時間：2023-03-14 15:20:04
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1光纖技術發(fā)展的特點
1.1網絡的發(fā)展對光纖提出新的要求
下一代網絡（NGN）引發(fā)了許多的觀點和爭論。有的專家預言，不管下一代網絡如何發(fā)展，一定將要達到三個世界，即服務層面上的IP世界、傳送層面上的光的世界和接入層面上的無線世界。下一代傳送網要求更高的速率、更大的容量，這非光纖網莫屬，但高速骨干傳輸?shù)陌l(fā)展也對光纖提出了新的要求。
（1）擴大單一波長的傳輸容量
目前，單一波長的傳輸容量已達到40Gbit/s，并已開始進行160Gbit/s的研究。40Gbit/s以上傳輸對光纖的PMD將提出一定的要求，2002年的ITU-TSG15會議上，美國已提出對40Gbit/s系統(tǒng)引入一個新的光纖類別（G.655.C）的提議，并建議對其PMD傳輸中的一些問題進行深入探討，也許不久的將來就會出現(xiàn)一種專門的40Gbit/s光纖類型。
（2）實現(xiàn)超長距離傳輸
無中繼傳輸是骨干傳輸網的理想，目前有的公司已能夠采用色散齊理技術，實現(xiàn)2000～5000km的無電中繼傳輸。有的公司正進一步改善光纖指標，采用拉曼光放大技術，可以更大地延長光傳輸?shù)木嚯x。
（3）適應DWDM技術的運用
目前32×2.5Gbit/sDWDM系統(tǒng)已經運用，64×2.5Gbit/s及32×10Gbit/s系統(tǒng)已在開發(fā)并取得很好的進展。DWDM系統(tǒng)的大量使用，對光纖的非線性指標提出了更高的要求。ITU-T對光纖的非線性屬性及測試方法的標準（G.650.2）最近也已完成，當光纖的非線性測試指標明確之后，對光纖的有效面積將會提出相應指標，特別是對G.655光纖的非線性特性會有進一步改善的要求。
1.2光纖標準的細分促進了光纖的準確應用
2000年世界電信標準大會批準將原G.652光纖重新分為G.652.A、G.652.8和G.652.C3類光纖；將G.655光纖重新分為G.655.A和G.655.B兩類光纖。這種光纖標準的細分促進了光纖的準確使用，細化標準的同時也提高了一些光纖的指標要求（如有些光纖幾何參數(shù)的容差變?。?，明確了對不同的網絡層次和不同的傳輸系統(tǒng)中使用的光纖的不同指標要求（如PMD值的規(guī)定），并提出了一些新的指標概念（如“色散縱向均勻性”等），對合理使用光纖取得了很好的作用。所有這些建議的修改、子建議的出現(xiàn)及新子建議的起草，都意味著光纖分類及指標、測試方法有某些改進，或有重要的提升；都標志著要求光纖質量的提高或運用方向上的調整，是值得注意的光纖技術新動向。
1.3新型光纖在不斷出現(xiàn)
為了適應市場的需要，光纖的技術指標在不斷改進，各種新型光纖在不斷涌現(xiàn)，同時各大公司正加緊開發(fā)新品種。
（1）用于長途通信的新型大容量長距離光纖
主要是一些大有效面積、低色散維護的新型G.655光纖，其PMD值極低，可以使現(xiàn)有傳輸系統(tǒng)的容量方便地升級至10～40Gbit/s，并便于在光纖上采用分布式拉曼效應放大，使光信號的傳輸距離大大延長。如康寧公司推出的PureModePM系列新型光纖利用了偏振傳輸和復合包層，用于10Gbit/s以上的DWDM系統(tǒng)中，據(jù)稱很適合于拉曼放大器的開發(fā)與應用。Alcatelcable推出的TeralightUltra光纖，據(jù)介紹已有傳輸100km長度以上單信道40Gbit／s、總容量10.2Tbit／s的記錄。還有一些公司開發(fā)負色散大有效面積的光纖，提高了非線性指標的要求，并簡化了色散補償?shù)姆桨?，在長距離無再生的傳輸中表現(xiàn)出很好的性能，在海底光纜的長距離通信中效果也很好。
（2）用于城域網通信的新型低水峰光纖
城域網設計中需要考慮簡化設備和降低成本，還需要考慮非波分復用技術（CWDM）應用的可能性。低水峰光纖在1360～1460nm的延伸波段使帶寬被大大擴展，使CWDM系統(tǒng)被極大地優(yōu)化，增大了傳輸信道、增長了傳輸距離。一些城域網的設計可能不僅要求光纖的水峰低，還要求光纖具有負色散值，一方面可以抵消光源光器件的正色散，另一方面可以組合運用這種負色散光纖與G.652光纖或G.655標準光纖，利用它來做色散補償，從而避免復雜的色散補償設計，節(jié)約成本。如果將來在城域網光纖中采用拉曼放大技術，這種網絡也將具有明顯的優(yōu)勢。但是畢竟城域網的規(guī)范還不是很成熟，所以城域網光纖的規(guī)格將會隨著城域網模式的變化而不斷變化。
（3）用于局域網的新型多模光纖
由于局域網和用戶駐地網的高速發(fā)展，大量的綜合布線系統(tǒng)也采用了多模光纖來代替數(shù)字電纜，因此多模光纖的市場份額會逐漸加大。之所以選用多模光纖，是因為局域網傳輸距離較短，雖然多模光纖比單模光纖價格貴50％～100％，但是它所配套的光器件可選用發(fā)光二極管，價格則比激光管便宜很多，而且多模光纖有較大的芯徑與數(shù)值孔徑，容易連接與耦合，相應的連接器、耦合器等元器件價格也低得多。ITU-T至今未接受62.5/125μm型多模光纖標準，但由于局域網發(fā)展的需要，它仍然得到了廣泛使用。而ITU-T推薦的G.651光纖，即50/125μm的標準型多模光纖，其芯徑較小、耦合與連接相應困難一些，雖然在部分歐洲國家和日本有一些應用，但在北美及歐洲大多數(shù)國家很少采用。針對這些問題，目前有的公司已進行了改進，研制出新型的5O/125μm光纖漸變型（G1）光纖，區(qū)別于傳統(tǒng)的50/125μm光纖纖芯的梯度折射率分布，它將帶寬的正態(tài)分布進行了調整，以配合850nm和1300nm兩個窗口的運用，這種改進可能會為50/125pm光纖在局域網運用找到新的市場。
（4）前途未卜的空芯光纖
據(jù)報道，美國一些公司及大學研究所正在開發(fā)一種新的空芯光纖，即光是在光纖的空氣夠傳輸。從理論上講，這種光纖沒有纖芯，減小了衰耗，增長了通信距離，防止了色散導致的干擾現(xiàn)象，可以支持更多的波段，并且它允許較強的光功率注入，預計其通信能力可達到目前光纖的100倍。歐洲和日本的一些業(yè)界人士也十分關注這一技術的發(fā)展，越來越多的研究證明空芯光纖似有可能。如果真能實用，就能解決現(xiàn)有光纖系統(tǒng)長距離傳輸?shù)膯栴}，并大大降低光通信的成本。但是，這種光纖使用起來還會遇到許多棘手的問題，比如光纖的穩(wěn)定性、側壓性能及彎曲損耗的增大等。因此，對于這種光纖的現(xiàn)場使用還需做進一步的探討。
2光纜技術的發(fā)展特點
2.1光網絡的發(fā)展使得光纜的新結構不斷涌現(xiàn)
光纜的結構總是隨著光網絡的發(fā)展、使用環(huán)境的要求而發(fā)展的。新一代的全光網絡要求光纜提供更寬的帶寬、容納更多的波長、傳送更高的速率、便于安裝維護、使用壽命更長等。近年來，光纜結構的發(fā)展可歸納為以下一些特點。
1）光纜結構根據(jù)使用的網絡環(huán)境有了明確的光纖類型的選擇，如干線網光纖、城域網光纖、接入網光纖、局域網光纖等，這決定了大范圍內光纜光纖傳輸特性的要求，具體運用的條件還有可依據(jù)的細分的標準及指標；
2）光纜結構除考慮光纜使用環(huán)境條件以外，越來越多的與其施工方法、維護方法有關，必須統(tǒng)一考慮，配套設計；
3）光纜新材料的出現(xiàn)，促進了光纜結構的改進，如干式阻水料、納米材料、阻燃材料等的采用，使光纜性能有明顯改進。
不同的場合和不同的要求造成了光纜的多結構的發(fā)展趨勢，新的光纜結構以及在現(xiàn)有結構上不斷改進的各種結構也在不斷涌現(xiàn)，出現(xiàn)了如下一些類型。
·“干纜芯”式光纜：所謂“干纜芯”即區(qū)別于常用的填充管型的光纜纜芯。這種纜的阻水功能主要靠阻水帶、阻水紗和涂層組合來完成，其防水性能、滲水性能都與傳統(tǒng)的光纜相同，但它具有生產、運輸、施工和維護上的一些優(yōu)點。首先是方便，因為阻水材料不含粘性脂類，操作使用比較方便安全；其次，干式光纜重量輕、易接續(xù)、易搬運，設備投資小、成本低，生產使用中也顯得干凈衛(wèi)生，在長期使用中還可減少纜芯中各種元件之間的相對移動。特別是在接入網室內纜和用戶纜中，好處更加明顯。
·生態(tài)光纜：一些公司從環(huán)境保護及阻燃性能的要求出發(fā)，開發(fā)了生態(tài)光纜，應用于室內、樓房及家庭?，F(xiàn)有光纜中使用的一些材料已不符合環(huán)保的要求，如PVC燃燒時會放出有毒性氣體，光纜穩(wěn)定劑中有時含鉛，都是對人體及環(huán)境有害的。2001年ITU-T已通過了一項L45建議——“使電信網外部設備對環(huán)境的影響最小化”建議，通過對光纜、電纜光器件及電桿等基于壽命周期怦估（LifeCycleAnalysis，LCA）的方法來確定產品對環(huán)境的影響。由于環(huán)境因素正日益受到重視，對通信外部設備，特別是光纜產品規(guī)定這樣的指標已提到日程上來，如果不在材料和工藝上下功夫就難以達到環(huán)保的要求。因此已有不少公司針對此類問題開發(fā)了一些新材料，如對室內用纜，開發(fā)了含有阻燃添加劑的聚酞胺化合物，以及無鹵性阻燃塑料等。
·海底光纜：海底光纜近年來有根快的發(fā)展，它要求長距離、低衰減的傳輸，而且要適應海底的環(huán)境，對抗水壓、抗氣損、抗拉伸、抗沖擊的要求都特別嚴格。
·淺水光纜（MarinizedTerrestrailCable，MTC）：淺水光纜是區(qū)別于海底光纜而提出來的另一類結構的水下光纜，適合于在海岸邊上、淺水中安裝，無需中繼、通信距離比較短的水下（如島嶼間、沿海岸邊上的城市）敷設使用。這種光纜區(qū)別于海底光纜的環(huán)境，需要的光纖數(shù)不多（中等），但要求結構簡單、成本較低，易于安裝和運輸，便于修復和維護。ITU-T在2001年提出了ITU-TG.972定義下的淺水光纜建議，為建設類似的水下光纜提供了一組規(guī)范，隨后也有可能形成相應的國際標準。
·微型光纜：為了配合氣壓安裝（或水壓安裝）施工系統(tǒng)的運用，各種微型的光纜結構已在設計和使用中。對于氣壓安裝的微型光纜，要求光纜與管道之間有一定的系數(shù)，光纜重量要準確，具有一定的硬度等。這種微型光纜和自動安裝的方式是未來接入網，特別是用戶駐地網絡中綜合布線系統(tǒng)很有潛力的一種方式，如在智能建筑中運用的智能管道中就非常適合這種安裝。
·采用了納米材料的光纜：近來，一些廠商已開發(fā)出納米光纖涂料、納米光纖油膏、納米護套用聚乙烯（PE）及光纖護套管用納米PBT等材料。采用納米材料的光纜，利用了納米材料所具有的許多優(yōu)異性能，對光纜的抗機械沖擊性能、阻水、阻氣性都有一定的改善，并可延長光纜的使用壽命。目前此類材料尚處于試用階段。
·全介質自承式光纜（ADSS）：全介質光纜對防止電磁影響及防雷電都有優(yōu)良的特性，而且重量輕、外徑小，架空使用非常方便，在電力通信網中已得到大量的應用。預計2000～2005年，每年電力部門對ADSS光纜需求約15000km。ADSS同時也是電信部門在對抗電磁干擾及雷暴日高的敷設環(huán)境中一種很好的光纜類型的選擇。在今后一段時間內，如何在滿足要求的前提下，盡量減小ADSS光纜的外徑，減輕光纜的重量，提高其耐電壓性能是ADSS光纜研究改進的課題。
·架空地線光纜（OPGW）：OPGW已出現(xiàn)了很長一段時間，近年來一直在改進和提高之中。OPGW的光纖單元中采用PBT，于套管外面再加上一層不銹鋼管，有的還在塑料套管與不銹鋼管之間加上一層熱塑膠，不銹鋼管用激光焊接長度可達數(shù)十公里，光纖在這樣的多層保護管中得到了充分的機械保護。預計從現(xiàn)在到2005年，OPGW光纜的需求將會逐年上升，每年增加約2500km，到2005年預計可達到20000km。當然對OPGW光纖的防雷問題一直是業(yè)界十分關注的問題，也應配合具體環(huán)境和使用條件加以考慮，使之得到充分保護。
