浅议电力系统的通信信息运输渠道及方法全文如下：

　　摘要：介绍波分复用原理以及如何在电力系统实现波分复用方式的光纤通讯。

　　关键词：波分复用;光纤通信;电力系统

　　随着电网建设的发展,电力系统的通信需要大量实时信息的传输,如近年来发展较快的办公自动化信息的传输,使得通信系统的传输向大容量、高质量、高速度和高可靠性方向发展,纵观各种方式(包括SDH、ATM、WDM等),经济实用、发展成熟的是WDM方式。

　　1　波分复用(WDM)光纤通信方式及构成

　　WDM本质上是光波长(频率)的分割复用,最简单的是对131m和155m波长进行复用,图1是实际应用和技术成熟的方式,其中的M是具有波长选路功能的复用器(波分复用器-合波器), D是具有波长选路功能的解复用器(波分复用器-分波器)。发射机T1发射波长为1的光信号,发射机T2发射波长为2的光信号,这2个光信号经M复用后送入传输光纤,在接收端,经D解复用后分为1和2的波长送到R1接收机和R2接收机接收。

　　这种复用方式可以在131m和155m窗口复用大量的信道,在1 310 nm窗口有1 000个信道,1 550 nm窗口有1 500个信道,最基本的是如图1所示的2个信道。

　　WDM系统的关键器件是复用和解复用器。这2个器件的引入,必定会带来一定的插入损耗以及由波长选择功能不完善而引起的复用信道间的串扰。对于解复用器,插入损耗Lii和串扰Cij分别表示为

　　Lii=-10lg(Pii/Pi)(dB) (1)

　　Cij=-10lg(Pij/Pi)(dB) (2)

　　式中: Pi和Pii分别为波长i的光信号的输入和输出光功率;Pij为波长i的光信号串入到波长为j信道的光功率。

　　2　WDM系统特点

　　a.充分利用光纤的低损耗波段,大大增加了信息传输容量,降低了成本。因为WDM系统的复用光信道码速率可以达到25 Gb/s、10 Gb/s等,而复用光信道的数量可以是4、8、16、32甚至更多,因此其传输容量可达到300~400 Gb/s,而这样巨大的传输容量是目前TDM方式根本无法做到的。

　　b.可以充分利用成熟的TDM技术,避开开发更高速率TDM技术的困难。因为以TDM方式提高传输速率虽然在降低成本方面有巨大的吸引力,但却面临着许多其他因素的限制,如制造工艺、电子器件的工作速率的限制等。据分析,TDM方式的10Gb/s光传输设备已经达到了电子器件的工作速率极限,目前水平再进一步提高速率几乎是不可能的,而WDM技术可以充分利用成熟的TDM技术,如25 Gb/s,避免开发更高速率TDM技术所面临的困难,把几个甚至几十个25 Gb/s光传输系统作为光信道进行波分复用,传输容量可增加几十倍。

　　c.可利用掺铒光纤放大器(EDFA)实现超长距离传输,节省光纤和光中继器,便于已建成系统扩容, EDFA具有增益高、带宽宽等优点,在光纤通信中得到了广泛的应用。EDFA的光放大范围为1 530~1 565nm,几乎可以覆盖目前整个WDM图2　WDM系统的参考配置

　　系统的工作波长范围。因此用一个带宽很宽的EDFA就可以实现对WDM系统的各个复用光信道光信号同时进行放大,实现超长距离传输,可避免每个光系统需要1个光放大器的弊病,减少了设备数量,降低了投资。由于WDM系统的超长传输距离可达数百千米,可节省大量的中继设备,大大降低了成本。目前WDM系统可以做到640km无中继传输。

　　d.对光纤的色散无过高要求。以目前敷设量最大的G652光纤为例,用其直接传输25 Gb/s速率的光信号是没有问题的,但若直接传输TDM方式的10 Gb/s速率的光信号则必须进行色散补偿。就目前水平而言,色散补偿的成本较高、实施麻烦,效果也不理想,而WDM系统对光纤色散系数并无过高的要求,基本上就是复用光信道速率信号对光纤色散系数的要求。如20 Gb/s的WDM系统(825 Gb/s)对光纤色散系数的要求就是25Gb/s系统对光纤色散系数的要求,一般的G652光纤就可以满足要求。

　　e.可组成全光网络,未来各种通信业务的上下、交叉连接等都是在光路上通过对光信号进行调度来实现的。而WDM系统可以和光分插复用器(OADM)和光交叉连接设备(OXC)一起,组成具有超大容量、高度灵活性和生存性的全光网络。

