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光通信技术的发展前景
1光纤通信技术的发展前景
为了更好的建设下一代网络就必须得构建一个拥有巨大传输容量的光纤基础设施，而由于光缆高达20年的寿命以及过高的造价，光纤基础设施的设计和构建必须具有前瞻性，应该结合设备和系统技术的发展趋势来设计。同时由于下一代电信网对容量的高要求以及频率的高宽度，这一代的光纤性能已经无法满足需求，必将被淘汰，那么开发新一代的光纤将势在必行。在G.652.A光纤的基础上进行改进并取得一定成果的G.652C/D光纤很好的解决了色散斜率的问题，减低系统成本，而且能实现更长距离和更大容量的传输。基于这些原因，具有更长使用寿命的新一代光纤必将得到更好的发展。
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(1)稳定频率技术。相干光通信中，保持激光器的频率稳定性是一个重要的前提条件。在零差检测相干光通信系统中，如果激光器的波长或频率随着工作条件的变化而产生漂移，那就难以保证本振光信号与接收光信号频率之间的相对稳定。外差检测相干光通信系统也是如此。为了保证相干光通信系统的正常工作，必须确保光载波和光本振荡器的频率稳定性很高。
（2）调制外光技术。外光调制是利用某些光电、声光或磁光特性的外调制器，完成对光载波的调制。相干光纤通信系统中对信号光源和本振光源的要求较高，它要求较高的频率稳定度和较窄的光谱线。飞秒激光输入频率稳定，可调谐范围较宽，但所占带宽相对较小，具有超强的能量和超短的时间，完全符合作为相干光纤通信系统光源的要求。
（3）压缩频谱技术。在相干光通信中，光源的频谱宽度是一个重要参数。只有保证光波的频谱宽度窄，才能使相伴漂移而产生的相位噪声更小，从而得到大容量、高质量的光传输。
飞秒激光器
1飞秒激光器的介绍
伴随光纤通信技术的飞速发展，利用超长波长光纤实现超长距离通信，一直是我们不断追求的重要发展方向之一。如何获取并采用超长波长光源，这是超长波长光纤通信系统中首先需要解决的技术问题。飞秒激光就是这样一种超长波长光源，将其应用于相干光通信的光源，具有相当大的优势。飞秒激光是由激光发展起来的一种新型工具，其功能非常强大。飞秒脉冲短得令你无法想象，现在能够达到4飞秒以内。1飞秒（fs），即10-15秒，这仅仅是1千万亿分之一秒，所以也称为超短脉冲激光器。飞秒脉冲采用多级啁啾脉冲放大技术获得的最大脉冲峰值功率，可以达到百太瓦（TW，即1012W）甚至拍瓦（PW，即1015W）量级，飞秒激光的能量强度如此之高，毫不夸张地说，它比将太阳照射到地球上的全部光聚集成绣花针尖般大小后的能量密度还高。
2飞秒激光器的工作原理
飞秒激光器的工作原理。第一，采用衍射光栅将一束飞秒激光分成两束或更多束,通过一个共焦成像系统让它相干。第二,将一个镀有金属薄膜的透明基体与一个接受基体叠放在一起。第三,利用相干的飞秒激光脉冲辐照透明基体上的金属薄膜,激光瞬间加热作用产生的压力将会驱动辐照区的金属薄膜蒸发到与它接触的接受基体上,蒸发的金属将迅速重新固化，沉积到接受基体上,这样在接受基体上就会得到由相干飞秒激光脉冲传输的周期微结构。
3飞秒激光器的应用
飞秒激光最直接的应用就是作为超短超快光源。应用泵浦探测技术和多种时间光谱分辨技术，作为飞秒固体激光放大器的种子光源。虽说我们能够使光脉冲宽度愈来愈窄，光脉冲能量愈来愈高，但最令人欣喜的进展还是能够轻易得到飞秒脉冲。飞秒激光的应用研究领域大概分为两种，一种是超快瞬态现象的应用研究，另一种是超强现象的应用研究。伴随激光脉冲宽度的缩短和能量的增加，这两种研究都得到了深入的发展。可以看到，飞秒脉冲激光的发展直接带动了生物医疗、材料工程与信息科学进入超微观超快速的研究领域,并开创了一些如纳米技术、立体三维存贮等全新的研究领域，此外，它还被应用于信息的处理、传输和存贮方面，拥有广阔的应用前景。
飞秒激光作为相干光通信光源的广泛应用
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1.业务承载能力
(1)OTN技术
采用基于TDM体制的复用技术，每路信号占用在时间上固定的比特位组，信道通过位置进行标识，有独特的帧结构，可区分不同等级速率，并能在同一网络中综合不同的网络传输协议，对实时性业务及非实时性业务都能提供相应承载，实现了从窄带到宽带的综合业务传输。
传输设备可以直接提供工业标准的通信协议接口，而不需借助接入设备。
各种通信业务应用可直接接入OTN，无需接入设备，可以支持语音。图像信号的多点广播，采用数字图像压缩(M-JPEG和H.264)和图像矩阵交换技术。
OTN设备简单、组网灵活、集中维护方便，国内外地铁工程中应用广泛，其不足是设备独家生产，售后服务对原设备厂商依赖大，兼容性差，与非OTN网络连接能力较弱。
(2)ATM技术
ATM虽然可以承载实时性业务中的时分复用业务，但每一个节点的延时都要大于SDH传输制式，特别是故障时系统切换时间较SDH传输制式长(有时甚至以秒计)，所以ATM技术一般不用于时分复用业务的承载。另外，ATM没有低速率接口，需增加接入设备，设备价格高且协议复杂。对于视频业务，由于其具有很高的突发度，而ATM恰恰能够很好地支持具有突发性的可变比特率业务，并且其固有的设计已经充分考虑了业务QOS(服务质量)问题，因此可以实现承载。
然而对于非实时性业务的传输，ATM存在带宽利用率较低的问题，且没有音频等低速接口，需设接入设备。
