时间：2023-03-14 15:20:04
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1光纤技术发展的特点
1.1网络的发展对光纤提出新的要求
下一代网络（NGN）引发了许多的观点和争论。有的专家预言，不管下一代网络如何发展，一定将要达到三个世界，即服务层面上的IP世界、传送层面上的光的世界和接入层面上的无线世界。下一代传送网要求更高的速率、更大的容量，这非光纤网莫属，但高速骨干传输的发展也对光纤提出了新的要求。
（1）扩大单一波长的传输容量
目前，单一波长的传输容量已达到40Gbit/s，并已开始进行160Gbit/s的研究。40Gbit/s以上传输对光纤的PMD将提出一定的要求，2002年的ITU-TSG15会议上，美国已提出对40Gbit/s系统引入一个新的光纤类别（G.655.C）的提议，并建议对其PMD传输中的一些问题进行深入探讨，也许不久的将来就会出现一种专门的40Gbit/s光纤类型。
（2）实现超长距离传输
无中继传输是骨干传输网的理想，目前有的公司已能够采用色散齐理技术，实现2000～5000km的无电中继传输。有的公司正进一步改善光纤指标，采用拉曼光放大技术，可以更大地延长光传输的距离。
（3）适应DWDM技术的运用
目前32×2.5Gbit/sDWDM系统已经运用，64×2.5Gbit/s及32×10Gbit/s系统已在开发并取得很好的进展。DWDM系统的大量使用，对光纤的非线性指标提出了更高的要求。ITU-T对光纤的非线性属性及测试方法的标准（G.650.2）最近也已完成，当光纤的非线性测试指标明确之后，对光纤的有效面积将会提出相应指标，特别是对G.655光纤的非线性特性会有进一步改善的要求。
1.2光纤标准的细分促进了光纤的准确应用
2000年世界电信标准大会批准将原G.652光纤重新分为G.652.A、G.652.8和G.652.C3类光纤；将G.655光纤重新分为G.655.A和G.655.B两类光纤。这种光纤标准的细分促进了光纤的准确使用，细化标准的同时也提高了一些光纤的指标要求（如有些光纤几何参数的容差变小），明确了对不同的网络层次和不同的传输系统中使用的光纤的不同指标要求（如PMD值的规定），并提出了一些新的指标概念（如“色散纵向均匀性”等），对合理使用光纤取得了很好的作用。所有这些建议的修改、子建议的出现及新子建议的起草，都意味着光纤分类及指标、测试方法有某些改进，或有重要的提升；都标志着要求光纤质量的提高或运用方向上的调整，是值得注意的光纤技术新动向。
1.3新型光纤在不断出现
为了适应市场的需要，光纤的技术指标在不断改进，各种新型光纤在不断涌现，同时各大公司正加紧开发新品种。
（1）用于长途通信的新型大容量长距离光纤
主要是一些大有效面积、低色散维护的新型G.655光纤，其PMD值极低，可以使现有传输系统的容量方便地升级至10～40Gbit/s，并便于在光纤上采用分布式拉曼效应放大，使光信号的传输距离大大延长。如康宁公司推出的PureModePM系列新型光纤利用了偏振传输和复合包层，用于10Gbit/s以上的DWDM系统中，据称很适合于拉曼放大器的开发与应用。Alcatelcable推出的TeralightUltra光纤，据介绍已有传输100km长度以上单信道40Gbit／s、总容量10.2Tbit／s的记录。还有一些公司开发负色散大有效面积的光纤，提高了非线性指标的要求，并简化了色散补偿的方案，在长距离无再生的传输中表现出很好的性能，在海底光缆的长距离通信中效果也很好。
（2）用于城域网通信的新型低水峰光纤
城域网设计中需要考虑简化设备和降低成本，还需要考虑非波分复用技术（CWDM）应用的可能性。低水峰光纤在1360～1460nm的延伸波段使带宽被大大扩展，使CWDM系统被极大地优化，增大了传输信道、增长了传输距离。一些城域网的设计可能不仅要求光纤的水峰低，还要求光纤具有负色散值，一方面可以抵消光源光器件的正色散，另一方面可以组合运用这种负色散光纤与G.652光纤或G.655标准光纤，利用它来做色散补偿，从而避免复杂的色散补偿设计，节约成本。如果将来在城域网光纤中采用拉曼放大技术，这种网络也将具有明显的优势。但是毕竟城域网的规范还不是很成熟，所以城域网光纤的规格将会随着城域网模式的变化而不断变化。
（3）用于局域网的新型多模光纤
由于局域网和用户驻地网的高速发展，大量的综合布线系统也采用了多模光纤来代替数字电缆，因此多模光纤的市场份额会逐渐加大。之所以选用多模光纤，是因为局域网传输距离较短，虽然多模光纤比单模光纤价格贵50％～100％，但是它所配套的光器件可选用发光二极管，价格则比激光管便宜很多，而且多模光纤有较大的芯径与数值孔径，容易连接与耦合，相应的连接器、耦合器等元器件价格也低得多。ITU-T至今未接受62.5/125μm型多模光纤标准，但由于局域网发展的需要，它仍然得到了广泛使用。而ITU-T推荐的G.651光纤，即50/125μm的标准型多模光纤，其芯径较小、耦合与连接相应困难一些，虽然在部分欧洲国家和日本有一些应用，但在北美及欧洲大多数国家很少采用。针对这些问题，目前有的公司已进行了改进，研制出新型的5O/125μm光纤渐变型（G1）光纤，区别于传统的50/125μm光纤纤芯的梯度折射率分布，它将带宽的正态分布进行了调整，以配合850nm和1300nm两个窗口的运用，这种改进可能会为50/125pm光纤在局域网运用找到新的市场。
（4）前途未卜的空芯光纤
据报道，美国一些公司及大学研究所正在开发一种新的空芯光纤，即光是在光纤的空气够传输。从理论上讲，这种光纤没有纤芯，减小了衰耗，增长了通信距离，防止了色散导致的干扰现象，可以支持更多的波段，并且它允许较强的光功率注入，预计其通信能力可达到目前光纤的100倍。欧洲和日本的一些业界人士也十分关注这一技术的发展，越来越多的研究证明空芯光纤似有可能。如果真能实用，就能解决现有光纤系统长距离传输的问题，并大大降低光通信的成本。但是，这种光纤使用起来还会遇到许多棘手的问题，比如光纤的稳定性、侧压性能及弯曲损耗的增大等。因此，对于这种光纤的现场使用还需做进一步的探讨。
2光缆技术的发展特点
2.1光网络的发展使得光缆的新结构不断涌现
光缆的结构总是随着光网络的发展、使用环境的要求而发展的。新一代的全光网络要求光缆提供更宽的带宽、容纳更多的波长、传送更高的速率、便于安装维护、使用寿命更长等。近年来，光缆结构的发展可归纳为以下一些特点。
1）光缆结构根据使用的网络环境有了明确的光纤类型的选择，如干线网光纤、城域网光纤、接入网光纤、局域网光纤等，这决定了大范围内光缆光纤传输特性的要求，具体运用的条件还有可依据的细分的标准及指标；
2）光缆结构除考虑光缆使用环境条件以外，越来越多的与其施工方法、维护方法有关，必须统一考虑，配套设计；
3）光缆新材料的出现，促进了光缆结构的改进，如干式阻水料、纳米材料、阻燃材料等的采用，使光缆性能有明显改进。
不同的场合和不同的要求造成了光缆的多结构的发展趋势，新的光缆结构以及在现有结构上不断改进的各种结构也在不断涌现，出现了如下一些类型。
·“干缆芯”式光缆：所谓“干缆芯”即区别于常用的填充管型的光缆缆芯。这种缆的阻水功能主要靠阻水带、阻水纱和涂层组合来完成，其防水性能、渗水性能都与传统的光缆相同，但它具有生产、运输、施工和维护上的一些优点。首先是方便，因为阻水材料不含粘性脂类，操作使用比较方便安全；其次，干式光缆重量轻、易接续、易搬运，设备投资小、成本低，生产使用中也显得干净卫生，在长期使用中还可减少缆芯中各种元件之间的相对移动。特别是在接入网室内缆和用户缆中，好处更加明显。
·生态光缆：一些公司从环境保护及阻燃性能的要求出发，开发了生态光缆，应用于室内、楼房及家庭。现有光缆中使用的一些材料已不符合环保的要求，如PVC燃烧时会放出有毒性气体，光缆稳定剂中有时含铅，都是对人体及环境有害的。2001年ITU-T已通过了一项L45建议——“使电信网外部设备对环境的影响最小化”建议，通过对光缆、电缆光器件及电杆等基于寿命周期怦估（LifeCycleAnalysis，LCA）的方法来确定产品对环境的影响。由于环境因素正日益受到重视，对通信外部设备，特别是光缆产品规定这样的指标已提到日程上来，如果不在材料和工艺上下功夫就难以达到环保的要求。因此已有不少公司针对此类问题开发了一些新材料，如对室内用缆，开发了含有阻燃添加剂的聚酞胺化合物，以及无卤性阻燃塑料等。
·海底光缆：海底光缆近年来有根快的发展，它要求长距离、低衰减的传输，而且要适应海底的环境，对抗水压、抗气损、抗拉伸、抗冲击的要求都特别严格。
·浅水光缆（MarinizedTerrestrailCable，MTC）：浅水光缆是区别于海底光缆而提出来的另一类结构的水下光缆，适合于在海岸边上、浅水中安装，无需中继、通信距离比较短的水下（如岛屿间、沿海岸边上的城市）敷设使用。这种光缆区别于海底光缆的环境，需要的光纤数不多（中等），但要求结构简单、成本较低，易于安装和运输，便于修复和维护。ITU-T在2001年提出了ITU-TG.972定义下的浅水光缆建议，为建设类似的水下光缆提供了一组规范，随后也有可能形成相应的国际标准。
·微型光缆：为了配合气压安装（或水压安装）施工系统的运用，各种微型的光缆结构已在设计和使用中。对于气压安装的微型光缆，要求光缆与管道之间有一定的系数，光缆重量要准确，具有一定的硬度等。这种微型光缆和自动安装的方式是未来接入网，特别是用户驻地网络中综合布线系统很有潜力的一种方式，如在智能建筑中运用的智能管道中就非常适合这种安装。
·采用了纳米材料的光缆：近来，一些厂商已开发出纳米光纤涂料、纳米光纤油膏、纳米护套用聚乙烯（PE）及光纤护套管用纳米PBT等材料。采用纳米材料的光缆，利用了纳米材料所具有的许多优异性能，对光缆的抗机械冲击性能、阻水、阻气性都有一定的改善，并可延长光缆的使用寿命。目前此类材料尚处于试用阶段。
·全介质自承式光缆（ADSS）：全介质光缆对防止电磁影响及防雷电都有优良的特性，而且重量轻、外径小，架空使用非常方便，在电力通信网中已得到大量的应用。预计2000～2005年，每年电力部门对ADSS光缆需求约15000km。ADSS同时也是电信部门在对抗电磁干扰及雷暴日高的敷设环境中一种很好的光缆类型的选择。在今后一段时间内，如何在满足要求的前提下，尽量减小ADSS光缆的外径，减轻光缆的重量，提高其耐电压性能是ADSS光缆研究改进的课题。