2.2光纜的自動維護、適時監(jiān)測系統(tǒng)已逐漸完善，可保證大容量高速率的光纜不中斷傳輸
光纜的維護對于保證網絡的可靠性是十分重要。在已開通的光網絡中，光纜的維護和監(jiān)測應該是在不中斷通信的前提下進行的，一般通過監(jiān)測空閑光纖（暗光纖）的方式來檢測在用光纖的狀態(tài)，更有效的方式是直接監(jiān)測正在通信的光纖。雖然ITU-T長時間收集和討論了國際上的最新資料，于1996年了L.25光纜網絡維護的建議書，對光纜的預防性維護和故障后維護規(guī)定了詳細的維護范圍和功能，但已經不能滿足當前的需要，目前最新的建議是2001年12月IUT-TSG16會議通過的“光纜網絡的維護監(jiān)測系統(tǒng)”（L.40建議）。為了進一步縮短檢測及修復時間，美國朗訊公司曾提出了新一代光纖測試及監(jiān)控系統(tǒng)，能在1s內發(fā)出故障告警，3min內找到故障點，且工作人員可以遙控操作，據(jù)稱該系統(tǒng)還將開發(fā)有故障預測及對斷纖（纜）的快速反應能力。日本、意大利等國電信企業(yè)也提出了一些系統(tǒng)方案。
·日本NTT方案：在局內運用光纖選擇器與系統(tǒng)的測試設備和傳輸設備相連形成了一種可對光纖狀況進行實時監(jiān)測的系統(tǒng)，保證有用信號在通過光纖選擇器測試證明良好的光纖上傳輸，對有故障的光纖可以預選監(jiān)測出來及時傳送到維護中心進行適當處理，避免不良狀況進入有用的光傳輸信道，從而起到在運行中對整個光通信系統(tǒng)的支撐作用；在局外通過水敏傳感器裝置可監(jiān)測外部設備光纜線路接頭盒浸水的位置，水敏傳感器安裝在空閑的光纖上，水敏傳感器中裝有吸水性膨脹物，當水滲人接頭盒時，吸水性物質會膨脹使得接頭盒中的光纖受力，也就是使得這一空閑光纖彎曲，從而使光纖的損耗增加，在監(jiān)測中心的OTDR上就會反映出來。
·意大利的方案：此方案是一種綜合處理的新型連續(xù)光纜監(jiān)測系統(tǒng)。主要特點是將光纜網絡、光纖及光纜護套的監(jiān)測綜合在一起，既利用了OTDR系統(tǒng)周期性地對光纖的衰減進行監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)有衰減變化即發(fā)出警報，并進行故障定位，同時也能連續(xù)監(jiān)測光纜護套的完整性，包括護套對地絕緣電阻的監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)問題（如護套進水等）即馬上告警，達到更全面地預告故障發(fā)生的目的。
比較日本和意大利電信部門提出的光纜維護支撐系統(tǒng)的方案可見：日本方案在OTDR自動適時測試光纖的基礎上，加入了光纖選擇器，在外線上裝設水敏傳感器并進行護套監(jiān)測，形成了一套較完整的自動維護、支撐系統(tǒng)，真正做到不中斷光通信的維護。意大利的方案中除監(jiān)測光纖性能以外，還考慮了護套絕緣電阻的自動監(jiān)測。由此兩例可以看出全自動的光纜維護應是一種發(fā)展方向。
3通信電纜的發(fā)展特點
3.1寬帶的HYA通信電纜需要更好地為數(shù)字通信新業(yè)務服務
原有的電纜網絡雖然可以支持一些數(shù)字新業(yè)務，但是在實際使用中并不是特別理想，在通信距離、速率及質量上仍有一定的限制。對于新的網絡當然是以光纖為主，對于光纖所不能達到的地方或因各種原因仍然要新建電纜網絡的地區(qū)，應該考慮新型寬帶結構的HYA電纜（銅芯聚乙烯絕緣綜合護套市內通信電纜），以便更能符合新業(yè)務發(fā)展的需要。一些公司對現(xiàn)有的電纜高頻特性作了測試，他們得到的結論是所研究的電纜（即現(xiàn)有的HYA市話電纜）不能達到5類電纜的技術要求，戶外電纜要實現(xiàn)j類電纜的特性，必須通過特殊的設計和制造來達到。但在20MHz以下，所有電纜都顯示出充分適宜的傳輸性能。
美國已在1997年制定了用于寬帶的對絞通信電纜標準（ANSI/ICEAS-98-688-1997及S-99-689-1997），包括非填充和填充兩種型式。傳輸頻寬已擴展到100MHz，可供數(shù)字網絡使用。IEC對此問題也進行過較長時間的討論，2001年，IEC62255-1文件“用于高比特頻率數(shù)字接入電信網絡的多對數(shù)電纜”提出了0.4～個0.8mm線徑、1～150對、最高頻率30MHz等指標的建議，此建議的提出也許會為這種電纜開辟一個新的空間，我國也開始了這方面的探討和研制，并正在建立相應的標準。
3.2超5類及6類電纜將替代5類電纜成為布線系統(tǒng)發(fā)展的超蟄
隨著智能化大樓、智能化建筑小區(qū)對寬帶布線的要求愈來愈高，超5類和6類電纜己逐漸成為布線系統(tǒng)中的主流。超5類電纜與5類電纜的頻帶都是100MHz，但其具有雙向通信的能力，用戶可以同時收發(fā)寬帶信息。因此超5類電纜比5類電纜在電阻不平衡性、絕緣電阻、對地電容不平衡性、傳輸速度等指標上都有提高，并且增加了近端串音衰減功率和等電平遠端串音功率等一些指標，因此在工藝和結構上要做一定的改進才能達到。6類電纜在超5類的基礎上，又提高了傳輸頻帶，達到250MHz，其相應的指標也有較大的提高。同時，6類電纜要求不但有嚴格的工藝，而且不少廠商在結構上也有一定的改進和創(chuàng)新，如采用泡沫皮絕緣芯線或皮泡皮絕緣芯線、骨架式結構隔離線對等都改善了電纜的高頻特性。
3.3物理發(fā)泡射頻同軸電纜及漏泄同軸電纜將具有較好的發(fā)展前景
由于移動通信的高速發(fā)展，無線電基路用物理發(fā)泡射頻同軸電纜，特別是超柔形結構的室內電纜、路由連結電纜都有了較大的市場需求。同時，隨著移動通信信號覆蓋面的不斷擴大，基站站數(shù)的增多，以及邊緣地區(qū)（電梯、地鐵、地下建筑、高層建筑室內等用戶）對移動信號的要求不斷提高，預計這類電纜將會有較好的發(fā)展前景。但對電纜指標的要求（如駐波比、屏蔽衰耗等要求）已明顯提高，要求電纜的工藝及結構應不斷改進，以與之適應。
4光纖光纜及通信電纜技術與產業(yè)發(fā)展中幾個值得思考的問題
4.1積極創(chuàng)新開發(fā)具有自主知識產權的新技術
雖然這幾年來，我國光纜電纜技術有很大發(fā)展，有一些具有自主知識產權的技術已在發(fā)揮作用，但是應該看到這種比例仍是很小的，國內有近200家光纖光纜廠，但大多產品單一，沒有自主的知識產權，技術含量較低，競爭力不強。有資料統(tǒng)計，1997～1999年國內企業(yè)申請光通信專利的有132件，其中光纖38件，光纜只有19件，而同期外國公司在中國申請光通信專利達550件，其中光纖光纜37件。還有資料報道：從1997年以來，國內光通信核心技術專利是90件，我國自主申請的只有9件，僅占10％。實際上我國的光纖光纜技術應該說與國際水平己差距下大，因此我們作為世界第二的光纜大國，應該把開發(fā)具有自主知識產權的技術作為我們工作的重中之重，爭取創(chuàng)造更多的光纖光纜專利。
4.2開發(fā)具有先進技術水平、與使用環(huán)境、施工技術相配套的新產品
電信網絡在不斷發(fā)展的同時也對光纜電纜產品不斷提出新的要求。不難發(fā)現(xiàn)，光纜的結構越來越依賴于使用的環(huán)境條件及施工的具體要求，在海底光纜、淺水光纜、ADSS及OPGW光纜的開發(fā)中，會對這一點有深刻的體會。而今后光纜建設的重點將會隨著接入網、用戶駐地網的建設不斷展開，新一代的光纜結構和施工技術也會基于如微型光纜、吹入或漂浮安裝及迷你型微管或小管系統(tǒng)的全套技術而有一系列新的變化，以便有限的敷設空間得到充分、靈活的利用。這當中也包含了若干光纜設計、制造工藝、光纖光纜材料、施工安裝方面的新的技術課題。一些國家或公司已取得了一些經驗，正逐漸形成新的系統(tǒng)技術專利。我國的用戶眾多，接入網和用戶駐地網具有很多的特色，對接入光纜也會有更多的要求，為我們研究和創(chuàng)新接入網和用戶駐地網光纜結構提供了很好的機會。應該說，
多數(shù)光纜技術我們是跟在國外最新技術的后面，雖然緊跟了先進技術，但自我創(chuàng)新的成份太少。今后應當在這方面下些功夫，走自己的創(chuàng)新之路。在有中國特色的接入網及用戶駐地網中多采用一些有中國特色的光電纜產品。
4.3利用已有設備與技術，改善HYA市話電纜的相應特性，為數(shù)字業(yè)務提供更好的服務
對于已經敷設的銅電纜，我們只能在現(xiàn)有條件下盡量利用其特性開通數(shù)字新業(yè)務。而現(xiàn)有的HYA電纜，雖然亦可開通ADSL等一些新業(yè)務，但是容量有限，當ADSL數(shù)量增大到一定限度后還是會出現(xiàn)干擾問題，而且還會影響以前開通的業(yè)務。因此，對新敷設的銅電纜，希望能提出一些新的寬帶指標要求，為將來開通更多更好的新業(yè)務作好準備。現(xiàn)有的市話電纜生產廠商應深入研究自身的生產工藝，在不改變（或不大改變）生產設備的情況下，認真設計和精心制造，把現(xiàn)有電纜的技術水平提高一個檔次，以提供更寬頻帶的電纜，為更多更好地開拓數(shù)字新業(yè)務提供高質量的通道。
4.4改進光纜電纜的施工和維護方法
目前，為了適應城市施工的特點，國際上較重視不挖溝的方式施工光、電纜，采用小地溝或微地溝技術安裝光纜，同時對光纜網進行自動監(jiān)測，保證光纜網絡不中斷通信維護。與此相適應的是需要開發(fā)相應的元器件、工具和設備，并且要在體制上作一些改進與之相適應。ITU對NH開發(fā)光纜用浸水傳感器、光纖自動測試時的光纖選擇器以及美國提出的1s告警、3min內定位的指標及意大利提出的光纖纖芯與光纜護套指標綜合監(jiān)測等方案都十分重視。在現(xiàn)代化的光網絡中，這些方式已經起到明顯的作用。由此可見，為了保證光纜網絡工作的可靠性，在施工和維護中降低成本、節(jié)省勞力、節(jié)省時間，逐步推廣新的施工方法，逐步完善光纜網絡的自動監(jiān)測維護系統(tǒng)和提高光纜網絡的不中斷維護水平已勢在必行。
4.5冷靜地審視當前電信市場的發(fā)展，促進光纖光纜和通信電纜產業(yè)的發(fā)展
2001年下半年以來，光纖光纜需求下降，這當然與世界電信行業(yè)的整體下滑以及寬帶網絡泡沫的破滅有很大關系，但更多的則是受到從1999年下半年起由于光纖緊缺而各大公司擴產過多的影響。據(jù)資料介紹，在2000年，全球光纖廠商的投資額達到26億美元，為1999年的6倍，按推算到2002年全球光纖的產能將達到1.65～1.75億光纖公里，遠遠超過了實際需求。加上當前電信基礎建設的不景氣，光纖過剩的現(xiàn)象不可避免。
光纖光纜及通信電纜的市場走勢雖然受到國際經濟大形勢發(fā)展的影響，特別是與整個電信行業(yè)的發(fā)展有密切的關系，但應看到，在擠出了網絡泡沫的水份之后，隨著光纖網絡從骨干網的擴建到接入網、城域網的擴散以及向用戶駐地網的不斷延伸，光纖光纜及寬帶數(shù)字電纜的市場必將增長。據(jù)KMI預計，2003年世界光纖市場將開始有較大的增長，而到2004年的市場規(guī)模將超過敷設量最高的2000年。
下一代網絡（NGN）引發(fā)了許多的觀點和爭論。有的專家預言，不管下一代網絡如何發(fā)展，一定將要達到三個世界，即服務層面上的IP世界、傳送層面上的光的世界和接入層面上的無線世界。下一代傳送網要求更高的速率、更大的容量，這非光纖網莫屬，但高速骨干傳輸?shù)陌l(fā)展也對光纖提出了新的要求。
（1）擴大單一波長的傳輸容量