(3)SDH及基于SDH的多业务传送平台(MSTP)
SDH是最适合实时性业务中时分复用业务的承载技术，但无法解决实时性业务中视频信号和实时性业务及非实时性业务中以太网的传输问题。SDH接口种类单一，仅具有PDH系列标准接口(E1/E3/STM-le)。传输窄带业务(话音、数据、宽带音频)时，需增加接入设备(PCMD/l设备)；无直接的视频和LAN接口，需外部增加视频CODEC和Ethernet路由器；对Ethernet业务，一般只提供ZMb/s的传输带宽，存在性能瓶颈；对广播音频业务，仅提供3kHz的传输带宽，难以满足高保真的广播效果；一般只提供点对点的通信信道，难以满足大量共线式通信信道的要求。
同时SDH只能向用户提供固定速率的信道，不能动态分配带宽，不能进行统计复用，对总线型宽带数据业务及图像业务的支持困难。
MSTP克服了SDH设备中的一些不足，随着技术不断的发展成熟，越来越适合各种通业务的承载，但仍需增加接入设备。
(4)RPR
对于实时性时分复用业务，RPR技术虽然定义了协议，但需在实际中得到进一步验证。
对于数据业务，RPR具备绝对的优势，可根据用户需求分配带宽，支持空间复用技术和统计复用技术，在网络正常运营的情况下，可使带宽利用率相对SDH网络提高3-4倍。RPR还可对数据业务进行优化，有效支持IP的突发特性。
对于有实时性要求的数据业务，RPR可以提供不同等级的服务和基于不同等级业务的环保护功能来保障数据业务的实时性，在保障实时性方面和故障倒换时间(16ms-50ms)上可与SDH技术媲美，而在带宽利用率上比SDH传输数据业务大大提高。特别是它对视频业务的承载，目前数据视频监控市场的主流设备提供商，都将其系统构建在基于IP的MPEGZ编码和压缩技术，以及基于IP的视频数据存储、检索和访问控制技术上，这些系统所采用的摄像头基本上都可以直接提供MPEGZ编码及以太网数据端口，因此，由RPR技术来承载视频监控系统，用户数据能继续保持以太网帧格式，省略复杂的映射过程，并对用户分组进行严格的服务质量等级分类；并能提供严格的延时和抖动保障机制，视频图像清晰、画面流畅，完全达到高速铁路/公路监控图像的要求。但业务接口同SDH、MSTP、ATM、IP一样，必须借助于接入设备来提供低速数据接口。
2.带宽利用率
OTN:开销<2%，带宽利用率较高。
ATM:开销约为12.8%，带宽利用率低。
SDH:开销占3.7%，但由于其需预留保护带宽，带宽利用率较低。
RPR:开销占3.7%，同时采用统计空间复用技术，使带宽利用率大大提高。
3.环网保护能力、可靠性
OTN:采用双环设计网络，具有自愈保护功能，并且保护倒换时间小于50ms。
ATM:主要进行VC保护。
SDH及MSTP的网络:具有强大的保护恢复能力，并且保护倒换时间小于50ms。
RPR:网络具有强大的保护恢复能力，并且保护倒换时间小于50ms。
4.成熟度及发展前景
OTN:国内轨道交通领域已得到较多运用，但油田和长输管线比较少，作为西门子的专利技术比较成熟，在专网需求方面能够予以专属研发和更新，发展速度较快。
ATM:技术、设备复杂，随着IP技术的发展，IP质量保证问题的解决，对ATM技术应用带来较大冲击，其发展前景不好。
SDH及MSTP:SDH技术很成熟，有着广泛的应用基础；MSTP是在SDH基础上发展起来的，目前还在不断完善，功能越来越强。
RPR:目前还未得到较大规模的应用，需在实践中进行验证，但其技术先进，发展前景好。
二、光通信传输网络在油气田和长输管线上的应用
通过上述对比可以看出，四种技术各有优劣，应用在油气田和长输管道上，应综合考虑工程实际，合理优化，选择适合油气田和长输管道传输技术发展方向的技术或技术组合，极大地提高效率，降低成本。
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2.1扩大了单一波长传输的容量
当今社会仅单一波长传输的容量就高达40Gbit/s，并且相关部门在这个基础上已经开始研究160Gbit/s的传输技术。在研究40Gbit/s以上的传输技术时，应该对光纤的PMD做出具体的要求。2002年，美国优先在LTU-TSG15会议中提出了将新的光纤类别引入40Gbit/s系统的倡议。并且认为在PMD传输中一些问题有待探讨。我们坚信在不久的将来，举世瞩目的专门的40Gbit/s的光纤类型将会出现。
2.2超长距离的传输
在传输网络的骨干中，理想的传输形式莫过于无中继的传输。迄今为止，一部分公司正在采用的技术是色散齐理，它能够实现：最短2000千米至最长5000千米的无电中继类型的传输。另一部分公司正在不断改进，提升完善光纤指标，应用拉曼光，放大光传输距离的延长。
2.3适应DWDM运用
普遍应用的是32×DWDM系统，64×和32×10Gbit/s的系统正在研发中，已经取得了不小的进展。DWDM技术得到了广泛的应用，各研究机构必须加强光纤非线性标准的严格控制。最新推出的ITU-T技术很好地针对光纤制定了测试方法标准，完成了非线性属性的标准。明确非线性的测试指标，提出有效面积的相应指标，尤其要完善光纤的非线性的特性。
3光纤通信发展现状
3.1普通光纤发展现状
我们最常见的光纤就是普通光纤。光通信技术的进步，系统逐步发展，单一波长信息容量和光中继距离的加大G652光纤的性能产生了进一步提升的可能，表现在不同的区域，一种符合ITUTG654规定截止波长的单模光纤，还有符合G653规定的单模光纤，做出了发展性完善。
3.2核心网发展现状
