光纖通訊原理
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光纖通訊原理范文第1篇
伴隨著信息技術和網絡技術的不斷發展，現代通訊技術在我國得到快速發展。特別是作為現代通訊技術的重要組成部分之一的基于單片機原理的互聯網核心技術在我國得以迅猛發展。
就目前現代通訊技術而言，我國現代通訊技術逐漸向基于單片機原理的互聯網核心技術方向發展，總體發展前景較為可觀。比如，微型計算機是我國現代通訊技術得以不斷發展的具體表現，并在一定程度上推動了我國現代網絡通訊技術的發展與進步，為單片機與網路通訊技術的研發提供了堅實的理論基礎與技術保障。
1 基于單片機原理的互聯網核心技術概述
1.1 SOA構架模型
作為傳統構架模型的重要組成部分之一的SOA模型，其研究原理主要依托于用戶自身需求作為單片機與網絡通訊應用研究的方向，將互聯網分開部署，相關技術人員和研發人員對互聯網進行調試，并將單片機開發原理應用于計算機通訊網絡技術中。將SOA構架模型作為基于單片機原理的互聯網核心技術領域，其目的是幫助用戶保障網絡安全與穩定運行。
SOA構架模型實施的目標是幫助研發人員解決互聯網技術問題，比如無線信號傳輸問題、數據安全問題、數據信號連接網問題等。一旦互聯網信號和數據安全問題得到保障，基于單片機原理的互聯網核心技術的移動終端不僅可以滿足用戶的需求，保障用戶電腦的安全，還可以為進一步解決單片機互聯網研發技術中出現的問題提供更多的服務與幫助。
21世紀是一個全球化、信息化和經濟化的時代，隨著集成電路技術在單片機開發技術中的應用，基于單片機原理的互聯網核心技術在我國的貿易、科技領域發展較為迅速。單片機仿真技術的開發原理是依托于集中解決機器和多類I/O暫停系統的技術原理，集中解決機器和多類I/O暫停系統的硅片，將仿真技術的數據存放在硅片上，進而建立一個系統化、全面化、層次化的仿真開發技術系統。而SOA構架模型正是利用了單片機仿真技術和通訊技術原理將基于單片機原理的互聯網核心技術進行放大，從而促進單片機互聯網技術的發展。
光纖通訊技術始于20世紀70年代，并在之后得以迅速發展。相較于藍牙技術而言，光纖通信技術的傳播速度是藍牙技術兩倍，由最初的10Mb/s發展到現今的10Tb/s。由此可見，我國的光纖通信技術在近幾年得到快速發展，其信息傳輸容量呈現翻倍增長。光纖通訊技術具有多方面的優勢，比如重量輕、光纖尺寸小、信號強、干擾弱、保密功能強等等。光纖通訊技術使用的通訊設備材料來源較為豐富，主要采用有色金屬銅體材質，便于工作人員進行鋪設和運輸工作。
除此之外，光纖通訊設備的光纜線使用壽命較長，并且適用于自然環境惡劣的地方，適應性強。實現全網光纖、用光節點代替電接點是我國光纖通信技術發展的方向和目標。用光節點代替電接點可以擴充寬帶的最大化，以光節點作為通訊信息傳輸的有效載體，促使通信信息的高效傳輸功能的實現。以光節點作為通訊信息傳輸的有效載體是網絡技術和信息化技術發展的趨勢，也是實現基于單片機原理的互聯網核心技術的途徑之一。
2 單片機與網絡的通訊應用研究中存在的問題