·架空地线光缆（OPGW）：OPGW已出现了很长一段时间，近年来一直在改进和提高之中。OPGW的光纤单元中采用PBT，于套管外面再加上一层不锈钢管，有的还在塑料套管与不锈钢管之间加上一层热塑胶，不锈钢管用激光焊接长度可达数十公里，光纤在这样的多层保护管中得到了充分的机械保护。预计从现在到2005年，OPGW光缆的需求将会逐年上升，每年增加约2500km，到2005年预计可达到20000km。当然对OPGW光纤的防雷问题一直是业界十分关注的问题，也应配合具体环境和使用条件加以考虑，使之得到充分保护。
2.2光缆的自动维护、适时监测系统已逐渐完善，可保证大容量高速率的光缆不中断传输
光缆的维护对于保证网络的可靠性是十分重要。在已开通的光网络中，光缆的维护和监测应该是在不中断通信的前提下进行的，一般通过监测空闲光纤（暗光纤）的方式来检测在用光纤的状态，更有效的方式是直接监测正在通信的光纤。虽然ITU-T长时间收集和讨论了国际上的最新资料，于1996年了L.25光缆网络维护的建议书，对光缆的预防性维护和故障后维护规定了详细的维护范围和功能，但已经不能满足当前的需要，目前最新的建议是2001年12月IUT-TSG16会议通过的“光缆网络的维护监测系统”（L.40建议）。为了进一步缩短检测及修复时间，美国朗讯公司曾提出了新一代光纤测试及监控系统，能在1s内发出故障告警，3min内找到故障点，且工作人员可以遥控操作，据称该系统还将开发有故障预测及对断纤（缆）的快速反应能力。日本、意大利等国电信企业也提出了一些系统方案。
·日本NTT方案：在局内运用光纤选择器与系统的测试设备和传输设备相连形成了一种可对光纤状况进行实时监测的系统，保证有用信号在通过光纤选择器测试证明良好的光纤上传输，对有故障的光纤可以预选监测出来及时传送到维护中心进行适当处理，避免不良状况进入有用的光传输信道，从而起到在运行中对整个光通信系统的支撑作用；在局外通过水敏传感器装置可监测外部设备光缆线路接头盒浸水的位置，水敏传感器安装在空闲的光纤上，水敏传感器中装有吸水性膨胀物，当水渗人接头盒时，吸水性物质会膨胀使得接头盒中的光纤受力，也就是使得这一空闲光纤弯曲，从而使光纤的损耗增加，在监测中心的OTDR上就会反映出来。
·意大利的方案：此方案是一种综合处理的新型连续光缆监测系统。主要特点是将光缆网络、光纤及光缆护套的监测综合在一起，既利用了OTDR系统周期性地对光纤的衰减进行监测，发现有衰减变化即发出警报，并进行故障定位，同时也能连续监测光缆护套的完整性，包括护套对地绝缘电阻的监测，发现问题（如护套进水等）即马上告警，达到更全面地预告故障发生的目的。
比较日本和意大利电信部门提出的光缆维护支撑系统的方案可见：日本方案在OTDR自动适时测试光纤的基础上，加入了光纤选择器，在外线上装设水敏传感器并进行护套监测，形成了一套较完整的自动维护、支撑系统，真正做到不中断光通信的维护。意大利的方案中除监测光纤性能以外，还考虑了护套绝缘电阻的自动监测。由此两例可以看出全自动的光缆维护应是一种发展方向。
3通信电缆的发展特点
3.1宽带的HYA通信电缆需要更好地为数字通信新业务服务
原有的电缆网络虽然可以支持一些数字新业务，但是在实际使用中并不是特别理想，在通信距离、速率及质量上仍有一定的限制。对于新的网络当然是以光纤为主，对于光纤所不能达到的地方或因各种原因仍然要新建电缆网络的地区，应该考虑新型宽带结构的HYA电缆（铜芯聚乙烯绝缘综合护套市内通信电缆），以便更能符合新业务发展的需要。一些公司对现有的电缆高频特性作了测试，他们得到的结论是所研究的电缆（即现有的HYA市话电缆）不能达到5类电缆的技术要求，户外电缆要实现j类电缆的特性，必须通过特殊的设计和制造来达到。但在20MHz以下，所有电缆都显示出充分适宜的传输性能。
美国已在1997年制定了用于宽带的对绞通信电缆标准（ANSI/ICEAS-98-688-1997及S-99-689-1997），包括非填充和填充两种型式。传输频宽已扩展到100MHz，可供数字网络使用。IEC对此问题也进行过较长时间的讨论，2001年，IEC62255-1文件“用于高比特频率数字接入电信网络的多对数电缆”提出了0.4～个0.8mm线径、1～150对、最高频率30MHz等指标的建议，此建议的提出也许会为这种电缆开辟一个新的空间，我国也开始了这方面的探讨和研制，并正在建立相应的标准。
3.2超5类及6类电缆将替代5类电缆成为布线系统发展的超蛰
随着智能化大楼、智能化建筑小区对宽带布线的要求愈来愈高，超5类和6类电缆己逐渐成为布线系统中的主流。超5类电缆与5类电缆的频带都是100MHz，但其具有双向通信的能力，用户可以同时收发宽带信息。因此超5类电缆比5类电缆在电阻不平衡性、绝缘电阻、对地电容不平衡性、传输速度等指标上都有提高，并且增加了近端串音衰减功率和等电平远端串音功率等一些指标，因此在工艺和结构上要做一定的改进才能达到。6类电缆在超5类的基础上，又提高了传输频带，达到250MHz，其相应的指标也有较大的提高。同时，6类电缆要求不但有严格的工艺，而且不少厂商在结构上也有一定的改进和创新，如采用泡沫皮绝缘芯线或皮泡皮绝缘芯线、骨架式结构隔离线对等都改善了电缆的高频特性。
3.3物理发泡射频同轴电缆及漏泄同轴电缆将具有较好的发展前景
由于移动通信的高速发展，无线电基路用物理发泡射频同轴电缆，特别是超柔形结构的室内电缆、路由连结电缆都有了较大的市场需求。同时，随着移动通信信号覆盖面的不断扩大，基站站数的增多，以及边缘地区（电梯、地铁、地下建筑、高层建筑室内等用户）对移动信号的要求不断提高，预计这类电缆将会有较好的发展前景。但对电缆指标的要求（如驻波比、屏蔽衰耗等要求）已明显提高，要求电缆的工艺及结构应不断改进，以与之适应。
4光纤光缆及通信电缆技术与产业发展中几个值得思考的问题
4.1积极创新开发具有自主知识产权的新技术
虽然这几年来，我国光缆电缆技术有很大发展，有一些具有自主知识产权的技术已在发挥作用，但是应该看到这种比例仍是很小的，国内有近200家光纤光缆厂，但大多产品单一，没有自主的知识产权，技术含量较低，竞争力不强。有资料统计，1997～1999年国内企业申请光通信专利的有132件，其中光纤38件，光缆只有19件，而同期外国公司在中国申请光通信专利达550件，其中光纤光缆37件。还有资料报道：从1997年以来，国内光通信核心技术专利是90件，我国自主申请的只有9件，仅占10％。实际上我国的光纤光缆技术应该说与国际水平己差距下大，因此我们作为世界第二的光缆大国，应该把开发具有自主知识产权的技术作为我们工作的重中之重，争取创造更多的光纤光缆专利。
4.2开发具有先进技术水平、与使用环境、施工技术相配套的新产品
电信网络在不断发展的同时也对光缆电缆产品不断提出新的要求。不难发现，光缆的结构越来越依赖于使用的环境条件及施工的具体要求，在海底光缆、浅水光缆、ADSS及OPGW光缆的开发中，会对这一点有深刻的体会。而今后光缆建设的重点将会随着接入网、用户驻地网的建设不断展开，新一代的光缆结构和施工技术也会基于如微型光缆、吹入或漂浮安装及迷你型微管或小管系统的全套技术而有一系列新的变化，以便有限的敷设空间得到充分、灵活的利用。这当中也包含了若干光缆设计、制造工艺、光纤光缆材料、施工安装方面的新的技术课题。一些国家或公司已取得了一些经验，正逐渐形成新的系统技术专利。我国的用户众多，接入网和用户驻地网具有很多的特色，对接入光缆也会有更多的要求，为我们研究和创新接入网和用户驻地网光缆结构提供了很好的机会。应该说，
多数光缆技术我们是跟在国外最新技术的后面，虽然紧跟了先进技术，但自我创新的成份太少。今后应当在这方面下些功夫，走自己的创新之路。在有中国特色的接入网及用户驻地网中多采用一些有中国特色的光电缆产品。
4.3利用已有设备与技术，改善HYA市话电缆的相应特性，为数字业务提供更好的服务
对于已经敷设的铜电缆，我们只能在现有条件下尽量利用其特性开通数字新业务。而现有的HYA电缆，虽然亦可开通ADSL等一些新业务，但是容量有限，当ADSL数量增大到一定限度后还是会出现干扰问题，而且还会影响以前开通的业务。因此，对新敷设的铜电缆，希望能提出一些新的宽带指标要求，为将来开通更多更好的新业务作好准备。现有的市话电缆生产厂商应深入研究自身的生产工艺，在不改变（或不大改变）生产设备的情况下，认真设计和精心制造，把现有电缆的技术水平提高一个档次，以提供更宽频带的电缆，为更多更好地开拓数字新业务提供高质量的通道。
4.4改进光缆电缆的施工和维护方法
目前，为了适应城市施工的特点，国际上较重视不挖沟的方式施工光、电缆，采用小地沟或微地沟技术安装光缆，同时对光缆网进行自动监测，保证光缆网络不中断通信维护。与此相适应的是需要开发相应的元器件、工具和设备，并且要在体制上作一些改进与之相适应。ITU对NH开发光缆用浸水传感器、光纤自动测试时的光纤选择器以及美国提出的1s告警、3min内定位的指标及意大利提出的光纤纤芯与光缆护套指标综合监测等方案都十分重视。在现代化的光网络中，这些方式已经起到明显的作用。由此可见，为了保证光缆网络工作的可靠性，在施工和维护中降低成本、节省劳力、节省时间，逐步推广新的施工方法，逐步完善光缆网络的自动监测维护系统和提高光缆网络的不中断维护水平已势在必行。
4.5冷静地审视当前电信市场的发展，促进光纤光缆和通信电缆产业的发展
2001年下半年以来，光纤光缆需求下降，这当然与世界电信行业的整体下滑以及宽带网络泡沫的破灭有很大关系，但更多的则是受到从1999年下半年起由于光纤紧缺而各大公司扩产过多的影响。据资料介绍，在2000年，全球光纤厂商的投资额达到26亿美元，为1999年的6倍，按推算到2002年全球光纤的产能将达到1.65～1.75亿光纤公里，远远超过了实际需求。加上当前电信基础建设的不景气，光纤过剩的现象不可避免。
光纤光缆及通信电缆的市场走势虽然受到国际经济大形势发展的影响，特别是与整个电信行业的发展有密切的关系，但应看到，在挤出了网络泡沫的水份之后，随着光纤网络从骨干网的扩建到接入网、城域网的扩散以及向用户驻地网的不断延伸，光纤光缆及宽带数字电缆的市场必将增长。据KMI预计，2003年世界光纤市场将开始有较大的增长，而到2004年的市场规模将超过敷设量最高的2000年。
下一代网络（NGN）引发了许多的观点和争论。有的专家预言，不管下一代网络如何发展，一定将要达到三个世界，即服务层面上的IP世界、传送层面上的光的世界和接入层面上的无线世界。下一代传送网要求更高的速率、更大的容量，这非光纤网莫属，但高速骨干传输的发展也对光纤提出了新的要求。