　　3　WDM系统的设计

　　当设计一个光纤通信系统时,首先要弄清楚所设计系统的整体情况及所处的地理位置、当前和未来3~5 a内对容量的要求、ITU-T的各项建议及系统的各项性能指标以及当前设备和技术的成熟程度等。介绍对于采用级连EDFA的WDM系统设计的一些问题。

　　a. EDFA是目前性能最完美、技术最成熟、应用最广泛的光放大器,EDFA的增益是指输出与输入信号光功率电平之比,不包括泵浦光或自发辐射光。

　　b.图2给出WDM系统的参考配置,其中OM/OA表示光复用器/光功率放大器, OA/OD表示光前置放大器/光解复用器。OM/OA后的参考点MPI-S称为主信道接口的S点, OA/OD前的参考点MRI-R称为主信道接口的R点。

　　4　设计中应注意的问题

　　a.目标距离。ITU-T目前已规定不带线路放大器的4路、8路、16路WDM的目标距离为80km (长距离)、120 km (甚长距离)、160 km (超长距离)。若采用线路放大器,对于长距离应用,可采用580 km或880 km;对于甚长距离可采用3120 km或5120 km。

　　b.光监控信道。带线路放大器的WDM系统需要附加光监控信道,对光层进行监控和管理。光监控信道(OSC)的位置可以在EDFA的有用增益带宽内(简称带内OSC),也可以在EDFA的有用增益带宽外(简称带外OSC)。对于带外OSC, ITU-T倾向选择(1 51010) nm波长,目前也允许使用1 310 nm或1 480 nm波长。

　　c.中心频率及其偏差。ITU-T目前规定的各个信道的频率间隔必须为50 GHz (04 nm)、100GHz (08 nm),或其整数倍,参考频率为1931GHz (1 55252 nm)。目前广泛使用的8路WDM系统的波长为1 54932~1 56061 nm,波长间隔16nm。为了保证WDM系统的正常工作,各信道的波长必须足够稳定。对于信道间隔大于200 GHz的系统,各个信道的偏差应小于信道间隔的1/5。对于信道间隔为50

　　GHz或100 GHz的系统,特别是多区段系统,则需要更严格的偏差要求,并使用更精确的波长稳定技术。

　　d.考虑非线性光学效应的影响。受激喇曼散射、受激布里渊散射、四波混频、自相位调制、交叉相位调制等非线性光学效应对WDM系统的影响不能忽略。为了尽量减少非线性光学效应的影响,系统设计时应注意避免使用色散位移光纤(G653光纤),对于速率为25 Gbit/s及低于25 Gbit/s的系统,可采用G652光纤,需要时进行色散补偿;对于10 Gbit/s及其以上的系数,可采用G655光纤或大有效面积非零色散光纤。另外,光纤中的总功率一般不超过+17 dDm。假设有N路波分复用,则每路光功率电平一般不超过17-10lgN。

　　e.色散和ASE的积累。在采用级连EDFA的长距离WDM系统中,色散和放大的自发辐射(ASE)噪声会随传输距离的加长而积累,严重地影响光信号的质量。对于采用G.652光纤的高速率系统,需要尽量减小光源的谱线宽度,并选用某种色散容纳技术来补偿光纤的色散。区段的配置和EDFA的选择,应保证光信噪比(OSNR)大于20 dB。

　　f.增益均衡和控制。由于EDFA的增益不平坦或WDM器件和光纤对不同的信道损耗不同,会造成复用信道的功率差别较大。一般来说,整个链路上各信道的功率差应小于10 dB;另一方面,当复用信道数变化时, EDFA的增益也会发生变化,影响系统的正常工作,因此,对EDFA进行增益均衡和控制是必须的。

　　5　结束语

　　江苏电力系统正在广泛安装光设备,使用的是中兴通讯的WDM系统。该系统是一种1 310 nm和1 550 nm的2路光复系统, 1 310系统作为SDH方向的光波长, 1 550系统作为以太网方向的波长,系统目前已经投入到试运行阶段,运行情况良好,WDM通信方式是一种节约资源、可以实现高速率、大容量信息传输的可选方案。