2.1 網絡協議的處理較為復雜 在單片機技術理論進行研究的過程中，要運用任意存放機器設備的協調技術，保證單片機互聯網構架模型在模擬平面得以正常施展，調節電能路徑。單片機網絡技術的應用不但可以減少單片機的成本，節約研發費用和時間成本，還可以減低生產單片機的設定風險。基于單片機原理的網絡通訊技術設計原理主要依托于CPU外圍設備放入統一芯片中，研發人員以縮小計算機龐大系統的手段達成集成網絡系統的目的。
網絡協議處理方式不恰當、網絡協議的復雜性是單片機在與網絡通訊技術進行結合的最大障礙問題。就單從單片機設計原理而言，單片機與網絡通訊技術結合的協議主要包括網絡物理層相關協議、數據鏈路層相關協議、物理層與數據鏈路層之間的協議等。單片機網絡協議需要借助以太網RTL8019AS型號控制器實現，而以RTL8019AS型號的以太網作為單片機與網絡結合的程序之一，其操作步驟較為復雜，技術性較強。因此就整個單片機技術而言，其操作程序要求較高。
就單片機與網絡應用而言，需要研發人員在考慮程序問題的同時考慮TCP IP協議和ICMP協議的兼容性，防止研發人員在操作過程中由于重要問題的疏忽而耽擱時間，進而導致工作效率的低下以及網絡生產技術的質量水平不高等現象。
2.2 網絡通訊的安全性較差
就我國網絡通訊分布和管理特帶而言，具有分布不均勻、安全防范措施不當等劣勢。比如我國大型通訊網絡(電信、網通等)為保障用戶安全以及信號傳輸的穩定性而采取一定的防范措施，如安全認證、防火墻設備等。但是咖啡館、商場以及一些大型娛樂場所的熱點網絡沒有配備專業的設備管理，并且由于管理人員管理素質水平低下導致網絡的安全性和穩定性得不到有效保障，進一步阻礙了我國熱點通訊網絡的發展。
根據相關調查報告顯示，我國網絡通訊中一半以上的熱點應用存在安全隱患因素，一小部分的網絡應用沒有進行身份認證，從而導致我國大部分網絡處于一個“裸奔”狀態。
而隨著科學技術的不斷發展以及網絡信息技術腳步的加快，黑客掌握的計算機技術水平得以逐漸提升。因此大量黑客利用掌握的計算機技術不斷破壞計算機網絡系統，并采取非法手段以及不正當方式入侵用戶電腦竊取用戶數據信息資料以及個人隱私。從而嚴重的安全威脅計算機用戶個人電腦，不利于計算機健康穩定運行。
3 優化單片機與網絡通訊應用的解決途徑
3.1 利用電子設備實施CP IP協議簡化
簡化協議作為優化單片機與網絡通訊應用的途徑之一，不僅可以起到降低中心電路的設計難度的作用，還可以達到提高網絡運行速度的目的。以電子設備簡化IP CP協議這種措施的實質是利用MCU內部芯片達到提高網絡運行速度的目的。其實施途徑主要依靠網絡技術人員將單片機MCU內部芯片與互聯網通訊設備進行有效銜接，使單片機應用系統實現互聯網通訊光纖技術，并利用光纖技術實現單片機撥號的功能。
利用網絡電子設備簡化TCP IP 協議具有降低程序操作難度和提高芯片運行速度的等方面的優勢。IP TCP協議與MCU內部芯片之間網絡運行速度需要保持一致，以免出現單片機應用系統與網絡應用系統不能有效統一的情況，進而影響單片機與網絡應用的研究效果。
3.2 利用身份認證保護用戶安全
就交互式和開放式網絡系統而言，其網絡數據資料需要管理人員提高自身管理意識，加強身份認證保護措施，提高用戶網絡的安全性和穩定性。比如采用802.1 X 標準認證或者EAP-FAST身份驗證方式對用戶計算機進行加密處理密匙和安全定位，為保障用戶數據信息的安全與穩定提供保障。采用802.1 X 標準認證或者EAP-FAST身份驗證內容主要包括用戶信息訪問權限、物理地址、標準802.H驗證機制、木馬軟件截獲等。