（1）扩大单一波长的传输容量
目前，单一波长的传输容量已达到40Gbit/s，并已开始进行160Gbit/s的研究。40Gbit/s以上传输对光纤的PMD将提出一定的要求，2002年的ITU-TSG15会议上，美国已提出对40Gbit/s系统引入一个新的光纤类别（G.655.C）的提议，并建议对其PMD传输中的一些问题进行深入探讨，也许不久的将来就会出现一种专门的40Gbit/s光纤类型。
（2）实现超长距离传输
无中继传输是骨干传输网的理想，目前有的公司已能够采用色散齐理技术，实现2000～5000km的无电中继传输。有的公司正进一步改善光纤指标，采用拉曼光放大技术，可以更大地延长光传输的距离。
（3）适应DWDM技术的运用
目前32×2.5Gbit/sDWDM系统已经运用，64×2.5Gbit/s及32×10Gbit/s系统已在开发并取得很好的进展。DWDM系统的大量使用，对光纤的非线性指标提出了更高的要求。ITU-T对光纤的非线性属性及测试方法的标准（G.650.2）最近也已完成，当光纤的非线性测试指标明确之后，对光纤的有效面积将会提出相应指标，特别是对G.655光纤的非线性特性会有进一步改善的要求。
1.2光纤标准的细分促进了光纤的准确应用
2000年世界电信标准大会批准将原G.652光纤重新分为G.652.A、G.652.8和G.652.C3类光纤；将G.655光纤重新分为G.655.A和G.655.B两类光纤。这种光纤标准的细分促进了光纤的准确使用，细化标准的同时也提高了一些光纤的指标要求（如有些光纤几何参数的容差变小），明确了对不同的网络层次和不同的传输系统中使用的光纤的不同指标要求（如PMD值的规定），并提出了一些新的指标概念（如“色散纵向均匀性”等），对合理使用光纤取得了很好的作用。所有这些建议的修改、子建议的出现及新子建议的起草，都意味着光纤分类及指标、测试方法有某些改进，或有重要的提升；都标志着要求光纤质量的提高或运用方向上的调整，是值得注意的光纤技术新动向。
1.3新型光纤在不断出现
为了适应市场的需要，光纤的技术指标在不断改进，各种新型光纤在不断涌现，同时各大公司正加紧开发新品种。
（1）用于长途通信的新型大容量长距离光纤
主要是一些大有效面积、低色散维护的新型G.655光纤，其PMD值极低，可以使现有传输系统的容量方便地升级至10～40Gbit/s，并便于在光纤上采用分布式拉曼效应放大，使光信号的传输距离大大延长。如康宁公司推出的PureModePM系列新型光纤利用了偏振传输和复合包层，用于10Gbit/s以上的DWDM系统中，据称很适合于拉曼放大器的开发与应用。Alcatelcable推出的TeralightUltra光纤，据介绍已有传输100km长度以上单信道40Gbit／s、总容量10.2Tbit／s的记录。还有一些公司开发负色散大有效面积的光纤，提高了非线性指标的要求，并简化了色散补偿的方案，在长距离无再生的传输中表现出很好的性能，在海底光缆的长距离通信中效果也很好。
（2）用于城域网通信的新型低水峰光纤
城域网设计中需要考虑简化设备和降低成本，还需要考虑非波分复用技术（CWDM）应用的可能性。低水峰光纤在1360～1460nm的延伸波段使带宽被大大扩展，使CWDM系统被极大地优化，增大了传输信道、增长了传输距离。一些城域网的设计可能不仅要求光纤的水峰低，还要求光纤具有负色散值，一方面可以抵消光源光器件的正色散，另一方面可以组合运用这种负色散光纤与G.652光纤或G.655标准光纤，利用它来做色散补偿，从而避免复杂的色散补偿设计，节约成本。如果将来在城域网光纤中采用拉曼放大技术，这种网络也将具有明显的优势。但是毕竟城域网的规范还不是很成熟，所以城域网光纤的规格将会随着城域网模式的变化而不断变化。
（3）用于局域网的新型多模光纤
由于局域网和用户驻地网的高速发展，大量的综合布线系统也采用了多模光纤来代替数字电缆，因此多模光纤的市场份额会逐渐加大。之所以选用多模光纤，是因为局域网传输距离较短，虽然多模光纤比单模光纤价格贵50％～100％，但是它所配套的光器件可选用发光二极管，价格则比激光管便宜很多，而且多模光纤有较大的芯径与数值孔径，容易连接与耦合，相应的连接器、耦合器等元器件价格也低得多。ITU-T至今未接受62.5/125μm型多模光纤标准，但由于局域网发展的需要，它仍然得到了广泛使用。而ITU-T推荐的G.651光纤，即50/125μm的标准型多模光纤，其芯径较小、耦合与连接相应困难一些，虽然在部分欧洲国家和日本有一些应用，但在北美及欧洲大多数国家很少采用。针对这些问题，目前有的公司已进行了改进，研制出新型的5O/125μm光纤渐变型（G1）光纤，区别于传统的50/125μm光纤纤芯的梯度折射率分布，它将带宽的正态分布进行了调整，以配合850nm和1300nm两个窗口的运用，这种改进可能会为50/125pm光纤在局域网运用找到新的市场。
（4）前途未卜的空芯光纤
据报道，美国一些公司及大学研究所正在开发一种新的空芯光纤，即光是在光纤的空气够传输。从理论上讲，这种光纤没有纤芯，减小了衰耗，增长了通信距离，防止了色散导致的干扰现象，可以支持更多的波段，并且它允许较强的光功率注入，预计其通信能力可达到目前光纤的100倍。欧洲和日本的一些业界人士也十分关注这一技术的发展，越来越多的研究证明空芯光纤似有可能。如果真能实用，就能解决现有光纤系统长距离传输的问题，并大大降低光通信的成本。但是，这种光纤使用起来还会遇到许多棘手的问题，比如光纤的稳定性、侧压性能及弯曲损耗的增大等。因此，对于这种光纤的现场使用还需做进一步的探讨。
2光缆技术的发展特点
2.1光网络的发展使得光缆的新结构不断涌现
光缆的结构总是随着光网络的发展、使用环境的要求而发展的。新一代的全光网络要求光缆提供更宽的带宽、容纳更多的波长、传送更高的速率、便于安装维护、使用寿命更长等。近年来，光缆结构的发展可归纳为以下一些特点。
1）光缆结构根据使用的网络环境有了明确的光纤类型的选择，如干线网光纤、城域网光纤、接入网光纤、局域网光纤等，这决定了大范围内光缆光纤传输特性的要求，具体运用的条件还有可依据的细分的标准及指标；
2）光缆结构除考虑光缆使用环境条件以外，越来越多的与其施工方法、维护方法有关，必须统一考虑，配套设计；
3）光缆新材料的出现，促进了光缆结构的改进，如干式阻水料、纳米材料、阻燃材料等的采用，使光缆性能有明显改进。
不同的场合和不同的要求造成了光缆的多结构的发展趋势，新的光缆结构以及在现有结构上不断改进的各种结构也在不断涌现，出现了如下一些类型。
·“干缆芯”式光缆：所谓“干缆芯”即区别于常用的填充管型的光缆缆芯。这种缆的阻水功能主要靠阻水带、阻水纱和涂层组合来完成，其防水性能、渗水性能都与传统的光缆相同，但它具有生产、运输、施工和维护上的一些优点。首先是方便，因为阻水材料不含粘性脂类，操作使用比较方便安全；其次，干式光缆重量轻、易接续、易搬运，设备投资小、成本低，生产使用中也显得干净卫生，在长期使用中还可减少缆芯中各种元件之间的相对移动。特别是在接入网室内缆和用户缆中，好处更加明显。
·生态光缆：一些公司从环境保护及阻燃性能的要求出发，开发了生态光缆，应用于室内、楼房及家庭。现有光缆中使用的一些材料已不符合环保的要求，如PVC燃烧时会放出有毒性气体，光缆稳定剂中有时含铅，都是对人体及环境有害的。2001年ITU-T已通过了一项L45建议——“使电信网外部设备对环境的影响最小化”建议，通过对光缆、电缆光器件及电杆等基于寿命周期怦估（LifeCycleAnalysis，LCA）的方法来确定产品对环境的影响。由于环境因素正日益受到重视，对通信外部设备，特别是光缆产品规定这样的指标已提到日程上来，如果不在材料和工艺上下功夫就难以达到环保的要求。因此已有不少公司针对此类问题开发了一些新材料，如对室内用缆，开发了含有阻燃添加剂的聚酞胺化合物，以及无卤性阻燃塑料等。
·海底光缆：海底光缆近年来有根快的发展，它要求长距离、低衰减的传输，而且要适应海底的环境，对抗水压、抗气损、抗拉伸、抗冲击的要求都特别严格。
·浅水光缆（MarinizedTerrestrailCable，MTC）：浅水光缆是区别于海底光缆而提出来的另一类结构的水下光缆，适合于在海岸边上、浅水中安装，无需中继、通信距离比较短的水下（如岛屿间、沿海岸边上的城市）敷设使用。这种光缆区别于海底光缆的环境，需要的光纤数不多（中等），但要求结构简单、成本较低，易于安装和运输，便于修复和维护。ITU-T在2001年提出了ITU-TG.972定义下的浅水光缆建议，为建设类似的水下光缆提供了一组规范，随后也有可能形成相应的国际标准。
·微型光缆：为了配合气压安装（或水压安装）施工系统的运用，各种微型的光缆结构已在设计和使用中。对于气压安装的微型光缆，要求光缆与管道之间有一定的系数，光缆重量要准确，具有一定的硬度等。这种微型光缆和自动安装的方式是未来接入网，特别是用户驻地网络中综合布线系统很有潜力的一种方式，如在智能建筑中运用的智能管道中就非常适合这种安装。
·采用了纳米材料的光缆：近来，一些厂商已开发出纳米光纤涂料、纳米光纤油膏、纳米护套用聚乙烯（PE）及光纤护套管用纳米PBT等材料。采用纳米材料的光缆，利用了纳米材料所具有的许多优异性能，对光缆的抗机械冲击性能、阻水、阻气性都有一定的改善，并可延长光缆的使用寿命。目前此类材料尚处于试用阶段。
·全介质自承式光缆（ADSS）：全介质光缆对防止电磁影响及防雷电都有优良的特性，而且重量轻、外径小，架空使用非常方便，在电力通信网中已得到大量的应用。预计2000～2005年，每年电力部门对ADSS光缆需求约15000km。ADSS同时也是电信部门在对抗电磁干扰及雷暴日高的敷设环境中一种很好的光缆类型的选择。在今后一段时间内，如何在满足要求的前提下，尽量减小ADSS光缆的外径，减轻光缆的重量，提高其耐电压性能是ADSS光缆研究改进的课题。
·架空地线光缆（OPGW）：OPGW已出现了很长一段时间，近年来一直在改进和提高之中。OPGW的光纤单元中采用PBT，于套管外面再加上一层不锈钢管，有的还在塑料套管与不锈钢管之间加上一层热塑胶，不锈钢管用激光焊接长度可达数十公里，光纤在这样的多层保护管中得到了充分的机械保护。预计从现在到2005年，OPGW光缆的需求将会逐年上升，每年增加约2500km，到2005年预计可达到20000km。当然对OPGW光纤的防雷问题一直是业界十分关注的问题，也应配合具体环境和使用条件加以考虑，使之得到充分保护。
