)鍵參數(shù)為折射率、余長(zhǎng)系數(shù)、距離范圍和脈沖寬度，以下對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)要分析：折射率能夠決定測(cè)試的最終精度，余長(zhǎng)系數(shù)要充分考慮光纜長(zhǎng)度與光纜中光纖長(zhǎng)度的差。距離范圍的設(shè)置要大于測(cè)試光纖的長(zhǎng)度，通常選擇為測(cè)試光纜長(zhǎng)度的1.5-2倍。短脈沖能夠提高分辨率，適合于長(zhǎng)度較短的光纖，長(zhǎng)脈沖可以提高動(dòng)態(tài)范圍，適合于長(zhǎng)度較長(zhǎng)的光纖。
3光纜敷設(shè)的規(guī)定
光纜敷設(shè)的規(guī)定需要做到實(shí)處，只有真正按照規(guī)定做好光纜敷設(shè)，才能夠真正確保光纜線(xiàn)路的質(zhì)量。下文中，筆者簡(jiǎn)要分析光纜敷設(shè)的相關(guān)規(guī)定。
第一，需要考慮光纜敷設(shè)的靜態(tài)彎曲半徑。從理論上來(lái)說(shuō)，光纜敷設(shè)的靜態(tài)彎曲半徑需要大于光纜外徑的15倍，在實(shí)際的施工過(guò)程中，光纜敷設(shè)的動(dòng)態(tài)彎曲半徑需要大于光纜外徑的20倍。只有這樣，才能夠確保光纜敷設(shè)工作的正常開(kāi)展。
第二，就筆者的研究來(lái)看，在實(shí)際是施工過(guò)程中，相關(guān)工作人員需要注意，布放光纜的牽引力不能超過(guò)允許張力的百分之八十，而最大的牽引力也需要在張力的控制范圍內(nèi)才可以。
第三，在安置光纜的過(guò)程中，一定要確保光纜不會(huì)出現(xiàn)扭曲、浪涌等狀況。從理論上來(lái)說(shuō)，光纜的安置一般都是通過(guò)弧形的狀態(tài)來(lái)安置的，盡量不要出現(xiàn)安置光纜過(guò)程中出現(xiàn)急彎的情況。
關(guān)鍵詞：光纖通信技術(shù)特點(diǎn)發(fā)展趨勢(shì)光纖鏈路現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試
一、光纖通信技術(shù)
光纖通信是利用光作為信息載體、以光纖作為傳輸?shù)耐ㄐ欧绞??？梢园压饫w通信看成是以光導(dǎo)纖維為傳輸媒介的“有線(xiàn)”光通信。光纖由內(nèi)芯和包層組成，內(nèi)芯一般為幾十微米或幾微米，比一根頭發(fā)絲還細(xì)；外面層稱(chēng)為包層，包層的作用就是保護(hù)光纖。實(shí)際上光纖通信系統(tǒng)使用的不是單根的光纖，而是許多光纖聚集在一起的組成的光纜。由于玻璃材料是制作光纖的主要材料，它是電氣絕緣體，因而不需要擔(dān)心接地回路；光波在光纖中傳輸，不會(huì)發(fā)生信息傳播中的信息泄露現(xiàn)象；光纖很細(xì)，占用的體積小，這就解決了實(shí)施的空間問(wèn)題。
二、光纖通信技術(shù)的特點(diǎn)
2.1頻帶極寬，通信容量大。光纖的傳輸帶寬比銅線(xiàn)或電纜大得多。對(duì)于單波長(zhǎng)光纖通信系統(tǒng)，由于終端設(shè)備的限制往往發(fā)揮不出帶寬大的優(yōu)勢(shì)。因此需要技術(shù)來(lái)增加傳輸?shù)娜萘?，密集波分?fù)用技術(shù)就能解決這個(gè)問(wèn)題。
2.2損耗低，中繼距離長(zhǎng)。目前，商品石英光纖和其它傳輸介質(zhì)相比的損耗是最低的；如果將來(lái)使用非石英極低損耗傳輸介質(zhì)，理論上傳輸?shù)膿p耗還可以降到更低的水平。這就表明通過(guò)光纖通信系統(tǒng)可以減少系統(tǒng)的施工成本，帶來(lái)更好的經(jīng)濟(jì)效益。
2.3抗電磁干擾能力強(qiáng)。石英有很強(qiáng)的抗腐蝕性，而且絕緣性好。而且它還有一個(gè)重要的特性就是抗電磁干擾的能力很強(qiáng)，它不受外部環(huán)境的影響，也不受人為架設(shè)的電纜等干擾。這一點(diǎn)對(duì)于在強(qiáng)電領(lǐng)域的通訊應(yīng)用特別有用，而且在軍事上也大有用處。
2.4無(wú)串音干擾，保密性好。在電波傳輸?shù)倪^(guò)程中，電磁波的傳播容易泄露，保密性差。而光波在光纖中傳播，不會(huì)發(fā)生串?dāng)_的現(xiàn)象，保密性強(qiáng)。除以上特點(diǎn)之外，還有光纖徑細(xì)、重量輕、柔軟、易于鋪設(shè)；光纖的原材料資源豐富，成本低；溫度穩(wěn)定性好、壽命長(zhǎng)。正是因?yàn)楣饫w的這些優(yōu)點(diǎn)，光纖的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣。
三、不斷發(fā)展的光纖通信技術(shù)
3.1SDH系統(tǒng)光通信從一開(kāi)始就是為傳送基于電路交換的信息的，所以客戶(hù)信號(hào)一般是TDM的連續(xù)碼流，如PDH、SDH等。伴隨著科技的進(jìn)步，特別是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，傳輸數(shù)據(jù)也越來(lái)越大。分組信號(hào)與連續(xù)碼流的特點(diǎn)完全不同，它具有不確定性，因此傳送這種信號(hào)，是光通信技術(shù)需要解決的難題。而且兩種傳送設(shè)備也是有很大區(qū)別的。
3.2不斷增加的信道容量光通信系統(tǒng)能從PDH發(fā)展到SDH，從155Mb/s發(fā)展到lOGb/s，近來(lái)，4OGB/s已實(shí)現(xiàn)商品化。專(zhuān)家們?cè)谘芯扛笕萘康?，?60Gb/s(單波道)系統(tǒng)已經(jīng)試驗(yàn)成功，目前還在為其制定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。此外，科學(xué)家還在研究系統(tǒng)容量更大的通訊技術(shù)。
3.3光纖傳輸距離從宏觀(guān)上說(shuō)，光纖的傳輸距離是越遠(yuǎn)越好，因此研究光纖的研究人員們，一直在這方面努力。在光纖放大器投入使用后，不斷有對(duì)光纖傳輸距離的突破，為增大無(wú)再生中繼距離創(chuàng)造了條件。
3.4向城域網(wǎng)發(fā)展光傳輸目前正從骨干網(wǎng)向城域網(wǎng)發(fā)展，光傳輸逐漸靠近業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)。而人們通常認(rèn)為光傳輸作為一種傳輸信息的手段還不適應(yīng)城域網(wǎng)。作為業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)，既接近用戶(hù)，又能保證信息的安全傳輸，而用戶(hù)還希望光傳輸能帶來(lái)更多的便利服務(wù)。