3.3 利用單片機控制網卡
加強單片機與網絡通信應用安全防范技術的關鍵因素是利用單片機控制網卡實現數據交換。利用單片機控制網卡這種方式的目的是提高網絡接口的穩定性和安全性，其實施流程主要依托于路由器找尋ISA接口，將網卡與ISA接口進行有效連接，防止網卡信號傳輸不穩定。比如遠程客戶端就是利用路由器原理實現計算機驅動程序與物理幀格式之間的自由轉換，提高單片機與網絡應用的時效性和針對性，促使網絡通信數據相互交換的實現。
3.4 制定和實施網絡安全制度
制定和實施網絡安全制度是保障計算機單片機與網絡通訊應用的前提條件。創新計算機病毒防范技術是提高單片機與網絡通訊應用運轉能力主要途徑之一，積極引進國外先進的科學技術加強計算機網絡安全防護技術的開發，并根據國內計算機信息管理技術的現狀制定、實施相關網絡安全制度，為確保單片機與網絡通訊應用安全穩定運轉提供制度保障。
4 結束語
隨著科學技術的不斷發展與信息網絡技術的不斷進步，單片機與網絡通信的應用技術在我國得以普遍推廣與發展。相比國外通訊技術而言，我國現代化通訊設備技術還不夠成熟，還處于發展的初步階段。因此國家需要引入國外先進技術，實現單片機與網絡通信的應用融合。
光纖通訊原理范文第2篇
關鍵詞 光纖通訊；傳輸方式；分析；改進；策略
中圖分類號：TN913 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）09-0068-01
光導纖維通信簡稱光纖通訊，從技術原理上是采用光纖作為信息傳播媒介，實現信息通訊，在實際通訊中是采用多組光纖組成光纜，光纖通訊憑其不可取締的優點應用范圍不斷推廣。然而，在傳輸過程中卻存在一定的血線。這些問題較為復雜，也影響了信息傳輸的進一步發展，對我國通訊行業發展存在一定的限制。因此，研究光纖通訊傳輸中的方式有著重要意義本文主要分析了光纖通訊中的傳輸方式，指出了存在于信息傳輸的各種問題，并且結合理論知識和工作經驗提出了改進措施，為我國光纖通訊發展提供參考。
1 光纖通訊的優點
經過多年的研究總結表明，光纖通訊具有以下幾方面的優點。①容量非常大，一條光纖可以通過三萬路電路，這是其他通訊設施無法比擬的。②損耗微乎其微，同傳統的電纜設備相比，它可以在原有基礎上降低60倍的損耗。③安全性高以及保密性強的優勢。我們知道，傳統電纜設施容易受到外部易燃易爆環境的影響，而光線通訊就可以有效的避免這樣的環境，其次，保密性好，即對外輻射基本上沒有，而且同一光纜中的新號干擾度也非常小。④質量輕，方便施工，光纖通訊相對電纜通訊而言，質量非常輕。⑤抗電磁干擾性比較強。我們知道，構成光纖的材料不導電，所以抗磁干擾性非常強。⑥抗腐蝕性強。石英材料，具有較強調的抗化學腐蝕性。
2 影響光纖通訊中的傳輸質量相關問題的分析
通過分析光纖通訊的具體傳輸方式，能夠明確在使用過程中存在缺陷，為未來改進光纖通訊傳輸提供指導，具體內容如下。
1）傳輸信號質量。由于光纖在傳輸過程中存在傳輸距離增加導致信號質量下降的現象，這反映了信號傳輸的衰減現象，也是光纖傳輸的典型特征，這就影響了正常的通訊。根據實際施工情況可知，在發生信號質量下降的情況下發現有使用不規范光纖，對制造光纖質量缺乏有效地監管，從而導致使用中的光纖出現問題，這些因素直接引發通信傳輸系統的工作質量。