目前，單一波長的傳輸容量已達到40Gbit/s，并已開始進行160Gbit/s的研究。40Gbit/s以上傳輸對光纖的PMD將提出一定的要求，2002年的ITU-TSG15會議上，美國已提出對40Gbit/s系統(tǒng)引入一個新的光纖類別（G.655.C）的提議，并建議對其PMD傳輸中的一些問題進行深入探討，也許不久的將來就會出現(xiàn)一種專門的40Gbit/s光纖類型。
（2）實現(xiàn)超長距離傳輸
無中繼傳輸是骨干傳輸網的理想，目前有的公司已能夠采用色散齊理技術，實現(xiàn)2000～5000km的無電中繼傳輸。有的公司正進一步改善光纖指標，采用拉曼光放大技術，可以更大地延長光傳輸?shù)木嚯x。
（3）適應DWDM技術的運用
目前32×2.5Gbit/sDWDM系統(tǒng)已經運用，64×2.5Gbit/s及32×10Gbit/s系統(tǒng)已在開發(fā)并取得很好的進展。DWDM系統(tǒng)的大量使用，對光纖的非線性指標提出了更高的要求。ITU-T對光纖的非線性屬性及測試方法的標準（G.650.2）最近也已完成，當光纖的非線性測試指標明確之后，對光纖的有效面積將會提出相應指標，特別是對G.655光纖的非線性特性會有進一步改善的要求。
1.2光纖標準的細分促進了光纖的準確應用
2000年世界電信標準大會批準將原G.652光纖重新分為G.652.A、G.652.8和G.652.C3類光纖；將G.655光纖重新分為G.655.A和G.655.B兩類光纖。這種光纖標準的細分促進了光纖的準確使用，細化標準的同時也提高了一些光纖的指標要求（如有些光纖幾何參數(shù)的容差變小），明確了對不同的網絡層次和不同的傳輸系統(tǒng)中使用的光纖的不同指標要求（如PMD值的規(guī)定），并提出了一些新的指標概念（如“色散縱向均勻性”等），對合理使用光纖取得了很好的作用。所有這些建議的修改、子建議的出現(xiàn)及新子建議的起草，都意味著光纖分類及指標、測試方法有某些改進，或有重要的提升；都標志著要求光纖質量的提高或運用方向上的調整，是值得注意的光纖技術新動向。
1.3新型光纖在不斷出現(xiàn)
為了適應市場的需要，光纖的技術指標在不斷改進，各種新型光纖在不斷涌現(xiàn)，同時各大公司正加緊開發(fā)新品種。
（1）用于長途通信的新型大容量長距離光纖
主要是一些大有效面積、低色散維護的新型G.655光纖，其PMD值極低，可以使現(xiàn)有傳輸系統(tǒng)的容量方便地升級至10～40Gbit/s，并便于在光纖上采用分布式拉曼效應放大，使光信號的傳輸距離大大延長。如康寧公司推出的PureModePM系列新型光纖利用了偏振傳輸和復合包層，用于10Gbit/s以上的DWDM系統(tǒng)中，據(jù)稱很適合于拉曼放大器的開發(fā)與應用。Alcatelcable推出的TeralightUltra光纖，據(jù)介紹已有傳輸100km長度以上單信道40Gbit／s、總容量10.2Tbit／s的記錄。還有一些公司開發(fā)負色散大有效面積的光纖，提高了非線性指標的要求，并簡化了色散補償?shù)姆桨福陂L距離無再生的傳輸中表現(xiàn)出很好的性能，在海底光纜的長距離通信中效果也很好。
（2）用于城域網通信的新型低水峰光纖
城域網設計中需要考慮簡化設備和降低成本，還需要考慮非波分復用技術（CWDM）應用的可能性。低水峰光纖在1360～1460nm的延伸波段使帶寬被大大擴展，使CWDM系統(tǒng)被極大地優(yōu)化，增大了傳輸信道、增長了傳輸距離。一些城域網的設計可能不僅要求光纖的水峰低，還要求光纖具有負色散值，一方面可以抵消光源光器件的正色散，另一方面可以組合運用這種負色散光纖與G.652光纖或G.655標準光纖，利用它來做色散補償，從而避免復雜的色散補償設計，節(jié)約成本。如果將來在城域網光纖中采用拉曼放大技術，這種網絡也將具有明顯的優(yōu)勢。但是畢竟城域網的規(guī)范還不是很成熟，所以城域網光纖的規(guī)格將會隨著城域網模式的變化而不斷變化。
（3）用于局域網的新型多模光纖
由于局域網和用戶駐地網的高速發(fā)展，大量的綜合布線系統(tǒng)也采用了多模光纖來代替數(shù)字電纜，因此多模光纖的市場份額會逐漸加大。之所以選用多模光纖，是因為局域網傳輸距離較短，雖然多模光纖比單模光纖價格貴50％～100％，但是它所配套的光器件可選用發(fā)光二極管，價格則比激光管便宜很多，而且多模光纖有較大的芯徑與數(shù)值孔徑，容易連接與耦合，相應的連接器、耦合器等元器件價格也低得多。ITU-T至今未接受62.5/125μm型多模光纖標準，但由于局域網發(fā)展的需要，它仍然得到了廣泛使用。而ITU-T推薦的G.651光纖，即50/125μm的標準型多模光纖，其芯徑較小、耦合與連接相應困難一些，雖然在部分歐洲國家和日本有一些應用，但在北美及歐洲大多數(shù)國家很少采用。針對這些問題，目前有的公司已進行了改進，研制出新型的5O/125μm光纖漸變型（G1）光纖，區(qū)別于傳統(tǒng)的50/125μm光纖纖芯的梯度折射率分布，它將帶寬的正態(tài)分布進行了調整，以配合850nm和1300nm兩個窗口的運用，這種改進可能會為50/125pm光纖在局域網運用找到新的市場。
（4）前途未卜的空芯光纖
據(jù)報道，美國一些公司及大學研究所正在開發(fā)一種新的空芯光纖，即光是在光纖的空氣夠傳輸。從理論上講，這種光纖沒有纖芯，減小了衰耗，增長了通信距離，防止了色散導致的干擾現(xiàn)象，可以支持更多的波段，并且它允許較強的光功率注入，預計其通信能力可達到目前光纖的100倍。歐洲和日本的一些業(yè)界人士也十分關注這一技術的發(fā)展，越來越多的研究證明空芯光纖似有可能。如果真能實用，就能解決現(xiàn)有光纖系統(tǒng)長距離傳輸?shù)膯栴}，并大大降低光通信的成本。但是，這種光纖使用起來還會遇到許多棘手的問題，比如光纖的穩(wěn)定性、側壓性能及彎曲損耗的增大等。因此，對于這種光纖的現(xiàn)場使用還需做進一步的探討。
2光纜技術的發(fā)展特點
2.1光網絡的發(fā)展使得光纜的新結構不斷涌現(xiàn)
光纜的結構總是隨著光網絡的發(fā)展、使用環(huán)境的要求而發(fā)展的。新一代的全光網絡要求光纜提供更寬的帶寬、容納更多的波長、傳送更高的速率、便于安裝維護、使用壽命更長等。近年來，光纜結構的發(fā)展可歸納為以下一些特點。
1）光纜結構根據(jù)使用的網絡環(huán)境有了明確的光纖類型的選擇，如干線網光纖、城域網光纖、接入網光纖、局域網光纖等，這決定了大范圍內光纜光纖傳輸特性的要求，具體運用的條件還有可依據(jù)的細分的標準及指標；
2）光纜結構除考慮光纜使用環(huán)境條件以外，越來越多的與其施工方法、維護方法有關，必須統(tǒng)一考慮，配套設計；
3）光纜新材料的出現(xiàn)，促進了光纜結構的改進，如干式阻水料、納米材料、阻燃材料等的采用，使光纜性能有明顯改進。
不同的場合和不同的要求造成了光纜的多結構的發(fā)展趨勢，新的光纜結構以及在現(xiàn)有結構上不斷改進的各種結構也在不斷涌現(xiàn)，出現(xiàn)了如下一些類型。
·“干纜芯”式光纜：所謂“干纜芯”即區(qū)別于常用的填充管型的光纜纜芯。這種纜的阻水功能主要靠阻水帶、阻水紗和涂層組合來完成，其防水性能、滲水性能都與傳統(tǒng)的光纜相同，但它具有生產、運輸、施工和維護上的一些優(yōu)點。首先是方便，因為阻水材料不含粘性脂類，操作使用比較方便安全；其次，干式光纜重量輕、易接續(xù)、易搬運，設備投資小、成本低，生產使用中也顯得干凈衛(wèi)生，在長期使用中還可減少纜芯中各種元件之間的相對移動。特別是在接入網室內纜和用戶纜中，好處更加明顯。
·生態(tài)光纜：一些公司從環(huán)境保護及阻燃性能的要求出發(fā)，開發(fā)了生態(tài)光纜，應用于室內、樓房及家庭?，F(xiàn)有光纜中使用的一些材料已不符合環(huán)保的要求，如PVC燃燒時會放出有毒性氣體，光纜穩(wěn)定劑中有時含鉛，都是對人體及環(huán)境有害的。2001年ITU-T已通過了一項L45建議——“使電信網外部設備對環(huán)境的影響最小化”建議，通過對光纜、電纜光器件及電桿等基于壽命周期怦估（LifeCycleAnalysis，LCA）的方法來確定產品對環(huán)境的影響。由于環(huán)境因素正日益受到重視，對通信外部設備，特別是光纜產品規(guī)定這樣的指標已提到日程上來，如果不在材料和工藝上下功夫就難以達到環(huán)保的要求。因此已有不少公司針對此類問題開發(fā)了一些新材料，如對室內用纜，開發(fā)了含有阻燃添加劑的聚酞胺化合物，以及無鹵性阻燃塑料等。
·海底光纜：海底光纜近年來有根快的發(fā)展，它要求長距離、低衰減的傳輸，而且要適應海底的環(huán)境，對抗水壓、抗氣損、抗拉伸、抗沖擊的要求都特別嚴格。
·淺水光纜（MarinizedTerrestrailCable，MTC）：淺水光纜是區(qū)別于海底光纜而提出來的另一類結構的水下光纜，適合于在海岸邊上、淺水中安裝，無需中繼、通信距離比較短的水下（如島嶼間、沿海岸邊上的城市）敷設使用。這種光纜區(qū)別于海底光纜的環(huán)境，需要的光纖數(shù)不多（中等），但要求結構簡單、成本較低，易于安裝和運輸，便于修復和維護。ITU-T在2001年提出了ITU-TG.972定義下的淺水光纜建議，為建設類似的水下光纜提供了一組規(guī)范，隨后也有可能形成相應的國際標準。
·微型光纜：為了配合氣壓安裝（或水壓安裝）施工系統(tǒng)的運用，各種微型的光纜結構已在設計和使用中。對于氣壓安裝的微型光纜，要求光纜與管道之間有一定的系數(shù)，光纜重量要準確，具有一定的硬度等。這種微型光纜和自動安裝的方式是未來接入網，特別是用戶駐地網絡中綜合布線系統(tǒng)很有潛力的一種方式，如在智能建筑中運用的智能管道中就非常適合這種安裝。
·采用了納米材料的光纜：近來，一些廠商已開發(fā)出納米光纖涂料、納米光纖油膏、納米護套用聚乙烯（PE）及光纖護套管用納米PBT等材料。采用納米材料的光纜，利用了納米材料所具有的許多優(yōu)異性能，對光纜的抗機械沖擊性能、阻水、阻氣性都有一定的改善，并可延長光纜的使用壽命。目前此類材料尚處于試用階段。
·全介質自承式光纜（ADSS）：全介質光纜對防止電磁影響及防雷電都有優(yōu)良的特性，而且重量輕、外徑小，架空使用非常方便，在電力通信網中已得到大量的應用。預計2000～2005年，每年電力部門對ADSS光纜需求約15000km。ADSS同時也是電信部門在對抗電磁干擾及雷暴日高的敷設環(huán)境中一種很好的光纜類型的選擇。在今后一段時間內，如何在滿足要求的前提下，盡量減小ADSS光纜的外徑，減輕光纜的重量，提高其耐電壓性能是ADSS光纜研究改進的課題。
·架空地線光纜（OPGW）：OPGW已出現(xiàn)了很長一段時間，近年來一直在改進和提高之中。OPGW的光纖單元中采用PBT，于套管外面再加上一層不銹鋼管，有的還在塑料套管與不銹鋼管之間加上一層熱塑膠，不銹鋼管用激光焊接長度可達數(shù)十公里，光纖在這樣的多層保護管中得到了充分的機械保護。預計從現(xiàn)在到2005年，OPGW光纜的需求將會逐年上升，每年增加約2500km，到2005年預計可達到20000km。當然對OPGW光纖的防雷問題一直是業(yè)界十分關注的問題，也應配合具體環(huán)境和使用條件加以考慮，使之得到充分保護。
2.2光纜的自動維護、適時監(jiān)測系統(tǒng)已逐漸完善，可保證大容量高速率的光纜不中斷傳輸
光纜的維護對于保證網絡的可靠性是十分重要。在已開通的光網絡中，光纜的維護和監(jiān)測應該是在不中斷通信的前提下進行的，一般通過監(jiān)測空閑光纖（暗光纖）的方式來檢測在用光纖的狀態(tài)，更有效的方式是直接監(jiān)測正在通信的光纖。雖然ITU-T長時間收集和討論了國際上的最新資料，于1996年了L.25光纜網絡維護的建議書，對光纜的預防性維護和故障后維護規(guī)定了詳細的維護范圍和功能，但已經不能滿足當前的需要，目前最新的建議是2001年12月IUT-TSG16會議通過的“光纜網絡的維護監(jiān)測系統(tǒng)”（L.40建議）。為了進一步縮短檢測及修復時間，美國朗訊公司曾提出了新一代光纖測試及監(jiān)控系統(tǒng)，能在1s內發(fā)出故障告警，3min內找到故障點，且工作人員可以遙控操作，據(jù)稱該系統(tǒng)還將開發(fā)有故障預測及對斷纖（纜）的快速反應能力。日本、意大利等國電信企業(yè)也提出了一些系統(tǒng)方案。