3.5互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展需求與下一代全光網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢(shì)近年來(lái)，互聯(lián)網(wǎng)業(yè)發(fā)展迅速，IP業(yè)務(wù)也隨之火爆。研究表明，隨著IP業(yè)的迅速發(fā)展，通信業(yè)將面臨“洗牌”，并孕育著新技術(shù)的出現(xiàn)。隨著軟件控制的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)和發(fā)展，現(xiàn)代的光通信正逐步向智能化發(fā)展，它能靈活的讓營(yíng)運(yùn)者自由的管理光傳輸。而且還會(huì)有更多的相關(guān)應(yīng)用應(yīng)運(yùn)而生，為人們的使用帶來(lái)更多的方便。綜上所述，以高速光傳輸技術(shù)、寬帶光接入技術(shù)、節(jié)點(diǎn)光交換技術(shù)、智能光聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為核心，并面向IP互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的光波技術(shù)是目前光纖傳輸?shù)难芯繜狳c(diǎn)，而在以后，科學(xué)家還會(huì)繼續(xù)對(duì)這一領(lǐng)域的研究和開(kāi)發(fā)。從未來(lái)的應(yīng)用來(lái)看，光網(wǎng)絡(luò)將向著服務(wù)多元化和資源配置的方向發(fā)展，為了滿(mǎn)足客戶(hù)的需求，光纖通信的發(fā)展不僅要突破距離的限制，更要向智能化邁進(jìn)。
四、光纖鏈路的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試
4.1現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的目的對(duì)光纖安裝現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試是光纖鏈路安裝的必須措施，是保證電纜支持網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的重要方式。它的目的在于檢測(cè)光纖連接的質(zhì)量是否符合標(biāo)準(zhǔn)，并且減少故障因素。
4.2現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)目前光纖鏈路現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)分為兩大類(lèi)：光纖系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。①光纖系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)：光纖系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)是獨(dú)立于應(yīng)用的光纖鏈路現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于不同的光纖系統(tǒng)，它的標(biāo)準(zhǔn)也不同。目前大多數(shù)的光纖鏈路現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)應(yīng)用的就是這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。②光纖應(yīng)用系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)：光纖應(yīng)用系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)是基于安裝光纖的特定應(yīng)用的光纖鏈路現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。這種測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)是固定的，不會(huì)因?yàn)楣饫w系統(tǒng)的不同而改變。
4.3光纖鏈路現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試光纖通信應(yīng)用的是光傳輸，它不會(huì)受到磁場(chǎng)等外界因素的干擾，所以對(duì)它的測(cè)試不同于對(duì)普通的銅線(xiàn)電纜的測(cè)試。在光纖的測(cè)試中，雖然光纖的種類(lèi)很多，但它們的測(cè)試參數(shù)都是基本一致的。在光纖鏈路現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試中，主要是對(duì)光纖的光學(xué)特性和傳輸特性進(jìn)行測(cè)試。光纖的光學(xué)特性和傳輸特性對(duì)光纖通信系統(tǒng)對(duì)光纖的傳輸質(zhì)量有重大的影響。但由于光纖的特性不受安裝的影響，因此在安裝時(shí)不需測(cè)試，而是由生產(chǎn)商在生產(chǎn)時(shí)進(jìn)行測(cè)試。
4.4現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試工具①光源：目前的光源主要有LED（發(fā)光二極管）光源和激光光源兩種。②光功率計(jì)：光功率計(jì)是測(cè)量光纖上傳送的信號(hào)強(qiáng)度的設(shè)備，用于測(cè)量絕對(duì)光功率或通過(guò)一段光纖的光功率相對(duì)損耗。在光纖系統(tǒng)中，測(cè)量光功率是最基本的。光功率計(jì)的原理非常像電子學(xué)中的萬(wàn)用表，只不過(guò)萬(wàn)用表測(cè)量的是電子，而光功率計(jì)測(cè)量的是光。通過(guò)測(cè)量發(fā)射端機(jī)或光網(wǎng)絡(luò)的絕對(duì)功率，一臺(tái)光功率計(jì)就能夠評(píng)價(jià)光端設(shè)備的性能。用光功率計(jì)與穩(wěn)定光源組合使用，組成光損失測(cè)試器，則能夠測(cè)量連接損耗、檢驗(yàn)連續(xù)性，并幫助評(píng)估光纖鏈路傳輸質(zhì)量。③光時(shí)域反射計(jì)：OTDR根據(jù)光的后向散射原理制作，利用光在光纖中傳播時(shí)產(chǎn)生的后向散射光來(lái)獲取衰減的信息，可用于測(cè)量光纖衰減、接頭損耗、光纖故障點(diǎn)定位以及了解光纖沿長(zhǎng)度的損耗分布情況等。從某種意義上來(lái)說(shuō)，光時(shí)域反射計(jì)(OTDR)的作用類(lèi)似于在電纜測(cè)試中使用的時(shí)域反射計(jì)（TDR），只不過(guò)TDR測(cè)量的是由阻抗引起的信號(hào)反射，而OTDR測(cè)量的則是由光子的反向散射引起的信號(hào)反射。反向散射是對(duì)所有光纖都有影響的一種現(xiàn)象，是由于光子在光纖中發(fā)生反射所引起的。
雖然目前光通信的容量已經(jīng)非常大，但仍有大量應(yīng)用能力閑置，伴隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，對(duì)信息的需求也會(huì)隨之增加，并會(huì)超過(guò)現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)承載能力，因此我們必須進(jìn)一步努力研究更加先進(jìn)的光傳輸手段。因此，在經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的推動(dòng)下，光通信一定會(huì)有更加長(zhǎng)久的發(fā)展。
參考文獻(xiàn)：
[1]王磊，裴麗.光纖通信的發(fā)展現(xiàn)狀和未來(lái)[J].中國(guó)科技信息.2006.(4).
[2]何淑貞，王曉梅.光通信技術(shù)的新飛躍[J].網(wǎng)絡(luò)電信.2004.(2).
