数字光纤通信系统在现在智能电网中的应用

摘 要：随着社会的不断进步，光纤通信技术在现代社会信息时代具有广阔的发展前景和重要的战略地位。数字光纤通信技术在现代智能电网领域具有广泛的应用前景。文章阐述了数字光纤通信系统在职能电网的基本应用，供业内人士参考。

关键词：电网光纤 通信技术 应用与发展

1 前言

1999年，美国就正式提出了物联网的概念，欧盟在（2009）年制订了物联网欧洲行动计划，被视为“重振欧洲的重要组成部分”，2010 年我国国家传感网的设立，使物联网的发展成为了重大战略。物联网包括物与物互联，也包括人和人的互联；云计算是物联网的一个组成部分，已经成为国际新一轮的信息技术竞争的关键点和制高点。2009 年 10 月（IBM）提出了“智慧地球”，而国际电信联盟（I-TU- T）给出的物联网概念最权威，并被认为是第三次信息技术革命。在现代智能电网中，将先进的传感量测技术、信息通信技术、分析决策技术、自动控制技术和能源电力技术相结合，并与电网基础设施高度集成而形成新型现代化电网。而承载这些网络信息业务的重要手段就是光纤通信技术，因此，光纤通信技术在现代社会信息时代具有广阔的发展前景和重要的战略地位。

电网通信系统在过去相当长的时期内，一直依赖电力线载波和微波通信。近年来光纤通信技术逐步得到应用，目前已形成基础网（光纤、电力线载波、微波系统、接入系统）、支撑网（信令网、同步网、网管网）和业务网（数据通信网络、电视电话会议系统、交换系统）组网方式。随着现代智能电网概念的提出，通信技术与计算机技术相结合，使得多媒体通信能同时提供声音、图像、图形、文字等多种媒体信息，而完成这一新型通信方式的重要手段就是光纤通信技术。光纤通信技术在电网基础设施高度集成而形成的新型现代化电网信息化、自动化、互动化特征中发挥着十分重要的作用。随着第三次世界信息技术革命浪潮的到来，光纤通信技术的发展日新月异，并在全球信息高速公路的建设热潮中扮演着重要角色；数字光纤通信技术无论是在航空航天领域、电信网领域还是在现代智能电网等诸多领域都具有广泛的应用前景。

2 数字光纤通信系统在智能电网的基本应用

2.1 PDH 准同步数字体系（Ples iochronous Digital Hierar-chy）

在 1990 年以前，光纤通信系统一直沿用准同步数字体系（PDH），随着容量的不断增大，PDH 准同步数字系统暴露出一些明显的弱点。由于 PDH 采用的数字复接方法是按比特异步复接，没有全世界统一的标准网络节点接口，造成国际互通困难，从而促使SDH 同步数字体系应运而生。

2.2 SDH 同步数字体系（Synchronous Digital Hierarchy）

2.2.1 SDH 是将复接、线路传输及交换功能融为一体的新型传输体制。SDH 同步数字体系采用以字节结构为基础的矩形块状帧结构，按字节同步复接，可以将各种速率的 PDH 信号映射复用进来，在高速率上采用同步复用，并建立国际上统一的标准。

2.2.2 ITU—T（国际电联）在 G.701 建议中规定了 SDH 的速率等级，同步传输模块 STM- N（Synchronous Transport Module LevelN） 的标准速率为：STM- 1：155.520Mbit/s STM- 4：622.080Mbit/sSTM- 16：2488.32Mbit/s STM- 64：9953.280bit/s。各种业务信号复用进 STM- N 帧的过程都要经历映射、定位、复用三个步骤。

2.3 PCM 脉冲编码调制系统（Puls e Code Modulation）

PCM 脉冲编码调制系统属接入设备，在数字通信中把模拟信号按一定的时间抽样、量化，并用一组二进制码来表示抽样脉冲的辐值，这一过程称为脉冲编码调制。其通信的基本过程是： ①发信端的任务是将模拟信号通过抽样、量化、编码后变换为由“0”、“1”码组成的PCM数字信号。②再生中继的任务是对波型进行修整和再生，最终达到提高通信质量和延长通信距离的目的。③收信端的任务是将PCM数字信号通过解码和低通滤波，还原为模拟信号。全世界有两大体系，即北美与日本的 1.544 Mbit/S 体系和欧洲的 2.048 Mbit/s体系，我国目前采用的是欧洲系列标准2.048Mbit/s 。

2.4 WDM（波分复用）、FDM（频分复用）和TDM（时分复用）

早在2002年，（DWDM） 密集波分复用技术的引入使系统容量已达1.6Tbit/S，相当于每对光纤传输1920多万路电话信号。现代数字通信系统中实现大容量与高速化的主要手段就是采用复用技术，实现多路信号的同时传输。主要采用 WDM（波分复用技术）。

2.4.2 光波分复用技术（OWDM optic Wavelength Divis ionMultiplexing）：

光波分复用技术是在一根光纤中能同时传输多波长的一项技术。基本原理是在发送端将不同波长的光信号组合起来（复用），在接收端将组合的光信号分解（解复用）并送入不同的终端。

2.5 EDFA 在数字光纤通信系统中的应用

2.5.1 在光纤通信系统中，随着传输速率的增加，传统的O/E/O中继方式的成本迅速增加。长时间以来，人们一直在寻找用光放大的方法来替代传统的中继方式，并延长传输距离。光放大器能直接放大光信号，对信号的格式和速率具有高度的透明性，使得整个系统更加简单和灵活。它的出现和实用化，必将引起光纤通信系统中的一场革命。

2.5.2 掺铒光纤放大器（EDFA：Erbium- Doped Fider Amplifi-er）是目前性能最完美、技术最成熟、应用最广泛的光放大器。在光纤通信系统中，EDFA 有三种基本的应用方式， 分别是功率放大器（Pow er boos ter）、前置放大器（preamplifier）和在线放大器（in- lineamplifier）它们对放大器性能有不同的要求，功放要求输出功率大，前放对噪声性能要求高，而线放须两者兼顾。

2.6 半导体激光二极管（LD）和发光二极管（LED）

在光纤通信系统中，首先要将电信号转变为光信号，最常用的光源是半导体激光器和发光二极管。之所以用半导体光源，是因为：①半导体光源体积小，发光面积可以与光纤芯径相比较，从而有较高的耦合效率；②发光波长适合在光纤中低损耗传输；③可以直接进行强度调制，即只要将信号电流注入半导体激光器或发光二极管，就可以得到相应的光信号输出；④可靠性较高，尤其是半导体激光器，不仅发射功率大、耦合效率高、响应速度快，而且发射光的相干性也较好。

3 结束语

随着现代智能电网概念的提出，通信技术与计算机技术相结合，使得多媒体通信能同时提供声音、图像、图形、文字等多种媒体信息，而完成这一新型通信方式的重要手段就是光纤通信技术。光纤通信技术在电网基础设施高度集成而形成的新型现代化电网信息化、自动化、互动化特征中发挥着十分重要的作用。

参考文献：

[1]顾畹仪，李国瑞.光纤通信系统.清华大学出版社.2000.