·日本NTT方案：在局內運用光纖選擇器與系統(tǒng)的測試設備和傳輸設備相連形成了一種可對光纖狀況進行實時監(jiān)測的系統(tǒng)，保證有用信號在通過光纖選擇器測試證明良好的光纖上傳輸，對有故障的光纖可以預選監(jiān)測出來及時傳送到維護中心進行適當處理，避免不良狀況進入有用的光傳輸信道，從而起到在運行中對整個光通信系統(tǒng)的支撐作用；在局外通過水敏傳感器裝置可監(jiān)測外部設備光纜線路接頭盒浸水的位置，水敏傳感器安裝在空閑的光纖上，水敏傳感器中裝有吸水性膨脹物，當水滲人接頭盒時，吸水性物質會膨脹使得接頭盒中的光纖受力，也就是使得這一空閑光纖彎曲，從而使光纖的損耗增加，在監(jiān)測中心的OTDR上就會反映出來。
·意大利的方案：此方案是一種綜合處理的新型連續(xù)光纜監(jiān)測系統(tǒng)。主要特點是將光纜網絡、光纖及光纜護套的監(jiān)測綜合在一起，既利用了OTDR系統(tǒng)周期性地對光纖的衰減進行監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)有衰減變化即發(fā)出警報，并進行故障定位，同時也能連續(xù)監(jiān)測光纜護套的完整性，包括護套對地絕緣電阻的監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)問題（如護套進水等）即馬上告警，達到更全面地預告故障發(fā)生的目的。
比較日本和意大利電信部門提出的光纜維護支撐系統(tǒng)的方案可見：日本方案在OTDR自動適時測試光纖的基礎上，加入了光纖選擇器，在外線上裝設水敏傳感器并進行護套監(jiān)測，形成了一套較完整的自動維護、支撐系統(tǒng)，真正做到不中斷光通信的維護。意大利的方案中除監(jiān)測光纖性能以外，還考慮了護套絕緣電阻的自動監(jiān)測。由此兩例可以看出全自動的光纜維護應是一種發(fā)展方向。
3通信電纜的發(fā)展特點
3.1寬帶的HYA通信電纜需要更好地為數(shù)字通信新業(yè)務服務
原有的電纜網絡雖然可以支持一些數(shù)字新業(yè)務，但是在實際使用中并不是特別理想，在通信距離、速率及質量上仍有一定的限制。對于新的網絡當然是以光纖為主，對于光纖所不能達到的地方或因各種原因仍然要新建電纜網絡的地區(qū)，應該考慮新型寬帶結構的HYA電纜（銅芯聚乙烯絕緣綜合護套市內通信電纜），以便更能符合新業(yè)務發(fā)展的需要。一些公司對現(xiàn)有的電纜高頻特性作了測試，他們得到的結論是所研究的電纜（即現(xiàn)有的HYA市話電纜）不能達到5類電纜的技術要求，戶外電纜要實現(xiàn)j類電纜的特性，必須通過特殊的設計和制造來達到。但在20MHz以下，所有電纜都顯示出充分適宜的傳輸性能。
美國已在1997年制定了用于寬帶的對絞通信電纜標準（ANSI/ICEAS-98-688-1997及S-99-689-1997），包括非填充和填充兩種型式。傳輸頻寬已擴展到100MHz，可供數(shù)字網絡使用。IEC對此問題也進行過較長時間的討論，2001年，IEC62255-1文件“用于高比特頻率數(shù)字接入電信網絡的多對數(shù)電纜”提出了0.4～個0.8mm線徑、1～150對、最高頻率30MHz等指標的建議，此建議的提出也許會為這種電纜開辟一個新的空間，我國也開始了這方面的探討和研制，并正在建立相應的標準。
3.2超5類及6類電纜將替代5類電纜成為布線系統(tǒng)發(fā)展的超蟄
隨著智能化大樓、智能化建筑小區(qū)對寬帶布線的要求愈來愈高，超5類和6類電纜己逐漸成為布線系統(tǒng)中的主流。超5類電纜與5類電纜的頻帶都是100MHz，但其具有雙向通信的能力，用戶可以同時收發(fā)寬帶信息。因此超5類電纜比5類電纜在電阻不平衡性、絕緣電阻、對地電容不平衡性、傳輸速度等指標上都有提高，并且增加了近端串音衰減功率和等電平遠端串音功率等一些指標，因此在工藝和結構上要做一定的改進才能達到。6類電纜在超5類的基礎上，又提高了傳輸頻帶，達到250MHz，其相應的指標也有較大的提高。同時，6類電纜要求不但有嚴格的工藝，而且不少廠商在結構上也有一定的改進和創(chuàng)新，如采用泡沫皮絕緣芯線或皮泡皮絕緣芯線、骨架式結構隔離線對等都改善了電纜的高頻特性。
3.3物理發(fā)泡射頻同軸電纜及漏泄同軸電纜將具有較好的發(fā)展前景
由于移動通信的高速發(fā)展，無線電基路用物理發(fā)泡射頻同軸電纜，特別是超柔形結構的室內電纜、路由連結電纜都有了較大的市場需求。同時，隨著移動通信信號覆蓋面的不斷擴大，基站站數(shù)的增多，以及邊緣地區(qū)（電梯、地鐵、地下建筑、高層建筑室內等用戶）對移動信號的要求不斷提高，預計這類電纜將會有較好的發(fā)展前景。但對電纜指標的要求（如駐波比、屏蔽衰耗等要求）已明顯提高，要求電纜的工藝及結構應不斷改進，以與之適應。
4光纖光纜及通信電纜技術與產業(yè)發(fā)展中幾個值得思考的問題
4.1積極創(chuàng)新開發(fā)具有自主知識產權的新技術
雖然這幾年來，我國光纜電纜技術有很大發(fā)展，有一些具有自主知識產權的技術已在發(fā)揮作用，但是應該看到這種比例仍是很小的，國內有近200家光纖光纜廠，但大多產品單一，沒有自主的知識產權，技術含量較低，競爭力不強。有資料統(tǒng)計，1997～1999年國內企業(yè)申請光通信專利的有132件，其中光纖38件，光纜只有19件，而同期外國公司在中國申請光通信專利達550件，其中光纖光纜37件。還有資料報道：從1997年以來，國內光通信核心技術專利是90件，我國自主申請的只有9件，僅占10％。實際上我國的光纖光纜技術應該說與國際水平己差距下大，因此我們作為世界第二的光纜大國，應該把開發(fā)具有自主知識產權的技術作為我們工作的重中之重，爭取創(chuàng)造更多的光纖光纜專利。
4.2開發(fā)具有先進技術水平、與使用環(huán)境、施工技術相配套的新產品
電信網絡在不斷發(fā)展的同時也對光纜電纜產品不斷提出新的要求。不難發(fā)現(xiàn)，光纜的結構越來越依賴于使用的環(huán)境條件及施工的具體要求，在海底光纜、淺水光纜、ADSS及OPGW光纜的開發(fā)中，會對這一點有深刻的體會。而今后光纜建設的重點將會隨著接入網、用戶駐地網的建設不斷展開，新一代的光纜結構和施工技術也會基于如微型光纜、吹入或漂浮安裝及迷你型微管或小管系統(tǒng)的全套技術而有一系列新的變化，以便有限的敷設空間得到充分、靈活的利用。這當中也包含了若干光纜設計、制造工藝、光纖光纜材料、施工安裝方面的新的技術課題。一些國家或公司已取得了一些經驗，正逐漸形成新的系統(tǒng)技術專利。我國的用戶眾多，接入網和用戶駐地網具有很多的特色，對接入光纜也會有更多的要求，為我們研究和創(chuàng)新接入網和用戶駐地網光纜結構提供了很好的機會。應該說，多數(shù)光纜技術我們是跟在國外最新技術的后面，雖然緊跟了先進技術，但自我創(chuàng)新的成份太少。今后應當在這方面下些功夫，走自己的創(chuàng)新之路。在有中國特色的接入網及用戶駐地網中多采用一些有中國特色的光電纜產品。
4.3利用已有設備與技術,改善HYA市話電纜的相應特性,為數(shù)字業(yè)務提供更好的服務
對于已經敷設的銅電纜，我們只能在現(xiàn)有條件下盡量利用其特性開通數(shù)字新業(yè)務。而現(xiàn)有的HYA電纜，雖然亦可開通ADSL等一些新業(yè)務，但是容量有限，當ADSL數(shù)量增大到一定限度后還是會出現(xiàn)干擾問題，而且還會影響以前開通的業(yè)務。因此，對新敷設的銅電纜，希望能提出一些新的寬帶指標要求，為將來開通更多更好的新業(yè)務作好準備?，F(xiàn)有的市話電纜生產廠商應深入研究自身的生產工藝，在不改變（或不大改變）生產設備的情況下，認真設計和精心制造，把現(xiàn)有電纜的技術水平提高一個檔次，以提供更寬頻帶的電纜，為更多更好地開拓數(shù)字新業(yè)務提供高質量的通道。
4.4改進光纜電纜的施工和維護方法
目前，為了適應城市施工的特點，國際上較重視不挖溝的方式施工光、電纜，采用小地溝或微地溝技術安裝光纜，同時對光纜網進行自動監(jiān)測，保證光纜網絡不中斷通信維護。與此相適應的是需要開發(fā)相應的元器件、工具和設備，并且要在體制上作一些改進與之相適應。ITU對NH開發(fā)光纜用浸水傳感器、光纖自動測試時的光纖選擇器以及美國提出的1s告警、3min內定位的指標及意大利提出的光纖纖芯與光纜護套指標綜合監(jiān)測等方案都十分重視。在現(xiàn)代化的光網絡中，這些方式已經起到明顯的作用。由此可見，為了保證光纜網絡工作的可靠性，在施工和維護中降低成本、節(jié)省勞力、節(jié)省時間，逐步推廣新的施工方法，逐步完善光纜網絡的自動監(jiān)測維護系統(tǒng)和提高光纜網絡的不中斷維護水平已勢在必行。
4.5冷靜地審視當前電信市場的發(fā)展，促進光纖光纜和通信電纜產業(yè)的發(fā)展
2001年下半年以來，光纖光纜需求下降，這當然與世界電信行業(yè)的整體下滑以及寬帶網絡泡沫的破滅有很大關系，但更多的則是受到從1999年下半年起由于光纖緊缺而各大公司擴產過多的影響。據(jù)資料介紹，在2000年，全球光纖廠商的投資額達到26億美元，為1999年的6倍，按推算到2002年全球光纖的產能將達到1.65～1.75億光纖公里，遠遠超過了實際需求。加上當前電信基礎建設的不景氣，光纖過剩的現(xiàn)象不可避免。
光纖光纜及通信電纜的市場走勢雖然受到國際經濟大形勢發(fā)展的影響，特別是與整個電信行業(yè)的發(fā)展有密切的關系，但應看到，在擠出了網絡泡沫的水份之后，隨著光纖網絡從骨干網的擴建到接入網、城域網的擴散以及向用戶駐地網的不斷延伸，光纖光纜及寬帶數(shù)字電纜的市場必將增長。據(jù)KMI預計，2003年世界光纖市場將開始有較大的增長，而到2004年的市場規(guī)模將超過敷設量最高的2000年。
牽引變電站直流1500V饋出電纜是地鐵供電的重要部件。上海軌道交通1號線自投入運營以來,已發(fā)生多起因直流電纜故障造成地鐵牽引供電系統(tǒng)的停電。當前國內外對交流電纜的在線監(jiān)測方法都做了很多研究,如直流分量法、直流疊加法、局部放電檢測法以及接地電流法和低頻分量法等[1],但在直流電纜方面的研究還相對較少。傳統(tǒng)的采用搖表離線檢測的方法存在很大不足,屬于“安慰性”試驗。雖然由于絕緣材料在交流和直流情況下表現(xiàn)出的特征不一致,但將交流電纜的在線監(jiān)測方法用在直流電纜的在線監(jiān)測上,理論上仍然是可行的,故被本設計采用。
電纜局部放電是造成絕緣老化的主要原因,也是絕緣劣化的重要征兆和表現(xiàn)形式[2],與絕緣材料的劣化擊穿過程密切相關,能夠有效地反映直流電纜絕緣的故障。由于地鐵牽引變電站所使用的電纜無鎧裝、直埋,故將檢測地鐵電纜放電信號作為一個主要的研究方法。
牽引變電站直流1500V饋出電纜一般是5根電纜為一組并聯(lián)運行,給地鐵機車供電。理論上講,并聯(lián)在一起的5根電纜中有1根發(fā)生放電,其它電纜上也會有相應的放電信號出現(xiàn)。對5根電纜的同步信號采集除可以確認信號的真實性外,另外還可以通過差分等方法來消除環(huán)境噪聲,提高信噪比。一般—個牽引變電站有4組電纜,因此,采集系統(tǒng)設計成能對最多20個通道放電信號實現(xiàn)同步采集。