可見(jiàn)光通信的發(fā)射和接收技術(shù)主要采用強(qiáng)制調(diào)制/直接檢測(cè)（IM/DD）方式。由于這種檢測(cè)方式的硬件結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，成本也比較低，在實(shí)際應(yīng)用中被廣泛地采用。它是一種非最優(yōu)化的檢測(cè)技術(shù)，這種檢測(cè)技術(shù)使得可見(jiàn)光通信的研究更加具有實(shí)用性，相比于傳統(tǒng)的無(wú)線(xiàn)檢測(cè)系統(tǒng)，這種檢測(cè)方式具有靈敏度低的缺點(diǎn)。而且對(duì)于可見(jiàn)光通信需要制作專(zhuān)門(mén)的收發(fā)器，因此要想完善可見(jiàn)光通信技術(shù)，還需要設(shè)計(jì)合理的LED驅(qū)動(dòng)電路和接收激光的檢測(cè)電路。
2可見(jiàn)光鏈路技術(shù)
光的傳播具有很強(qiáng)的方向性，因此可見(jiàn)光通信在傳播的過(guò)程中，其鏈路會(huì)受到路徑中物體的阻擋。無(wú)線(xiàn)光鏈路主要分為視距鏈路和非視距鏈路兩種方式。視距鏈路方式下光線(xiàn)在傳播的過(guò)程中遇到障礙物，不能像射頻電磁波一樣進(jìn)行繞射或者衍射，其魯棒性較差。在非視距鏈路的方式下，反射鏡的應(yīng)用可以使反射后的光功率具有較大程度的衰減值，從而其鏈路也更加可靠。但是也需要提高相應(yīng)的信號(hào)處理技術(shù)和接收機(jī)的靈敏度。這兩種鏈路技術(shù)在室內(nèi)的通信中都得到了很好的應(yīng)用，其中視距鏈路占據(jù)大部分的接收信號(hào)功率，而非視距鏈路主要是用來(lái)對(duì)信道進(jìn)行時(shí)延擴(kuò)展?？梢?jiàn)光通信需要的是雙向的交互信息，因此在進(jìn)行可見(jiàn)光通信的設(shè)計(jì)過(guò)程中要充分考慮反向鏈路的問(wèn)題?？梢岳霉饩€(xiàn)傳播的可逆特性，在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間形成反向的鏈路。這種方式雖然理論可行，但在具體的應(yīng)用中還要考慮其實(shí)用性，可見(jiàn)光通信的信源端和接收端在復(fù)雜程度和體積規(guī)模上具有很大的不同，因此需要將反向鏈路設(shè)計(jì)成不對(duì)稱(chēng)的方式，這樣的設(shè)計(jì)方法會(huì)增大下行信道的容量，實(shí)現(xiàn)高速的數(shù)據(jù)傳輸，還可以傳遞反饋和鏈路的控制信息。
3可見(jiàn)光通信與傳統(tǒng)無(wú)線(xiàn)通信結(jié)合技術(shù)
相比于傳統(tǒng)的SISO系統(tǒng)，MIMO采用多天線(xiàn)傳輸，具有了更多的空間自由度?？梢愿鶕?jù)不同的應(yīng)用情況采取不同的增益，其存在的主要增益有陣列增益、分集增益、空分復(fù)用增益和干擾增益。不同的增益之間存在著權(quán)衡。其主要的缺點(diǎn)是在數(shù)據(jù)流之間存在一定的干擾，需要在接收端采用最大的似然檢測(cè)，只有這樣才能獲得最佳的性能，也提高了相應(yīng)的計(jì)算復(fù)雜度。主要的接收算法有ZF接收算法和MMSE接收算法，其中MMSE接收算法可以通過(guò)預(yù)編碼技術(shù)完全消除數(shù)據(jù)流之間的干擾，很好地權(quán)衡了噪聲抑制和計(jì)算的復(fù)雜度方面。同時(shí)接收端在進(jìn)行后處理矩陣的處理后，各個(gè)子數(shù)據(jù)流不會(huì)受到其他數(shù)據(jù)流的干擾。OFDM技術(shù)是一種多載波調(diào)制技術(shù)，可以有效地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)流的并行傳輸。這種技術(shù)使得每個(gè)頻點(diǎn)占用的帶寬比較小，其信道響應(yīng)也較為平坦，因此可以對(duì)抗頻率的選擇性衰落。OFDM技術(shù)利用的是傅里葉變換技術(shù)，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，降低了OFDM的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度。另外，OFDM技術(shù)可以和其他多址的接入方法相結(jié)合，在配置方面具有較大的靈活性。但是由于OFDM技術(shù)是一種多載波調(diào)制技術(shù)，其發(fā)射的信號(hào)是由多個(gè)獨(dú)立的子信道疊加而成的，因此當(dāng)各個(gè)子信道的相位一致時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)較大的峰值，導(dǎo)致較高的峰值平均功率比。而且該系統(tǒng)中各個(gè)子載波是相互正交的，頻率的偏差會(huì)引起子載波間的干擾?？梢?jiàn)光通信技術(shù)可以應(yīng)用OFDM提高通信鏈路的電學(xué)頻譜利用率，在可見(jiàn)光通信系統(tǒng)中應(yīng)用MIMO技術(shù)可以增加其信道的容量。然而，相比于傳統(tǒng)的通信技術(shù)，光通信具有其獨(dú)特的方面，因此在進(jìn)行技術(shù)設(shè)計(jì)時(shí)還要充分考慮光鏈路的特點(diǎn)，比如光通信中的空間復(fù)用技術(shù)，發(fā)射和接收機(jī)中的光學(xué)原理，成像和非成像分集的使用等等。
4總結(jié)
數(shù)據(jù)高速傳輸，需有較大的總線(xiàn)傳輸容量，且還必須保證外界噪聲不會(huì)影響到該系統(tǒng)。在高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中應(yīng)用光纖通信網(wǎng)絡(luò)，不僅可滿(mǎn)足高寬帶的需要，且與光纖信號(hào)均不會(huì)被外界噪聲影響的特點(diǎn)相符合，最終可完成數(shù)據(jù)采集及傳輸。光纖通信網(wǎng)絡(luò)在高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)主要包括:(1)光波傳輸容量較大、頻率較高。(2)具有良好保密性，不會(huì)受到電磁干擾。(3)信號(hào)不輕易衰減，具有較長(zhǎng)的中繼距離。(4)低廉、豐富的光纖材料來(lái)源，能夠節(jié)省眾多有色金屬，且光纖材料重量輕、直徑小，并具有良好地可撓性。隨著現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)充、建設(shè)及提速，對(duì)光纖材料的需求也隨之不斷增長(zhǎng)［3］。
2在高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的應(yīng)用
2.1高速采集模塊
