數(shù)字光纖通信系統(tǒng)在現(xiàn)在智能電網(wǎng)中的應用
摘 要:隨著社會的不斷進步,光纖通信技術(shù)在現(xiàn)代社會信息時代具有廣闊的發(fā)展前景和重要的戰(zhàn)略地位。數(shù)字光纖通信技術(shù)在現(xiàn)代智能電網(wǎng)領(lǐng)域具有廣泛的應用前景。文章闡述了數(shù)字光纖通信系統(tǒng)在職能電網(wǎng)的基本應用,供業(yè)內(nèi)人士參考。
關(guān)鍵詞:電網(wǎng)光纖 通信技術(shù) 應用與發(fā)展
1 前言
1999年,美國就正式提出了物聯(lián)網(wǎng)的概念,歐盟在(2009)年制訂了物聯(lián)網(wǎng)歐洲行動計劃,被視為“重振歐洲的重要組成部分”,2010 年我國國家傳感網(wǎng)的設立,使物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展成為了重大戰(zhàn)略。物聯(lián)網(wǎng)包括物與物互聯(lián),也包括人和人的互聯(lián);云計算是物聯(lián)網(wǎng)的一個組成部分,已經(jīng)成為國際新一輪的信息技術(shù)競爭的關(guān)鍵點和制高點。2009 年 10 月(IBM)提出了“智慧地球”,而國際電信聯(lián)盟(I-TU- T)給出的物聯(lián)網(wǎng)概念最權(quán)威,并被認為是第三次信息技術(shù)革命。在現(xiàn)代智能電網(wǎng)中,將先進的傳感量測技術(shù)、信息通信技術(shù)、分析決策技術(shù)、自動控制技術(shù)和能源電力技術(shù)相結(jié)合,并與電網(wǎng)基礎設施高度集成而形成新型現(xiàn)代化電網(wǎng)。而承載這些網(wǎng)絡信息業(yè)務的重要手段就是光纖通信技術(shù),因此,光纖通信技術(shù)在現(xiàn)代社會信息時代具有廣闊的發(fā)展前景和重要的戰(zhàn)略地位。
電網(wǎng)通信系統(tǒng)在過去相當長的時期內(nèi),一直依賴電力線載波和微波通信。近年來光纖通信技術(shù)逐步得到應用,目前已形成基礎網(wǎng)(光纖、電力線載波、微波系統(tǒng)、接入系統(tǒng))、支撐網(wǎng)(信令網(wǎng)、同步網(wǎng)、網(wǎng)管網(wǎng))和業(yè)務網(wǎng)(數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡、電視電話會議系統(tǒng)、交換系統(tǒng))組網(wǎng)方式。隨著現(xiàn)代智能電網(wǎng)概念的提出,通信技術(shù)與計算機技術(shù)相結(jié)合,使得多媒體通信能同時提供聲音、圖像、圖形、文字等多種媒體信息,而完成這一新型通信方式的重要手段就是光纖通信技術(shù)。光纖通信技術(shù)在電網(wǎng)基礎設施高度集成而形成的新型現(xiàn)代化電網(wǎng)信息化、自動化、互動化特征中發(fā)揮著十分重要的作用。隨著第三次世界信息技術(shù)革命浪潮的到來,光纖通信技術(shù)的發(fā)展日新月異,并在全球信息高速公路的建設熱潮中扮演著重要角色;數(shù)字光纖通信技術(shù)無論是在航空航天領(lǐng)域、電信網(wǎng)領(lǐng)域還是在現(xiàn)代智能電網(wǎng)等諸多領(lǐng)域都具有廣泛的應用前景。
2 數(shù)字光纖通信系統(tǒng)在智能電網(wǎng)的基本應用
2.1 PDH 準同步數(shù)字體系(Ples iochronous Digital Hierar-chy)
在 1990 年以前,光纖通信系統(tǒng)一直沿用準同步數(shù)字體系(PDH),隨著容量的不斷增大,PDH 準同步數(shù)字系統(tǒng)暴露出一些明顯的弱點。由于 PDH 采用的數(shù)字復接方法是按比特異步復接,沒有全世界統(tǒng)一的標準網(wǎng)絡節(jié)點接口,造成國際互通困難,從而促使SDH 同步數(shù)字體系應運而生。
2.2 SDH 同步數(shù)字體系(Synchronous Digital Hierarchy)
2.2.1 SDH 是將復接、線路傳輸及交換功能融為一體的新型傳輸體制。SDH 同步數(shù)字體系采用以字節(jié)結(jié)構(gòu)為基礎的矩形塊狀幀結(jié)構(gòu),按字節(jié)同步復接,可以將各種速率的 PDH 信號映射復用進來,在高速率上采用同步復用,并建立國際上統(tǒng)一的標準。
