第1章绪论

1.1通信、通信系统以及通信网的基本概念1.2电力通信系统的现状1.3电力系统通信网1.4电力系统通信技术第1章绪论第1章绪论1.1通信、通信系统以及通信网的基本概念1.1.1通信同信的目的是传送信息。即把信息源产生的信息(语言、文字、数据、图像等)快速、准确地传到收信者。最普遍、最典型的通信就是打电话。当甲拿起电话机，拨完乙的电话号码后，电信局的交换机将进行一系列的工作，接通乙的电话机并振铃，在乙拿起电话机后，双方就可以通话了。现代通信的概念已远不只是简单的通电话，而是利用多种通信终端传输各种各样的信息，如数据、图像等。通信者也已不仅仅局限于两个人之间，而是许多人可以同时共享信息。而且，通信的地理范围已基本上不受任何限制，从技术上说，地球上任意两点间均可进行通信。1.1.2通信系统的基本组成通信系统由信息发送者(信源)、信息接收者(信宿)和处理、传输信息的各种设备共同组成。图1-1是通信系统的组成模型。信源和信宿可以是人，也可以是机器设备(如计算机、传真机等)，因而既可以实现人一人通信，也可以实现人一机或机一机通信。信源发出的信号既可以是话音信号，也可以是数字、符号、图像等非语音信号。信息源发送设备信道接收设备受信者噪声源（发送端）（接收端）图1-1通信系统组成模发信设备对信源发来的信息进行加工处理，使之变换为适合于信道传输的形式，同时将信号功率放大，从信道发送出去。信道是信息的传输媒体。从其物理特性来分，可将信道分为有线和无线两大类。现代的有线信道包括电缆和光缆；无线信道即无线电传输信道。不同的频段，利用不同性能的设备和配置方法，组成不同的无线通信系统，如微波中继通信、卫星通信、移动通信等。不同的信道传输性能不同，传送的信号形式也不同。如频率在0.3～3.4kHz范围的话音信号，通过常规的电缆信道可直接传输。若用光缆传送，则必须将话音信号变换为光信号。若用微波传送，则需要对话音信号进行调制，将信号频谱搬移到微波系统的射频频段上去。发信设备对信源信息进行的加工、处理，其目的就是完成这些变换。另外，信号传输一般都要经过很长的距离，无论是有线还是无线信道，都会使信号能量逐渐衰减。因此，发信设备中一般都包含有功率放大器，将发送信号的信号功率放大到适当水平，使沿信道衰减后，收信设备仍能接收到足够强度的信号。在传输信号的同时，自然界存在的各种干扰噪声也同时作用在信道上。这里的噪声主要是各种电磁现象引起的干扰脉冲，如雷电、电晕、电弧等，另外还有邻近、邻频的其它信道的干扰。干扰噪声对信号的传输质量影响很大，如果噪声过强而又没有有效的抗干扰措施，轻则使信号产生失真，重则出错，甚至将有效信号完全淹没掉。正因为如此，收信设备除了应对接收到的信号进行与发信设备的信号加工过程相反的变换以外，还应具有强大的干扰抑制能力，能有效地去除噪声、抑制干扰，准确地恢复原始信号。图1-1只是一个单向的点—点通信系统模型。实际大多数的通信系统都是双向的，即两端都有信源和信宿，这就需要在两端都设置有发、收信设备。为了实现多点间的通信，则需要利用交换设备、网络连接设备将上述多个双向系统联接在一起。综上所述，通信系统可解释为从信息源节点（信源）到信息终节点（信宿）之间完成信息传送全过程的机、线设备的总体，包括通信终端设备及连接设备之间的传输线所构成的有机体系。1.1.3物理结构上的网，即为线的集合，在自然界经常见到的蜘蛛网、渔网等都是用线编织而成的。通信网的定义，可描述为由各种通信节点（端节点、交换节点、转接点）及连接各节点的传输链路互相依存的有机结合体，以实现两点及多个规定点间的通信体系。由通信网的定义可看出，从物理结构或从硬件设施方面去看，它由终端设备、交换设备及传输链路三大要素组成。终端设备主要包括电话机、PC机、移动终端、手机和各种数字传输终端设备，如PDH端机、SDH光端机等。交换节点包括程控交换机、分组交换机、ATM交换机、移动交换机、路由器、集线器、网关、交叉连接设备等等。