將Atmega168芯片應(yīng)用于系統(tǒng)主控制器中，時(shí)鐘時(shí)序由CPLD產(chǎn)生，實(shí)現(xiàn)對(duì)高速數(shù)據(jù)的控制及采集，數(shù)據(jù)采集模塊具體方案如圖1所示。高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)運(yùn)行原理為:通過(guò)傳感器將模擬量信號(hào)中攜帶的物理量信息進(jìn)行電壓量的轉(zhuǎn)化，再通過(guò)ADC轉(zhuǎn)換模塊以數(shù)字電壓量代替模擬電壓量，進(jìn)而實(shí)施數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、傳輸及處理。由CPLD和AVR共同控制完成高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，并對(duì)所采集到的模擬信號(hào)實(shí)施模數(shù)轉(zhuǎn)換后，在FIFO中緩存結(jié)果，再在Flash陳列中進(jìn)行轉(zhuǎn)存與保存。整個(gè)系統(tǒng)工作過(guò)程中，F(xiàn)IFO既具有緩存作用，還可使A/D對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)位數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換的匹配問(wèn)題得到全面解決，有效調(diào)整了與Flash存儲(chǔ)器中所包含的數(shù)據(jù)線(xiàn)位數(shù)。
2.2控制程序設(shè)計(jì)
在高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，編程采集功能的實(shí)現(xiàn)選用兩條通道實(shí)施時(shí)鐘分析，若控制信號(hào)屬于低電平狀態(tài)，觸發(fā)采集，8路數(shù)據(jù)通道存儲(chǔ)采集到的數(shù)據(jù)，EOC電平逐漸下降［5］。在數(shù)據(jù)采集過(guò)程中，所有通道均具有相同的工作原理，且最終都在存儲(chǔ)區(qū)中存入所采集到的數(shù)據(jù)。以此為基礎(chǔ)，在CPLD中載入相關(guān)程序，系統(tǒng)性調(diào)試電路，同時(shí)實(shí)施8通道的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換及控制，所產(chǎn)生出的波形如圖2所示。由此可見(jiàn)，1、3、4、5四路將8個(gè)連續(xù)脈沖分別產(chǎn)生出來(lái)，且具有準(zhǔn)確的時(shí)序位置，即控制器可同時(shí)對(duì)8路信號(hào)進(jìn)行采集與控制，不會(huì)發(fā)生時(shí)序或邏輯方面的錯(cuò)誤［6］。因此，光纖通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的采集程序符合設(shè)計(jì)要求，依照所采集的脈沖寬度，能夠?qū)⑾到y(tǒng)采集速度最高值為10Mbit·s－1計(jì)算出來(lái)。采用電光調(diào)制將采集到的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行成光信號(hào)的轉(zhuǎn)換，并于光纖通信網(wǎng)絡(luò)中實(shí)施加載，再采用光纖通信網(wǎng)絡(luò)將所采集的數(shù)據(jù)傳輸至高速數(shù)據(jù)主控制系統(tǒng)中。
2.3外接存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)
光纖通信網(wǎng)絡(luò)在通過(guò)光的形式與模塊接入后，其數(shù)據(jù)速率比FPGA數(shù)據(jù)處理能力高，為了能夠?qū)崿F(xiàn)準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)地傳輸信號(hào)，故設(shè)計(jì)外接存儲(chǔ)體是必要的。多累存儲(chǔ)器在市場(chǎng)中有多種，其中主要包括DDRSDRAM、SDRAM、VCM、DRDRAM等。根據(jù)光纖通信具有高速率、大數(shù)據(jù)量等特征，再與總體硬件設(shè)計(jì)相結(jié)合，該系統(tǒng)選用DDRSDRAM。DDRSDRAM通過(guò)雙倍速率結(jié)構(gòu)增加對(duì)所采集數(shù)據(jù)進(jìn)行高速讀取的能力，此雙倍速率結(jié)構(gòu)中的所有時(shí)鐘周期均會(huì)實(shí)施讀寫(xiě)操作，從而達(dá)到雙倍數(shù)據(jù)讀寫(xiě)速度的效果。此外，控制命令、數(shù)據(jù)及地址被寄存在不同的時(shí)鐘跳沿，所以DDRSDRAM必須精準(zhǔn)的對(duì)時(shí)鐘進(jìn)行判斷。為與該要求相滿(mǎn)足，時(shí)鐘信號(hào)于DDRSDRAM中通過(guò)雙端差動(dòng)實(shí)施數(shù)據(jù)傳輸，即CK#與CK.在CK變高、CK#變低的情況下，會(huì)認(rèn)定CK為上跳沿;而若CK變低、CK#變高的情況下，會(huì)有時(shí)鐘CK下跳沿的認(rèn)識(shí)。時(shí)鐘CK上跳沿對(duì)控制命令與地址予以寄存，可將所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行高、低劃分，并分別存儲(chǔ)在時(shí)鐘上下跳沿。DDRSDRAM在高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的工作原理，如圖3所示。與系統(tǒng)中數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量要求與處理速度相結(jié)合，選用現(xiàn)階段技術(shù)較成熟的HY5DU(L)T芯片。該芯片擁有32MB的容量，16位的數(shù)據(jù)總線(xiàn)寬度，芯片在最佳狀態(tài)下的數(shù)據(jù)吞吐率最大值為2×16×166×106=5.312Gbit·s－1。由此可見(jiàn)，DDRSDRAM芯片并不能解決光纖信號(hào)網(wǎng)絡(luò)速率在10Gbit·s－1時(shí)所存在的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)問(wèn)題［9］。此外，因系統(tǒng)設(shè)計(jì)難以滿(mǎn)足DDRSDRAM芯片速率最高值，故為了確保外部存儲(chǔ)器余量充足，可通過(guò)4片芯片并聯(lián)模式有效提升數(shù)據(jù)吞吐力，使其達(dá)到21.248Gbit·s－1。
3系統(tǒng)測(cè)試