2.2光缆的自动维护、适时监测系统已逐渐完善，可保证大容量高速率的光缆不中断传输
光缆的维护对于保证网络的可靠性是十分重要。在已开通的光网络中，光缆的维护和监测应该是在不中断通信的前提下进行的，一般通过监测空闲光纤（暗光纤）的方式来检测在用光纤的状态，更有效的方式是直接监测正在通信的光纤。虽然ITU-T长时间收集和讨论了国际上的最新资料，于1996年了L.25光缆网络维护的建议书，对光缆的预防性维护和故障后维护规定了详细的维护范围和功能，但已经不能满足当前的需要，目前最新的建议是2001年12月IUT-TSG16会议通过的“光缆网络的维护监测系统”（L.40建议）。为了进一步缩短检测及修复时间，美国朗讯公司曾提出了新一代光纤测试及监控系统，能在1s内发出故障告警，3min内找到故障点，且工作人员可以遥控操作，据称该系统还将开发有故障预测及对断纤（缆）的快速反应能力。日本、意大利等国电信企业也提出了一些系统方案。
·日本NTT方案：在局内运用光纤选择器与系统的测试设备和传输设备相连形成了一种可对光纤状况进行实时监测的系统，保证有用信号在通过光纤选择器测试证明良好的光纤上传输，对有故障的光纤可以预选监测出来及时传送到维护中心进行适当处理，避免不良状况进入有用的光传输信道，从而起到在运行中对整个光通信系统的支撑作用；在局外通过水敏传感器装置可监测外部设备光缆线路接头盒浸水的位置，水敏传感器安装在空闲的光纤上，水敏传感器中装有吸水性膨胀物，当水渗人接头盒时，吸水性物质会膨胀使得接头盒中的光纤受力，也就是使得这一空闲光纤弯曲，从而使光纤的损耗增加，在监测中心的OTDR上就会反映出来。
·意大利的方案：此方案是一种综合处理的新型连续光缆监测系统。主要特点是将光缆网络、光纤及光缆护套的监测综合在一起，既利用了OTDR系统周期性地对光纤的衰减进行监测，发现有衰减变化即发出警报，并进行故障定位，同时也能连续监测光缆护套的完整性，包括护套对地绝缘电阻的监测，发现问题（如护套进水等）即马上告警，达到更全面地预告故障发生的目的。
比较日本和意大利电信部门提出的光缆维护支撑系统的方案可见：日本方案在OTDR自动适时测试光纤的基础上，加入了光纤选择器，在外线上装设水敏传感器并进行护套监测，形成了一套较完整的自动维护、支撑系统，真正做到不中断光通信的维护。意大利的方案中除监测光纤性能以外，还考虑了护套绝缘电阻的自动监测。由此两例可以看出全自动的光缆维护应是一种发展方向。
3通信电缆的发展特点
3.1宽带的HYA通信电缆需要更好地为数字通信新业务服务
原有的电缆网络虽然可以支持一些数字新业务，但是在实际使用中并不是特别理想，在通信距离、速率及质量上仍有一定的限制。对于新的网络当然是以光纤为主，对于光纤所不能达到的地方或因各种原因仍然要新建电缆网络的地区，应该考虑新型宽带结构的HYA电缆（铜芯聚乙烯绝缘综合护套市内通信电缆），以便更能符合新业务发展的需要。一些公司对现有的电缆高频特性作了测试，他们得到的结论是所研究的电缆（即现有的HYA市话电缆）不能达到5类电缆的技术要求，户外电缆要实现j类电缆的特性，必须通过特殊的设计和制造来达到。但在20MHz以下，所有电缆都显示出充分适宜的传输性能。
美国已在1997年制定了用于宽带的对绞通信电缆标准（ANSI/ICEAS-98-688-1997及S-99-689-1997），包括非填充和填充两种型式。传输频宽已扩展到100MHz，可供数字网络使用。IEC对此问题也进行过较长时间的讨论，2001年，IEC62255-1文件“用于高比特频率数字接入电信网络的多对数电缆”提出了0.4～个0.8mm线径、1～150对、最高频率30MHz等指标的建议，此建议的提出也许会为这种电缆开辟一个新的空间，我国也开始了这方面的探讨和研制，并正在建立相应的标准。
3.2超5类及6类电缆将替代5类电缆成为布线系统发展的超蛰
随着智能化大楼、智能化建筑小区对宽带布线的要求愈来愈高，超5类和6类电缆己逐渐成为布线系统中的主流。超5类电缆与5类电缆的频带都是100MHz，但其具有双向通信的能力，用户可以同时收发宽带信息。因此超5类电缆比5类电缆在电阻不平衡性、绝缘电阻、对地电容不平衡性、传输速度等指标上都有提高，并且增加了近端串音衰减功率和等电平远端串音功率等一些指标，因此在工艺和结构上要做一定的改进才能达到。6类电缆在超5类的基础上，又提高了传输频带，达到250MHz，其相应的指标也有较大的提高。同时，6类电缆要求不但有严格的工艺，而且不少厂商在结构上也有一定的改进和创新，如采用泡沫皮绝缘芯线或皮泡皮绝缘芯线、骨架式结构隔离线对等都改善了电缆的高频特性。
3.3物理发泡射频同轴电缆及漏泄同轴电缆将具有较好的发展前景
由于移动通信的高速发展，无线电基路用物理发泡射频同轴电缆，特别是超柔形结构的室内电缆、路由连结电缆都有了较大的市场需求。同时，随着移动通信信号覆盖面的不断扩大，基站站数的增多，以及边缘地区（电梯、地铁、地下建筑、高层建筑室内等用户）对移动信号的要求不断提高，预计这类电缆将会有较好的发展前景。但对电缆指标的要求（如驻波比、屏蔽衰耗等要求）已明显提高，要求电缆的工艺及结构应不断改进，以与之适应。
4光纤光缆及通信电缆技术与产业发展中几个值得思考的问题
4.1积极创新开发具有自主知识产权的新技术
虽然这几年来，我国光缆电缆技术有很大发展，有一些具有自主知识产权的技术已在发挥作用，但是应该看到这种比例仍是很小的，国内有近200家光纤光缆厂，但大多产品单一，没有自主的知识产权，技术含量较低，竞争力不强。有资料统计，1997～1999年国内企业申请光通信专利的有132件，其中光纤38件，光缆只有19件，而同期外国公司在中国申请光通信专利达550件，其中光纤光缆37件。还有资料报道：从1997年以来，国内光通信核心技术专利是90件，我国自主申请的只有9件，仅占10％。实际上我国的光纤光缆技术应该说与国际水平己差距下大，因此我们作为世界第二的光缆大国，应该把开发具有自主知识产权的技术作为我们工作的重中之重，争取创造更多的光纤光缆专利。
4.2开发具有先进技术水平、与使用环境、施工技术相配套的新产品
电信网络在不断发展的同时也对光缆电缆产品不断提出新的要求。不难发现，光缆的结构越来越依赖于使用的环境条件及施工的具体要求，在海底光缆、浅水光缆、ADSS及OPGW光缆的开发中，会对这一点有深刻的体会。而今后光缆建设的重点将会随着接入网、用户驻地网的建设不断展开，新一代的光缆结构和施工技术也会基于如微型光缆、吹入或漂浮安装及迷你型微管或小管系统的全套技术而有一系列新的变化，以便有限的敷设空间得到充分、灵活的利用。这当中也包含了若干光缆设计、制造工艺、光纤光缆材料、施工安装方面的新的技术课题。一些国家或公司已取得了一些经验，正逐渐形成新的系统技术专利。我国的用户众多，接入网和用户驻地网具有很多的特色，对接入光缆也会有更多的要求，为我们研究和创新接入网和用户驻地网光缆结构提供了很好的机会。应该说，多数光缆技术我们是跟在国外最新技术的后面，虽然紧跟了先进技术，但自我创新的成份太少。今后应当在这方面下些功夫，走自己的创新之路。在有中国特色的接入网及用户驻地网中多采用一些有中国特色的光电缆产品。
4.3利用已有设备与技术,改善HYA市话电缆的相应特性,为数字业务提供更好的服务
对于已经敷设的铜电缆，我们只能在现有条件下尽量利用其特性开通数字新业务。而现有的HYA电缆，虽然亦可开通ADSL等一些新业务，但是容量有限，当ADSL数量增大到一定限度后还是会出现干扰问题，而且还会影响以前开通的业务。因此，对新敷设的铜电缆，希望能提出一些新的宽带指标要求，为将来开通更多更好的新业务作好准备。现有的市话电缆生产厂商应深入研究自身的生产工艺，在不改变（或不大改变）生产设备的情况下，认真设计和精心制造，把现有电缆的技术水平提高一个档次，以提供更宽频带的电缆，为更多更好地开拓数字新业务提供高质量的通道。
4.4改进光缆电缆的施工和维护方法
目前，为了适应城市施工的特点，国际上较重视不挖沟的方式施工光、电缆，采用小地沟或微地沟技术安装光缆，同时对光缆网进行自动监测，保证光缆网络不中断通信维护。与此相适应的是需要开发相应的元器件、工具和设备，并且要在体制上作一些改进与之相适应。ITU对NH开发光缆用浸水传感器、光纤自动测试时的光纤选择器以及美国提出的1s告警、3min内定位的指标及意大利提出的光纤纤芯与光缆护套指标综合监测等方案都十分重视。在现代化的光网络中，这些方式已经起到明显的作用。由此可见，为了保证光缆网络工作的可靠性，在施工和维护中降低成本、节省劳力、节省时间，逐步推广新的施工方法，逐步完善光缆网络的自动监测维护系统和提高光缆网络的不中断维护水平已势在必行。
4.5冷静地审视当前电信市场的发展，促进光纤光缆和通信电缆产业的发展
2001年下半年以来，光纤光缆需求下降，这当然与世界电信行业的整体下滑以及宽带网络泡沫的破灭有很大关系，但更多的则是受到从1999年下半年起由于光纤紧缺而各大公司扩产过多的影响。据资料介绍，在2000年，全球光纤厂商的投资额达到26亿美元，为1999年的6倍，按推算到2002年全球光纤的产能将达到1.65～1.75亿光纤公里，远远超过了实际需求。加上当前电信基础建设的不景气，光纤过剩的现象不可避免。
光纤光缆及通信电缆的市场走势虽然受到国际经济大形势发展的影响，特别是与整个电信行业的发展有密切的关系，但应看到，在挤出了网络泡沫的水份之后，随着光纤网络从骨干网的扩建到接入网、城域网的扩散以及向用户驻地网的不断延伸，光纤光缆及宽带数字电缆的市场必将增长。据KMI预计，2003年世界光纤市场将开始有较大的增长，而到2004年的市场规模将超过敷设量最高的2000年。
牵引变电站直流1500V馈出电缆是地铁供电的重要部件。上海轨道交通1号线自投入运营以来,已发生多起因直流电缆故障造成地铁牵引供电系统的停电。当前国内外对交流电缆的在线监测方法都做了很多研究,如直流分量法、直流叠加法、局部放电检测法以及接地电流法和低频分量法等[1],但在直流电缆方面的研究还相对较少。传统的采用摇表离线检测的方法存在很大不足,属于“安慰性”试验。虽然由于绝缘材料在交流和直流情况下表现出的特征不一致,但将交流电缆的在线监测方法用在直流电缆的在线监测上,理论上仍然是可行的,故被本设计采用。
电缆局部放电是造成绝缘老化的主要原因,也是绝缘劣化的重要征兆和表现形式[2],与绝缘材料的劣化击穿过程密切相关,能够有效地反映直流电缆绝缘的故障。由于地铁牵引变电站所使用的电缆无铠装、直埋,故将检测地铁电缆放电信号作为一个主要的研究方法。