传输链路即为各种传输信道，如电缆信道、光缆信道、微波、卫星信道及其他无线传输信道等等。通信网构成示意图如图1-2所示。图1-2通信网构成示意图地球站微波设备光传输终端设备数字多路设备长途交换设备市内交换设备移动交换设备基站基站地球站微波设备光传输终端设备数字多路设备长途交换设备市内交换设备移动交换设备基站基站通信卫星光再生中继设备(光放大器)长途网移动网本地网本地网用户1.1.4通信系统与通信网间的关系通信系统与通信网从以上通信系统和通信网的描述中，已经明显地突出了两种概念及它们之间的密切关系。用通信系统来构架，通信网即为通信系统的集，或者说是各种通信系统的综合，通信网是各种通信系统综合应用的产物。通信网源于通信系统，又高于通信系统。但是不论网的种类、功能、技术如何复杂，从物理上的硬件设施分析，通信系统是各种网不可缺少的物质基础，这是一种自然发展规律，没有线即不能成网。因此，通信网是通信系统发展的必然结果。通信系统可以独立地存在，然而一个通信网是通信系统的扩充，是多节点各通信系统的综合，通信网不能离开系统而单独存在。2.现代通信系统与现代通信网以上我们讲到的通信系统与通信网的基本概念是从物理结构及硬件设施方面去理解和定义的，然而现在的通信网、通信系统已经融入了计算机技术。现代通信就是数字通信与计算机技术的结合。同样在数字通信系统中融合了计算机硬、软件技术，这样的系统即为现代通信系统，如SDH光同步传输系统出现后，在光纤传输设备中有CPU进行数据运算处理，并引进了管理比特用计算机进行监控与管理，就构成了所谓的现代通信系统。现在的通信网已实现了数字化，并引入了大量的计算机硬、软件技术，使通信网越来越综合化、智能化，把通信网推向一个新时代，即现代通信网。它产生了更多、更广的功能，适用范围更广，为不断满足人们日益增长的物质文化生活的需要提供了服务平台。我们现在经常谈到的通信网、电话网、数据网、计算机网、移动通信网等都属于现代通信网，也可简称通信网。1.2电力通信系统的现状电力系统通信是电力行业的一部分，但在技术上又深受电信技术的影响。各种新的电信技术在电力系统通信中处处、时时得以体现，且又有自己的特色和优势，处于两大行业的一个交叉点，它随着电网的延伸而延伸，随着通信技术的进步而进步。电力通信的主要传输方式从上个世纪70年代的电力线载波、80年代的模拟微波、90年代的数字微波，发展到目前的光纤通信。目前，全国电力系统已建成光缆线路约8.5万公里，仅2002年一年就增加了4.7万公里，超过历年来的总和。电力系统光纤通信的时代已真正到来。光纤通信具有抗电磁干扰能力强、传输容量大、频带宽、传输衰耗小等诸多优点，电力行业发展光纤通信有着得天独厚的优势，利用高压输电线路，可架设地线复合光缆、无金属自承式光缆或缠绕式光缆等电力特种光缆。根据全国电力“十五”通信规划，到2005年全国电力光纤通信将形成三纵四横的主干网架结构。为满足三峡工程送出、西电东送以及全国跨区电网联网等对通信的需要，国家电网公司组织实施了三大光缆通信项目，建设跨大区电网的光通信干线。以三峡输变电工程为主体的光通信项目，主要有北京-郑州-三峡光通信工程，北京-上海光通信工程，重庆-三峡-孝感-上海光通信工程，孝感-汉阳-武昌光通信工程，三峡-荆州-益阳-长沙光通信工程及北京地区光环网等。以大区联网工程为主体的光通信项目，主要有华东-福建联网中的上海-福州光通信工程，华北-东北联网的北京－沈阳－长春－哈尔滨光通信工程。以西电东送工程为主体的光通信项目，主要有三峡-广东、武汉-长沙-广东等光通信工程。主干光通信电路的容量为2.5Gbit/s。各网、省电力公司光缆线路建设以所管辖的电网为覆盖对象。光通信设备大部分为SDH制式，SDH是非常成熟的技术，国际标准化程度高，运行稳定可靠。目前全国电力通信现有SDH通信线路中，传输容量最高为10Gbit/s，许多省级干线已形成了SDH光环网。对电力通信而言，电力特种光缆在电力系统广泛应用。