在對(duì)基于光纖通信網(wǎng)絡(luò)的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行性能測(cè)試時(shí)，需通過(guò)對(duì)已知信號(hào)進(jìn)行采集，并將信號(hào)存儲(chǔ)后，對(duì)比已知信號(hào)，最終完成測(cè)試。具體測(cè)試步驟為:通過(guò)光通信協(xié)議儀將特殊信號(hào)發(fā)送出去，達(dá)到9.953Gbit·s－1的信號(hào)速率，15520Byte的幀長(zhǎng)，為便于分析信號(hào)，需對(duì)信號(hào)幀同步碼設(shè)置成“F6F6F6282828”的序列，將0設(shè)置在幀頭剩余部位，并將5設(shè)置在幀內(nèi)剩余部位，由此避免對(duì)信號(hào)實(shí)施直接擾碼與傳輸。在對(duì)光信號(hào)接收后，系統(tǒng)應(yīng)該實(shí)施光電降速與轉(zhuǎn)換處理，由系統(tǒng)中的FPGA對(duì)數(shù)據(jù)及時(shí)鐘實(shí)施接收，對(duì)其相應(yīng)處理后轉(zhuǎn)入外部存儲(chǔ)器實(shí)施緩存［10］。數(shù)據(jù)存滿(mǎn)外部存儲(chǔ)器后，可暫停采集數(shù)據(jù)，根據(jù)順序?qū)ν獠看鎯?chǔ)器數(shù)據(jù)實(shí)施重新讀取，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中送入千兆以太網(wǎng)接口實(shí)施統(tǒng)計(jì)對(duì)比分析。試驗(yàn)結(jié)果得出數(shù)據(jù)幀同步碼，即“F6F6F6282828”，這些同步碼后有若干個(gè)0，所有凈荷均為常數(shù)5。試驗(yàn)結(jié)果顯示，發(fā)送特定數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)相同。此外，為對(duì)系統(tǒng)誤碼率進(jìn)行測(cè)試，將固定數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為偽隨機(jī)碼以做信號(hào)凈荷，結(jié)果顯示誤碼率在10～12以下。
4結(jié)束語(yǔ)
1.1設(shè)計(jì)原則
巍山變電站是110kV智能變電站，因此在智能變電站的光纖通信系統(tǒng)建立時(shí)，需要從總體上考慮光纖系統(tǒng)的可行性和可實(shí)現(xiàn)性，在保證傳輸安全的前提下保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)男?，即可靠性。智能變電站光纜的選擇要符合施工的實(shí)際情況，光纖的接口應(yīng)該盡量統(tǒng)一，在施工中要盡量采用新技術(shù)。方案的設(shè)計(jì)要盡可能節(jié)約光纜的使用量，提高光纖的利用率，同時(shí)要在設(shè)計(jì)中明確施工目標(biāo)，從而保證施工效率。在進(jìn)行光纜的鋪設(shè)時(shí)要注意光纜的保護(hù)等。
1.2光纜的選擇
在智能變電站中，光纜產(chǎn)品的性能決定了智能變電站的通信效率，因此光纜的選擇是其在設(shè)計(jì)時(shí)需要優(yōu)先考慮的，在實(shí)際的工作中要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行光纜的選擇。在智能變電站內(nèi)數(shù)據(jù)的傳輸距離長(zhǎng)，通常選用單模光纜，以確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確傳輸；站內(nèi)各LED之間的通信，則要選用漸變性多模光纜。在進(jìn)行戶(hù)外配電裝置的選用時(shí)，對(duì)光纜的抗磨損性要求較高，因此大多選用鎧裝型光纜。在光纜的選擇之后，還要進(jìn)行光纜連接器的選擇，即接入光模塊的光纖接頭。根據(jù)使用的光纜塊不同，光纜連接器的選擇也有不同。該變電站采用光纖代替了二次電纜技術(shù)，并且通過(guò)智能終端使各項(xiàng)數(shù)據(jù)可以共享。
2智能光纖通信系統(tǒng)的主要實(shí)施手段
2.1光纜線(xiàn)路設(shè)計(jì)
在進(jìn)行信息數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，為了保證傳輸?shù)姆€(wěn)定性和可靠性，使光纖在各種環(huán)境下都能夠進(jìn)行長(zhǎng)期使用，需要將光纖制作成光纜。在進(jìn)行光纜設(shè)計(jì)時(shí)要對(duì)光纜進(jìn)行足夠的保護(hù)，保證光纖不受外界因素的損壞，光纜的材質(zhì)要選擇重量較輕、便于施工和維護(hù)的材料。針對(duì)不同的傳輸環(huán)境，選擇不同結(jié)構(gòu)的光纜，從而將傳輸?shù)木€(xiàn)路進(jìn)行優(yōu)化處理。在進(jìn)行光纜的安裝時(shí)，要對(duì)光纜之間的擠壓、磨損、扭轉(zhuǎn)等進(jìn)行規(guī)范操作，清除光纜附近的障礙物，進(jìn)行電場(chǎng)強(qiáng)度控制，使其感應(yīng)電場(chǎng)不超過(guò)規(guī)定值。由于110kV巍山智能變電站光纜的安裝是在高電壓的環(huán)境下進(jìn)行安裝，因此要格外注意人身安全和安裝設(shè)備安全，在安裝時(shí)要進(jìn)行安全措施防護(hù)，保持作業(yè)的安全。要注意施工的環(huán)境，在施工結(jié)束后要在附近懸掛警示牌和設(shè)立相關(guān)的標(biāo)志，及時(shí)進(jìn)行光纜的維護(hù)等。
2.2通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)
110kV巍山智能變電站的通信系統(tǒng)主要由傳輸設(shè)備、接入設(shè)備和電源設(shè)備組成，SDH傳輸設(shè)備是光纖系統(tǒng)的核心，所有的控制信號(hào)都要通過(guò)SDH進(jìn)行轉(zhuǎn)換才能進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸。PCM接入設(shè)備將傳輸設(shè)備中的2M信號(hào)轉(zhuǎn)換為可控制傳輸?shù)?4K信號(hào)，而電源設(shè)備是通信系統(tǒng)正常運(yùn)行的重要保證，只有電源提供穩(wěn)定的電源，才能保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目蓪?shí)現(xiàn)性和準(zhǔn)確性。在進(jìn)行通信設(shè)備施工時(shí)，要對(duì)施工人員進(jìn)行大地放電，消除人體靜電，以防止通信設(shè)備的損壞。通信設(shè)備對(duì)周?chē)h(huán)境的要求很高，要設(shè)置專(zhuān)門(mén)的通信機(jī)房，安裝防靜電地板，同時(shí)要保證機(jī)房的溫度和濕度恒定，將通信電池和設(shè)備相分隔開(kāi)，以防止火災(zāi)的發(fā)生。巍山智能變電站的設(shè)計(jì)中采用了全封閉式的組合電器，具有很強(qiáng)的抗干擾功能，智能化遠(yuǎn)程遙控可以大大減少人為操縱的風(fēng)險(xiǎn)。