牵引变电站直流1500V馈出电缆一般是5根电缆为一组并联运行,给地铁机车供电。理论上讲,并联在一起的5根电缆中有1根发生放电,其它电缆上也会有相应的放电信号出现。对5根电缆的同步信号采集除可以确认信号的真实性外,另外还可以通过差分等方法来消除环境噪声,提高信噪比。一般—个牵引变电站有4组电缆,因此,采集系统设计成能对最多20个通道放电信号实现同步采集。
1地铁电缆放电信号采集系统的设计
1.1地铁直流电缆放电信号的特征
图1所示为实验室观测得到的直流电缆放电信号波形。该信号在输入到示波器之前进行了25倍的放大。由图可知,放电信号的频谱在4MHz左右,电压幅值大概为±20mV。
1.2放电检测传感器的特性
为缩小传感器尺寸,放电检测传感器以高磁导率的超微晶磁性材料作为磁芯,在圆形磁心上均匀绕制高强度漆包线,构成典型的罗戈夫斯基线圈型电流传感器。传感器的内径大小设计成与地铁电缆外护套尺寸相当,保证很好的磁耦合;传感器线圈是套在电缆外护套上的,因此测量装置与1500V直流电在电气上是绝缘的,为非接触式测量。超微晶磁性材料具有高磁导率、低损耗、矫顽力小、高饱和磁感应、高稳定性等特点;由此设计的传感器具有高带宽、带内幅值增益平坦等特性,能有效地检测出电缆火花放电产生的微弱高频信号。
传感器线圈的输出信号幅值在20mV以内,必须进行前置放大再传输。放电检测传感器对频率为1~9MHz之间的信号具有良好的传输特性。但从现场运行数据分析,现场存在较强的、频率在0.6~1.5MHz之间的周期性窄带干扰,必须在传感器信号放大之前将其滤除,否则会导致信号饱和。放电信号频率在4MHz左右(见图2),因此,前置放大滤波器的设计目标为中心频率4MHz,频带宽度4MHz,即通频带为2~6MHz,放大倍数设计为64倍。
综合考虑前置放大器放大倍数和滤波的要求将放大器设计为三级,即放大———滤波———放大其中第一、第二级放大器的放大倍数都为8倍,这样两级放大器可以使用相同的运算放大器AD8042AD8042为带宽160MHz的满电源输入、输出运算放大器。滤波器为四阶巴特沃斯型高通滤波器。
为进一步减小环境噪声和其它干扰对传感器信号的影响,将传感器线圈和前置放大滤波器封装在同一个金属屏蔽盒内(为表述方便,称其为放电检测传感器),通过屏蔽电缆实现传感器、放大器的供电和信号传输。图2为实测的放电检测传感器的频幅特性。
1.3地铁电缆放电信号采集系统总体设计
图3所示为地铁电缆放电信号采集系统的总体结构原理,多达20路放电检测传感器信号通过屏蔽电缆引入到多通道同步数据采集模块,实现同步高速数字量化。通信接口模块用于将数据采集模块与监测中心计算机连接起来,上传采样数据和获取采样参数设定。
1.4多通道同步数据采集模块的设计
最多20通道的放电信号经过等长的5m电缆并行送人多通道同步高速数据采集板,在采集板内实现同步模/数转换。采集板由并行的20个通道构成,每个通道包括输入程控放大器、抗混叠滤波器、模/数转换器(A/D)和存储器(SRAM)。程控放大器的放大倍数可由软件设置为1、2、4和8倍;抗混叠滤波器为四阶巴特沃斯型低通滤波器,其截止频率设定在7.5MHz;模/数转换芯片采用AD公司的12bit、最高转换速率为25MS/s的AD9225;存储芯片为高速SRAM,存储容量为4M×16,即在采样率为20MHz时最多可以实现20ms的连续采样。
如图4所示,用一片CPLD(复杂可编程逻辑控制器件)来同时控制20个通道的A/D)和存储器,即实现A/D到SRAM之间的直接数据存储(DMA模式)。AD9225的控制极为简单,只需用CPLD向其输入采样时钟,并使能数据输出;CPLD同时产生SRAM的地址和写信号,采样数据即从AD9225存人SRAM。
实际应用中除使用定时方式采集电缆放电信号外,为减小数据量,可能会采用信号触发的方式,即20个通道中有一路模拟信号的幅值超过设定阀值便自动开始采样,直到设定的采样长度信号触发的基本原理是将20路信号分别与阀值比较的结果相“或”,然后用作采样的触发。
数据采集板的另一个功能是预采样,即将信号触发前一段时间的波形也记录下来,这样可得到放电信号的完整波形,便于对数据进行分析研究。在预采样模式下,A/D一直以设定的采样率运行,在CPLD控制下,数据循环存入SRAM,即SRAM被A/D采样数据循环写入,直到有一个触发条件出现。当触发条件出现后,CPLD控制A/D继续采样“采样长度—预采样长度”个样点,CPLD记忆触发时刻输出给SRAM的地址值,通过读出此地址值,向前预采样长度个样点即为本次采样数据的起始位置。
要保证20个通道数据采集的完全同步,除了使用同一个CPLD逻辑来控制所有20路A/D同时工作外,还需要使用同样材料的输人信号线且线长相同,要求精确调整放大器和滤波器的参数以达到几乎相同的信号延迟,重要的是所有传感器要有很好的一致性。为防止通道之间的信号串扰,设计中主要采取印制电路板物理隔离、大面积接地屏蔽和使用屏蔽电缆作为输入信号线等。
2采集系统测试
通过对系统输入确知信号(如正弦波信号),以及对采集信号的时域和频域分析,可以评估数据采集系统的性能,如系统增益、通频带和信噪比等。对本系统的测试包含了前端的放电检测传感器,测试时将信号源接1kΩ电阻,从放电检测传感器的线圈中穿过。图5和图6分别为信号源频率为4MHz时其中一个信号采集通道所测得的时域波形及其频域变换波形。
3结语
根据上海地铁牵引变电站直流1500V馈出电缆的特点和安装方式等,设计了用于检测火花放电信号的高频传感器、放大器、滤波器和多通道同步数据采集板,实现了对多达20根运行电缆的在线监测,已于2005年在上海轨道交通1号线付之实施。本文所实现的同步信号检测系统具有较高的灵敏度和多通道同步性能,可以应用于其它需要进行多通道甚至多通道同步信号提取的场合。
主管单位：工业和信息化部
主办单位：信息产业部电子第二十三研究所
出版周期：双月刊
出版地址：上海市
语
种：中文
开
本：大16开
国际刊号：1006-1908
国内刊号：31-1480/TN
邮发代号：
发行范围：国内外统一发行
创刊时间：1967
期刊收录：
核心期刊：
中文核心期刊(1992)
期刊荣誉：
Caj-cd规范获奖期刊
计算机工业界很多人士引以为自豪的是计算机技术的快速发展，同时，数据通信速率也在快速发展，最终，在计算机能力和通信能力的竞赛过程中，通信赢了。数据通信传输速率的快速发展更是让人难以想象，这样的发展速度要依靠光纤作为传输媒介的问世。光纤技术现已相对成熟，下面就光纤的优点和业务上的需求来研究一下光纤的发展趋势。
一、光纤优点
1。频带宽
频带的宽窄代表传输容量的大小。载波的频率越高，可以传输信号的频带宽度就越大。目前，采用先进的相干光通信可以在30000GHz范围内安排2000个光载波，进行波分复用，可以容纳上百万个频道。
2．重量轻
因为光纤非常细，单模光纤芯线直径一般为4um～10um，外径也只有125um，。论文格式。比标准同轴电缆的直径47mm要小得多，加上光纤是玻璃纤维，比重小，使它具有直径小、重量轻的特点，安装十分方便。
3．抗干扰能力强
因为光纤的基本成分是石英，只传光，不导电，不受电磁场的作用，故光纤传输对电磁干扰、工业干扰有很强的抵御能力。因此，在光纤中传输的信号不易被窃听，因而利于保密。
4．保真度高
因为光纤传输一般不需要中继放大，不会因为放大引人新的非线性失真。只要激光器的线性好，就可高保真地传输电视信号。
5．工作性能可靠
一个系统的可靠性与组成该系统的设备数量有关。设备越多，发生故障的机会越大。因为光纤系统包含的设备数量少(不像电缆系统那样需要几十个放大器)，可靠性自然也就高，故一个设计良好、正确安装调试的光纤系统的工作性能是非常可靠的。
6．成本不断下降
目前，有人提出了新摩尔定律，也叫做光学定律（Optical Law）。该定律指出，光纤传输信息的带宽，每6个月增加1倍，而价格降低1倍。光通信技术的发展，为Internet宽带技术的发展奠定了非常好的基础。这就为大型有线电视系统采用光纤传输方式扫清了最后一个障碍。由于制作光纤的材料(石英)来源十分丰富，随着技术的进步，成本还会进一步降低；而电缆所需的铜原料有限，价格会越来越高。显然，今后光纤传输将占绝对优势，成为建立全省、以至全国有线电视网的最主要传输手段。
7．损耗低
在同轴电缆组成的系统中，最好的电缆在传输800MHz信号时，每公里的损耗都在40dB以上。相比之下，光导纤维的损耗则要小得多，传输1、31um的光，每公里损耗在0．35dB以下若传输1．55um的光，每公里损耗更小，可达0．2dB以下。这就比同轴电缆的功率损耗要小一亿倍，使其能传输的距离要远得多。此外，光纤传输损耗还有两个特点，一是在全部有线电视频道内具有相同的损耗，不需要像电缆干线那样必须引人均衡器进行均衡；二是其损耗几乎不随温度而变，不用担心因环境温度变化而造成干线电平的波动。
二、业务上的需求和市场的竞争
伴随着计算机的广泛应用，计算机网络数目在不断的增加，Internet用户数量也在不断增加，使得通信容量不断的加大，因此，数据通信的带宽要求显得更加重要。目前，为了解决数据能够在主干网络中顺利的传输，在通信介质方面，对于主干网络都采用了光纤作为传输媒介。光纤作为主干网络的传输媒介，解决了主干线路数据负载问题，使得数据能够顺利传输。光纤在主干网络中取代了传统的铜线介质，但“最后一英里”问题上,还没有完全的普及光纤，这就造成本地回路成为主干网络的瓶颈。随着3G网络的不断发展，用户“最后一英里”问题应该尽快解决。目前，采用的接入方式有：FTTH、FTTB、FTTC。
相关数据表明，2002年至2006年，我国宽带上网用户比例由9%上升到52%。宽带用户成为大多数，这标志着我国互联网已经进入宽带时代。宽带接入已经成为固网运营商增长的第一驱动力。而宽带业务的需求必然刺激相关宽带技术的发展和应用，光纤具有近似于无限的带宽，端到端的全光网络是宽带接入的最终解决方案。随着光纤接入成本不断下降、铜缆接入网运维成本的攀升，运营商网络将向以宽带为特征的下一代网转型。论文格式。随着今后更多高带宽业务的出现，FTTH上马也是大势所趋。论文格式。
正是基于这种共识，各固网运营商在铺网时都遵循光进铜退的准则，将投资重心转向光纤接入网。新建商业楼宇与住宅区原则上采用光纤覆盖，控制铜缆投资。FTTH已经从实验室中走出，真正贴近普通用户，迎来了快速增长的新时期。