我国的几大干线已经全面地采用了光缆，多模的光纤遭到合理淘汰，全面实施单模光纤。常用的有G652和G655两种光纤。G653在我国初步使用后，今后不会继续发展。G654也因为不能实现该种通信方式系统容量的大幅度增加，因此从来没有使用到我国陆地光缆中。干线光缆主要在室外，多数使用分立光纤，这些光缆中的旧式结构已经停用。
3.3接入网光缆发展现状
接入网的光缆具有分支多、距离短、分差频繁等特点，通常通过增多光纤芯数的方法来增加网容量。由于市内管道的管道内径一定，结合光纤的芯数增多和集装密度的增大减轻光缆重量，缩小光缆直径十分重要。接入网通常采用的是G652单模光纤或者是G652C低水峰的单模光纤。后者在我国只有少量投入使用。
3.4室内光缆发展现状
室内光缆通常需要能够满足不同的要求，具备多种功能。比如说数据、话音以及视频信号的传送，还可能在遥控和传感器中得到应用。IEC的电缆分类中，指出了室内光缆。它至少要包括两大部分，即局内光缆与综合布线。综合布线的光缆一般布放在室内的用户端，主要用途就是供用户使用，因此必须要全面考虑到它的易损性。局用光缆主要布放在中心局以及其他各类电信机房内，布放的位置相对固定。
3.5通信光缆在电力线路内
光纤只是一种介电质，光缆却可以是一种全介质，而且是完全无金属的。这种全介质的光缆将会成为电力系统中最理想的线路。在电线杆的敷设中普遍应用两种全介质光缆的两种主要结构：一种是用于架空地线的缠绕式的结构，另一种是全介质自承式的结构。因为全介质自承式的结构可以单独地布放，适应范围广，在我国当下的电力系统改造过程中得到了广泛实施。国内已经生成许多种类达到市场要求的ADSS光缆，但是在其产品的结构和性能等方面还需要更进一步的完善。
4光纤通信的主要应用形式
在光纤通信的各种应用形式中，最普遍最常见的就是电子公文。当代社会的信息化逐渐发达，网络用户需求不断上涨，无纸化办公成为一种时尚。这就出现了电子公文。
4.1电子公文与纸质公文的共性和差别
纸质办公是一种传统的办公模式，在历经了多年的传承之后，在为人们传递信息的同时也暴露出了许多的问题，类似于容易流失，耗费资源，流转较慢等。电子公文的产生就有了很大的区别。虽然两者都是信息流传的载体，但是电子公文具有显而易见的优越性。现代化信息社会必须有无纸化，在此基础上朝着网络化、信息化、科学化、自动化、智能化的趋势快速发展。
4.2电子公文的必要性
传统观念认为电子公文要应用计算机操作，十分不便，更加依赖于直观的纸质公文，但是纸质公文存在严重的资源浪费、信息遗失和字迹模糊等缺陷，所以，电子公文代替纸质公文始终是必然的趋势。相对于纸质公文在日常工作中的收文登记，承办传阅过程中对手工以及腿功的依赖，以及在领导外出时，公文传递的不便，电子公文只需要一台电脑和一根网线就能够轻松地解决问题，而且保证省时省力，可复制，可粘贴，可备份，超值又有效。利用空间小，保存时间久，受外界因素影响小。
4.3电子公文技术问题
电子公文要想能够实现无纸化的办公条件，必须依靠人们的共同努力，制造出一套良好的、完善的、实用的管理制度，保证电子公文的高效性和安全性，避免公文的非法泄露。电子公文是信息传播的载体，是传递讯息的渠道，随着现代化办公水平的提高，电子公文的质量也必须精益求精。所以，必须明确电子公文的几项专业技术，抓住进步的空间。电子公文不能满足于现有的硬件配置。在软件设计方面存在功能上、安全性、操作中的缺陷。实际应用过程中，计算机操作人员的技术掌握和应用能力不到位。软件的后续升级不及时，其他软件系统的兼容性存在问题。
5光纤通信的发展与展望
就光纤通信的具体应用的详细分析，让我们更好地了解了光纤通信技术。光纤通信技术已经成为现代化信息时代的必要性存在。现在从关键点回复到光纤通信的全局考虑，光纤通信的未来发展趋势十分可观。可发展的趋势涉及很多领域，下面就让我们进入深入详细的探讨。
5.1光网络智能化
光网络智能化的实现是在光纤通信技术当中十分关键的研发方向，在光纤通信技术将近40年的发展历程中，传输一直占据着主要地位，成为光通信技术的干线。伴随着计算机技术的连续进步和发展，完美地将通信技术与计算机技术结合起来，促使网络技术发生更高层次的发展和进步。现代光网络在实现传输的同时，结合了连续控制技术、自动发现能力和更加完善实用的保护和恢复功能系统，真正实现了光网络的智能化。
5.2全光网络
全光网络是光纤通信技术在发展过程中的最高层次，是光线技术发展到顶端的最理想阶段，也是未来通信网络将要发展成为的最终目标，也就是说未来的通信网络就是属于全光的时代。原始的全光网络对于实现节点处的全光化虽然是可操作的，但是在各网络节点处采用的仍然是电器件，这就会阻碍光纤通信容量的稳步提升，所以，全光网络就是光纤通信网络不断发展的终极目标。
5.3光器件集成化
在光电子器件发展的过程中，追求的就是光器件集成化的真正实现。考虑到全光通信网络实现过程中的关键点，器件的集成十分重要，器件的集成更是全光网络通信技术的核心技术。将检测器、激光器、调制器和其他类型的集成芯片集成到一个芯片中才能完成光子集成芯片的制造。这些集成是通过往不同材料的各种薄膜介质表层上的连续沉积来实现的，主要应用的材料有磷化铟和砷化铟镓等等。这是一种十分复杂的技术，但是由于传统互联网接入技术有限，接入带宽不足，以及现代互联网多媒体的发展需求，单纯地通过改良设备来扩大宽带，提高速度的做法是很不现实的，我们必须实现光器件的集成，从而保证光纤通信的发展核心坚固扎实。