3現(xiàn)階段變電站中光纖通信系統(tǒng)存在的問(wèn)題
3.1光纜施工安全隱患
在智能變電站建設(shè)中，光纖通信作為其主要通信介質(zhì)發(fā)揮出了極大的作用，但是在施工建設(shè)中容易出現(xiàn)一系列問(wèn)題，導(dǎo)致變電站通信質(zhì)量受到損壞。在導(dǎo)入光纖時(shí)接口密封不嚴(yán)，使保護(hù)鋼管中容易出現(xiàn)積水，造成冬天積水無(wú)法排除結(jié)冰膨脹，從而造成光纖被積壓，不僅降低了傳輸效率，同時(shí)也影響了光纜的安全性。在進(jìn)行光纜材料的選用時(shí)沒(méi)有固定的標(biāo)準(zhǔn)，捆綁材料也達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)，使光纜在固定時(shí)不穩(wěn)定，余纜容易出現(xiàn)散落的現(xiàn)象，從而造成安全隱患。光纜的材料選用不足，也會(huì)造成施工工藝的差異，產(chǎn)品的質(zhì)量達(dá)不到統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致同一個(gè)智能變電站中出現(xiàn)不同施工工藝的現(xiàn)象。在進(jìn)行光纜的固定和安裝時(shí)，其固定架間隔之間縫隙存在著質(zhì)量問(wèn)題，部分型號(hào)的光纜固定架間隙不足，導(dǎo)致傳輸?shù)馁|(zhì)量和速率下降，固定架和光配機(jī)架上下距離不夠充足，使光纜在固定保護(hù)套管彎曲過(guò)大，使館內(nèi)光纖造成積壓，從而降低傳輸速率。
3.2材料選擇不規(guī)范
智能變電站光纖通信系統(tǒng)涉及到多個(gè)專(zhuān)業(yè)，施工需要采購(gòu)的設(shè)備數(shù)量多，型號(hào)也分為很多種類(lèi)，因此在進(jìn)行設(shè)備采購(gòu)時(shí)針對(duì)光纜固定架、配線(xiàn)單元、保護(hù)套管等材料的配備要符合施工的要求。但是從巍山智能變電站光纖通信系統(tǒng)的材料選購(gòu)上看，設(shè)備進(jìn)行采購(gòu)時(shí)常常出現(xiàn)遺漏的現(xiàn)象，設(shè)備材料的供應(yīng)商數(shù)目眾多，其產(chǎn)品型號(hào)難以統(tǒng)一，給材料的配置帶來(lái)了很多的困難。不同型號(hào)進(jìn)行的施工工藝也不相同，造成工程的工藝不規(guī)范。
3.3施工人員素質(zhì)不強(qiáng)
智能變電站光纖通信系統(tǒng)的構(gòu)建是一個(gè)非常復(fù)雜的施工工程，施工規(guī)模大，項(xiàng)目多，作業(yè)環(huán)境危險(xiǎn)，這就需要施工人員增強(qiáng)安全意識(shí)和專(zhuān)業(yè)技能，但是現(xiàn)階段很多施工人員不注重技能的提升，不能夠及時(shí)掌握新技術(shù)，在進(jìn)行高電壓作業(yè)時(shí)防護(hù)措施不到位，高空作業(yè)時(shí)沒(méi)有配備相應(yīng)的安全設(shè)施，造成人身安全隱患。在進(jìn)行通信設(shè)備的建設(shè)時(shí)沒(méi)有進(jìn)行大地放電，身上的靜電造成通信設(shè)備的損壞等。
4加強(qiáng)變電站站內(nèi)光纖通信的有效措施
4.1進(jìn)行變電站初期研究
在進(jìn)行智能變電站光纖通信系統(tǒng)的構(gòu)建時(shí)，要與相關(guān)部門(mén)進(jìn)行溝通，確定系統(tǒng)的可實(shí)現(xiàn)性，要對(duì)光纜通信建設(shè)的目標(biāo)進(jìn)行明確，同時(shí)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，將設(shè)備材料的選購(gòu)、光纜設(shè)計(jì)數(shù)量、安裝方式和投入使用等各界環(huán)節(jié)進(jìn)行預(yù)算和估量，在設(shè)計(jì)時(shí)要嚴(yán)格審核期設(shè)備的選用，人員的調(diào)配和施工技術(shù)的應(yīng)用也要符合相關(guān)的規(guī)定。要選擇專(zhuān)業(yè)的設(shè)備廠(chǎng)家進(jìn)行設(shè)備材料的選購(gòu)，保證設(shè)備的型號(hào)一致，將安全隱患在初期研究階段降到最低。110kV巍山變電站的順利實(shí)施和政府的支持緊密相連，其各項(xiàng)施工也符合國(guó)家的施工要求。
4.2規(guī)范施工中的各項(xiàng)操作
在進(jìn)行光纜的安裝和調(diào)試運(yùn)行時(shí)，施工人員要嚴(yán)格按照相關(guān)的規(guī)定進(jìn)行規(guī)范操作，在進(jìn)行光纜施工時(shí)，要以光纜數(shù)據(jù)傳輸效率最大化和傳輸安全為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行光纜的安裝。結(jié)合巍山當(dāng)?shù)氐臍夂蛱攸c(diǎn)，對(duì)于施工中出現(xiàn)的客觀(guān)因素如天氣原因等要進(jìn)行及時(shí)的調(diào)整工期，保證施工的進(jìn)度和工期。及時(shí)將新技術(shù)應(yīng)用到施工建設(shè)中，從而讓通信建筑更好地發(fā)揮其作用。在建筑中明確責(zé)任人和監(jiān)督人，監(jiān)督施工按照相關(guān)規(guī)定操作，保證施工的安全。
4.3加強(qiáng)施工人員的培訓(xùn)
在進(jìn)行光纜通信建設(shè)時(shí)，施工人員的操作是保證系統(tǒng)順利運(yùn)行的關(guān)鍵。要加強(qiáng)對(duì)施工人員的技能培訓(xùn)和綜合素質(zhì)的提高，不斷提升員工的專(zhuān)業(yè)技能水平，讓新技術(shù)運(yùn)用到光纖通信建設(shè)中。增強(qiáng)員工的安全意識(shí)，在員工進(jìn)行危險(xiǎn)環(huán)境作業(yè)時(shí)，要讓員工配備相應(yīng)的安全工具，如安全帽等，在進(jìn)行通信設(shè)備建設(shè)時(shí)，要注意對(duì)員工進(jìn)行大地放電，減少通信設(shè)備的損害。建筑單位要及時(shí)對(duì)光纜進(jìn)行維護(hù)，防止光纜的損壞造成極大的損失。
5結(jié)語(yǔ)
