远动通信课件

远动通信基础培训讲义主要内容•一、我厂NCS及远动流程图•二、光纤通信基础知识•三、电力线载波通信基础知识•四、SDH基础知识•五、调度数据网、电力系统二次防护的基础知识目录•光纤和光缆•我厂远动通信流程图PCM及SDH基础知识电力载波通信基础知识电力系统二次防护的基础知识一、通信系统的组成•1、站控层•2、管理层•3、间隔层我厂远动通信流程图•厂内通信：间隔层（保护、测控装置）到管理层（110KV/500KV/AVC屛内通信管理机最后到站控层（操作员站、五防站、工程师站）•调度通信：间隔层——管理层——远动机——通信机房——调度中心我厂远动机的配置情况•我厂配置四方公司CSM-320E双远动机，一主一备，一台故障自动切换到另一台。主要传输我厂与调度中心的通信数据。我厂远动机图目录•光纤和光缆•我厂远动通信流程PCM及SDH基础知识电力载波通信基础知识电力系统二次防护的基础知识1.1光纤通信发展概况光纤通信：以光波为载波，以光导纤维（简称光纤）为传输介质的一种通信方式。光纤通信是由光通信逐步发展演变而来。1.1.1光通信发展史烽火台火光—光电话—半导体激光器—玻璃制光导纤维—石英光纤光纤概述1.1.2光纤发展的阶段①第一代光纤通信系统波长:0.85μm短波长(多模光纤)传输速率:50-100Mb/s光纤损耗:2.5-3dB/km中继距离：10km②第二代光纤通信系统波长：1.31μm（长波长多模或单模光纤）传输速率:140Mb/s光纤损耗:0.55-1dB/km中继距离：20-50km光纤概述1.1.2光纤发展的阶段③第三代光纤通信系统波长：1.31μm（长波长单模光纤）传输速率：PDH的各次群光纤损耗:0.3-0.5dB/km中继距离：50-100km④第四代光纤通信系统传输速率：可达2.5Gb/s中继距离：80-120km⑤第五代光纤通信系统DWDM技术光纤概述1.2光在电磁波中的位置光波与无线电波相似，也是一种电磁波，只是它的频率比无线电波的频率高得多。光纤通信所用光波的波长范围：0.8-1.8μm短波长：0.8-0.9μm长波长：1.0-1.8μm超长波长：≥2.0光纤通信采用的三个通信窗口短波长：0.85μm长波长：1.31μm和1.55μm波长、频率和光速之间的关系式：fc光在真空中的传播速度约为sm/10381.3光纤通信系统的基本组成1.3.1光纤通信系统的基本组成光发射机光中继器电信号LD光接收机电信号PIN光纤光纤①光发射机光发射机，即发端光端机，主要作用是将来自于电端机的电信号转变为光信号，并将光信号送入到光纤中传输。②光纤光缆光纤是光纤通信的传输介质，主要作用是将光信号由发端传送到收端。③光接收机光接收机，即收端光端机，其主要作用是将光纤传送过来的光信号转变为电信号，然后经进一步的处理在送到接收端的电端机去。④光中继器光信号在光纤中传输一定距离后，由于受到光纤损耗和色散的影响，光信号的能量会衰减，波形也会产生失真，从而导致通信质量恶化。为此，在光信号传输一定距离后就要设置光中继器，其作用是对衰减了的光信号进行放大，恢复失真了的波形。1.3.2光纤通信系统的分类①按传输信号分类数字光纤通信系统模拟光纤通信系统②按传输波长分类短波长光纤通信系统长波长光纤通信系统③按光纤传输模式数量分类多模光纤通信系统单模光纤通信系统1.4光纤通信的特点1.4.1光纤通信的优点①传输频带宽，通信容量大②中继距离长③抗电磁干扰④保密性能好，无串话⑤原材料资源丰富，节省有色金属⑥体积小，重量轻，便于敷设和运输1.4.2光纤通信的缺点①抗拉强度低②光纤连接空难③光纤怕水下表列出了光缆和其他几种传输介质特性的比较。