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光纤通信是利用光作为信息载体、以光纤作为传输的通信方式。在光纤通信系统中,作为载波的光波频率比电波的频率高得多,而作为传输介质的光纤又比同轴电缆或导波管的损耗低得多,所以说光纤通信的容量要比微波通信大几十倍。光纤是用玻璃材料构造的,它是电气绝缘体,因而不需要担心接地回路,光纤之间的串绕非常小;光波在光纤中传输,不会因为光信号泄漏而担心传输的信息被人窃听;光纤的芯很细,由多芯组成光缆的直径也很小,所以用光缆作为传输信道,使传输系统所占空间小,解决了地下管道拥挤的问题。
光纤通信在技术功能构成上主要分为:(1)信号的发射;(2)信号的合波;(3)信号的传输和放大;(4)信号的分离;(5)信号的接收。
2.光纤通信技术的特点
(1)频带极宽,通信容量大。光纤比铜线或电缆有大得多的传输带宽,光纤通信系统的于光源的调制特性、调制方式和光纤的色散特性。对于单波长光纤通信系统,由于终端设备的电子瓶颈效应而不能发挥光纤带宽大的优势。通常采用各种复杂技术来增加传输的容量,特别是现在的密集波分复用技术极大地增加了光纤的传输容量。目前,单波长光纤通信系统的传输速率一般在2.5Gbps到1OGbps。
(2)损耗低,中继距离长。目前,商品石英光纤损耗可低于0~20dB/km,这样的传输损耗比其它任何传输介质的损耗都低;若将来采用非石英系统极低损耗光纤,其理论分析损耗可下降的更低。这意味着通过光纤通信系统可以跨越更大的无中继距离;对于一个长途传输线路,由于中继站数目的减少,系统成本和复杂性可大大降低。
(3)抗电磁干扰能力强。光纤原材料是由石英制成的绝缘体材料,不易被腐蚀,而且绝缘性好。与之相联系的一个重要特性是光波导对电磁干扰的免疫力,它不受自然界的雷电干扰、电离层的变化和太阳黑子活动的干扰,也不受人为释放的电磁干扰,还可用它与高压输电线平行架设或与电力导体复合构成复合光缆。这一点对于强电领域(如电力传输线路和电气化铁道)的通信系统特别有利。由于能免除电磁脉冲效应,光纤传输系还特别适合于军事应用。
(4)无串音干扰,保密性好。在电波传输的过程中,电磁波的泄漏会造成各传输通道的串扰,而容易被窃听,保密性差。光波在光纤中传输,因为光信号被完善地限制在光波导结构中,而任何泄漏的射线都被环绕光纤的不透明包皮所吸收,即使在转弯处,漏出的光波也十分微弱,即使光缆内光纤总数很多,相邻信道也不会出现串音干扰,同时在光缆外面,也无法窃听到光纤中传输的信息。
除以上特点之外,还有光纤径细、重量轻、柔软、易于铺设;光纤的原材料资源丰富,成本低;温度稳定性好、寿命长。由于光纤通信具有以上的独特优点,其不仅可以应用在通信的主干线路中,还可以应用在电力通信控制系统中,进行工业监测、控制,而且在军事领域的用途也越来越为广泛。
3.光纤通信技术在有线电视网络中的应用
20世纪90年代以来,我国光通信产业发展极其迅速,特别是广播电视网、电力通信网、电信干线传输网等的急速扩展,促使光纤光缆用量剧增。广电综合信息网规模的扩大和系统复杂程度的增加,全网的管理和维护,设备的故障判定和排除就变得越来越困难。可以采用SDH+光纤或ATM+光纤组成宽带数字传输系统。该传输网可以采用带有保护功能的环网传输系统,链路传输系统或者组成各种形式的复合网络,可以满足各种综合信息传输。对于电视节目的广播,采用的宽带传输系统可以将主站到地方站的所需数字,通道设置成广播方式,同样的电视节目在各地都可以下载,也可以通过网络管理平台控制不同的站下载不同的电视节目。
有线电视网络在全国各地已基本形成,在有线电视网络现有的基础上,比较容易地实现宽带多媒体传输网络,因此在目前的情况下,不应完全废除现有的有线电视网,而用少量的投资来完善和改造它,满足人们的目前需要。很多地区的CATV已经是光纤传输,到用户端也是同轴电缆进入千万家。但是现在建设的CATV大多是单向传输,上行信号不能在现有的有线电视网中传送。可以通过电信网PSTN中语音通道或数据通道形成上行信号的传送,也可以通过语音接入系统来完成。将电话接到各用户,这样各用户间即可以打电话,也可以利用广电自己的综合信息网中的宽带传输系统构成广电网中自己的上行信号的传送,组成了双向应用的Internet网。
现在光通信网络的容量虽然已经很大,但还有许多应用能力在闲置,今后随着社会经济的不断发展,作为经济发展先导的信息需求也必然不断增长,一定会超过现有网络能力,推动通信网络的继续发展。因此,光纤通信技术在应用需求的推动下,一定不断会有新的发展。
参考文献:
[1]王磊,裴丽.光纤通信的发展现状和未来[J].中国科技信息,2006,(4)
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在光纤通信系统中，由于光纤存在损耗和色散，从而使传输容量和距离在很大程度上都受到了限制。光孤子通信的出现极其有效的解决了光纤色散问题。所谓光孤子通信是在光纤长距离传输中，用光孤子超短光脉冲做信息载波，信号的波形和速率始终保持不变，并且可以到近零误码率信息传递的通信方式。
3光纤通信技术的发展趋势
3.1超大容量、超长距离传输技术
WDM虽然能极大地改善光纤传输系统的频带利用率，但是随着通信需求的距离不断加大，就需要一门更好的技术来支持超长距离传输，因此就有了DWDM（密集波分复用技术）及OTDM（光时分复用技术）和WDM（波分复用技术）相结合的产生。这种结合技术的优势在于极大的提升光通信系统的传输速率和传输带宽。依靠WDM（波分复用技术）和OTDM（光时分复用技术）来提高光纤通信系统的传输带宽的效果是一定的，因此可以把多个光时分复用信号进行波分复用，从而提高系统的传输带宽。RZ（归零）编码的占空比在光纤通信中对光纤的PDM（偏振模色散）和非线性适应能力很强，此外RZ编码信号的占空比在超高速系统中很小，这对色散的要求也降低了，所以一般超大容量的通信系统都采用RZ编码传输。