光纖通信簡(jiǎn)而言之是將原始的電信號(hào)轉(zhuǎn)成光信號(hào)進(jìn)行傳輸，但是實(shí)現(xiàn)起來(lái)有很多因素要考慮。光纖通信自它的產(chǎn)生之日起，就是為了實(shí)現(xiàn)大批量數(shù)據(jù)的高速傳輸，主要應(yīng)用于民用通信領(lǐng)域，在各應(yīng)用領(lǐng)域都有約定俗成的標(biāo)準(zhǔn)，所以要將它引入過(guò)來(lái)用以實(shí)現(xiàn)通信對(duì)抗系統(tǒng)的實(shí)時(shí)串行總線(xiàn)設(shè)計(jì)，必須進(jìn)行精心的設(shè)計(jì)。
1.1物理鏈路的設(shè)計(jì)
首先是并串、串并轉(zhuǎn)換集成電路的選取。在通信領(lǐng)域已經(jīng)有許多高速并串轉(zhuǎn)換的芯片，但大部分都是面向民用通信領(lǐng)域的通用協(xié)議設(shè)計(jì)的，針對(duì)性強(qiáng)，協(xié)議架構(gòu)復(fù)雜，不適合串行自定義總線(xiàn)協(xié)議的實(shí)現(xiàn)。經(jīng)過(guò)一番比對(duì)，筆者選取了TI公司的TLK1501芯片。該芯片在應(yīng)用層是開(kāi)放式的，應(yīng)用相對(duì)簡(jiǎn)單，利于自定義總線(xiàn)協(xié)議的實(shí)現(xiàn)，便于開(kāi)發(fā)調(diào)試。它的串行吞吐速率為0.6～1.5Gbps[2]，已能滿(mǎn)足應(yīng)用?？紤]到PCB布板及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰?，選擇800Mbps作為數(shù)據(jù)傳輸速率。其次是光模塊的選取。光模塊現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展到具有支持波分復(fù)用的能力，考慮到引導(dǎo)總線(xiàn)實(shí)時(shí)只傳輸一種指令，所以選擇單一波長(zhǎng)的光模塊即可。目前主要有三種波長(zhǎng)的光模塊可以選擇：850nm，1310nm，1550nm。850nm多模光模塊主要應(yīng)用于短距離傳輸，一般500米以?xún)?nèi)；1310nm，1550nm光模塊一般應(yīng)用在單模光纖。考慮到性?xún)r(jià)比因素筆者選用了某公司的1310nm波長(zhǎng)光模塊EO2F-13-311423。該光模塊輸出功率-7dBm左右，靈敏度-21dBm左右，即使光纖轉(zhuǎn)接有些損耗，整個(gè)光纖通路也有比較充裕的動(dòng)態(tài)范圍來(lái)保證通信的可靠。TLK1501與EO2F-13-311423間的接口電路見(jiàn)圖1。
1.2TLK1501設(shè)計(jì)
TLK1501負(fù)責(zé)整個(gè)物理鏈路中數(shù)據(jù)的并串、串并轉(zhuǎn)換，是數(shù)據(jù)高速傳輸?shù)年P(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意以下3點(diǎn)。1）時(shí)鐘的選取TLK1501有8bit/10bit轉(zhuǎn)換機(jī)制，這樣在FPGA與TLK1501的并行數(shù)據(jù)端口的16bit數(shù)據(jù)進(jìn)入芯片后會(huì)轉(zhuǎn)成20bit數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸；反過(guò)來(lái)推算，16位并行端口的速率應(yīng)為40MHz。選擇40MHz時(shí)鐘時(shí)應(yīng)注意，發(fā)送方和接收方TLK1501對(duì)時(shí)鐘的要求比較高，頻差須在0.01%以?xún)?nèi)，時(shí)鐘的抖動(dòng)不能超過(guò)40ps。設(shè)計(jì)時(shí)將FPGA送給TLK1501的時(shí)鐘與并行數(shù)據(jù)的輸送時(shí)鐘盡可能做到同相位，布線(xiàn)長(zhǎng)度也盡量相近。2）收發(fā)的同步設(shè)計(jì)TLK1501只有進(jìn)入同步狀態(tài)后才能正常傳輸數(shù)據(jù)，它有兩種方式發(fā)送同步碼，一種是TX-EN、TX-ER為00時(shí)發(fā)送端強(qiáng)制發(fā)送同步碼；另一種是當(dāng)LCKREFN為高時(shí)，TLK1501內(nèi)部狀態(tài)機(jī)自動(dòng)控制發(fā)送同步碼。本設(shè)計(jì)采用的是第一種同步設(shè)計(jì)。FPGA首先控制TX-EN、TX-ER為00，產(chǎn)生IDLE碼字，一段時(shí)間之后傳輸正常的數(shù)據(jù)，接收模塊根據(jù)接收到的幀同步信號(hào)判斷鏈路是否同步。如果鏈路同步，可以發(fā)送正常數(shù)據(jù)。如果鏈路失同步，則再產(chǎn)生IDLE碼字，等待重新進(jìn)入同步狀態(tài)。3）PRBS測(cè)試為了使整個(gè)光通信鏈路的調(diào)試進(jìn)展順利，可以先在每個(gè)用戶(hù)端口對(duì)TLK1501的收發(fā)進(jìn)行PRBS回環(huán)測(cè)試，如回環(huán)測(cè)試有問(wèn)題，可能是因?yàn)闀r(shí)鐘抖動(dòng)太大，或電源不穩(wěn)定，需改進(jìn)設(shè)計(jì)。在每個(gè)用戶(hù)的TLK1501分別通過(guò)測(cè)試后，可以進(jìn)行兩個(gè)用戶(hù)間的PRBS測(cè)試，驗(yàn)證用戶(hù)間的兩個(gè)時(shí)鐘是否匹配，如兩個(gè)用戶(hù)間PRBS測(cè)試通過(guò)，就可以進(jìn)行高速光纖串行通信總線(xiàn)的測(cè)試了。
1.3傳輸協(xié)議的設(shè)計(jì)
信息交換幀由幀頭、幀長(zhǎng)度、命令碼、引導(dǎo)信息、校驗(yàn)字、幀尾等字段組成，幀格式定義見(jiàn)表1。幀的基本組成為字，每個(gè)字為16bit，即2個(gè)字節(jié)，正好匹配TLK1501芯片并行數(shù)據(jù)端口的數(shù)據(jù)位數(shù)，位定義符合TLK1501芯片的數(shù)據(jù)總線(xiàn)定義。幀頭與幀尾各有3個(gè)16比特的字，通信時(shí)方便用戶(hù)將完整的一幀內(nèi)容接收下進(jìn)行解析。對(duì)于一些不能丟幀的指令的通信，如圖2所示，可由ACK校驗(yàn)和握手機(jī)制[3]來(lái)確保重發(fā)，圖中T1：1～10μs。若ACK校驗(yàn)和錯(cuò)誤，則自動(dòng)重發(fā)；累計(jì)重發(fā)次數(shù)超過(guò)5次或是T1超時(shí)1s，本次傳輸結(jié)束，由上位機(jī)決定是否重發(fā)。
2高速光纖串行總線(xiàn)測(cè)試