介质特性对称电缆或四芯对绞电缆同轴电缆微波波导光纤（缆）传输体直径（mm）1～410500.1～0.2缆的重量比（同等传输容量）1110.1每段缆的制造长度（m）100～500100～5003～10＞2000传输的损耗（dB/km）20（4MHz时）19（60MHz时）20.2～3带宽（MHz）64004～120（GHz）（指微波频带）＞10GHz·km（指所传送信号）敷设安装方便方便特殊方便接头和连接方便较方便特殊特殊中继距离（km）1～21.510＞502.1光纤的结构和分类2.1.1光纤的结构n1n2n1n2纤芯包层涂覆层套塑光纤结构示意图2.1.1光纤的结构纤芯直径的直径单模光纤：8-10μm多模光纤：50μm包层直径：125μm光纤一次涂覆层缓冲层二次涂覆层光纤油膏一次涂覆层松套管(a)紧套光纤(b)松套光纤2.1.2光纤的分类（1）按光纤折射率分布来分①阶跃型光纤如果纤芯折射率是均匀不变的常数n1，包层折射率也是均匀不变的常数n2，且在纤芯和包层的界面折射率发生突变，即由n1突变为n2，则这种光纤成为阶跃型光纤。②渐变型光纤如果纤芯折射率不是常数，而是随着半径的加大而逐渐减小，到了纤芯和包层界面降至包层的折射率n2，则这种光纤成为渐变型光纤。2.1.2光纤的分类（2）按光纤中传输模式数量来分①多模光纤多模光纤就是可以传输多个模式的光纤。多模光纤的折射率分布可采用阶跃型和渐变型，前者称为阶跃型多模光纤，后者称为渐变型多模光纤。②单模光纤单模光纤就是只能传输一种模式的光纤。单模光纤只能传输基模，不存在模式色散，具有比多模光纤大得多的带宽，故单模光纤使用大容量、长距离传输。2.1.2光纤的分类（3）按光纤的工作波长来分①短波长光纤短波长光纤的工作波长在0.8μm-0.9μm范围内，具体工作窗口0.85μm，主要用于短距离、小容量的光纤通信系统中。②长波长光纤长波长光纤的工作波长在1.1-1.8μm范围内，有1.31和1.55um两个工作窗口，主要用于长距离、大容量的光通信系统中。1.31和1.55微米波长光纤的区别•波长为1310nm的光波在普通单模光纤中传播时，能够达到零色散，而波长为1550nm的光波则能达到最小衰耗。至于采用哪一种，就要具体分析了。例如，如果希望光能传远一点，又不在乎码间干扰，则可采用1550nm的光波做光源。如果光纤有放大器，又只是单通道（无WDM），非线性又不严重，则长距离传输时不妨用1310nm。至于具体用哪种，一定要根据实际情况和光纤参数进行估计2.1.2光纤的分类（4）按制造光纤的材料来分①石英光纤②全塑光纤（5）按ITU-T建议来分为了使光纤具有统一的国际标准，ITU-T制定了统一的光纤标准。①G.652光纤(常规单模光纤)②G.653光纤(色散位移单模光纤)③G.654光纤(1.55μm性能最佳单模光纤)④G.655光纤(非零色散位移单模光纤)2.3光纤的损耗和色散特性损耗和色散是光纤的两个主要传输特性，他们分别决定光纤通信系统的传输距离和通信容量。2.3.1光纤损耗的概念光波在光纤中传输时，随着传输的增加光功率逐渐减小的现象称为光纤的损耗。光纤的损耗用α表示010lgiPLP（dB/km)L光纤光源光脉冲AB式中：Pi、P0-光纤的输入、输出功率；L-光纤的长度；α-每千米光纤的损耗值，单位为dB/km。光纤的损耗关系到光纤通信系统传输距离的长短，光纤的损耗与波长的关系曲线即损耗波谱曲线，关系到工作波长的选择。2.3.1.1产生光纤损耗的原因（1）吸收损耗①本征吸收②杂质吸收（2）散射损耗①瑞利散射损耗②波导散射损耗③非线性散射损耗（3）弯曲和微弯曲损耗①弯曲损耗弯曲半径越大，弯曲损耗越小，一般认为，当弯曲半径大于10cm时，弯曲损耗可以忽略不计。②微弯曲损耗微弯曲是由于光纤成缆时产生的不均匀侧压力引起的。微弯曲使得纤芯和包层的界面出现局部凸凹，从而引起模边换而产生损耗。L光纤光源光脉冲AB2.3.2.光纤的色散当信号在光纤中传输时，随着传输距离的增加，由于光信号的各频率（或波长）成分或各模式成分的传播速度不同，从而引起光信号的畸变和展宽，这种现象称为光纤的色散。2.3.2.1色散的分类（1）模式色散在多模光纤中，由于各个模式在同一波长下的传播速度不同而引起的时延差称为模式色散。