在最近几年，FTTH已经出现了良好的发展势头。FTTH，一方面受到了企业用户和高端家庭用户的欢迎，与将来可能需要一次次地带宽升级相比，一劳永逸的光纤接入更受他们的青睐。FTTH使得在家里能享受各种不同的宽带服务，如VOD、在家购物、在家上课等。 另一方面，铜线和光纤价格的一涨一跌，也使得部署FTTH的成本正呈现下降的趋势。长远来看，DSL的成本已经基本上达到了极值点，但FTTH还有很大的下降空间，而且从运维成本上来说，与DSL相比FTTH有更加明显的优势。
三、结束语
总之，作为宽带接入的最终发展方向，FTTH在中国，乃至亚太地区的发展尤为迅猛。我们可以预期，凭借着层出不穷的宽带应用以及日益庞大的用户规模，中国、亚太地区FTTH将率先成为宽带接入的主流，引领全球光接入产业的腾飞。应该说，光纤网络在未来的发展空间是很广泛的，光纤作为传输媒介，应该主宰未来的通信市场
参考文献
【1】 潘爱民。《计算机网络》【M】清华大学出版社，2004年8月
[论文摘要]研究分析电磁干扰产生的原因、特点及干扰对电力远动系统的影响，从设计的角度对铁路电力远动监控系统进行抗干扰分析研究。
抗干扰设计是电力远动监控系统安全运行的一个重要组成部分，在研制综合自动化系统的过程中，如果不充分考虑可靠性问题，在强电场干扰下，很容易出现差错，使整个电力远动监控系统无法正常运行或出错误（误跳闸事故等），无法向站场和区间供电，影响铁路行车安全。
一、电磁干扰产生的原因及特点
（一）传导瞬变和高频干扰
1．由于雷击、断路器操作和短路故障等引起的浪涌和高频瞬变电压或电流通过变（配）电所二次侧进入远动终端设备，对设备正常运行产生干扰，严重还可损坏电路。2．由电磁继电器的通断引起的瞬变干扰，电压幅值高，时间短、重复率高，相当于一连串脉冲群。3．铁路电力供电中，特别是现代高速铁路对电力要求都比较高，一般都是几路电源供电，母线投切转换比较频繁，振荡波出现的次数较多。
（二）场的干扰
1．正常情况下的稳态磁场和短路事故时的暂态磁场两种，特别是短路事故时的磁场对显示器等影响比较大。2．由于断路器的操作或短路事故、雷击等引起的脉冲磁场。3．变电所中的隔离开关和高压柜手车在操作时产生的阻尼振荡瞬变过程，也产生一定的磁场。4．无线通信、对讲机等辐射电磁场对远动终端会产生一定的干扰，铁路中继站通常会和通信站在一处，通信发射塔对中继站电力远动终端设备的干扰比较大。
（三）对通信线路的干扰
1．铁路变电所远动终端的数据由串口通信经双绞线进入车站通信站，再经过转换成光信号沿铁通专用通信光缆送至电力远动调度中心，遥信和遥控数据在变电所到通信站的过程走的是电信号，由于变电所高低压进出线缆很多，远动终端受的干扰比较大。2．中继站一般距铁路都比较近，列车通过时的振动对远动终端设备有一定的干扰。
（四）继电器本身原因
继电器本身可能由于某种原因一次性未合到位而产生干扰的振动信号，或负荷开关、断路器、隔离开关等二次侧产生振动信号。
二、干扰对电力远动系统的影响
无论交流电源供电还是直流供电，电源与干扰源之间耦合通道都相对较多，很容易影响到远动终端设备，包括要害的CPU；模拟量输入受干扰，可能会造成采样数据的错误，影响精度和计量的准确性，还可能会引起微机保护误动、损坏远动终端设备和微机保护部分元器件；开关量输入、输出通道受干扰，可能会导致微机和远动终端判断错误，远动调试终端数据错误远动终端CPU受干扰会导致CPU工作不正常，无法正常工作，还可能会导致远动终端程序受到破坏。
三、抗干扰设计分析
（一）屏蔽措施
1．高压设备与远动终端输入、输出采用有铠装（屏蔽层）的电缆，电缆钢铠两端接地，这样可以在很大程度上减小耦合感应电压。2．在选择变电所和中继站电力设备时尽量选设有专门屏蔽层的互感器，也有利于防止高频干扰进入远动终端设备内部。3．在远动终端设备的输入端子上对地接一耐高压的小电容，可以有效抑制外部高频干扰。
（二）系统接地设计
1．一次系统接地主要是为了防雷、中性点接地、保护设备，合适的接地系统可以有效的保障设备安全运行，对于断路器柜接地处要增加接地扁铁和接地极的数量，设备接地处增加增加接地网络互接线，降低接地网中瞬变电位差，提高对二次设备的电磁兼容，减少对远动终端的干扰。2.二次系统接地分为安全接地和工作接地，安全接地主要是为了避免工作人员因设备绝缘损坏或绝缘降低时，遭受触电危险和保证设备安全，将设备外壳接地，接地线采用多股铜软线，导电性好、接地牢固可靠，安全接地网可以和一次设备的接地网相连；工作接地是为了给电子设备、微机控制系统和保护装置一个电位基准，保证其可靠运行，防止地环流干扰。
3．由于高低压柜本身都是多都是采用镀锌薄钢板材料，本身也有屏蔽作用，将高低高柜都可靠接地。4．远动终端微机电源地和数字地不与机壳外壳相连，这样可以减小电源线同机壳之间的分布电容，提高抗共模干扰的能力，可明显提高电力远动监控系统的安全性、可靠性。
（三）采取良好的隔离措施
1．为避免远动终端自身电源干扰采取隔离变压器，电源高频噪声主要是通过变压器初、次级寄生电容耦合，隔离变压器初级和次级之间由屏蔽层隔离，分布电容小，可提高抗共模干扰的能力。2．电力远动监控系统开关量的输入主要断路器、隔离开关、负荷开关的辅助触点和电力调压器分接头位置等，开关量的输出主要是对断路器、负荷开关和电力调压器分接头的控制。3．信号电缆尽量避开电力电缆，在印刷远动终端的电路板布线时注意避免互感。4．采用光电耦合隔离，光电耦合器的输入阻抗很小，而干扰源内阻大，且输入/输出回路之间分布电容极小，绝缘电阻很大，因此回路一侧的干扰很难通过光耦送到另一侧去，能有效地防止干扰从过程通道进入主CPU。
（四）滤波器的设计
1．采用低通滤波去高次谐波。2．采用双端对称输入来抑制共模干扰，软件采用离散的采集方式，并选用相应的数字滤波技术。
（五）分散独立功能块供电，每个功能块均设单独的电压过载保护，不会因某块稳压电源故障而使整个系统破坏，也减少了公共阻抗的相互耦合及公共电源的耦合，大大提高供电的可靠性。
（六）数据采集抗干扰设计
1．在信息量采集时，取消专门的变送器屏柜，将变送器部分封装在RTU内，减少中间环节，这样可以减少变送器部分输出的弱电流电路的长度。2．遥信由于合闸一次不到位或由于二次侧振动而产生的误遥信干扰信号，并且还会产生尖脉冲信号，也可能对遥信回路产生干扰误遥信号。
（七）过程通道抗干扰设计
（八）印刷电路板设计。在印刷电路板设计中尽量将数字电路地和模拟地电路地分开；电源输入端跨接10～100μF的电解电容。
（九）控制状态位的干扰设计
（十）程序运行失常的抗干扰设计
（十一）单片机软件的抗干扰设计
一、引言
在大郑线新立屯至通辽西区间增建第二线工程中,有相邻的甲、乙、丙三个站,由于增建二线,乙站拆除,甲乙两站相距12.2km,乙丙两站相距13.4km,甲站出站1km处上下行线各有一座长约500m的隧道,此1km内有较大曲线和路堑。因乙站车站台拆除,致使甲、丙两站间的无线列调电话通信出现弱、盲区,目前解决明区间弱场的方式主要有布放中继台及布放光纤直放站两种,前者造价较低,但由于空间波不易控制,后者需要铺设光纤,适合站间距离长,同时造价相对较大,为解决弱、盲区通信问题,针对本工程实际情况,设计中明区间采用异频中继,隧道内采用无漏缆隧道中继器及特制平板天线的方案,设备选用华通时空通信技术有限公司的产品。现将工程有关情况简介如下。
二、系统组成
本无线列调系统为450mhz-c制式,弱场异频中继频率为150mhz。
(一)明区间弱场中继设备
明区间弱场中继设备由wjj-11型首台中继器和wjj-12型尾台中继器组成,首台设在丙车站,尾台设在弱场区边缘的原乙站,通过首尾中继器的中继及无线转发功能,实现车站台与弱场区机车台的通信。wwW.lw881.com车站呼叫机车:站台将呼叫机车的114.8hz信令调制到f1发射(f1为457.7mhz),首台收f1解调出114.8hz再调制到f2发射(f2为151.7mhz。),尾台收f2解调出114.8hz再调制到f1发射,车台收f1解调出114.8hz后显示被呼叫并发415hz回铃信号,经相应操作,双方通话。机车呼叫车站:为上述反向流程,呼叫车站信令为123hz。
(二)隧道内盲区中继设备
wjs系列中继器是解决无漏缆隧道内通信的专用设备,它由wjs-1型洞口中继器、wjs-2型洞内中继器、平板天线、连接洞内中继器和平板天线的功分器、syv-50-9射频电缆和连接两中继器的中频隔离器、yzw2x4.0控制电缆组成。其中控制电缆内既传输中继器所需的220v交流电源又传输含有呼控信令的中频455khz,两者通过中频隔离器分开。隧道较短时洞内可不设中继器,较长时可设2台以上中继器,1台中继器可带多达5个平板天线。洞口中继器设在洞口中继房内,洞内中继器设在隧道内适当地点的避车洞内,平板天线贴装在洞壁上部,控制电缆、射频电缆及功分器等设在洞壁上。其通信过程如下,车站呼叫机车:站台将呼叫机车的114.8hz信令调制到f1发射,洞口中继器收f1后解调出含有114.8hz信令的中频455khz,中频经控制电缆传至洞内各中继器再调制到f1经射频电缆及功分器传至平板天线发射,机车收f1解调出114.8hz后显示被呼叫并发415hz回铃信号,经相应操作,双方通话。机车呼叫车站:为上述反向流程,呼叫车站信令为123hz。车站经首尾中继器与隧道内机车的通信与上述类似。
三、设备配置
由于乙站拆除,在乙站新设wjj-12型尾台中继器一套,丙站除原车站台外另设wjj-11型首台中继器,甲站原车站台不变;上行线隧道的甲站侧洞口设wjs-1型中继器一套,负责甲站车站台与上行线隧道内机车台的通信中继。因隧道较短,隧道内未设洞内中继器,仅设平板天线3个、功分器2个,同时设相应的射频电缆及中继电缆;下行线隧道洞内设备与下行线隧道类似,下行侧洞口设wjs-1型中继器一套,乙站设尾台中继器一套,丙站设首台中继器一套,下行线隧道内机车台经洞口中继器、拆除乙站新设的尾台中继器、丙站首台中继器与丙站车站台间的通信。
四、频率选定和场强 计算
根据tb/t3052-2002规定,450mhz频段c制式频率选457.700mhz,异频中继频率选151.700mhz。450mhz频段机车台接收机输入电平中值设计值取28dbμv(其中,电台最小可用电平10dbμv,起伏量11.5dbμv,储备量6.5dbμv)。因无线列调的场强计算范围内地球曲率的影响并不显著,故用平面大地公式近似计算。