3.2全光网络（AONAllOpticalNetwork）
全光网是指信号在网络中传输和交换的过程中始终以光的形式存在，只在出入网络时才进行电/光和光/电的变换。由于在传输的整个过程中都没有电的处理，所以极大的提高了网络资源的利用率，通信网干线总容量的进一步提高。全光网络不能独立在通信系统中存在,它必须要结合因特网、移动通信网等通信技术，因此光网络必将向着服务多元化和资源配置的方向发展。全光网络网络结构十分的简洁，组网也十分的灵活可变，可在不附加任何的交换处理设备的情况下随意添加新的节点。全光网络不仅能提供超大带宽、极高处理速率和极低误码率，而且也具有良好的透明性、兼容性、可靠性、开放性和可扩展性。从光纤通信的发展趋势来看，未来信息网络的核心将是建立一个一光交换技术为主的光网络层，消除电光瓶颈也是未来光通信发展的必然趋势。
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沅陵远方集控计算机监控系统采用北京中水科技有限公司开发的全开放、分层分布式H9000V4.0系统由一（两）套数据采集服务器群、两台操作员站、一台工程师站、一台培训工作站、一台语音报警站、一台报表服务器、两台远动工作站、一台厂内通信工作站（用于基地内通信）和两台Ⅰ区核心交换机组成。集控侧监控系统同样采用双冗余配置并与电厂侧监控系统在功能上完全对等且互为备用，形成一套完整的监控系统。沅陵基地监控网通过PTN及光纤直连两个1000Mb不同的通信通道与凤滩厂区的监控计算机系统通信，预留1000MbSDH通道为应急冷备用通道，形成完整监控网，控制以沅陵基地的系统为主，前方的系统备用，实施远程监视与控制。根据电监会安全[2006]34号文《电监会关于主机加固的规定》，电厂监控系统等关键应用系统的主服务器，以及网络边界处的通信网关、WEB服务器等，应该使用安全加固的操作系统，采用专用软件强化操作系统访问控制能力。故本期共配置了5套操作系统加固软件以满足系统安全防护的要求。远方监控系统没有采用传统的规约打包式传输方式，而采取沅陵调度大楼控制终端直接与电厂侧现地控制单元通讯的“直采直送”方式，将远程控制、采集延时控制在5ms以内，满足国家电网公司对智能化电厂的数据及时性要求。同时采用双中心冗余配置对时系统，凤滩主站、沅陵从站，确保系统时钟一致性（如图1~2）。
3系统光纤通信案例分析
远方集控SDH建设采用NEC的U-NODE设备，建设内容如下：沅陵：沅陵基地配置1套NECU-NODEWBM设备，配置2块L-16.2光板分别对凉水井变和凤滩后方，1块L-1.2光板对凤滩前方，1块GBEM板和1块FEH板。凤滩：由于凤滩后方NECU-NODEBBM设备主框插槽已满，无法新上2.5Gb/s光板，因此本工程在凤滩后方NECU-NODEBBM设备上配置1个EXT16（2.5Gb/s）扩展（含2块PSW板的更换）子框和1块L-16.2光板，以及1块FEH板。凉水井变：凉水井220kV变现有NECU-NODEWBM设备。
4试验调试
调度软交换系统试验调试工作从2012年12月30日开始，完成了系统功能试验与网络可靠性试验。经过一段时间的试运行，系统各项性能稳定。PTN设备2013年1月22日由由湖南省电力公司信息通信公司信息通信运维中心组织，使用专业网络测试工具Smartbits600B网络性能分析仪对PTN传输通道性能进行测试（详见凤滩电厂沅陵基地至后方机房网络传输通道测试报告）。并与SDH设备的性能进行了比较，从数据上说明了PTN设备在以太网的传输效率高于SDH设备。整体试验达到前期方案要求，没有出现漏项缺项情况，试验数据可靠真实。通过联调试验，检验了SDH、PTN通道的可靠性，二次防护网、调度数据网的稳定性，检测了PTN及调度数据网等系统各项切换的延时及稳定性，试验数据满足要求，SDH、PTN、二次防护网、调度数据网已具备正式投运条件。
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1.2DWDM光纤通信在铁路通信系统中的应用
DWDM光纤通信技术是借助单模光纤宽带与损耗低的特点，由多个波长构成载波，许可各个载波信道能同时在同一条光纤里传输，如此一来，在给定信息传输容量的情况西夏，就能降低所需光纤的总量。使用DWDM技术，单根光纤能传输的最大数据流量可以高达400Gb/s。DWDM技术最显著的优点就是其协议与传输速度是没有关联的，以DWDM技术为基础的网络可以使用IP协议、以太网协议、ATM等进行数据传输，每秒处理数据流量在100Mb~2.5Gb之间。也就是说，以DWDM技术为基础的网络能在同一个激光信道上以各种传输速度传输各种类型的数据流量。当前，在国内铁路通信网里DWDM技术得到了广泛应用，其中沪杭-浙赣铁路干线就是国内第一条使用DWDM光纤传输系统的铁路。此外，京九、武广等铁路的DWDM光纤传输系统也在建设与使用中。就拿京九铁路来说，京九铁路线使用的是具有开放性的DWDM系统和设备，能兼容各种工作波长以及厂商的SDH设备。波道数量为16，波道速率基础为每秒2.5Gb，借助京九线20芯光缆里的2芯G.652单模光纤，使用单纤单向传输的方式，也就是说相同波长在两个方向上都能多次使用，光接口满足ITU-TG.692协议的标准。
