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摘要：智能电网需要自身具有自愈能力，即可在故障发生后的短时间内发现并自动隔离故障，防止电网大规模崩溃。因此发展智能电网需要进一步扩大通信系统的容量和传输速度。为解决容量和速率问题，本文将正交光标记交换（OLS）技术应用到智能电网中，并通过对此得出ASK/DQPSK正交调制光标记交换系统在标记/净荷速率、接收灵敏度、抗噪性能与传输代价等方面表现出了最佳性能。
关键词：智能电网 光纤通信 正交光标记交换
1 概述
由于利用高压输电线路作为高频信号传输通道的传统的电力线载波通信（PLC）在电网发生事故时常因通信不灵、调度指挥不及时扩大了事故或延长了处理时间[1]，因此传统电网迫切需要向新型智能电网转变。
发展智能电网需要扩大通信系统的容量和传输速度。近年发展起来的密集波分复用（DWDM）和掺铒光纤放大器（EDFA）技术，对通信扩容非常有效，但现有通信网中不可缺少的节点交换设备仍是电子式的，电子交换设备的信息处理速度已经达到极限而再难以提高，这种状况极大地限制了系统传输速度，因此迫切需要发展光交换技术[2]。目前对信息进行全光交换和处理的高速全光网（All-optical Net，AON）被提出。全光网中用到的光交换技术是指高速传输的光信息在网络交换节点处不经光-电-光转换，而在光域直接将信号转发到不同的输出端。利用光交换技术能充分发挥光纤通信高速与大容量的优势，因此智能电网在通信系统的容量和传输速度方面得到很大的改善，提高了电网的安全性和决策水平。
2 智能电网中正交光标记交换（OLS）系统网络结构
智能电网中正交光标记交换系统由边缘路由器和核心路由器组成，核心网边界处的边缘路由器，可以实现来自输电线路、变电站、配电网及通信信息平台中传感器所测信息的发送和接收两种功能。带有末端传感器测控信息的净荷进入发送端附近的边缘路由器后，被转换成光包并加载上带有路由数据信息的标记。光包封装完成后被送往智能电网信息处理中心的核心路由器，在核心路由处路由标记信息被转换成电信号并进行读取、擦除与更新等处理；净荷则进入光缓存单元中进行时间延迟。最后根据标记控制信息，交换开关阵列为净荷插入新路由标记并将光包转发至下一节点。位于接收端的边缘路由器负责将光包进行解调、光电转换和标记擦除，并按标记信息将解调后的净荷送入相应的接收端[3-4]。
3 正交光标记交换系统的调制方式
调制光信号振幅可以得到幅移键控（ASK），调制光信号频率则产生频移键控（FSK）信号，调制光信号相位产生相移键控（PSK）信号，调制光信号偏振方向产生偏振位移键控（POLSK）信号。由于这些信号两两相互独立，可以认为这些调制方式都是相互正交的。高速光标记交换网络中的正交调制作为一种光标签的添加方式，它的格式和意义表达如下：ASK/DPSK，即光标签通过对载荷信号进行幅移键控调制添加，光载荷采用差分相移键控调制。采用正交调制可以同时传输两组不同调制格式的信息，并可在接收端采用各自的解调器同时进行接收和检测，极大地提高了系统的传输性能[5]。
较高的频谱效率和实现简单的优势，使正交调制光标记调制成为光标记交换网络中的关键技术。目前，可用于正交调制光标记交换系统的调制方式共有ASK、FSK、DPSK与DQPSK四种[6]。
4 智能电网中正交调制光标记交换系统调制方式的选择
通过组合上述4种调制方式，共可形成16种不同的正交调制系统。且由于高速数据在FSK调制方式下实现难度较大，占用频谱资源较多，故不经常使用FSK信号作为高速净荷。另外，作为适用于高速信号传输的DQPSK信号，其生成器包括预编码部分与四相调制部分，结构较为复杂且作为低速信号其传输特性并无明显优势，故也不经常使用DQPSK信号作为低速标记信号。因此常采用的正交调制光标记交换系统有FSK/ASK、FSK/DPSK、ASK/DPSK[7]、DPSK/ASK、FSK/DQPSK与ASK/DQPSK六种。