2）附加損耗分析。光纖的耗損能夠用影響通信系統及中繼站的容量。在光纖傳輸過程中若存在發生彎曲的光纖，這就會導致傳輸的射線入射角發生差異，直接導致傳輸模式的變化，并且，若該情況超過一定的限制，就會導致傳輸的射線直接出光纖中射出，就產生了相當的附加功耗。附加耗損與光纖彎曲程度有著直接的關系，彎曲曲率越小其損耗也就越大。此外，在熔接光纖處也存在加大的附加損耗，在傳輸過程中就會導致信號的發散，不能進行正常傳輸。
3）安裝工藝缺乏規范。在進行安裝光纖中，若存在工藝失誤就會導致產生額外的信號損失，造成光纖傳輸質量和效率的下降，這些情況與安裝工藝水平直接相關。如在安裝過程中，一些斷面沒有采用質量較好的短線以及沒有采用先進的技術，造成了線路斷面切割不整齊，這就阻礙了光纖通信傳輸的流暢性、持續性、穩定性。所以，在安裝光纖通訊設備時，我們一定要把這方面工作重視起來，對安裝傳輸過程進行規范化管理。
4）外界影響。外界環境對于光纖傳播有著重要的影響，這是由于大氣效應對傳輸信號的吸收導致，同時，在雨天、霧天和雪天都會導致信號傳輸的改變，這就導致信號傳輸存在偏差，有各種散射和反射影響信號傳輸。此外，空氣中懸浮的各種物質也會影響光線的傳輸質量，當其附著在光纖上就可能造成氧化作用，降低傳輸效率。
3 光纖通訊中的傳輸方式的創新
光纖通訊在現代社會中有著重要的作用，因此，根據光纖傳輸存在的問題提出改進措施有著重要意義，具體內容如下。
1）實施專業化的技術管理，提高光纖安裝-工藝規范標準在影響光纖傳輸質量和效率的影響因素中，安裝工藝有著重要影響，這就要求在未來光纖安裝中必須提高工藝要求，嚴格控制施工工人工藝水平。提高熔融接續水平。實際的光纖接續中，存在較多影響接續操作的因素，這些因素包括光纖自身條件和熔接的工藝。因此，在進行熔接之前，進行光纖質量的檢查，剔除幾何尺寸和直徑存在較大偏差的光纖。其次，提高熔接技術，采用先進的熔接機進行操作，提高熔焊水平。提高切割工藝水平。在進行切割操作中，實現光纖橫截面的整齊和光滑存在較大的難度，這就要求提供切割工藝水平，保證切割操作的規范性，采用質量高的切刀，注重切割過程中的光纖截面變化。
2）保證光纖使用質量，進行檢驗光纖具體指標。所使用的光纖存在質量問題會導致光纖通訊存在問題，這就要求安裝前進行光纖質量檢驗，保證其使用的原始質量。應用ODTR儀器在光纜開盤檢驗時逐根進行光纖測試，以確定光纖有無斷纖和事件點。在配盤時，要注意應盡量在選用相同廠家生產的一批次產品，以便降低接續時產生的接頭損耗。
3）減少光纖彎曲程度，降低彎曲影響的損耗。彎曲損耗存在于實際工程中，影響到信號的正常傳輸。為了保證光纖彎曲不會造成影響，就需要進行控制其彎曲操作，采用規范化的措施提高光纖施工水平。同時，在光纖接頭的盤留和固定時，應注意避免硬彎的產生。
4 結束語
光纖通訊在社會中有著廣泛的應用，采取規范化的措施提高其傳輸效率和質量有著重要的意義。在安裝光纖中，提高工藝水平，并且保證所使用光纖的質量，就能在一定程度內提供傳輸質量。
參考文獻
[1]姜樹森，姜劍鋒，高偉.淺談通信傳輸的常見問題與技術要點[J].數字技術與應用，2013（06）.