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2.1将朝着超高速系统发展随着现代科技的飞速发展，光纤通信技术已经拥有了更快的传输速度，为了最大限度的满足社会发展的需求，光纤通信技术必然会朝着超高速系统的方向发展。推动光纤通信技术传输速度的提升能够给我们带来下面两个优势：一方面是光纤通信技术朝着超高速系统发展会极大的提高新业务的传输容量；另一方面是随着光纤通信技术传输速度的提升能够确保多媒体和宽带等不同技术功能的更好实现。另外，全光传输距离的增加也能够在一定程度上增加光纤传输容量。所以，超高速系统应该是未来光纤通信技术的主要发展方向。
2.2将朝着更大的容量发展光纤通信技术的发展要求其拥有更大的容量，现阶段，光纤通信应用的带宽只有百分之一，剩余的99%的带宽无法充分的利用起来。所以为了避免光纤带宽的浪费，我们必须要尽快的开发光纤通信容量。随着现代科学技术的发展，光纤通信技术具备的传输容量越来越大，在未来的几年之内将其容量扩充到目前的几十甚至几百倍也不是没有可能性的。
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二、技术需求分析光交换技术
由于光纤通信将光作为载体，要将其用于高清晰多媒体领域，需要解决的首要问题便是传输与光交换。其传输损耗因为使用的介质的改变而大大降低，使得传输问题不再那么棘手。光交换技术主要包括了光分组的产生技术，光分组后再生技术，光分组缓存技术等。而其最主要的目的是为各个端口提供光通道或是无限传输方式，以支持各类型数据的传输。而如今已经实现的光突发交换技术将DWDM技术所扩展的带宽进行了充分利用，可以不经由光电相互转化而直接实现“T比特级别光路由器”，为实现高清晰多媒体数据的传输提供了可能性。
光纤接入技术正是由于高清晰多媒体领域对于高质量视频通信媒体业务和高速数据通信的需求，使得光纤接入技术得以被关注，进而得以实现。光纤接入技术的优势在于其极大程度地降低了故障发生的频率，进而降低了维护费用与使用成本，促进了新设备的不断研发与升级。人民生活水平的日益提高，使其无法再满足于以往传统接入方式的传输速度，高清晰多媒体成为其竞相追逐的对象，而其费用的低廉使其适用度逐步拓展，所以光纤接入技术必将是光纤通信技术在高清晰多媒体领域应用与发展的必然趋势。
波分复用技术光纤传输容量的爆炸式膨胀正是得益于波分复用技术。以光波的不同波长作为低损耗窗口信道划分的重要依据，在其划分完毕之后，再用波分复用器将光载波再一次合并，进而在光纤通道中完成传输，最后在到达接收端时用复用器再将光波进行分离，这样便实现了在一个光纤中多路光信号的传输过程。这样的一个过程使得传输信息容量得到了极大扩展，大量复杂数据的传输在极短的时间内就可以完成，正符合高清晰多媒体的需求。
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光纤通信是利用光作为信息载体、以光纤作为传输的通信方式。可以把光纤通信看成是以光导纤维为传输媒介的“有线”光通信。光纤由内芯和包层组成，内芯一般为几十微米或几微米，比一根头发丝还细；外面层称为包层，包层的作用就是保护光纤。实际上光纤通信系统使用的不是单根的光纤，而是许多光纤聚集在一起的组成的光缆。由于玻璃材料是制作光纤的主要材料，它是电气绝缘体，因而不需要担心接地回路；光波在光纤中传输，不会发生信息传播中的信息泄露现象；光纤很细，占用的体积小，这就解决了实施的空间问题。
二、光纤通信技术的特点
2.1频带极宽，通信容量大。光纤的传输带宽比铜线或电缆大得多。对于单波长光纤通信系统，由于终端设备的限制往往发挥不出带宽大的优势。因此需要技术来增加传输的容量，密集波分复用技术就能解决这个问题。
2.2损耗低，中继距离长。目前，商品石英光纤和其它传输介质相比的损耗是最低的；如果将来使用非石英极低损耗传输介质，理论上传输的损耗还可以降到更低的水平。这就表明通过光纤通信系统可以减少系统的施工成本，带来更好的经济效益。
2.3抗电磁干扰能力强。石英有很强的抗腐蚀性，而且绝缘性好。而且它还有一个重要的特性就是抗电磁干扰的能力很强，它不受外部环境的影响，也不受人为架设的电缆等干扰。这一点对于在强电领域的通讯应用特别有用，而且在军事上也大有用处。
2.4无串音干扰，保密性好。在电波传输的过程中，电磁波的传播容易泄露，保密性差。而光波在光纤中传播，不会发生串扰的现象，保密性强。除以上特点之外，还有光纤径细、重量轻、柔软、易于铺设；光纤的原材料资源丰富，成本低；温度稳定性好、寿命长。正是因为光纤的这些优点，光纤的应用范围越来越广。
三、不断发展的光纤通信技术
3.1SDH系统光通信从一开始就是为传送基于电路交换的信息的，所以客户信号一般是TDM的连续码流，如PDH、SDH等。伴随着科技的进步，特别是计算机网络技术的发展，传输数据也越来越大。分组信号与连续码流的特点完全不同，它具有不确定性，因此传送这种信号，是光通信技术需要解决的难题。而且两种传送设备也是有很大区别的。
3.2不断增加的信道容量光通信系统能从PDH发展到SDH，从155Mb/s发展到lOGb/s，近来，4OGB/s已实现商品化。专家们在研究更大容量的，如160Gb/s(单波道)系统已经试验成功，目前还在为其制定相应的标准。此外，科学家还在研究系统容量更大的通讯技术。
3.3光纤传输距离从宏观上说，光纤的传输距离是越远越好，因此研究光纤的研究人员们，一直在这方面努力。在光纤放大器投入使用后，不断有对光纤传输距离的突破，为增大无再生中继距离创造了条件。