电力系统有大量的不同电压等级的电力杆线资源，OPGW(地线复合光缆)、ADSS(全介质自承式光缆)等电力特种光缆的出现，促进了在电力线上架设大量的电力通信光缆。OPGW将通信光缆和高压输电线上的架空地线结合成一个整体，将光缆技术和输电线技术相融合，成为多功能的架空地线，既是避雷线，又是架空光缆，同时还是屏蔽线，在完成高压输电线路施工的同时，也完成了通信线路的建设，非常适用于新建的输电线路。常见于220、330、500kV电压等级；ADSS质轻价优，与输电线路独立，且可带电架设，不影响输电线路的正常运行，非常适合于已建电力线路及新建电力线路，常见于35、110、220kV电压等级，特别是110kV电压等级基本上都采用ADSS光缆。1.3电力系统通信网是国家专用通信网之一，是电力系统不可缺少的重要组成部分，是电网调度自动化、电网运营市场化和电网管理信息化的基础，是确保电网安全、稳定、经济运行的重要手段。其最重要的特点是高度的可靠性和实时性。另一特点是用户分散、容量小、网络复杂。目前电力通信主干网络基本上成树型与星型相结合的复合型网络结构。电力通信网按业务的种类分为：电话及传真网、数据通信网、图像通信网、可视电视电话网等等。按服务区域范围分为：本地通信网、长途通信网、移动通信网等等。电力系统通信网中常见的通信网络有电话交换网、电力数据网、电视电话会议网、企业内联网INTRANET等。电力数据网包含传统的远动信息网(SCADA系统)、EMS、MIS等。1.3.1电力电话交换网电话通信网是进行交互型话音通信，开放电话业务的电信网，简称电话网。它是一种电信业务量最大，服务面积最广的专业网，可兼容其它许多种非话业务网，是电信网的基本形式和基础，包括本地电话网、长途电话网和国际电话网。电话网采用电话交换方式，主要由发送和接收电话信号的用户终端设备、进行电路交换的交换设备、连接用户终端和交换设备的线路和交换设备之间的链路组成。我国电力电话网由三级长途交换中心和一级本地网端局组成四级结构。其中一、二、三级的长途交换中心构成长途电话网，由本地网端局和按需要设置的汇接局组成本地电话网。一级交换中心指国家电力通信中心，二级交换中心指网局交换中心，三级交换中心指省一级的交换中心。电力系统交换网是独立于公用通信网的专用交换通信网，其主要职责是传输和交换电力调度人员的操作命令、经济调度、处理事故、行政管理等信息，它是指挥电力系统安全、稳定、经济运行的重要指挥工具，其质量的优劣直接影响着电网运行的安危。正因为如此，对电力交换网的要求很高，主要要求通信电路具有稳定可靠、畅通无阻、实时性强、接续速度快、调度功能完善等特点。为了满足这些要求，在设计通信电路时，重要厂、站要有两条以上独立通信通道，以保证在任何情况下均有电路可用。1.3.2电视电话会议网会议电视系统就是依托计算机网络在异地多个会场召开电视会议的系统。其国际标准为H.32x，主要为H.320和H.323，它的网络类型可以是电路交换网络和分组交换网络。它能方便迅速地召开会议。国家电力公司会议电视系统一期工程于2001年3月建成投运，一期工程开通了省级以上的22个点(会场)，另外还实现了和原有已建成的8个省局会议电视终端的互连互通。国家会议电视网络采用星形辐射结构、两级MCU(多点控制单元)汇接组网，主MCU设置在国家电力公司北京白广路会场，各电力集团公司的从MCU和直属省电力公司通过微波或光纤通道与北京主MCU相连，其它各省电力公司与其所在区域电力集团公司(分公司)从MCU相连。目前，国家电力公司会议电视系统卫星工程正在启动，对于地面通道不能直接到达的西藏、新疆等省电力公司将通过卫星网与北京相连。各省电力公司一般都建设了会议电视电话系统，覆盖各地区供电局(电业局)及各大电厂。1.3.3电力数据通信网1.国家电力数据通信网国家电力数据通信网是电力通信网的重要业务网络之一，是国家电网公司系统内各种计算机应用系统实现网络化的公共平台，是实现国家电力公司信息化的基础。国家电力数据通信网络承载的