光纖通訊原理范文第3篇
關鍵詞：遠動通道；串口服務器；DDNS；4G
中圖分類號：TN929.5 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）33-0106-01
電力調度主站通過遠動通道監控變電站運行，遠動通道的主要組成部分，就是光纖設備。如光纖設備通訊中斷，變電站便失去監控，處于危險狀態。網絡技術日益興盛，4G技術取代3G技術已迫在眉睫。如果可以合理使用無線網絡技術，便有可能解決光纖全斷下的遠動通訊問題。
1 變電站通訊結構
變電站通訊結構可分為間隔層、網絡層和站控層，三個層次有機結合，并通過光纖通訊系統，完成站內通訊、以及變電站與電力調度主站的通訊。
間隔層包含的各類變電站二次設備，如測控裝置、保護裝置、故障錄播裝置、直流系統、交流系統、電度表等。間隔層設備收集變電站一次設備相關運行數據，并管理或監控一個或若干個一次設備的運行。
間隔層接受站控層的監控，把變電站一次設備的運行數據及自身的運行狀況上送至站控層，并執行由站控層發出的控制命令。間隔層和站控層之間的連接，通過網絡層實現。網絡層包含一系列的以太網絡、串口網絡以及規約轉換裝置，有效實現間隔層和站控層之間的連接。
站控層負責監控變電站的運行，其設備包括GPS對時裝置、后臺監控主機、后臺監控備機、五防主機、遠動設備、以及調度光纖設備。
站控層里的遠動設備，通過遠動通道，與電力調度主站形成通訊。
目前，遠動通道的主要結構為光纖通訊系統。光纖通訊系統能夠把變電站、電力調度主站的信息轉換為光信號，通過光纖，實現電力調度主站對變電站的監控。
2 遠動通道中斷隱患及應對方法
在最不理想的情況下，變電站與外界的光纖通訊全斷，變電站會與電力調度主站完全失去通訊，造成變電站脫離安全監控。
本文提出使用無線通道代替光纖通訊設備，在變電站光纖通訊完全中斷下，維持遠動通訊。變電站所在區域，基本都能被電信無線網絡覆蓋。根據變電站具置無線信號覆蓋的情況，選擇強度較高的電信通道進行遠動通訊，保持遠動通道的持續運作。
3 無線遠動通道實現方式
本文以101規約遠動通道為例，提出無線遠動通道的實現方式。從遠動通訊模型進行分析，可以用遠動機表示變電站，用調度主站服務器表示電力調度中心。在傳統遠動通訊配置下，遠動機和調度主站服務器之間，通過光纖通訊系統進行通訊。在光纖通訊系統中斷運作的情況下，可用無線通道進行替代。無線遠動通道原理圖，如圖1所示，遠動機通過無線4G網絡接入互聯網，電力調度主站通過有線或無線方式接入互聯網。無線通道的關鍵設備包括串口服務器、DDNS服務器、4G無線路由器，各部分都為遠動無線通道的實現發揮重要作用。
串口服務器在互聯網中應用廣泛，是遠動無線通道的基礎部分，能夠把遠動機輸出的串口數據，轉換為TCP以太網通信數據，從而讓RS-232/422/485串口設備能夠進行以太網互聯。由于串口服務器支持DNS，所以在本文的研究中，兩臺串口服務器采用client/server方式互聯，通過TCP通信，其中，遠動機端設置為服務器，調度主站服務器端設置為客戶，訪問遠動機端域名，設置雙方經同一端口通信。
DDNS是遠動無線通道的核心，它的關鍵功能是把遠動機映射為互聯網服務器。DDNS的優勢在于它處理的域名和域名對應的IP地址可以隨時動態變化，可以實現IP地址改動時的同步，對側IP地址變化時，本地地址可以立刻同步。
經過串口服務器和DDNS軟件的處理，遠動機和調度主站服務器的數據便可以通過無線4G路由器進行通訊。無線4G路由器購買方便，價格簡單，并且可以兼容3G網絡，讓無線遠動通道得心應手。
4 無線遠動通道的使用規范
傳統的遠動通道，實現電力調度主站對變電站的監控，監控內容具體包括遙信、遙測、遙控。遙信和遙測，只屬于數據的監視。而遙控，則涉及控制變電站的具體運行方式。如使用無線運動通道，監控數據在互聯網上流通，難以避免數據的絕對安全。遙信和遙測的數據不會影響變電站的正常運行。可是，如果遙控數據被竊取、修改或進一步利用，便有可能影響變電站運行。因此，有必要為無線遠動通道建立使用規范，具體如下：
①在無線遠動通道使用過程中，變電站內所有“遠方/就地”把手，一律固定在“就地”位置。一旦"遠方/就地"把手被固定在“就地”位置，遠動通道就失去了控制變電站運行方式的物理通道，從而失去外界控制變電站運行方式的可能性。