1.450mhz:接收点入口电平:v入=p1-l1+g1-l0-f+g2-l2。式中:p1为发射功率5w(144dbμv);l1为发射馈线损耗6dbμv;g1为发射天线增益13dbμv;l0为自由空间传输衰减;f为衰减修正因子;g2为接收天线增益0dbμv;l2为接收馈线损耗3dbμv。
自由空间传输衰减:l0=22+20lgd+20lgf。式中:d为收、发天线间距离(km);f为载频频率(mhz);l0=22+20lg13.4+20lg450=97.6dbμv。
平面大地传播时衰减修正因子:f=22+20lgh1.h2.f/d=22+20lg25x4.8x
450/13400=34.1dbμv。
机车距车站13.4km时:v入=144-6+13-97.6-34.1+0-3=16.3dbμ。v不满足28dbμv的要求,但可以达到中继器的工作开门电平。
2.隧道内平板天线发射电平:(洞内中继器输出电平144dbμv[5w],射频电缆衰耗0.05db/m,平板天线间距160m,增益1dbμv,功分器主路衰耗3db,支路衰耗3-25db可调。)最远处天线发射电平:p=144-0.05×540-3×2+1=112dbμv,由远至近调整功分器支路衰耗为12db、24db,则天线发射电平为112dbμv。因隧道内电波传播受列车、洞壁构造、隧道截面及曲线等因素影响很大,工程中应据实测场强调整天线间距、功分器支路衰耗及中继器输出电平,使场强满足要求。
五、设备安装
丙站新建运转室,车站台及首台中继器设在的25米铁塔上,天线塔设10ω防雷地线,电台所需交流电源由通信机械室接引;拆除乙站利用原20米铁塔,尾台中继器设在无人值守的中继房内,电源采用太阳能供电。隧道口的洞口中继器设在无人值守的区间中继房内,电源采用太阳能供电。区间中继房应特别注意高频避雷器、系统工作地线及天线塔防雷地线的良好设置,以确保设备安全运行。隧道频电缆挂设在洞壁上部的挂钩上,平板天线及功分器设在洞壁顶部。平板天线间的距离160m左右,施工时根据隧道内场强实测情况进行调整。功分器主路衰耗3db,支路衰耗3-25db可调,愈靠近中继器的支路衰耗愈大,使各天线的输出电平基本一致。
六、小结
3G网络的主要业务量来自于室内。根据香港SUNDAY对业务数据的采集结果可知，3G业务的室内话务量占总话务量的一半以上。而NTTDoCoMo的最新统计数据显示，大约70%的业务量来自于室内。综合考虑建筑物结构、电磁波传播环境和容量需求方面的因素，将室内分布场景细分为以下几类，见图1。
和2G网络相比，3G网络在深层次覆盖时存在诸多不足。此外，由于3G系统自干扰的特性，会引起“呼吸效应”现象和“远近效应”现象。因此，网络规划时需要考虑减少网络的满载率，同时也要考虑切换区域大小的设置问题。
由于室外站进行室内覆盖对信号的控制和深度覆盖不能做到最优，严重影响用户的满意度。韩国最大的移动通信商SKT的数据显示，大部分服务质量差的位置都在室内，且往往是由于宏蜂窝基站覆盖不到位造成的。
相比之下，室内分布系统不仅可以在话务密集地区进行有效的话务吸收，解决室内“无死角”覆盖，而且减轻了室外站小区“呼吸效应”，降低了室外系统的负荷，从而能够提高整个网络的质量和容量。
3G室内分布系统
传统的室内覆盖系统将不同系统割裂开来，采取单独建设、单独维护的策略。但由于我国目前网络存在多种系统，且频段跨度较大，所以室内分布系统应该采用多系统的宽频室内覆盖方案，即一套天馈系统来实现多系统信号的同时覆盖。
其中，信号源主要包括室内宏蜂窝基站、室内微蜂窝基站和直放站等。从系统容量和功率需求的角度，根据不同话务需求和覆盖场景选择不同的信号源。比如，对于大话务量地区，宜采用宏蜂窝基站作室内分布系统的信号源，能够插入多块基带处理板，满足话务密集地区的需求；对于写字楼等室内用户集中、话务量较高区域，可以考虑建设微蜂窝室内分布系统；对于隧道、地铁车站、地下商场、地下酒吧等强调覆盖而非容量的场所，可以考虑用室内直放站引入基站信号。
信号分布系统可以分为无源分布系统，有源分布系统和混合分布系统三种形式。无源分布系统是通过无源器件进行分路，经由馈线将无线信号尽可能平均地分配到覆盖单元上，从而实现室内信号的均匀分布；有源分布系统中加入了功率放大器这一类有源设备。信号经过各级衰耗后，到达末端时，可以利用放大器放大以达到理想的强度，保证覆盖效果。也可以混合采用无源系统和有源系统的部分器件，建立一套混合的信号分布系统。
覆盖方式主要有三种，即分布式天线系统(DAS)、泄漏电缆系统和混合方案。
分布式天线系统能够支持从400MHz到2.5GHz很宽的频率范围；对于建筑物内部结构狭长的特别区域，例如公路隧道、铁路隧道、矿井等，可选用泄漏电缆分布系统，泄漏电缆不需要室内天线，通过电缆上泄漏信号进行覆盖；多系统的宽频室内覆盖方案共用天馈线系统，具有相当灵活的可扩展性。但是在多网合一的室内分布系统的设计中，对系统间干扰的分析和抑制至关重要。
3G室内分布系统的设计
在室内分布系统方案设计中，需要考虑三方面的因素：降低室外信号对室内的影响；减少室内信号外泄；室内环境的特殊性所带来的传输与空间衰耗。
首先，由于室外基站会对室内系统造成影响，所以必须对来自室外基站的信号进行测量，以了解室外宏站对室内系统的影响。
其次，室内分布系统的信号泄漏容易造成对室外信号的干扰，容易导致室外用户选用室内信号，使软切换增多，从而影响室外的掉话率。在3G工程设计阶段就需要控制过多的软切换区，减少室内天线的输出电平，控制信号泄漏电平。在靠近窗户、门口等边缘区域，应采用方向性较好的定向天线，以减少信号的泄漏从而优化切换关系。
最后，由于频率上的差异，多系统共用室内分布系统不可避免地带来了不同系统间在室内分布系统上功率损耗不一致的情况。比如，在2GHz下信号的馈线损耗，空间损耗和隔墙损耗都有增加。所以，应根据实际情况采用“多天线低功率”方式进行覆盖，合理布防天线。
链路预算
1.容量预分析
A地的人流量是2000人/小时，设手机人均使用率为25%，A地移动电话用户数为2000*25%=500/小时。用户均匀分布，平均每用户忙时话务量为0.02Erl，则A地总的话务量为10Erl，按照20%的余量，最大吸收话务量为12Erl。系统信号源为微蜂窝基站，根据Erlang-B公式表，当呼损率为2%时，两个载频容量为8.20Erl。因此采用4个载频容量足够提供系统使用。
2.覆盖场强预分析
吸顶全向天线的输出口功率为7dBm，增益为3dBi。距天线的最远覆盖距离约为10m。自由空间传播损耗是58dB，贯穿损耗和多径衰落分别是15dB和10dB。则边缘场强=7+3-58-15-10=-74dBm。
覆盖电梯的定向板状天线的输出口功率为11dBm，增益为8.5dBi。距天线的最远覆盖距离约为20m，20m自由空间传播损耗是64dB，贯穿损耗和多径衰落分别是20dB和15dB。则边缘场强=11+8.5-64-20-15=-79.5dBm。
一般以移动终端的发射功率来确定漏泄射频同轴电缆的最大覆盖长度。移动终端的最大输出功率为2W，系统要求的最低场强为-105dBm。频率为2GHz，95%耦合损耗为86dB，耦合损耗的波动余量为5dB。漏泄同轴电缆的衰减常数为44dB/km，跳线及接头损耗为2dB，地铁系统车体的屏蔽作用和吸收损耗为10dB。则最大覆盖距离=(33-(-105)-86-5-2-10)/44=795m
在新的通信系统中，覆盖、容量和质量不再独立，需要综合考虑；多业务的同时存在也需要均衡考虑；重要的是，需要兼顾多网同时进行通信的状况；干扰也将成为未来移动通信的最大攻克难点。而这些对馈线、漏缆、器件及附件和天线的性能都提出了很高的要求。
链接作者简介
中图分类号：F407 文献标识码：A 文章编号：1674-3520（2015）-06-00-02
一、海洋石油电气技术的发展概况
（一）石油电气技术的形成与发展。海洋石油工程电气技术的发展是与船舶电气技术密不可分。上个世界初，商船就已经开始应用直流电驱动技术照明了，近半个世纪，商船大都采用十六系统供电。随着电网负载不断增长，为了满足驱动力的需求，电压必须相高压方向发展。到了上个世纪五十年代，随着发电机技术的迅猛发展，各国船舶陆续转向交流系统的使用，并且取得了良好的效果。随着海洋运输业向大型化、高速化和自动化方向发展，其电气化水平不断提高，从六十年代起，自动化技术显著提高，这样严重影响着海洋石油电气工程的发展，使得海洋石油电气工程逐渐向智能化、数字化和网络化方向发展。
（二）海洋石油电气国内外概况。海洋石油的开发分为以下几个步骤：海洋地球物理勘探，海洋地址取芯勘探，油田开发方案设计，打生产油井，石油采集与运输。能够利用到海上钻井平台的步骤是海洋地质取芯和打生产井，平台上装通讯、导航、钻井和安全救援等海上油气勘探开所必须的设备。世界第一座海洋石油钻井平台是1949年建造的。1968年德国与意大利共同建造的半潜式钻井平台就安装有交流-直流电动钻机，在海洋石油技术中处于领先地位，借助船舶自动化技术，石油工程电气技术得到了迅猛发展。我国的石油电气技术发展也很快，所有平台都采用交流-直流电动钻机，海洋开发平台已经采用遥控、遥测、遥讯等集成技术。申述半潜式平台的投入大大提高了我国海洋石油电气化技术水平，是我国逐渐跻身于世界深水领域的先进水平。
二、海洋平台电气施工
海洋平台电气工程操作的第一步是电气施工部分，也是最基础最重要的一部。海洋石油电气的安全可靠性和运行维修方面的问题主要有施工质量的好坏来决定。在电气施工中，电缆通道的选择、电气设备的预设位置和电缆的敷设这三方面必须予以高度重视，才可以避免失误的产生，以便更好的完成海洋电气平台的施工。
（一）电缆通道的选取。要想确定电缆通道，首先要明确主干电缆的走向，必须远离油管线及热源，比如水蒸气管线、发电机排烟管、电阻器及燃油管线等。电缆也要避免与热管线交叉，或者采取一定的防护措施，保持一定的安全距离。要考虑电缆桥架的分层布置：电力、通信电缆要分层开来敷设，高压电力电缆与低压电力电缆分层开来敷设等等。还有机电需要注意：高压电缆远离起居室；不相关的电力电缆避开通信室；主电源电缆与应急电源电缆的走向不同，要分开敷设；根据不同情况，电缆束外壁-电缆筒或者电缆框的选择也不同，有防水防爆要求时选用电缆筒，其他情况选用电缆框保护即可。
（二）电气设备预设位置的布置。电气设备由室内与室外两部分组成，室内部分由配电室和主控室设备组成，也是电气设备布置时设计的重点部分。为了满足施工标准，又方便操作和维修，一定要合理布置配电盘柜及配电箱。不能有油管、水管及蒸汽管等可能泄露的管线或者容器存在配电室和主控室周围。此外，也要重点考虑室外危险区内电气设备的布置，不允许布置电气设备也不允许敷设电缆，如果必须要安装，那么所选用的电气设备的防爆等级必须在所在危险区的防爆要求范围之内。