3.4向城域网发展光传输目前正从骨干网向城域网发展，光传输逐渐靠近业务节点。而人们通常认为光传输作为一种传输信息的手段还不适应城域网。作为业务节点，既接近用户，又能保证信息的安全传输，而用户还希望光传输能带来更多的便利服务。
3.5互联网发展需求与下一代全光网络发展趋势近年来，互联网业发展迅速，IP业务也随之火爆。研究表明，随着IP业的迅速发展，通信业将面临“洗牌”，并孕育着新技术的出现。随着软件控制的进一步开发和发展，现代的光通信正逐步向智能化发展，它能灵活的让营运者自由的管理光传输。而且还会有更多的相关应用应运而生，为人们的使用带来更多的方便。
综上所述，以高速光传输技术、宽带光接入技术、节点光交换技术、智能光联网技术为核心，并面向IP互联网应用的光波技术是目前光纤传输的研究热点，而在以后，科学家还会继续对这一领域的研究和开发。从未来的应用来看，光网络将向着服务多元化和资源配置的方向发展，为了满足客户的需求，光纤通信的发展不仅要突破距离的限制，更要向智能化迈进。
四、光纤链路的现场测试
4.1现场测试的目的对光纤安装现场测试是光纤链路安装的必须措施，是保证电缆支持网络协议的重要方式。它的目的在于检测光纤连接的质量是否符合标准，并且减少故障因素。
4.2现场测试标准目前光纤链路现场测试标准分为两大类：光纤系统标准和应用系统标准。①光纤系统标准：光纤系统标准是独立于应用的光纤链路现场测试标准。对于不同的光纤系统，它的标准也不同。目前大多数的光纤链路现场检测应用的就是这个标准。②光纤应用系统标准：光纤应用系统标准是基于安装光纤的特定应用的光纤链路现场测试标准。这种测试的标准是固定的，不会因为光纤系统的不同而改变。
4.3光纤链路现场测试光纤通信应用的是光传输，它不会受到磁场等外界因素的干扰，所以对它的测试不同于对普通的铜线电缆的测试。在光纤的测试中，虽然光纤的种类很多，但它们的测试参数都是基本一致的。在光纤链路现场测试中，主要是对光纤的光学特性和传输特性进行测试。光纤的光学特性和传输特性对光纤通信系统对光纤的传输质量有重大的影响。但由于光纤的特性不受安装的影响，因此在安装时不需测试，而是由生产商在生产时进行测试。
4.4现场测试工具①光源：目前的光源主要有LED（发光二极管）光源和激光光源两种。②光功率计：光功率计是测量光纤上传送的信号强度的设备，用于测量绝对光功率或通过一段光纤的光功率相对损耗。在光纤系统中，测量光功率是最基本的。光功率计的原理非常像电子学中的万用表，只不过万用表测量的是电子，而光功率计测量的是光。通过测量发射端机或光网络的绝对功率，一台光功率计就能够评价光端设备的性能。用光功率计与稳定光源组合使用，组成光损失测试器，则能够测量连接损耗、检验连续性，并帮助评估光纤链路传输质量。③光时域反射计：OTDR根据光的后向散射原理制作，利用光在光纤中传播时产生的后向散射光来获取衰减的信息，可用于测量光纤衰减、接头损耗、光纤故障点定位以及了解光纤沿长度的损耗分布情况等。从某种意义上来说，光时域反射计(OTDR)的作用类似于在电缆测试中使用的时域反射计（TDR），只不过TDR测量的是由阻抗引起的信号反射，而OTDR测量的则是由光子的反向散射引起的信号反射。反向散射是对所有光纤都有影响的一种现象，是由于光子在光纤中发生反射所引起的。:
虽然目前光通信的容量已经非常大，但仍有大量应用能力闲置，伴随着社会经济和科学技术的进一步发展，对信息的需求也会随之增加，并会超过现在的网络承载能力，因此我们必须进一步努力研究更加先进的光传输手段。因此，在经济社会发展的推动下，光通信一定会有更加长久的发展。
参考文献：
[1]王磊，裴丽.光纤通信的发展现状和未来[J].中国科技信息.2006.(4).
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1.共模电感它的插入损耗与阻抗在地磁场作用下变得很高，在干扰抑制方面有着较好的效果，其初始导磁率也非常高，无共振插入损耗特性能在较宽的频率范围内体现。高初始导磁率：与铁氧体相比要超出5-20倍，所以它的插入损耗很大，比铁氧体更能抑制传导干扰。高饱和磁感应强度：比铁氧体高2-3倍。在电流强干扰的场合不易磁化到饱和。卓越的温度稳定性：较高的居里温度，在有较大温度波动的情况下，合金的性能变化率明显低于铁氧体，具有优良的稳定性，而且性能的变化接近于线性。灵活的频率特性：而且更加灵活地通过调整工艺来得到所需要的频率特性。通过不同的制造工艺，配合适当的线圈炸熟可以得到不同的阻抗特性，满足不同波段的滤波要求，使其阻抗值大大高于铁氧体。2.共模滤波器噪声信号可经由有源EMI滤波技术来做实时补偿。所谓有源共模EMI滤波器（英文缩写ACMF）在工作中是先收集共模信号，然后通过反馈，动态输出一个与所采样的噪声电流（电压）大小相等、方向相反的补偿电流（电压），其实质是为共模电流提供一个极低阻抗的内部回路。图1示出其原理图。其中，Path1指共模噪声源S1通过分布电容CD流入地的共模电流路径，在无滤波器时共模噪声inoise将通过CP全部注入地。ACMF将产生一个补偿电流，为inoise提供低阻抗分流支路Path2，从而使其尽量沿Path2路径流过。理想时icomp=-inoise，可使流入地的共模电流为零，从而达到衰减共模电流的目的，以满足电磁干扰的标准。