包层包层纤芯模式1模式2模式3模式1模式2模式3光脉冲光脉冲只有多模光纤才存在模式色散。在单模光纤中由于只有一种模式传输，没有模式色散，所以单模光纤的色散比多模光纤小得多，即其通信容量比多模光纤大的多，这也是单模光纤获得广泛应用的原因之一。①阶跃型光纤的模式色散②渐变型光纤的模式色散（2）材料色散光纤材料的折射率随光波波长的变化而变化，使光信号中不同波长成分的传播速度不同，从而引起脉冲展宽的现象，称为材料色散。在光线通信系统中，由于实际光源发出的光波并不是单一波长，而是具有一定的谱线宽度。光在其中的传播速冻也是随波长的变化而变化的。当具有一定谱线宽度的光源发出的光波在光纤中传输时，不同波长的光波将有不同的传播速度，在到达输出端时将产生时延差，从而使脉冲展宽，引起材料色散。（3）波导色散从理论上讲，光纤中的光波只在纤芯中传输，但由于光纤的几何结构、形状等方面的不完善，使得光波的一部分在纤芯中传输，而另一部分在包层中传输，由于纤芯和包层的折射率不同，而造成脉冲展宽的现象，称为波导色散2.3.2.2单模光纤的色散对于单模光纤，不存在模式色散，只有材料色散和波导色散，典型的单模光纤与波长的关系曲线如图所示。1.01.11.21.31.41.51.6-80-60-40-20020材料色散波导色散总色散波长（μm）色散（ps/km.nm）从图中可以看出，在1.27μm附近，材料色散为零，而在1.31μm附近，材料色散与波导色散相抵消，单模光纤的总色散为零。通常把零色散在1.31μm附近的光纤称为常规单模光纤，即G.652光纤。从光纤的损耗特性的分析可知，在λ=1.55μm处单模光纤的损耗最低，但色散值很大，约为18ps/km·nm，如果改变光纤的结构使零色散波长由1.31μm移至1.55μm，则在1.55μm处可获得最小损耗和零色散。把零色散在1.55μm附近的单模光纤称为色散位移单模光纤，即G.653光纤，这种光纤在1.55μm处具有的良好的特性使之称为单波长、大容量、超长距传输的最佳选择。然而随着WDM的发展EDFA的应用，发现色散位移单模光纤有一致的弱点，即工作区内的零色散点将使光纤出现非线性，尤其是四波混频，严重的影响波分复用的性能。为了解决G.653光纤中严重的四波混频效应，对G.653光纤的零色散点进行了移动，如果在1.55μm附近光纤有较小的色散值，如在1.53-1.56μm范围内，色散为1-4ps/km.nm，这样就能有效遏制非线性效应。于是又设计出一种在1.55μm附近有较小色散值的光纤，这种光纤称为非零色散位移光纤，即G.655光纤，G.655光纤适用于大容量的密集波分复用系统。2.5光缆的结构和分类2.5.1光缆的结构光缆是以一根或多根光纤或光纤束制成符合化学、机械和环境特性的结构。不论何种结构形式的光缆，基本上都是由缆芯、加强元件和护层三部分组成。（1）缆芯缆芯结构应满足一下基本要求：①使光纤在缆内处于最佳位置和状态，保证光纤传输性能稳定。在光缆受到一定打拉、侧压等外力时，光纤不应承受外力影响。②缆芯中的加强元件应能经受允许拉力。③缆芯截面应尽可能小，以降低成本缆芯内有光纤、套管或骨架和加强元件，在缆芯内还需填充油膏，具有可靠的防潮性能，防止潮气在缆芯中扩散。（2）护层光缆的护层只要是对已成缆的光纤芯起保护作用，避免受外界机械力和环境损坏，使光纤能适应于各种敷设场合，因此要求护层具有耐压力、防潮、温度特性好、重量轻、耐化学浸蚀和阻燃等特点。光缆的护层可分为内护层和外护层。内护层一般采用聚乙烯或聚氯乙烯等，外护层可根据敷设条件而定，采用铝带和聚乙烯组成的LAP外护套加钢丝铠装等。（3）加强元件加强元件主要是承受敷设安装时所加的外力。光缆加强元件的配置方式一般分为“中心加强元件”方式和“外周加强元件”方式。一般层绞式和骨架式光缆的加强元件均处于缆芯中央，属于“中心加强元件”（加强芯）；中心管式光缆的加强元件从缆芯移到护层，属于“外周加强元件”。加强元件一般2.6光缆的