②在無線遠動通道使用過程中，需安排人員在變電站值守，值守人員負責控制變電站運行方式。在“遠方/就地”把手被固定在“就地”位置之后，“遙控”便失去監控變電站的作用，為了讓變電站實現實時有效地運作，必須安排人員駐站，管理變電站運行。
5 無線遠動通道模擬測試
本研究對無線遠動通道進行模擬測試，搭建通訊模型。選用北京四方的CSM-320EW遠動機，此遠動機具備模擬站內數據上送、接收的功能。使用模擬主站軟件模擬電力調度主站。變電站端使用聯通4G網絡，電力調度主站使用電信4G網絡，波特率分別設置為1 200 bps和9 600 bps。測試界面如圖2所示：在測試的4 h內，沒有發生數據丟失，并且信號上送到電力調度主站不大于1 s，滿足遠動通道的使用要求。
6 結 語
本文提出了在光纖全斷情況下，用無線遠動通道解決遠動通訊的方法，無線遠動通道基于串口服務器技術、DDNS技術和4G無線技術，并輔以無線遠動通道的使用規范，從而讓無線遠動通道更為實用。并且在模擬測試中，證明無線遠動通道的可行性。
本文的無線遠動通道用于101規約通訊，在日后的研究中，可以把遠動通道推廣至104規約通訊。另外，無線遠動通道暫時未在變電站和電力調度主站之間進行調試，通過變電站基建工程，在變電站和電力調度主站之間進行無線遠動通道調試，是下一步研究的方向。
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，2009.
光纖通訊原理范文第4篇
[關鍵詞] 電力系統；通訊方式；工作模式
中圖分類號：TM73 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）20-0257-01
引言
隨著電力工業的迅速發展，電力系統的規模也不斷擴大，系統的運行方式越來越復雜，對自動化水平的要求也越來越高，從而促進了電力通訊技術的不斷發展。電力通訊涉及的專業資源十分復雜，包括線路資源和設備資源，智能資源和非智能資源，物理資源和邏輯資源。另外，隨著電力通訊系統的迅速發展，傳輸干線的數目也在大幅度的增加，傳輸系統的容量越來越龐大，導致網絡管理、電路調度工作的難度和復雜度不斷增加，因而也更加需要可靠的電力通訊系統。
一、載波通訊
一個完整的載波通訊系統，按照功能劃分大體可分為調制系統、載供系統、自動電平調節系統、振鈴系統和增音系統。其中前4部分是載波機的主要組成部分。
1.載波機。電力線載波機概括起來由4個部分組成：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2級或3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；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了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，在調度所側需安裝音頻架，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，話音通路四線端也在調度所，便于與交換機接口組成專用業務通訊網。
二、微波通訊
根據微波站的作用和所承擔任務的不同，微波站可分為不同的類型。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，蓄電池和鐵塔等。
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。在發信通道中，頻率變換過程是將信號的頻率往高處變，即上變頻。在收信通道中，頻率變換過程是將信號的頻率往低處變，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。
光纖通訊的出現相對來說早一些，是在70年代是發明的一種技術，后來被廣泛的使用。它的工作原理是利用光波作為傳輸媒介，借助于光導纖維進行通信。而且它還具備一下的優點：可利用頻帶寬、通信容量大、中繼距離長、抗干擾、抗輻射、重量輕、節省有色金屬等。相對于以上的兩種方式，它還具備一些以上系統所不具有的有點，它能夠完全的克服發電廠與變電站的電磁干擾，減少或者消除通信設備遭受地電位升高的威脅等。因此光纖通訊設備在電力系統中是目前應該最廣泛的。光纖通訊有兩大部分組成分別是光纖通訊設備、電力特種光纜。