1地鐵電纜放電信號采集系統(tǒng)的設計
1.1地鐵直流電纜放電信號的特征
圖1所示為實驗室觀測得到的直流電纜放電信號波形。該信號在輸入到示波器之前進行了25倍的放大。由圖可知,放電信號的頻譜在4MHz左右,電壓幅值大概為±20mV。
1.2放電檢測傳感器的特性
為縮小傳感器尺寸,放電檢測傳感器以高磁導率的超微晶磁性材料作為磁芯,在圓形磁心上均勻繞制高強度漆包線,構成典型的羅戈夫斯基線圈型電流傳感器。傳感器的內徑大小設計成與地鐵電纜外護套尺寸相當,保證很好的磁耦合;傳感器線圈是套在電纜外護套上的,因此測量裝置與1500V直流電在電氣上是絕緣的,為非接觸式測量。超微晶磁性材料具有高磁導率、低損耗、矯頑力小、高飽和磁感應、高穩(wěn)定性等特點;由此設計的傳感器具有高帶寬、帶內幅值增益平坦等特性,能有效地檢測出電纜火花放電產生的微弱高頻信號。
傳感器線圈的輸出信號幅值在20mV以內,必須進行前置放大再傳輸。放電檢測傳感器對頻率為1~9MHz之間的信號具有良好的傳輸特性。但從現(xiàn)場運行數(shù)據(jù)分析,現(xiàn)場存在較強的、頻率在0.6~1.5MHz之間的周期性窄帶干擾,必須在傳感器信號放大之前將其濾除,否則會導致信號飽和。放電信號頻率在4MHz左右(見圖2),因此,前置放大濾波器的設計目標為中心頻率4MHz,頻帶寬度4MHz,即通頻帶為2~6MHz,放大倍數(shù)設計為64倍。
綜合考慮前置放大器放大倍數(shù)和濾波的要求將放大器設計為三級,即放大———濾波———放大其中第一、第二級放大器的放大倍數(shù)都為8倍,這樣兩級放大器可以使用相同的運算放大器AD8042AD8042為帶寬160MHz的滿電源輸入、輸出運算放大器。濾波器為四階巴特沃斯型高通濾波器。
為進一步減小環(huán)境噪聲和其它干擾對傳感器信號的影響,將傳感器線圈和前置放大濾波器封裝在同一個金屬屏蔽盒內(為表述方便,稱其為放電檢測傳感器),通過屏蔽電纜實現(xiàn)傳感器、放大器的供電和信號傳輸。圖2為實測的放電檢測傳感器的頻幅特性。
1.3地鐵電纜放電信號采集系統(tǒng)總體設計
圖3所示為地鐵電纜放電信號采集系統(tǒng)的總體結構原理,多達20路放電檢測傳感器信號通過屏蔽電纜引入到多通道同步數(shù)據(jù)采集模塊,實現(xiàn)同步高速數(shù)字量化。通信接口模塊用于將數(shù)據(jù)采集模塊與監(jiān)測中心計算機連接起來,上傳采樣數(shù)據(jù)和獲取采樣參數(shù)設定。
1.4多通道同步數(shù)據(jù)采集模塊的設計
最多20通道的放電信號經過等長的5m電纜并行送人多通道同步高速數(shù)據(jù)采集板,在采集板內實現(xiàn)同步模/數(shù)轉換。采集板由并行的20個通道構成,每個通道包括輸入程控放大器、抗混疊濾波器、模/數(shù)轉換器(A/D)和存儲器(SRAM)。程控放大器的放大倍數(shù)可由軟件設置為1、2、4和8倍;抗混疊濾波器為四階巴特沃斯型低通濾波器,其截止頻率設定在7.5MHz;模/數(shù)轉換芯片采用AD公司的12bit、最高轉換速率為25MS/s的AD9225;存儲芯片為高速SRAM,存儲容量為4M×16,即在采樣率為20MHz時最多可以實現(xiàn)20ms的連續(xù)采樣。
如圖4所示,用一片CPLD(復雜可編程邏輯控制器件)來同時控制20個通道的A/D)和存儲器,即實現(xiàn)A/D到SRAM之間的直接數(shù)據(jù)存儲(DMA模式)。AD9225的控制極為簡單,只需用CPLD向其輸入采樣時鐘,并使能數(shù)據(jù)輸出;CPLD同時產生SRAM的地址和寫信號,采樣數(shù)據(jù)即從AD9225存人SRAM。
實際應用中除使用定時方式采集電纜放電信號外,為減小數(shù)據(jù)量,可能會采用信號觸發(fā)的方式,即20個通道中有一路模擬信號的幅值超過設定閥值便自動開始采樣,直到設定的采樣長度信號觸發(fā)的基本原理是將20路信號分別與閥值比較的結果相“或”,然后用作采樣的觸發(fā)。
數(shù)據(jù)采集板的另一個功能是預采樣,即將信號觸發(fā)前一段時間的波形也記錄下來,這樣可得到放電信號的完整波形,便于對數(shù)據(jù)進行分析研究。在預采樣模式下,A/D一直以設定的采樣率運行,在CPLD控制下,數(shù)據(jù)循環(huán)存入SRAM,即SRAM被A/D采樣數(shù)據(jù)循環(huán)寫入,直到有一個觸發(fā)條件出現(xiàn)。當觸發(fā)條件出現(xiàn)后,CPLD控制A/D繼續(xù)采樣“采樣長度—預采樣長度”個樣點,CPLD記憶觸發(fā)時刻輸出給SRAM的地址值,通過讀出此地址值,向前預采樣長度個樣點即為本次采樣數(shù)據(jù)的起始位置。
要保證20個通道數(shù)據(jù)采集的完全同步,除了使用同一個CPLD邏輯來控制所有20路A/D同時工作外,還需要使用同樣材料的輸人信號線且線長相同,要求精確調整放大器和濾波器的參數(shù)以達到幾乎相同的信號延遲,重要的是所有傳感器要有很好的一致性。為防止通道之間的信號串擾,設計中主要采取印制電路板物理隔離、大面積接地屏蔽和使用屏蔽電纜作為輸入信號線等。
2采集系統(tǒng)測試
通過對系統(tǒng)輸入確知信號(如正弦波信號),以及對采集信號的時域和頻域分析,可以評估數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的性能,如系統(tǒng)增益、通頻帶和信噪比等。對本系統(tǒng)的測試包含了前端的放電檢測傳感器,測試時將信號源接1kΩ電阻,從放電檢測傳感器的線圈中穿過。圖5和圖6分別為信號源頻率為4MHz時其中一個信號采集通道所測得的時域波形及其頻域變換波形。
3結語
根據(jù)上海地鐵牽引變電站直流1500V饋出電纜的特點和安裝方式等,設計了用于檢測火花放電信號的高頻傳感器、放大器、濾波器和多通道同步數(shù)據(jù)采集板,實現(xiàn)了對多達20根運行電纜的在線監(jiān)測,已于2005年在上海軌道交通1號線付之實施。本文所實現(xiàn)的同步信號檢測系統(tǒng)具有較高的靈敏度和多通道同步性能,可以應用于其它需要進行多通道甚至多通道同步信號提取的場合。
主管單位：工業(yè)和信息化部
主辦單位：信息產業(yè)部電子第二十三研究所
出版周期：雙月刊
出版地址：上海市
語
種：中文
開
本：大16開
國際刊號：1006-1908
國內刊號：31-1480/TN
郵發(fā)代號：
發(fā)行范圍：國內外統(tǒng)一發(fā)行
創(chuàng)刊時間：1967
期刊收錄：
核心期刊：
中文核心期刊(1992)
期刊榮譽：
Caj-cd規(guī)范獲獎期刊
計算機工業(yè)界很多人士引以為自豪的是計算機技術的快速發(fā)展，同時，數(shù)據(jù)通信速率也在快速發(fā)展，最終，在計算機能力和通信能力的競賽過程中，通信贏了。數(shù)據(jù)通信傳輸速率的快速發(fā)展更是讓人難以想象，這樣的發(fā)展速度要依靠光纖作為傳輸媒介的問世。光纖技術現(xiàn)已相對成熟，下面就光纖的優(yōu)點和業(yè)務上的需求來研究一下光纖的發(fā)展趨勢。
一、光纖優(yōu)點
1。頻帶寬
頻帶的寬窄代表傳輸容量的大小。載波的頻率越高，可以傳輸信號的頻帶寬度就越大。目前，采用先進的相干光通信可以在30000GHz范圍內安排2000個光載波，進行波分復用，可以容納上百萬個頻道。
2．重量輕
因為光纖非常細，單模光纖芯線直徑一般為4um～10um，外徑也只有125um，。論文格式。比標準同軸電纜的直徑47mm要小得多，加上光纖是玻璃纖維，比重小，使它具有直徑小、重量輕的特點，安裝十分方便。
3．抗干擾能力強
因為光纖的基本成分是石英，只傳光，不導電，不受電磁場的作用，故光纖傳輸對電磁干擾、工業(yè)干擾有很強的抵御能力。因此，在光纖中傳輸?shù)男盘柌灰妆桓`聽，因而利于保密。
4．保真度高
因為光纖傳輸一般不需要中繼放大，不會因為放大引人新的非線性失真。只要激光器的線性好，就可高保真地傳輸電視信號。
5．工作性能可靠
一個系統(tǒng)的可靠性與組成該系統(tǒng)的設備數(shù)量有關。設備越多，發(fā)生故障的機會越大。因為光纖系統(tǒng)包含的設備數(shù)量少(不像電纜系統(tǒng)那樣需要幾十個放大器)，可靠性自然也就高，故一個設計良好、正確安裝調試的光纖系統(tǒng)的工作性能是非?？煽康?。
6．成本不斷下降
目前，有人提出了新摩爾定律，也叫做光學定律（Optical Law）。該定律指出，光纖傳輸信息的帶寬，每6個月增加1倍，而價格降低1倍。光通信技術的發(fā)展，為Internet寬帶技術的發(fā)展奠定了非常好的基礎。這就為大型有線電視系統(tǒng)采用光纖傳輸方式掃清了最后一個障礙。由于制作光纖的材料(石英)來源十分豐富，隨著技術的進步，成本還會進一步降低；而電纜所需的銅原料有限，價格會越來越高。顯然，今后光纖傳輸將占絕對優(yōu)勢，成為建立全省、以至全國有線電視網的最主要傳輸手段。
7．損耗低
在同軸電纜組成的系統(tǒng)中，最好的電纜在傳輸800MHz信號時，每公里的損耗都在40dB以上。相比之下，光導纖維的損耗則要小得多，傳輸1、31um的光，每公里損耗在0．35dB以下若傳輸1．55um的光，每公里損耗更小，可達0．2dB以下。這就比同軸電纜的功率損耗要小一億倍，使其能傳輸?shù)木嚯x要遠得多。此外，光纖傳輸損耗還有兩個特點，一是在全部有線電視頻道內具有相同的損耗，不需要像電纜干線那樣必須引人均衡器進行均衡；二是其損耗幾乎不隨溫度而變，不用擔心因環(huán)境溫度變化而造成干線電平的波動。
二、業(yè)務上的需求和市場的競爭
伴隨著計算機的廣泛應用，計算機網絡數(shù)目在不斷的增加，Internet用戶數(shù)量也在不斷增加，使得通信容量不斷的加大，因此，數(shù)據(jù)通信的帶寬要求顯得更加重要。目前，為了解決數(shù)據(jù)能夠在主干網絡中順利的傳輸，在通信介質方面，對于主干網絡都采用了光纖作為傳輸媒介。光纖作為主干網絡的傳輸媒介，解決了主干線路數(shù)據(jù)負載問題，使得數(shù)據(jù)能夠順利傳輸。光纖在主干網絡中取代了傳統(tǒng)的銅線介質，但“最后一英里”問題上,還沒有完全的普及光纖，這就造成本地回路成為主干網絡的瓶頸。隨著3G網絡的不斷發(fā)展，用戶“最后一英里”問題應該盡快解決。目前，采用的接入方式有：FTTH、FTTB、FTTC。
相關數(shù)據(jù)表明，2002年至2006年，我國寬帶上網用戶比例由9%上升到52%。寬帶用戶成為大多數(shù)，這標志著我國互聯(lián)網已經進入寬帶時代。寬帶接入已經成為固網運營商增長的第一驅動力。而寬帶業(yè)務的需求必然刺激相關寬帶技術的發(fā)展和應用，光纖具有近似于無限的帶寬，端到端的全光網絡是寬帶接入的最終解決方案。隨著光纖接入成本不斷下降、銅纜接入網運維成本的攀升，運營商網絡將向以寬帶為特征的下一代網轉型。論文格式。隨著今后更多高帶寬業(yè)務的出現(xiàn)，F(xiàn)TTH上馬也是大勢所趨。論文格式。
正是基于這種共識，各固網運營商在鋪網時都遵循光進銅退的準則，將投資重心轉向光纖接入網。新建商業(yè)樓宇與住宅區(qū)原則上采用光纖覆蓋，控制銅纜投資。FTTH已經從實驗室中走出，真正貼近普通用戶，迎來了快速增長的新時期。
在最近幾年，F(xiàn)TTH已經出現(xiàn)了良好的發(fā)展勢頭。FTTH，一方面受到了企業(yè)用戶和高端家庭用戶的歡迎，與將來可能需要一次次地帶寬升級相比，一勞永逸的光纖接入更受他們的青睞。FTTH使得在家里能享受各種不同的寬帶服務，如VOD、在家購物、在家上課等。 另一方面，銅線和光纖價格的一漲一跌，也使得部署FTTH的成本正呈現(xiàn)下降的趨勢。長遠來看，DSL的成本已經基本上達到了極值點，但FTTH還有很大的下降空間，而且從運維成本上來說，與DSL相比FTTH有更加明顯的優(yōu)勢。