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近几十年来，通信技术发展迅速，随着通信技术要求越来越高，光纤通信具有带宽高、出错率小、传输快速等特点，使其逐渐走进人们视野，成为应用最广泛的通信技术。目前，我国主干网基本上也都是光纤通信，但仍存在一些不足。为了更好、更安全的通信，我们需了解光纤通信技术的发展史。光纤通信技术起源于国外，20世纪五六十年代，开始研制出光纤，但那个时候光纤的损耗高达每千米358分贝。后又经过英国科学家几年的研究，研究出理论损耗可以减少到每千米19分贝的新型光纤。接着日本也开始研究光纤，但还是没能达到最低损耗。最后，康宁公司采用粉末法研制出了每千米损耗20分贝的石英光纤。最近，掺锗石英光纤损耗降到了每千米0.2分贝，已经达到了石英光纤理论上提出的最低损耗极限。
3 光纤通信技术
3.1 光纤通信技术概述
光纤采用光波通信，光纤是一种由玻璃或塑料制成的纤维,利用全反射原理来传输信息的材料。光纤的发射装置的一端采用发光二极管或者一束激光将光脉冲传输至光纤，另一端接收装置采用光敏元件检测脉冲信号。光纤又分单模光纤和多模光纤，单模光纤的直径在8um-10um之间，多模光纤的直径有50um和62.5um两种。两者相比，单模光纤的传输距离更长。
3.2 光纤通信技术的特点
3.2.1 传输带宽高、容量大
光纤与双绞线和同轴电缆相比，其传输带宽高及信息容量大。带宽高和光纤的直径没有直接关系，即：不会由于光纤的直径大而带宽高 。随着光纤通信系统各个终端设备技术的改进，与密集波分复用技术结合应用，使得光纤的通信带宽高及信息容量大。
3.2.2 损耗低，传输距离长
在光纤、双绞线和同轴电缆三种传输介质中，光纤的传输损耗最低。由于损耗低，那么传输的距离相对而言也就长。减少了通信系统中的中继器使用量，从而降低了布置整个系统的成本，直接给运营商带来更好的经济利益。
3.2.3 抗干扰性好，保密性强
光纤以石英为材料制成，石英有较好的绝缘性、抗腐蚀性，从而抗电磁波干扰性强，不会形成接地回路。一般电磁波传输容易泄露信息，从而保密性差，而光纤基本上不会发生串扰现象，保密性强。光纤在通信中，受环境影响极小，可见光纤适用于强电领域。光纤还有质量小，轻便，布网方便，成本低，原材料石英丰富，耐高温等特点。
4 现代光纤通信技术的现状
21世纪，光纤通信技术快速发展起来。光纤通信技术主要是引入了光纤接入网技术和波分复用技术，从而大大的提高了通信的质量和安全性。
4.1 光纤接入网技术
光纤接入网技术是光纤通信技术一个全新的领域，来实现信息快速和高速传输，满足了人们生活的需求。光纤接入网技术由宽带的主干传输网络和用户接入各部分组成。光纤接入网技术的关键环节或者最后一个环节就是用户接入技术。要想所有用户实现信息的高速传输，满足用户的带宽需求，用户接入技术主要是对接入网的用户终端而言，通过该技术为用户提供方便，方便为用户提高不受限制的宽带，来满足用户需求。光纤接入网技术除了为网络通信主干网负责数据传输外，还负责网络中所有用户接入网络的用户接入技术。目前，根据光纤宽带的接入位置，来进一步区分光纤，主要有FTTB、FTTC、FTTCab、FTTH等类型。首先，介绍光纤到户技术，简称FTTH。光纤到户技术主要在光纤宽带接入方面来提供全光的接入方式。光纤到户技术利用光纤带宽的特点，先收集宽带信息，接下来整理处理宽带信息，最后传输宽带信息。通过这样的操作来给用户提供所需要的带宽，来满足用户上网需求和信息传输需求。可见，光纤接入网的最后一个环节是光纤到户技术。根据光纤到户技术不同的应用来看主要分为光纤有源接入技术和光纤无源接入技术两种形式。光纤有源接入技术实际上就是点到点的P2P技术，其主要为用户可以实现用户PC到服务器终端的直接连接，P2P可以实现高带宽接入；光纤无源接入技术则为一点到多点的XPON技术。传统网络通信方式一般都具有通信瓶颈的问题，光纤接入网技术能够很好地解决这个问题，能够满足主干网络或者核心网络的传输通信信息量。为了更好地满足用户和网络的传输需求，通常光纤接入网技术会结合SDH. ATM等多种技术混合使用，产生GPON、APON和EPON三种技术。一般而言，在电路交换性的业务通常使用GPON技术；只在信息传输过程中起到点对多点的连接作用的是EPON；相比较而言APON技术相对复杂，其用的比较少。
4.2 波分复用技术
波分复用技术是使用波分复用器，来大大降低光纤的损耗，从而来提高带宽，传输更大的信息量。波分复用技术可以使用在不同的光波频段和不同的波长，将传输的低损耗窗口分为很多个单通信管道。波分复用技术同时也在发送端装备波分复用器，利用它把不同的信号一起传送到光纤中，再利用光纤进行信息的传输。同样也在接收端安装波分复用器，其作用是把光纤中输出的信号再按不同的频率和波长进行分开处理。在接收端分离这些不同信号过程中，在同一个信道里的光波信号是独立的，从而实现不同光波信号在同一个信道里传输，即光复用技术传输。目前，波分复用技术在飞速发展，使用范围不断扩大。波分复用技术其中的粗波分复用技术，其信道间隔为20nm，采用波分复用技术中的集体发送和划分，从而实现在1260nm-1620nm范围内波长的波分复用。采用此技术能够大大降低光器件的成本，从而提高运营商的经济利益，同时也在很大程度上提高了信道容量。因此，波分复用技术得到了很多运营商的好评并得到了很大程度的应用。
4.3 光放大技术
在光纤接入网技术和波分复用技术两个技术成熟的同时，为了更好地通信，进一步引入光放大技术，光放大技术主要是采用光放大器对光信号进行放大加强。光放大技术很大程度上促进了光复用技术、光孤子通信以及全光网络的快速发展。在放大传信号之前，应该进行OEO变换，即：光电变换及电光变换。