兩個(gè)設(shè)備間用光纖互聯(lián)后可以進(jìn)行高速光纖串行總線(xiàn)的調(diào)試與測(cè)試，測(cè)試框圖見(jiàn)圖3。測(cè)試時(shí)在兩個(gè)設(shè)備間定時(shí)發(fā)送按協(xié)議格式簡(jiǎn)化的一個(gè)幀，包括幀頭、幀尾，幀頭幀尾中間填充有規(guī)律的便于觀(guān)察統(tǒng)計(jì)的測(cè)試數(shù)據(jù)，例：“AA55，55AA，5A5A，0000，0001，0002，0003，0004，5A5A，5AA5，A55A”。圖4是利用QUARTUS軟件自帶的SignalTap抓取的傳輸數(shù)據(jù)，從圖中的接收數(shù)據(jù)（ser_data_in）可以看到一個(gè)完整的帶幀頭、幀尾，測(cè)試數(shù)據(jù)正確的幀。測(cè)試前，可預(yù)先在通信板卡的控制芯片例如DSP的程序中增加一段測(cè)試代碼，專(zhuān)門(mén)用于統(tǒng)計(jì)通信的誤碼率。試驗(yàn)的測(cè)試結(jié)果比較理想，幾萬(wàn)次的通信傳輸中未發(fā)現(xiàn)誤碼，可見(jiàn)誤碼率是很低的，可以滿(mǎn)足工程應(yīng)用。
3結(jié)束語(yǔ)
電力系統(tǒng)的光纜通信構(gòu)建中,會(huì)用到有著具有金屬材料構(gòu)成的光纜組件。正是因?yàn)槠浠诮饘偬匦缘某煞?因此就目前經(jīng)驗(yàn)可能遇到的各種風(fēng)險(xiǎn)主要集中在如下的方面。
(1)在電力系統(tǒng)當(dāng)中的強(qiáng)電電路中,如果因?yàn)椴豢煽沽κ盏搅怂查g故障狀態(tài)沖擊,在電力系統(tǒng)自身的光纜材料之上,就會(huì)因?yàn)檫@種故障狀態(tài)竟受到相對(duì)于光纜材料自身所能夠忍受的電壓限額上限的動(dòng)勢(shì)能量數(shù)值。由于故障情況是難以預(yù)測(cè)的,因此具體造成再大的動(dòng)量數(shù)值都是有可能發(fā)生的,而這種無(wú)法預(yù)估上限的數(shù)值甚至有可能把那些實(shí)際工藝質(zhì)量稍次的東芯電纜的絕緣外皮給直接擊穿,這種情況會(huì)直接壓中損傷電力系統(tǒng)自身光纜材料的實(shí)際使用壽命。
(2)電力系統(tǒng)的強(qiáng)電部分進(jìn)行工作的時(shí)候,因?yàn)楹薪饘俨牧系墓饫|極有可能跟強(qiáng)電線(xiàn)路的電動(dòng)勢(shì)發(fā)生強(qiáng)烈的感應(yīng),因此極有可能會(huì)讓整個(gè)光纜的線(xiàn)路當(dāng)中產(chǎn)生超過(guò)光纜材料所能承受的電壓限額上限的數(shù)值構(gòu)建。這種大幅度的電壓改變就會(huì)讓整個(gè)光纜通信系統(tǒng)的正常運(yùn)作產(chǎn)生干擾和波動(dòng),進(jìn)而對(duì)光纜的正常運(yùn)行造成很大的損害。
(3)如果在當(dāng)前不對(duì)稱(chēng)的強(qiáng)電線(xiàn)路構(gòu)建中出現(xiàn)了針對(duì)光纜金屬配件的感應(yīng)情況,其最直接的后果就是直接導(dǎo)致電纜內(nèi)部的通信系統(tǒng)當(dāng)中的電壓數(shù)值受到了干擾而產(chǎn)生極其劇烈的波動(dòng),而這種波動(dòng)能夠直接干擾到整個(gè)光纜系統(tǒng)當(dāng)中的正常工作運(yùn)用,同時(shí)讓珍格格灌籃工作單元處于無(wú)法工作的癱瘓狀態(tài),對(duì)整個(gè)電力光纜通信系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是一個(gè)巨大的災(zāi)難。在當(dāng)前電力系統(tǒng)構(gòu)建下的光纜通信系統(tǒng)應(yīng)用的實(shí)踐過(guò)程當(dāng)中,光纜所要承擔(dān)起來(lái)的功能主要是針對(duì)各種電力業(yè)務(wù)進(jìn)行聯(lián)絡(luò)的工作項(xiàng)目以及具有針對(duì)性的遠(yuǎn)程遙控工作,而不是單純進(jìn)行的信息傳遞工作。在這種情況的構(gòu)建下,我們所要做的事情就是在整個(gè)光纜通信系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中對(duì)其防護(hù)設(shè)計(jì)進(jìn)行適當(dāng)?shù)丶庸?并且按照《關(guān)于通信線(xiàn)路防止電力線(xiàn)有害影響導(dǎo)則》上面所提出的各項(xiàng)具體要求,對(duì)整個(gè)光纜通信進(jìn)行整體框架下的設(shè)計(jì)進(jìn)行重點(diǎn)處理,并保證在這個(gè)系統(tǒng)內(nèi)的電壓限額數(shù)值不會(huì)超出實(shí)際應(yīng)用的范圍。
2電力系統(tǒng)自身光纖通信的強(qiáng)電防護(hù)思路構(gòu)建
為了保證整個(gè)電力系統(tǒng)當(dāng)中的光纜通信系統(tǒng)可以正常的使用和實(shí)踐,我們要在當(dāng)前電力系統(tǒng)構(gòu)建下的光纜通信系統(tǒng)當(dāng)中進(jìn)行強(qiáng)電防護(hù)設(shè)計(jì),并針對(duì)以下的方面進(jìn)行加固設(shè)計(jì),避免出現(xiàn)各種意外發(fā)生。首先,在進(jìn)行電力系統(tǒng)框架下的光纖通信強(qiáng)電保護(hù)設(shè)計(jì)和構(gòu)建的時(shí)候,在對(duì)整個(gè)強(qiáng)電防護(hù)的措施進(jìn)行保證經(jīng)濟(jì)效益前提下的構(gòu)建基礎(chǔ)之上,應(yīng)該優(yōu)先選擇具有金屬材質(zhì)的光纖通信材料框架并進(jìn)行施工。但是如果我們采用直埋式光纜材料進(jìn)行電力系統(tǒng)光纖配置時(shí),為了保證光纖材料可以進(jìn)行高效有序的方向辨別和尋找,我們就要對(duì)非金屬的材料進(jìn)行選擇和施工,以保證效果,防止因?yàn)楦蓴_造成的信息失真。其次,在進(jìn)行非含銅金屬材料的光纜通信系統(tǒng)進(jìn)行強(qiáng)電防護(hù)的施工過(guò)程當(dāng)中,為了保證讓強(qiáng)電干擾的數(shù)值降到最低,就要對(duì)下面的幾個(gè)方面進(jìn)行處理:在光纜材料當(dāng)中添加相應(yīng)的金屬構(gòu)件,比如針對(duì)光纜防護(hù)的金屬保護(hù)層,這樣就可以大幅度降低電動(dòng)勢(shì)積累的情況出現(xiàn),也對(duì)強(qiáng)電中光纜通信系統(tǒng)的影響和干預(yù)降到最低。其次,在光纜連通到變電站或者是發(fā)電廠(chǎng)之前,也要采用對(duì)應(yīng)的強(qiáng)電屏蔽方式來(lái)保護(hù)整體的光纜材料不會(huì)受到強(qiáng)電的直接干擾,比如說(shuō),把光纜材料直接傳入到鐵管當(dāng)中,并且把光纜的整體接地系統(tǒng)設(shè)置好。
3結(jié)語(yǔ)