三、結束語
總之，作為寬帶接入的最終發(fā)展方向，F(xiàn)TTH在中國，乃至亞太地區(qū)的發(fā)展尤為迅猛。我們可以預期，憑借著層出不窮的寬帶應用以及日益龐大的用戶規(guī)模，中國、亞太地區(qū)FTTH將率先成為寬帶接入的主流，引領全球光接入產業(yè)的騰飛。應該說，光纖網絡在未來的發(fā)展空間是很廣泛的，光纖作為傳輸媒介，應該主宰未來的通信市場
參考文獻
【1】 潘愛民?！队嬎銠C網絡》【M】清華大學出版社，2004年8月
[論文摘要]研究分析電磁干擾產生的原因、特點及干擾對電力遠動系統(tǒng)的影響，從設計的角度對鐵路電力遠動監(jiān)控系統(tǒng)進行抗干擾分析研究。
抗干擾設計是電力遠動監(jiān)控系統(tǒng)安全運行的一個重要組成部分，在研制綜合自動化系統(tǒng)的過程中，如果不充分考慮可靠性問題，在強電場干擾下，很容易出現(xiàn)差錯，使整個電力遠動監(jiān)控系統(tǒng)無法正常運行或出錯誤（誤跳閘事故等），無法向站場和區(qū)間供電，影響鐵路行車安全。
一、電磁干擾產生的原因及特點
（一）傳導瞬變和高頻干擾
1．由于雷擊、斷路器操作和短路故障等引起的浪涌和高頻瞬變電壓或電流通過變（配）電所二次側進入遠動終端設備，對設備正常運行產生干擾，嚴重還可損壞電路。2．由電磁繼電器的通斷引起的瞬變干擾，電壓幅值高，時間短、重復率高，相當于一連串脈沖群。3．鐵路電力供電中，特別是現(xiàn)代高速鐵路對電力要求都比較高，一般都是幾路電源供電，母線投切轉換比較頻繁，振蕩波出現(xiàn)的次數(shù)較多。
（二）場的干擾
1．正常情況下的穩(wěn)態(tài)磁場和短路事故時的暫態(tài)磁場兩種，特別是短路事故時的磁場對顯示器等影響比較大。2．由于斷路器的操作或短路事故、雷擊等引起的脈沖磁場。3．變電所中的隔離開關和高壓柜手車在操作時產生的阻尼振蕩瞬變過程，也產生一定的磁場。4．無線通信、對講機等輻射電磁場對遠動終端會產生一定的干擾，鐵路中繼站通常會和通信站在一處，通信發(fā)射塔對中繼站電力遠動終端設備的干擾比較大。
（三）對通信線路的干擾
1．鐵路變電所遠動終端的數(shù)據(jù)由串口通信經雙絞線進入車站通信站，再經過轉換成光信號沿鐵通專用通信光纜送至電力遠動調度中心，遙信和遙控數(shù)據(jù)在變電所到通信站的過程走的是電信號，由于變電所高低壓進出線纜很多，遠動終端受的干擾比較大。2．中繼站一般距鐵路都比較近，列車通過時的振動對遠動終端設備有一定的干擾。
（四）繼電器本身原因
繼電器本身可能由于某種原因一次性未合到位而產生干擾的振動信號，或負荷開關、斷路器、隔離開關等二次側產生振動信號。
二、干擾對電力遠動系統(tǒng)的影響
無論交流電源供電還是直流供電，電源與干擾源之間耦合通道都相對較多，很容易影響到遠動終端設備，包括要害的CPU；模擬量輸入受干擾，可能會造成采樣數(shù)據(jù)的錯誤，影響精度和計量的準確性，還可能會引起微機保護誤動、損壞遠動終端設備和微機保護部分元器件；開關量輸入、輸出通道受干擾，可能會導致微機和遠動終端判斷錯誤，遠動調試終端數(shù)據(jù)錯誤遠動終端CPU受干擾會導致CPU工作不正常，無法正常工作，還可能會導致遠動終端程序受到破壞。
三、抗干擾設計分析
（一）屏蔽措施
1．高壓設備與遠動終端輸入、輸出采用有鎧裝（屏蔽層）的電纜，電纜鋼鎧兩端接地，這樣可以在很大程度上減小耦合感應電壓。2．在選擇變電所和中繼站電力設備時盡量選設有專門屏蔽層的互感器，也有利于防止高頻干擾進入遠動終端設備內部。3．在遠動終端設備的輸入端子上對地接一耐高壓的小電容，可以有效抑制外部高頻干擾。
（二）系統(tǒng)接地設計
1．一次系統(tǒng)接地主要是為了防雷、中性點接地、保護設備，合適的接地系統(tǒng)可以有效的保障設備安全運行，對于斷路器柜接地處要增加接地扁鐵和接地極的數(shù)量，設備接地處增加增加接地網絡互接線，降低接地網中瞬變電位差，提高對二次設備的電磁兼容，減少對遠動終端的干擾。2.二次系統(tǒng)接地分為安全接地和工作接地，安全接地主要是為了避免工作人員因設備絕緣損壞或絕緣降低時，遭受觸電危險和保證設備安全，將設備外殼接地，接地線采用多股銅軟線，導電性好、接地牢固可靠，安全接地網可以和一次設備的接地網相連；工作接地是為了給電子設備、微機控制系統(tǒng)和保護裝置一個電位基準，保證其可靠運行，防止地環(huán)流干擾。
3．由于高低壓柜本身都是多都是采用鍍鋅薄鋼板材料，本身也有屏蔽作用，將高低高柜都可靠接地。4．遠動終端微機電源地和數(shù)字地不與機殼外殼相連，這樣可以減小電源線同機殼之間的分布電容，提高抗共模干擾的能力，可明顯提高電力遠動監(jiān)控系統(tǒng)的安全性、可靠性。
（三）采取良好的隔離措施
1．為避免遠動終端自身電源干擾采取隔離變壓器，電源高頻噪聲主要是通過變壓器初、次級寄生電容耦合，隔離變壓器初級和次級之間由屏蔽層隔離，分布電容小，可提高抗共模干擾的能力。2．電力遠動監(jiān)控系統(tǒng)開關量的輸入主要斷路器、隔離開關、負荷開關的輔助觸點和電力調壓器分接頭位置等，開關量的輸出主要是對斷路器、負荷開關和電力調壓器分接頭的控制。3．信號電纜盡量避開電力電纜，在印刷遠動終端的電路板布線時注意避免互感。4．采用光電耦合隔離，光電耦合器的輸入阻抗很小，而干擾源內阻大，且輸入/輸出回路之間分布電容極小，絕緣電阻很大，因此回路一側的干擾很難通過光耦送到另一側去，能有效地防止干擾從過程通道進入主CPU。
（四）濾波器的設計
1．采用低通濾波去高次諧波。2．采用雙端對稱輸入來抑制共模干擾，軟件采用離散的采集方式，并選用相應的數(shù)字濾波技術。
（五）分散獨立功能塊供電，每個功能塊均設單獨的電壓過載保護，不會因某塊穩(wěn)壓電源故障而使整個系統(tǒng)破壞，也減少了公共阻抗的相互耦合及公共電源的耦合，大大提高供電的可靠性。
（六）數(shù)據(jù)采集抗干擾設計
1．在信息量采集時，取消專門的變送器屏柜，將變送器部分封裝在RTU內，減少中間環(huán)節(jié)，這樣可以減少變送器部分輸出的弱電流電路的長度。2．遙信由于合閘一次不到位或由于二次側振動而產生的誤遙信干擾信號，并且還會產生尖脈沖信號，也可能對遙信回路產生干擾誤遙信號。
（七）過程通道抗干擾設計
（八）印刷電路板設計。在印刷電路板設計中盡量將數(shù)字電路地和模擬地電路地分開；電源輸入端跨接10～100μF的電解電容。
（九）控制狀態(tài)位的干擾設計
（十）程序運行失常的抗干擾設計
（十一）單片機軟件的抗干擾設計
一、引言
在大鄭線新立屯至通遼西區(qū)間增建第二線工程中，有相鄰的甲、乙、丙三個站，由于增建二線，乙站拆除，甲乙兩站相距12.2km，乙丙兩站相距13.4km，甲站出站1km處上下行線各有一座長約500m的隧道，此1km內有較大曲線和路塹。因乙站車站臺拆除，致使甲、丙兩站間的無線列調電話通信出現(xiàn)弱、盲區(qū)，目前解決明區(qū)間弱場的方式主要有布放中繼臺及布放光纖直放站兩種，前者造價較低，但由于空間波不易控制，后者需要鋪設光纖，適合站間距離長，同時造價相對較大，為解決弱、盲區(qū)通信問題，針對本工程實際情況，設計中明區(qū)間采用異頻中繼，隧道內采用無漏纜隧道中繼器及特制平板天線的方案，設備選用華通時空通信技術有限公司的產品?，F(xiàn)將工程有關情況簡介如下。
二、系統(tǒng)組成
本無線列調系統(tǒng)為450MHZ-C制式，弱場異頻中繼頻率為150MHZ。
(一)明區(qū)間弱場中繼設備
明區(qū)間弱場中繼設備由WJJ-11型首臺中繼器和WJJ-12型尾臺中繼器組成，首臺設在丙車站，尾臺設在弱場區(qū)邊緣的原乙站，通過首尾中繼器的中繼及無線轉發(fā)功能，實現(xiàn)車站臺與弱場區(qū)機車臺的通信。車站呼叫機車:站臺將呼叫機車的114.8HZ信令調制到F1發(fā)射(F1為457.7MHZ)，首臺收F1解調出114.8HZ再調制到F2發(fā)射(F2為151.7MHZ。)，尾臺收F2解調出114.8HZ再調制到F1發(fā)射，車臺收F1解調出114.8HZ后顯示被呼叫并發(fā)415HZ回鈴信號，經相應操作，雙方通話。機車呼叫車站:為上述反向流程，呼叫車站信令為123HZ。
(二)隧道內盲區(qū)中繼設備
WJS系列中繼器是解決無漏纜隧道內通信的專用設備，它由WJS-1型洞口中繼器、WJS-2型洞內中繼器、平板天線、連接洞內中繼器和平板天線的功分器、SYV-50-9射頻電纜和連接兩中繼器的中頻隔離器、YZW2X4.0控制電纜組成。其中控制電纜內既傳輸中繼器所需的220V交流電源又傳輸含有呼控信令的中頻455KHZ，兩者通過中頻隔離器分開。隧道較短時洞內可不設中繼器，較長時可設2臺以上中繼器，1臺中繼器可帶多達5個平板天線。洞口中繼器設在洞口中繼房內，洞內中繼器設在隧道內適當?shù)攸c的避車洞內，平板天線貼裝在洞壁上部，控制電纜、射頻電纜及功分器等設在洞壁上。其通信過程如下，車站呼叫機車:站臺將呼叫機車的114.8HZ信令調制到F1發(fā)射，洞口中繼器收F1后解調出含有114.8HZ信令的中頻455KHZ，中頻經控制電纜傳至洞內各中繼器再調制到F1經射頻電纜及功分器傳至平板天線發(fā)射，機車收F1解調出114.8HZ后顯示被呼叫并發(fā)415HZ回鈴信號，經相應操作，雙方通話。機車呼叫車站:為上述反向流程，呼叫車站信令為123HZ。車站經首尾中繼器與隧道內機車的通信與上述類似。
三、設備配置
由于乙站拆除，在乙站新設WJJ-12型尾臺中繼器一套，丙站除原車站臺外另設WJJ-11型首臺中繼器，甲站原車站臺不變;上行線隧道的甲站側洞口設WJS-1型中繼器一套，負責甲站車站臺與上行線隧道內機車臺的通信中繼。因隧道較短，隧道內未設洞內中繼器，僅設平板天線3個、功分器2個，同時設相應的射頻電纜及中繼電纜;下行線隧道洞內設備與下行線隧道類似，下行側洞口設WJS-1型中繼器一套，乙站設尾臺中繼器一套，丙站設首臺中繼器一套，下行線隧道內機車臺經洞口中繼器、拆除乙站新設的尾臺中繼器、丙站首臺中繼器與丙站車站臺間的通信。
四、頻率選定和場強計算
根據(jù)TB/T3052-2002規(guī)定，450MHZ頻段C制式頻率選457.700MHZ，異頻中繼頻率選151.700MHZ。450MHZ頻段機車臺接收機輸入電平中值設計值取28dBμV(其中，電臺最小可用電平10dBμV，起伏量11.5dBμV，儲備量6.5dBμV)。因無線列調的場強計算范圍內地球曲率的影響并不顯著，故用平面大地公式近似計算。
1.450MHZ:接收點入口電平:V入=P1-L1+G1-L0-F+G2-L2。式中:P1為發(fā)射功率5W(144dBμV);L1為發(fā)射饋線損耗6dBμV;G1為發(fā)射天線增益13dBμV;L0為自由空間傳輸衰減;F為衰減修正因子;G2為接收天線增益0dBμV;L2為接收饋線損耗3dBμV。
自由空間傳輸衰減:L0=22+20lgd+20lgf。式中:d為收、發(fā)天線間距離(km);f為載頻頻率(MHZ);L0=22+20lg13.4+20lg450=97.6dBμV。
平面大地傳播時衰減修正因子:F=22+20lgh1.h2.f/d=22+20lg25X4.8X
450/13400=34.1dBμV。
機車距車站13.4km時:V入=144-6+13-97.6-34.1+0-3=16.3dBμ。V不滿足28dBμV的要求，但可以達到中繼器的工作開門電平。
2.隧道內平板天線發(fā)射電平:(洞內中繼器輸出電平144dBμV[5W]，射頻電纜衰耗0.05dB/m，平板天線間距160m，增益1dBμV，功分器主路衰耗3dB，支路衰耗3-25dB可調。)最遠處天線發(fā)射電平:P=144-0.05×540-3×2+1=112dBμV，由遠至近調整功分器支路衰耗為12dB、24dB，則天線發(fā)射電平為112dBμV。因隧道內電波傳播受列車、洞壁構造、隧道截面及曲線等因素影響很大，工程中應據(jù)實測場強調整天線間距、功分器支路衰耗及中繼器輸出電平，使場強滿足要求。