三、光纖通訊
架空地復合光纜簡稱OPGW，這也是最早研制成功并且商用的電力特種光纜，其主要是由光單元與地線單元組成。一般光單元中的光纖保護管分為鋁合金管結構，主要特征為4芯松套多模光纖，纜芯既可以固定也可不固定；鋁骨架結構，最大3O芯緊套光纖，開槽鋁骨架納光單元并且承受測壓力；不銹鋼管結構，激光焊接小直徑鋼管，容納芯數相對較多，余長控制更精準。
自承式光纜簡稱ADSS，主要是由纜芯、加強芳綸紗與外護套組成。ADSS光纜的結構形式是固定不變的，但是根據光線所在光纜中的不成位置可分為中心管式和層絞式兩種結構。兩者各有優點，中心管式結構光纜徑小，重量輕而層絞式結構易于設計多纖芯和大“光纖余長”。
電力復合光纜（OPPC）則是一種具有相線和光通信雙重功能的金屬光纜。將三相中的一相換為OPPC光纜，可以形成由兩根導線和1根OPPC組合而成三相電力系統，這樣的好吃在于不需要另設外架通信線路就可以解決電網自動化、調度、通信、保護等問題。
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、區間通訊和電源等。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。
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，則通常需考慮增加中繼機，它相當于光纖傳輸的接力站，這樣可以將傳輸距離大大的延長。通過光中繼機的作用可知，光中繼機應由光接收機、定時、再生和光發送等電路組成。
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。
結束語
我國經濟的飛速發展與人們生活水平提高對用電量的增加使電力系統面臨著巨大壓力，電力系統又是一個國家重要的組成部分，所以只有國家的電力系統安全穩定，才能使人們的生活更加便捷，使國家的經濟更快的發展。但是我國的目前電力系統也再不斷的進行改革，通訊技術也在突飛猛進的進步，電力設備水平也在不斷的提高，因此要確保通信人員充分的應該系統，要規范其工作流程以及加強設備的管理。從而我總結分析了電力系統通訊常用的方式以及它們的工作模式，目的就是為了讓工作人員更加了解電力通訊的運行特點。
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，2013.
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光纖通訊原理范文第5篇
關鍵詞：光電檢測 靈敏度 光纖傳感 光纖通訊
中圖分類號：O359 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）02（a）-0099-02
隨著光纖通訊信息量的增大，人們對光電檢測器的要求也越來越高，主要要求其具有高的可靠性和靈敏度，以及低成本，同時要求光電檢測器的光敏面應與光纖芯徑匹配。光電檢測器一般使用半導體材料制成。該文介紹了光檢測原理，并分析了光電檢測器的設計要求和常見分類。
1 光檢測原理
所謂光檢測過程，也就是受激光吸收的過程。如圖1所示，假如入射光子的能量超過禁帶能量，只有幾微米寬的耗盡區每次吸收一個光子，將產生一個電子空穴對，發生受激吸收。結施加反向電壓的情況下，受激吸收過程生成的電子―空穴通過對電場的作用，分別離開耗盡區，電子向N區漂移，空穴向P區漂移，空穴和從負電極進入的電子復合，電子則離開N區進入正電極。從而在外電路形成光生電流。當入射功率變化時，光生電流也隨之線性變化，從而把光信號轉變成電流信號。光生電流與產生的電子空穴對和這些載流子運動的速度有關。也就是說直接與入射光功率成正比[1]，即 （1）
在公式（1）中，R表示光電檢測響應度（用A/W表示）。由此式可以得到
在公式（4）中，λ=c/υ是指入射光波長，用μm表示，c=3×10m/s是真空中的光速。上式表示光電檢測器響應度隨波長而增加，這是因為光子能量hν減小時可以產生與減少的能量相等的電流。R和λ的這種線性關系不能一直保持下去，因為光子能量太小時將不能產生電子。當光子能量變得比禁帶能量小時，無論入射光多強，光電效應也不會發生，此時量子效率下降到零，也就是說，光電效應必須滿足條件。