（三）电缆敷设注意事项。敷设电缆时，安装电缆桥架，割焊电缆筒和电缆框，必须要符合电缆的走向。安装电缆桥架时，要求规格、型号要符合施工图纸规范。在割焊电缆筒和电缆框时，不能损伤构造，位置和型号也要合适，为了防水、防爆，不可用电缆框替代电缆筒。在操作舱室顶壁的作业时，特别是电焊、气割舱室顶壁的工作时，如焊接桥架、导线板、电缆筒和电缆框等，必须保护好配电盘、集控台、变压器等已完成安装的设备。要想进行电缆的敷设、电力电缆、主电源电缆、高压电缆与低压电缆的分层敷设，必须保证主电缆通道上所有需要动用电焊、气割的工作都基本完成，且小设备也基本安装完毕。还要区分电力电缆和仪表通信电缆两者接地要求的不同。
三、海洋石油电气系统发展现状
海洋石油电气配电自动化系统是指应用自动化技术，使电网企业能够控制远方，及时观察、协调和控制配电设备系统。配电自动化在我国的发展经过了三个阶段：一、通过开关设备与断路器保护相配合，依靠开关来去除故障。二、通信和和控制系统，是电网自动化发展飞跃的基础，不仅实现了对配电网的远程遥控，还可以通过通讯网络实时呈现配电网的状态参数。三、实现了全网的多功能监控，是真正意义上的配电自动化，集设备管理、地理信息系统、馈线自动化、用户管理、配电运行管理、故障分析等功能于一身。与陆地配电自动化相比，海洋石油电气系统面临更多的技术难题，而且配电自动化技术起步较晚。首先，要想解决跨海供电的问题，为了实现电气联系需要敷设海底电缆，海底电缆分支多，线路较短，配电网在继电保护的上下级配合和故障诊断等方面都有相当的难度。其次，海上空间狭小，海洋石油生产系统的电气设备众多，类型庞杂，各个电气设备之间距离较短，给配电网的管理和参数采集带来了极大的工作量。此外，大部分海洋石油钻井平台都长期工作于海上，依靠系统主电源来支持石油生产，如何有效解决配电自动化的通讯问题，建立安全、稳定的参数采集和通讯网络，也具有一定的难度。所以很多问题给海洋石油电气工程的相关工作带来很大阻碍，急需进行深刻的技术革命，来使海洋石油电气工程相对简单化和高效化。
四、海洋石油电气系统前景展望
伴随着我国智能电网建设的进程的不断深入，电力系统发生了一场深刻的技术革命，智能变电站不断兴建，计算机信息技术、光技术、智能技术融进了电网，对电网各个环节都带来了翻天覆地的变化，电网正在朝着智能、绿色的方向不断发展。对海洋石油电气系统来说，随着光纤通信技术、智能控制技术、遥感和遥测技术、电力系统进行着自动化的变革，更多的新材料和新技术将应用于海洋石油电气系统，用来解决目前面临的跨海供电问题，针对电气设备众多和通讯设备不稳定性等问题也起到很好的改善和提高作用，海洋石油电气系统将更加安全、绿色，配电网的自动化和智能化程度将不断提高。由于海洋石油开采平台电气设备工作的环境恶劣，配电安全就显得十分重要。在越来越倡导数字动画设计有更高要求的当今社会而言，计算机信息技术、光技术、智能技术得到更广泛的关注和投入，结合本文海上石油平台的电气安全问题进行了探讨，研究了海洋石油电气的发展现状以及未来发展的分析，对我国海洋石油电气平台的建设有着高瞻远瞩的意义。
参考文献：
[1]陈亮，冷鸿震，王树达，安晓龙 . 浅谈海洋石油平台防爆电气设计 [J]. 科技信息， 2011（09）
一、智能综合监控系统的设计思路
智能监控系统主要对电缆隧道中的电缆设备和其他辅助设备的状态进行实时监控，本文介绍的智能监控系统，基于虚拟现实技术和电缆隧道监控技术于一身，是一种虚拟现实的综合监控平台。电缆隧道综合监控系统结构如下图1所示：
从图1中可以看出，智能综合监控系统，主要由一级监控平台通过路由器和网络交换机互联，网络交换机包括多状态综合监控主机、视频编码器以及应急通信主机三个模块，具体的功能模块有隧道环境监测系统、水泵及水位监测系统、风机监控系统、电缆接地电流监测系统、井盖状态及远程开启系统、进出门禁系统、视频监控系统以及应急通信及人员定位系统。下面就对主要功能模块进行分析：
1、隧道环境监测系统。隧道环境监控系统，主要是对隧道内CO、H2S、CH有毒有害气体进行监测，同时也对隧道内的氧气含量和湿度进行有效监测，最大限度地确保工作人员的人身安全。
2、水泵及水位监测系统。水泵及水位监测系统主要是对电缆隧道内集水坑水位进行有效监控，当水位超过预设值时将会启动远程警报，并且传送一个无源干接点信号至远程状态检测单元。隧道维护人员通过该信号确定水泵是否正常排水，并且采取相P应急措施。
3、电缆接地电流监测系统。电缆接地电流监测系统由接地电流采集器、超限接地电流采集器、双模CT电流互感器等设备组成。由于高压电缆在长期工作状态下会产生电场，电缆绝缘在足够强的电场作用下会局部放电，轻微放电对电力设备的影响较小，绝缘强度下降较慢，但是强烈的局部放电会使绝缘快速下降，影响电网安全运行。
4、井盖状态及远程开启系统。井盖状态及远程开启系统由井盖电子锁、玻璃钢人井内盖等设备组成。隧道井盖大都于地面，经常遭到恶意破坏或者盗取，因此，通过安装该系统，一旦发现井盖遭到人为破坏，将会启动远程警报。
5、视频监控系统。视频监控系统主要由摄像头、视频光端机以及视频编码器组成。在电缆隧道中摄像头安装在一些重点部位和隧道与地面出入口的连接处，能够有效的对隧道内电缆运行状态进行全方位监控。
二、智能综合监控技术的应用及发展评价
在电网系统中，电缆是重要的电能传输设备。伴随着城市化进程的快速发展，电缆隧道已经逐步取代了部分架空线路，尤其是在一线、二线发达城市中，电缆隧道在输电设备中所占的比重越来越大。由于人们日常工作和生活离不开电能，电缆运行状态直接影响着城市输电网络的安全与经济运行，再加上传统的架空线路已经不能满足电网发展的需要，因此，转变电缆隧道管理模式，针对电缆隧道开发配套的智能监控系统是未来发展的主要方向。基于互联网技术的智能综合监控系统，可以在虚拟环境下的信息展示、状态可视化仿真表达、分析操作辅助引导方面有广阔的应用前景。基于虚拟现实技术的电力隧道监控平台，可有效对工作范围内的运行状态、环境、温湿度等参数进行实时监控，对故障信息、预警参数、环境信息及运行状态进行综合管理。
结论：综上所述，电缆隧道是未来城市电力发展的主要方向，尤其是在一些一线城市，由于人口密集，城市用地紧张，电缆隧道已经大量普及，并且配套的智能监控技术也有了较为纯熟的发展。在长期实践中证明，智能综合监控系统不仅可以降低电缆运行过程中人员巡视的工作量，而且对电缆隧道内设备的运行状态以及安全隐患可以进行有效监控，有效的做到及时发现问题并快速的解决问题，最大限度的确保电网安全运行。
参 考 文 献
1.1综合布线系统的特点综合布线的特点主要包括以下几方面：系统的开发性、先进性、可靠性、灵活性、兼容性和经济性[3]。（1）系统的开放性。以往的布线系统，人们挑选布线设备后，就会将相互之间的布线方式和通信媒介都固定了，若想更换新设备，变得非常麻烦，现在的布线系统开放，更换方便快捷。（2）系统的先进性。现在的综合布线系统取代以往昂贵、繁杂的布线方式，使得便于集中管理和维护，具有先进性。（3）系统的可靠性。现在的综合布线系统，布线材料都是由质量高的材质和对接的方法进行部署，具有很高的性能，并且信息通信线路稳定可靠。同时使用专业的调试仪器来测试每条布线系统中线路的衰减率和阻抗，大大的提升了整个布线系统工作的可靠性。（4）系统的灵活性。现在的综合布线系统都是将整个系统进行模块化，然后对每个子模块给出相应的设计方案，这样如果要变更系统，那么只需要变更需要变更的子模块即可，从而使得综合布线系统中的每个子模块都具有通用和灵活性。（5）系统的兼容性。综合布线系统其自身是与对应的应用系统没有关系，是相对对立的个体，可以在多种不同的应用系统中使用。（6）系统的经济性。在经济上，综合布线比原始布线开销小，原始布线改造需要大量的人力是时间，更换和管理都很难维护，现在的综合布线可适应相当长时间需求，节省了时间和经济。
1.2综合布线系统组成综合布线系统主要由以下子模块组成，其中包括：水平布线子模块、建筑群子模块、管理子模块、干线子模块、工作区子模块、设备间子模块[4]。（1）水平布线子模块。该模块由建筑内部间所有的接线，以及该接线连接到所有区域内部插座间的电缆组成。在该模块内，可以进行语音、图像、视频等信号传输的电缆和光纤。（2）建筑群子模块。该模块将多个建筑物中的电视、电话和数据构建成综合的建筑群系统。（3）管理子模块。该模块是把建筑中水平和垂直模块的所有设备进行组合，其中光纤配线架和铜缆配线架为其重要的设备。采用电缆线多跳的特性，使得布线系统更加可靠和灵活。（4）干线子模块。该模块主要有一些线缆组成，这些线缆将设备间子模块、管理子模块和水平子模块进行相互的连接。这些线缆的部署方式有：环型、星型、状型、总线型和树等。（5）工作区子模块。该模块是指建筑内部所有的终端设备到信息插座的整个区域，在这个区域内，计算机、电视等设备可以被支持。（6）设备间子模块。该模块是对大楼中所安装的主配线架进行维护和管理，通过在楼宇中合适的地方安装进出设备线和配架线。
2面向智能建筑的综合布线系统设计
在智能建筑中的布线设计，需要按照一定的设计规则来进行，通常来说，可以依照以下设计步骤：（1）首先，需要去了解建筑物内各个办公室用户间的通信需求，然后对给出了这些需要进总体的评估，确定各个办公室内需要安装的语音点和通信点的位置。然后结合《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》标准，设计用户提出的信息点。最后根据这些信息点的数目来确定安装的空间大小，以及未来需要扩展的空间容量。（2）了解建筑内不同用户对布线系统设备的要求，综合评估用户的意见，其中评估的内容有：设备、数据、语音和监控等。由于线缆传输距离受到限制，所以为了使得达到通信的要求，将采用同轴光缆、电缆和数据电缆等来代替线缆。（3）弱电系统的垂直和水平通道是由建筑的模式来决定的。为了使得整个建筑系统的布线合理化，需要根据上述的通道来选取布线设备之间的位置结构以及各个设备机房见的设置结构。（4）通过1，2中了解和评估的用户需求，以及考虑未来的建筑内部布线系统的变化或者扩展，需要在现有的布线基础上留有足够的接口和空间，使得系统具有可扩展性。（5）上述的需求评估后，就可以对建筑物内的布线系统的方案进行设计，同时确定出布线的介质和所需要相关的硬件设备。（6）最后，绘图人员就会根据上述的设计方案，绘制出整个楼层的布线平面图和系统的综合布线图。