五、設備安裝
丙站新建運轉室，車站臺及首臺中繼器設在的25米鐵塔上，天線塔設10Ω防雷地線，電臺所需交流電源由通信機械室接引;拆除乙站利用原20米鐵塔，尾臺中繼器設在無人值守的中繼房內，電源采用太陽能供電。隧道口的洞口中繼器設在無人值守的區(qū)間中繼房內，電源采用太陽能供電。區(qū)間中繼房應特別注意高頻避雷器、系統(tǒng)工作地線及天線塔防雷地線的良好設置，以確保設備安全運行。隧道頻電纜掛設在洞壁上部的掛鉤上，平板天線及功分器設在洞壁頂部。平板天線間的距離160m左右，施工時根據(jù)隧道內場強實測情況進行調整。功分器主路衰耗3dB，支路衰耗3-25dB可調，愈靠近中繼器的支路衰耗愈大，使各天線的輸出電平基本一致。
六、小結
3G網絡的主要業(yè)務量來自于室內。根據(jù)香港SUNDAY對業(yè)務數(shù)據(jù)的采集結果可知，3G業(yè)務的室內話務量占總話務量的一半以上。而NTTDoCoMo的最新統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，大約70%的業(yè)務量來自于室內。綜合考慮建筑物結構、電磁波傳播環(huán)境和容量需求方面的因素，將室內分布場景細分為以下幾類，見圖1。
和2G網絡相比，3G網絡在深層次覆蓋時存在諸多不足。此外，由于3G系統(tǒng)自干擾的特性，會引起“呼吸效應”現(xiàn)象和“遠近效應”現(xiàn)象。因此，網絡規(guī)劃時需要考慮減少網絡的滿載率，同時也要考慮切換區(qū)域大小的設置問題。
由于室外站進行室內覆蓋對信號的控制和深度覆蓋不能做到最優(yōu)，嚴重影響用戶的滿意度。韓國最大的移動通信商SKT的數(shù)據(jù)顯示，大部分服務質量差的位置都在室內，且往往是由于宏蜂窩基站覆蓋不到位造成的。
相比之下，室內分布系統(tǒng)不僅可以在話務密集地區(qū)進行有效的話務吸收，解決室內“無死角”覆蓋，而且減輕了室外站小區(qū)“呼吸效應”，降低了室外系統(tǒng)的負荷，從而能夠提高整個網絡的質量和容量。
3G室內分布系統(tǒng)
傳統(tǒng)的室內覆蓋系統(tǒng)將不同系統(tǒng)割裂開來，采取單獨建設、單獨維護的策略。但由于我國目前網絡存在多種系統(tǒng)，且頻段跨度較大，所以室內分布系統(tǒng)應該采用多系統(tǒng)的寬頻室內覆蓋方案，即一套天饋系統(tǒng)來實現(xiàn)多系統(tǒng)信號的同時覆蓋。
其中，信號源主要包括室內宏蜂窩基站、室內微蜂窩基站和直放站等。從系統(tǒng)容量和功率需求的角度，根據(jù)不同話務需求和覆蓋場景選擇不同的信號源。比如，對于大話務量地區(qū)，宜采用宏蜂窩基站作室內分布系統(tǒng)的信號源，能夠插入多塊基帶處理板，滿足話務密集地區(qū)的需求；對于寫字樓等室內用戶集中、話務量較高區(qū)域，可以考慮建設微蜂窩室內分布系統(tǒng)；對于隧道、地鐵車站、地下商場、地下酒吧等強調覆蓋而非容量的場所，可以考慮用室內直放站引入基站信號。
信號分布系統(tǒng)可以分為無源分布系統(tǒng)，有源分布系統(tǒng)和混合分布系統(tǒng)三種形式。無源分布系統(tǒng)是通過無源器件進行分路，經由饋線將無線信號盡可能平均地分配到覆蓋單元上，從而實現(xiàn)室內信號的均勻分布；有源分布系統(tǒng)中加入了功率放大器這一類有源設備。信號經過各級衰耗后，到達末端時，可以利用放大器放大以達到理想的強度，保證覆蓋效果。也可以混合采用無源系統(tǒng)和有源系統(tǒng)的部分器件，建立一套混合的信號分布系統(tǒng)。
覆蓋方式主要有三種，即分布式天線系統(tǒng)(DAS)、泄漏電纜系統(tǒng)和混合方案。
分布式天線系統(tǒng)能夠支持從400MHz到2.5GHz很寬的頻率范圍；對于建筑物內部結構狹長的特別區(qū)域，例如公路隧道、鐵路隧道、礦井等，可選用泄漏電纜分布系統(tǒng)，泄漏電纜不需要室內天線，通過電纜上泄漏信號進行覆蓋；多系統(tǒng)的寬頻室內覆蓋方案共用天饋線系統(tǒng)，具有相當靈活的可擴展性。但是在多網合一的室內分布系統(tǒng)的設計中，對系統(tǒng)間干擾的分析和抑制至關重要。
3G室內分布系統(tǒng)的設計
在室內分布系統(tǒng)方案設計中，需要考慮三方面的因素：降低室外信號對室內的影響；減少室內信號外泄；室內環(huán)境的特殊性所帶來的傳輸與空間衰耗。
首先，由于室外基站會對室內系統(tǒng)造成影響，所以必須對來自室外基站的信號進行測量，以了解室外宏站對室內系統(tǒng)的影響。
其次，室內分布系統(tǒng)的信號泄漏容易造成對室外信號的干擾，容易導致室外用戶選用室內信號，使軟切換增多，從而影響室外的掉話率。在3G工程設計階段就需要控制過多的軟切換區(qū)，減少室內天線的輸出電平，控制信號泄漏電平。在靠近窗戶、門口等邊緣區(qū)域，應采用方向性較好的定向天線，以減少信號的泄漏從而優(yōu)化切換關系。
最后，由于頻率上的差異，多系統(tǒng)共用室內分布系統(tǒng)不可避免地帶來了不同系統(tǒng)間在室內分布系統(tǒng)上功率損耗不一致的情況。比如，在2GHz下信號的饋線損耗，空間損耗和隔墻損耗都有增加。所以，應根據(jù)實際情況采用“多天線低功率”方式進行覆蓋，合理布防天線。
鏈路預算
1.容量預分析
A地的人流量是2000人/小時，設手機人均使用率為25%，A地移動電話用戶數(shù)為2000*25%=500/小時。用戶均勻分布，平均每用戶忙時話務量為0.02Erl，則A地總的話務量為10Erl，按照20%的余量，最大吸收話務量為12Erl。系統(tǒng)信號源為微蜂窩基站，根據(jù)Erlang-B公式表，當呼損率為2%時，兩個載頻容量為8.20Erl。因此采用4個載頻容量足夠提供系統(tǒng)使用。
2.覆蓋場強預分析
吸頂全向天線的輸出口功率為7dBm，增益為3dBi。距天線的最遠覆蓋距離約為10m。自由空間傳播損耗是58dB，貫穿損耗和多徑衰落分別是15dB和10dB。則邊緣場強=7+3-58-15-10=-74dBm。
覆蓋電梯的定向板狀天線的輸出口功率為11dBm，增益為8.5dBi。距天線的最遠覆蓋距離約為20m，20m自由空間傳播損耗是64dB，貫穿損耗和多徑衰落分別是20dB和15dB。則邊緣場強=11+8.5-64-20-15=-79.5dBm。
一般以移動終端的發(fā)射功率來確定漏泄射頻同軸電纜的最大覆蓋長度。移動終端的最大輸出功率為2W，系統(tǒng)要求的最低場強為-105dBm。頻率為2GHz，95%耦合損耗為86dB，耦合損耗的波動余量為5dB。漏泄同軸電纜的衰減常數(shù)為44dB/km，跳線及接頭損耗為2dB，地鐵系統(tǒng)車體的屏蔽作用和吸收損耗為10dB。則最大覆蓋距離=(33-(-105)-86-5-2-10)/44=795m
在新的通信系統(tǒng)中，覆蓋、容量和質量不再獨立，需要綜合考慮；多業(yè)務的同時存在也需要均衡考慮；重要的是，需要兼顧多網同時進行通信的狀況；干擾也將成為未來移動通信的最大攻克難點。而這些對饋線、漏纜、器件及附件和天線的性能都提出了很高的要求。
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中圖分類號：F407 文獻標識碼：A 文章編號：1674-3520（2015）-06-00-02
一、海洋石油電氣技術的發(fā)展概況
（一）石油電氣技術的形成與發(fā)展。海洋石油工程電氣技術的發(fā)展是與船舶電氣技術密不可分。上個世界初，商船就已經開始應用直流電驅動技術照明了，近半個世紀，商船大都采用十六系統(tǒng)供電。隨著電網負載不斷增長，為了滿足驅動力的需求，電壓必須相高壓方向發(fā)展。到了上個世紀五十年代，隨著發(fā)電機技術的迅猛發(fā)展，各國船舶陸續(xù)轉向交流系統(tǒng)的使用，并且取得了良好的效果。隨著海洋運輸業(yè)向大型化、高速化和自動化方向發(fā)展，其電氣化水平不斷提高，從六十年代起，自動化技術顯著提高，這樣嚴重影響著海洋石油電氣工程的發(fā)展，使得海洋石油電氣工程逐漸向智能化、數(shù)字化和網絡化方向發(fā)展。
（二）海洋石油電氣國內外概況。海洋石油的開發(fā)分為以下幾個步驟：海洋地球物理勘探，海洋地址取芯勘探，油田開發(fā)方案設計，打生產油井，石油采集與運輸。能夠利用到海上鉆井平臺的步驟是海洋地質取芯和打生產井，平臺上裝通訊、導航、鉆井和安全救援等海上油氣勘探開所必須的設備。世界第一座海洋石油鉆井平臺是1949年建造的。1968年德國與意大利共同建造的半潛式鉆井平臺就安裝有交流-直流電動鉆機，在海洋石油技術中處于領先地位，借助船舶自動化技術，石油工程電氣技術得到了迅猛發(fā)展。我國的石油電氣技術發(fā)展也很快，所有平臺都采用交流-直流電動鉆機，海洋開發(fā)平臺已經采用遙控、遙測、遙訊等集成技術。申述半潛式平臺的投入大大提高了我國海洋石油電氣化技術水平，是我國逐漸躋身于世界深水領域的先進水平。
二、海洋平臺電氣施工
海洋平臺電氣工程操作的第一步是電氣施工部分，也是最基礎最重要的一部。海洋石油電氣的安全可靠性和運行維修方面的問題主要有施工質量的好壞來決定。在電氣施工中，電纜通道的選擇、電氣設備的預設位置和電纜的敷設這三方面必須予以高度重視，才可以避免失誤的產生，以便更好的完成海洋電氣平臺的施工。
（一）電纜通道的選取。要想確定電纜通道，首先要明確主干電纜的走向，必須遠離油管線及熱源，比如水蒸氣管線、發(fā)電機排煙管、電阻器及燃油管線等。電纜也要避免與熱管線交叉，或者采取一定的防護措施，保持一定的安全距離。要考慮電纜橋架的分層布置：電力、通信電纜要分層開來敷設，高壓電力電纜與低壓電力電纜分層開來敷設等等。還有機電需要注意：高壓電纜遠離起居室；不相關的電力電纜避開通信室；主電源電纜與應急電源電纜的走向不同，要分開敷設；根據(jù)不同情況，電纜束外壁-電纜筒或者電纜框的選擇也不同，有防水防爆要求時選用電纜筒，其他情況選用電纜框保護即可。
（二）電氣設備預設位置的布置。電氣設備由室內與室外兩部分組成，室內部分由配電室和主控室設備組成，也是電氣設備布置時設計的重點部分。為了滿足施工標準，又方便操作和維修，一定要合理布置配電盤柜及配電箱。不能有油管、水管及蒸汽管等可能泄露的管線或者容器存在配電室和主控室周圍。此外，也要重點考慮室外危險區(qū)內電氣設備的布置，不允許布置電氣設備也不允許敷設電纜，如果必須要安裝，那么所選用的電氣設備的防爆等級必須在所在危險區(qū)的防爆要求范圍之內。
（三）電纜敷設注意事項。敷設電纜時，安裝電纜橋架，割焊電纜筒和電纜框，必須要符合電纜的走向。安裝電纜橋架時，要求規(guī)格、型號要符合施工圖紙規(guī)范。在割焊電纜筒和電纜框時，不能損傷構造，位置和型號也要合適，為了防水、防爆，不可用電纜框替代電纜筒。在操作艙室頂壁的作業(yè)時，特別是電焊、氣割艙室頂壁的工作時，如焊接橋架、導線板、電纜筒和電纜框等，必須保護好配電盤、集控臺、變壓器等已完成安裝的設備。要想進行電纜的敷設、電力電纜、主電源電纜、高壓電纜與低壓電纜的分層敷設，必須保證主電纜通道上所有需要動用電焊、氣割的工作都基本完成，且小設備也基本安裝完畢。還要區(qū)分電力電纜和儀表通信電纜兩者接地要求的不同。
三、海洋石油電氣系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀
海洋石油電氣配電自動化系統(tǒng)是指應用自動化技術，使電網企業(yè)能夠控制遠方，及時觀察、協(xié)調和控制配電設備系統(tǒng)。配電自動化在我國的發(fā)展經過了三個階段：一、通過開關設備與斷路器保護相配合，依靠開關來去除故障。二、通信和和控制系統(tǒng)，是電網自動化發(fā)展飛躍的基礎，不僅實現(xiàn)了對配電網的遠程遙控，還可以通過通訊網絡實時呈現(xiàn)配電網的狀態(tài)參數(shù)。三、實現(xiàn)了全網的多功能監(jiān)控，是真正意義上的配電自動化，集設備管理、地理信息系統(tǒng)、饋線自動化、用戶管理、配電運行管理、故障分析等功能于一身。與陸地配電自動化相比，海洋石油電氣系統(tǒng)面臨更多的技術難題，而且配電自動化技術起步較晚。首先，要想解決跨海供電的問題，為了實現(xiàn)電氣聯(lián)系需要敷設海底電纜，海底電纜分支多，線路較短，配電網在繼電保護的上下級配合和故障診斷等方面都有相當?shù)碾y度。其次，海上空間狹小，海洋石油生產系統(tǒng)的電氣設備眾多，類型龐雜，各個電氣設備之間距離較短，給配電網的管理和參數(shù)采集帶來了極大的工作量。此外，大部分海洋石油鉆井平臺都長期工作于海上，依靠系統(tǒng)主電源來支持石油生產，如何有效解決配電自動化的通訊問題，建立安全、穩(wěn)定的參數(shù)采集和通訊網絡，也具有一定的難度。所以很多問題給海洋石油電氣工程的相關工作帶來很大阻礙，急需進行深刻的技術革命，來使海洋石油電氣工程相對簡單化和高效化。
四、海洋石油電氣系統(tǒng)前景展望
伴隨著我國智能電網建設的進程的不斷深入，電力系統(tǒng)發(fā)生了一場深刻的技術革命，智能變電站不斷興建，計算機信息技術、光技術、智能技術融進了電網，對電網各個環(huán)節(jié)都帶來了翻天覆地的變化，電網正在朝著智能、綠色的方向不斷發(fā)展。對海洋石油電氣系統(tǒng)來說，隨著光纖通信技術、智能控制技術、遙感和遙測技術、電力系統(tǒng)進行著自動化的變革，更多的新材料和新技術將應用于海洋石油電氣系統(tǒng)，用來解決目前面臨的跨海供電問題，針對電氣設備眾多和通訊設備不穩(wěn)定性等問題也起到很好的改善和提高作用，海洋石油電氣系統(tǒng)將更加安全、綠色，配電網的自動化和智能化程度將不斷提高。由于海洋石油開采平臺電氣設備工作的環(huán)境惡劣，配電安全就顯得十分重要。在越來越倡導數(shù)字動畫設計有更高要求的當今社會而言，計算機信息技術、光技術、智能技術得到更廣泛的關注和投入，結合本文海上石油平臺的電氣安全問題進行了探討，研究了海洋石油電氣的發(fā)展現(xiàn)狀以及未來發(fā)展的分析，對我國海洋石油電氣平臺的建設有著高瞻遠矚的意義。
參考文獻：
[1]陳亮，冷鴻震，王樹達，安曉龍 . 淺談海洋石油平臺防爆電氣設計 [J]. 科技信息， 2011（09）
一、智能綜合監(jiān)控系統(tǒng)的設計思路
智能監(jiān)控系統(tǒng)主要對電纜隧道中的電纜設備和其他輔助設備的狀態(tài)進行實時監(jiān)控，本文介紹的智能監(jiān)控系統(tǒng)，基于虛擬現(xiàn)實技術和電纜隧道監(jiān)控技術于一身，是一種虛擬現(xiàn)實的綜合監(jiān)控平臺。電纜隧道綜合監(jiān)控系統(tǒng)結構如下圖1所示：
從圖1中可以看出，智能綜合監(jiān)控系統(tǒng)，主要由一級監(jiān)控平臺通過路由器和網絡交換機互聯(lián)，網絡交換機包括多狀態(tài)綜合監(jiān)控主機、視頻編碼器以及應急通信主機三個模塊，具體的功能模塊有隧道環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)、水泵及水位監(jiān)測系統(tǒng)、風機監(jiān)控系統(tǒng)、電纜接地電流監(jiān)測系統(tǒng)、井蓋狀態(tài)及遠程開啟系統(tǒng)、進出門禁系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)以及應急通信及人員定位系統(tǒng)。下面就對主要功能模塊進行分析：
1、隧道環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)。隧道環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，主要是對隧道內CO、H2S、CH有毒有害氣體進行監(jiān)測，同時也對隧道內的氧氣含量和濕度進行有效監(jiān)測，最大限度地確保工作人員的人身安全。
2、水泵及水位監(jiān)測系統(tǒng)。水泵及水位監(jiān)測系統(tǒng)主要是對電纜隧道內集水坑水位進行有效監(jiān)控，當水位超過預設值時將會啟動遠程警報，并且傳送一個無源干接點信號至遠程狀態(tài)檢測單元。隧道維護人員通過該信號確定水泵是否正常排水，并且采取相P應急措施。
3、電纜接地電流監(jiān)測系統(tǒng)。電纜接地電流監(jiān)測系統(tǒng)由接地電流采集器、超限接地電流采集器、雙模CT電流互感器等設備組成。由于高壓電纜在長期工作狀態(tài)下會產生電場，電纜絕緣在足夠強的電場作用下會局部放電，輕微放電對電力設備的影響較小，絕緣強度下降較慢，但是強烈的局部放電會使絕緣快速下降，影響電網安全運行。
4、井蓋狀態(tài)及遠程開啟系統(tǒng)。井蓋狀態(tài)及遠程開啟系統(tǒng)由井蓋電子鎖、玻璃鋼人井內蓋等設備組成。隧道井蓋大都于地面，經常遭到惡意破壞或者盜取，因此，通過安裝該系統(tǒng)，一旦發(fā)現(xiàn)井蓋遭到人為破壞，將會啟動遠程警報。
5、視頻監(jiān)控系統(tǒng)。視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要由攝像頭、視頻光端機以及視頻編碼器組成。在電纜隧道中攝像頭安裝在一些重點部位和隧道與地面出入口的連接處，能夠有效的對隧道內電纜運行狀態(tài)進行全方位監(jiān)控。
二、智能綜合監(jiān)控技術的應用及發(fā)展評價
在電網系統(tǒng)中，電纜是重要的電能傳輸設備。伴隨著城市化進程的快速發(fā)展，電纜隧道已經逐步取代了部分架空線路，尤其是在一線、二線發(fā)達城市中，電纜隧道在輸電設備中所占的比重越來越大。由于人們日常工作和生活離不開電能，電纜運行狀態(tài)直接影響著城市輸電網絡的安全與經濟運行，再加上傳統(tǒng)的架空線路已經不能滿足電網發(fā)展的需要，因此，轉變電纜隧道管理模式，針對電纜隧道開發(fā)配套的智能監(jiān)控系統(tǒng)是未來發(fā)展的主要方向?；诨ヂ?lián)網技術的智能綜合監(jiān)控系統(tǒng)，可以在虛擬環(huán)境下的信息展示、狀態(tài)可視化仿真表達、分析操作輔助引導方面有廣闊的應用前景?；谔摂M現(xiàn)實技術的電力隧道監(jiān)控平臺，可有效對工作范圍內的運行狀態(tài)、環(huán)境、溫濕度等參數(shù)進行實時監(jiān)控，對故障信息、預警參數(shù)、環(huán)境信息及運行狀態(tài)進行綜合管理。
結論：綜上所述，電纜隧道是未來城市電力發(fā)展的主要方向，尤其是在一些一線城市，由于人口密集，城市用地緊張，電纜隧道已經大量普及，并且配套的智能監(jiān)控技術也有了較為純熟的發(fā)展。在長期實踐中證明，智能綜合監(jiān)控系統(tǒng)不僅可以降低電纜運行過程中人員巡視的工作量，而且對電纜隧道內設備的運行狀態(tài)以及安全隱患可以進行有效監(jiān)控，有效的做到及時發(fā)現(xiàn)問題并快速的解決問題，最大限度的確保電網安全運行。
參 考 文 獻
1.1綜合布線系統(tǒng)的特點綜合布線的特點主要包括以下幾方面：系統(tǒng)的開發(fā)性、先進性、可靠性、靈活性、兼容性和經濟性[3]。（1）系統(tǒng)的開放性。以往的布線系統(tǒng)，人們挑選布線設備后，就會將相互之間的布線方式和通信媒介都固定了，若想更換新設備，變得非常麻煩，現(xiàn)在的布線系統(tǒng)開放，更換方便快捷。（2）系統(tǒng)的先進性?，F(xiàn)在的綜合布線系統(tǒng)取代以往昂貴、繁雜的布線方式，使得便于集中管理和維護，具有先進性。（3）系統(tǒng)的可靠性。現(xiàn)在的綜合布線系統(tǒng)，布線材料都是由質量高的材質和對接的方法進行部署，具有很高的性能，并且信息通信線路穩(wěn)定可靠。同時使用專業(yè)的調試儀器來測試每條布線系統(tǒng)中線路的衰減率和阻抗，大大的提升了整個布線系統(tǒng)工作的可靠性。（4）系統(tǒng)的靈活性?，F(xiàn)在的綜合布線系統(tǒng)都是將整個系統(tǒng)進行模塊化，然后對每個子模塊給出相應的設計方案，這樣如果要變更系統(tǒng)，那么只需要變更需要變更的子模塊即可，從而使得綜合布線系統(tǒng)中的每個子模塊都具有通用和靈活性。（5）系統(tǒng)的兼容性。綜合布線系統(tǒng)其自身是與對應的應用系統(tǒng)沒有關系，是相對對立的個體，可以在多種不同的應用系統(tǒng)中使用。（6）系統(tǒng)的經濟性。在經濟上，綜合布線比原始布線開銷小，原始布線改造需要大量的人力是時間，更換和管理都很難維護，現(xiàn)在的綜合布線可適應相當長時間需求，節(jié)省了時間和經濟。
1.2綜合布線系統(tǒng)組成綜合布線系統(tǒng)主要由以下子模塊組成，其中包括：水平布線子模塊、建筑群子模塊、管理子模塊、干線子模塊、工作區(qū)子模塊、設備間子模塊[4]。（1）水平布線子模塊。該模塊由建筑內部間所有的接線，以及該接線連接到所有區(qū)域內部插座間的電纜組成。在該模塊內，可以進行語音、圖像、視頻等信號傳輸?shù)碾娎|和光纖。（2）建筑群子模塊。該模塊將多個建筑物中的電視、電話和數(shù)據(jù)構建成綜合的建筑群系統(tǒng)。（3）管理子模塊。該模塊是把建筑中水平和垂直模塊的所有設備進行組合，其中光纖配線架和銅纜配線架為其重要的設備。采用電纜線多跳的特性，使得布線系統(tǒng)更加可靠和靈活。（4）干線子模塊。該模塊主要有一些線纜組成，這些線纜將設備間子模塊、管理子模塊和水平子模塊進行相互的連接。這些線纜的部署方式有：環(huán)型、星型、狀型、總線型和樹等。（5）工作區(qū)子模塊。該模塊是指建筑內部所有的終端設備到信息插座的整個區(qū)域，在這個區(qū)域內，計算機、電視等設備可以被支持。（6）設備間子模塊。該模塊是對大樓中所安裝的主配線架進行維護和管理，通過在樓宇中合適的地方安裝進出設備線和配架線。
2面向智能建筑的綜合布線系統(tǒng)設計
在智能建筑中的布線設計，需要按照一定的設計規(guī)則來進行，通常來說，可以依照以下設計步驟：（1）首先，需要去了解建筑物內各個辦公室用戶間的通信需求，然后對給出了這些需要進總體的評估，確定各個辦公室內需要安裝的語音點和通信點的位置。然后結合《建筑與建筑群綜合布線系統(tǒng)工程設計規(guī)范》標準，設計用戶提出的信息點。最后根據(jù)這些信息點的數(shù)目來確定安裝的空間大小，以及未來需要擴展的空間容量。（2）了解建筑內不同用戶對布線系統(tǒng)設備的要求，綜合評估用戶的意見，其中評估的內容有：設備、數(shù)據(jù)、語音和監(jiān)控等。由于線纜傳輸距離受到限制，所以為了使得達到通信的要求，將采用同軸光纜、電纜和數(shù)據(jù)電纜等來代替線纜。（3）弱電系統(tǒng)的垂直和水平通道是由建筑的模式來決定的。為了使得整個建筑系統(tǒng)的布線合理化，需要根據(jù)上述的通道來選取布線設備之間的位置結構以及各個設備機房見的設置結構。（4）通過1，2中了解和評估的用戶需求，以及考慮未來的建筑內部布線系統(tǒng)的變化或者擴展，需要在現(xiàn)有的布線基礎上留有足夠的接口和空間，使得系統(tǒng)具有可擴展性。（5）上述的需求評估后，就可以對建筑物內的布線系統(tǒng)的方案進行設計，同時確定出布線的介質和所需要相關的硬件設備。（6）最后，繪圖人員就會根據(jù)上述的設計方案，繪制出整個樓層的布線平面圖和系統(tǒng)的綜合布線圖。