2.2.2 ITU—T(國際電聯(lián))在 G.701 建議中規(guī)定了 SDH 的速率等級,同步傳輸模塊 STM- N(Synchronous Transport Module LevelN) 的標準速率為:STM- 1:155.520Mbit/s STM- 4:622.080Mbit/sSTM- 16:2488.32Mbit/s STM- 64:9953.280bit/s。各種業(yè)務信號復用進 STM- N 幀的過程都要經(jīng)歷映射、定位、復用三個步驟。
2.3 PCM 脈沖編碼調(diào)制系統(tǒng)(Puls e Code Modulation)
PCM 脈沖編碼調(diào)制系統(tǒng)屬接入設備,在數(shù)字通信中把模擬信號按一定的時間抽樣、量化,并用一組二進制碼來表示抽樣脈沖的輻值,這一過程稱為脈沖編碼調(diào)制。其通信的基本過程是: ①發(fā)信端的任務是將模擬信號通過抽樣、量化、編碼后變換為由“0”、“1”碼組成的PCM數(shù)字信號。②再生中繼的任務是對波型進行修整和再生,最終達到提高通信質(zhì)量和延長通信距離的目的。③收信端的任務是將PCM數(shù)字信號通過解碼和低通濾波,還原為模擬信號。全世界有兩大體系,即北美與日本的 1.544 Mbit/S 體系和歐洲的 2.048 Mbit/s體系,我國目前采用的是歐洲系列標準2.048Mbit/s 。
2.4 WDM(波分復用)、FDM(頻分復用)和TDM(時分復用)
早在2002年,(DWDM) 密集波分復用技術(shù)的引入使系統(tǒng)容量已達1.6Tbit/S,相當于每對光纖傳輸1920多萬路電話信號。現(xiàn)代數(shù)字通信系統(tǒng)中實現(xiàn)大容量與高速化的主要手段就是采用復用技術(shù),實現(xiàn)多路信號的同時傳輸。主要采用 WDM(波分復用技術(shù))。
2.4.2 光波分復用技術(shù)(OWDM optic Wavelength Divis ionMultiplexing):
光波分復用技術(shù)是在一根光纖中能同時傳輸多波長的一項技術(shù)。基本原理是在發(fā)送端將不同波長的光信號組合起來(復用),在接收端將組合的光信號分解(解復用)并送入不同的終端。
2.5 EDFA 在數(shù)字光纖通信系統(tǒng)中的應用
2.5.1 在光纖通信系統(tǒng)中,隨著傳輸速率的增加,傳統(tǒng)的O/E/O中繼方式的成本迅速增加。長時間以來,人們一直在尋找用光放大的方法來替代傳統(tǒng)的中繼方式,并延長傳輸距離。光放大器能直接放大光信號,對信號的格式和速率具有高度的透明性,使得整個系統(tǒng)更加簡單和靈活。它的出現(xiàn)和實用化,必將引起光纖通信系統(tǒng)中的一場革命。
2.5.2 摻鉺光纖放大器(EDFA:Erbium- Doped Fider Amplifi-er)是目前性能最完美、技術(shù)最成熟、應用最廣泛的光放大器。在光纖通信系統(tǒng)中,EDFA 有三種基本的應用方式, 分別是功率放大器(Pow er boos ter)、前置放大器(preamplifier)和在線放大器(in- lineamplifier)它們對放大器性能有不同的要求,功放要求輸出功率大,前放對噪聲性能要求高,而線放須兩者兼顧。
2.6 半導體激光二極管(LD)和發(fā)光二極管(LED)
在光纖通信系統(tǒng)中,首先要將電信號轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘枺畛S玫墓庠词前雽w激光器和發(fā)光二極管。之所以用半導體光源,是因為:①半導體光源體積小,發(fā)光面積可以與光纖芯徑相比較,從而有較高的耦合效率;②發(fā)光波長適合在光纖中低損耗傳輸;③可以直接進行強度調(diào)制,即只要將信號電流注入半導體激光器或發(fā)光二極管,就可以得到相應的光信號輸出;④可靠性較高,尤其是半導體激光器,不僅發(fā)射功率大、耦合效率高、響應速度快,而且發(fā)射光的相干性也較好。
3 結(jié)束語
隨著現(xiàn)代智能電網(wǎng)概念的提出,通信技術(shù)與計算機技術(shù)相結(jié)合,使得多媒體通信能同時提供聲音、圖像、圖形、文字等多種媒體信息,而完成這一新型通信方式的重要手段就是光纖通信技術(shù)。光纖通信技術(shù)在電網(wǎng)基礎設施高度集成而形成的新型現(xiàn)代化電網(wǎng)信息化、自動化、互動化特征中發(fā)揮著十分重要的作用。
參考文獻:
[1]顧畹儀,李國瑞.光纖通信系統(tǒng).清華大學出版社.2000.

責任編輯:大云網(wǎng)
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