2 光電檢測器的設計要求
為了滿足應用的需求光電檢測器設計時應滿足：（1）能檢測出入射在其上面的光功率，并完成光/電信號的轉換；（2）靈敏的響應度，要求在有入射功率進入時，能輸出足夠大的光電流；（3）要求光電檢測器件的噪聲低，這樣避免了其本身對檢測輸出信號的影響；（4）具備良好的線性關系，以保證在信號轉換的過程中數據的準確性；（5）要求其低成本及耐用，具有較長的工作壽命等。
3 數字光通訊中常用的三種光檢測器
當前，在數字光通訊中常用的光電檢測器主要有三種：PIN光電二極管、APD雪崩光電二極管和MSM（金屬-半導體-金屬）光檢測器。
（1）PIN光電二極管
PIN光電二極管的特點主要是工作性能穩定，所要求的供電電壓低，但其響應頻率高，可高達10 GHz，同時響應速度快，因此被廣泛使用。在使用材料上，由于PIN光電二極管在P型、N型半導體之間的I層，使用了輕摻雜的N型材料，這樣一來，其電子濃度相對來說很低，這樣經過擴散后便會形成一個很寬的耗盡層，約有5～50 μm可吸收絕大多數光子，因此，大大地提高了PIN光電二極管的轉換效率和響應速度。
圖2為PIN光電二極管的能帶簡圖，在圖2中，自由電子―空穴對（稱為光生載流子）主要通過能量大于或等于帶隙能量的光子將激勵價帶上的電子吸收光子的能量而躍遷到導帶上來產生。在耗盡區的高電場使得電子―空穴對立即分開并在反向偏置的結區中向兩端流動，然后在邊界處被吸收，從而在外電路中形成電流，完成光檢測的整個過程。
PIN型光電二極管的主要參數，①開關時間：由于電荷的存儲效應，PIN管的通斷和斷通都需要一個過程，這個過程所需時間；②隔離度：開關在斷開時其衰減也非無窮大，稱為隔離度；③插入損耗：開關在導通時衰減不為零，稱為插入損耗；④承受功率：在給定的工作條件下，微波開關能夠承受的最大輸入功率；⑤電壓駐波系數：僅反映端口輸入，輸出匹配情況；⑥開關的分類：反射式和吸收式，吸收式開關的性能較反射式開關優良；⑦控制方式：采用TTL信號控制，‘1’通‘0’斷。
（2）APD雪崩光電二極管
與PIN光電二極管相比，APD雪崩光電二極管的靈敏度更高，響應也更快，但它在工作時對電壓要求高，而且當入射光功率比較大時，相應的增益引起的噪聲也大，如此一來會帶來電流的失真。APD雪崩光電二極管的設計動機[3]：在光生電流尚未遇到后續電路的熱噪聲時已經在高電場的雪崩區中得到放大，對接收機靈敏度的提高起到了幫助的作用。
保護環型APD（Guard ring APD）在制作時先淀積一層環形N型材料，然后高溫推進形成一個深的圓形保護環，是保護環和P區之間形成濃度緩慢變化的梯度接面，以防止在高反壓時使P-N結邊緣產生雪崩擊穿。GAPD具有很高的靈敏度，但是其雪崩增益與負向偏壓之間的非線性關系很顯著。要想得到足夠大的增益，就必須使GAPD在接近擊穿電壓的情況之下，但是擊穿電壓對溫度的變化又十分敏感。因此，為使GAPD在環境溫度變化的時候也能保持穩定的增益。就要設法控制GAPD的負向偏壓，拉通型雪APD （ Reach-through APD ）也就是為此目的而設計的。
APD隨使用的材料不同有幾種：Si-APD（工作在短波長區）；Ge-APD和InGaAs-APD（工作在長波長區）等。
（3）MSM光檢測器
MSM是20世紀70年代末出現的一種高速光檢測器，是在硅材料上直接沉積叉指狀金屬電極，金屬電極與硅材料形成肖特基勢壘接觸[4]。當適當波長的光入射時，硅材料價帶電子吸收光子能量而躍遷到導帶上去，在導帶和價帶之間產生電子-空穴對。外加偏壓下，光生電子-空穴對在叉指電極之間電場作用下經過漂移或擴散等運動被叉指電極俘獲，形成光生電流。MSM光檢測器的分布電容小，暗電流低，在結構和制造工藝方面與金屬半導體場效應晶體管（MESFET），高電子遷移率晶體管（HEMT），異質結雙極型晶體管（HBT）等晶體管兼容。MSM的響應速度可高達100 GHz，已廣泛應用于各種高速光探測系統中。
4 結語
光檢測器的發展與光通訊的發展息息相關，該文對幾種光檢測器的性能、基本原理、優缺點作了簡要的闡述，對數字光通訊中光檢測器件的選擇有一定指導意義。
參考文獻
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