如图1所示，智能电网中正交调制光标记交换系统的工作原理为：载有路由信息的低速标记信号对激光器进行调制，生成标记信号。在接收端，净荷与标记通过各自的接收机，同时接收并独立解调。光标签信号被光带通滤波器滤出后，通过光电检测器（Photo detector）与电低通滤波器（LPF）完成解调过程，净荷则可直接由PD与LPF解出。根据标记的路由信息，将传感器测得的数据快速传递给数据接收、处理单元。
下表对智能电网中采用不同调制方式的正交调制光标记交换系统在系统消光比、无标记/无净荷时的接收光功率、96kmSMF+DCF传输时接收光功率、无标记/无净荷时的OSNR及96kmSMF+DCF传输时的OSNR方面进行了一个综合的比较。
通过观察比对表1，可知智能电网中ASK/DQPSK正交调制光标记交换系统在标记/净荷速率、接收灵敏度、抗噪性能与传输代价等方面表现出了最佳性能[8]。
5 结束语
通过采用正交光标记交换技术，智能电网进一步扩大了通信系统的容量和传输速度，全面满足电力生产在发电、输电、变电、配电、用电、调度环节对通信的要求，提高了骨干网的承載能力，深化了智能电网各环节的数据采集、传输、储存和利用，实现了采集数字化、业务互动化、管理信息化、决策科学化，增强了通信资源和信息资源的优化配置能力和一体化管控能力。
参考文献：
[1]http：//www.eccn.com/design_2011112114360930.htm.
[2]肖石林.光标记交换及有关器件技术的研究与开发[D]，上海：上海交通大学，2003（3）.
[3]肖鹏程.光标记交换关键技术的研究[D].上海：上海交通大学，2004（5）.
[4]陈新桥，陈纪东.一种基于光标记交换技术的全光网络的设计方案[J].电信工程技术与标准化，2002（2）：30-32.
[5]吕亮.新型光调制和光复用技术研究[D].西安：西安电子科技大学，2010.
[6]胡晓明.正交光标记交换中新型调制格式的研究[D].北京：北京邮电大学，2009.
[7]赵俊彦.RZ-DPSK/ASK正交调制高速光标记交换技术研究[D].北京：北京邮电大学，2008年.
[8]曹永盛.新型光标记交换系统及光控光交换器件的研究[D].北京：北京邮电大学，2010.
关键词：智能电网 光纤通信 正交光标记交换
1 概述
由于利用高压输电线路作为高频信号传输通道的传统的电力线载波通信（PLC）在电网发生事故时常因通信不灵、调度指挥不及时扩大了事故或延长了处理时间[1]，因此传统电网迫切需要向新型智能电网转变。
发展智能电网需要扩大通信系统的容量和传输速度。近年发展起来的密集波分复用（DWDM）和掺铒光纤放大器（EDFA）技术，对通信扩容非常有效，但现有通信网中不可缺少的节点交换设备仍是电子式的，电子交换设备的信息处理速度已经达到极限而再难以提高，这种状况极大地限制了系统传输速度，因此迫切需要发展光交换技术[2]。目前对信息进行全光交换和处理的高速全光网（All-optical Net，AON）被提出。全光网中用到的光交换技术是指高速传输的光信息在网络交换节点处不经光-电-光转换，而在光域直接将信号转发到不同的输出端。利用光交换技术能充分发挥光纤通信高速与大容量的优势，因此智能电网在通信系统的容量和传输速度方面得到很大的改善，提高了电网的安全性和决策水平。
2 智能电网中正交光标记交换（OLS）系统网络结构
智能电网中正交光标记交换系统由边缘路由器和核心路由器组成，核心网边界处的边缘路由器，可以实现来自输电线路、变电站、配电网及通信信息平台中传感器所测信息的发送和接收两种功能。带有末端传感器测控信息的净荷进入发送端附近的边缘路由器后，被转换成光包并加载上带有路由数据信息的标记。光包封装完成后被送往智能电网信息处理中心的核心路由器，在核心路由处路由标记信息被转换成电信号并进行读取、擦除与更新等处理；净荷则进入光缓存单元中进行时间延迟。最后根据标记控制信息，交换开关阵列为净荷插入新路由标记并将光包转发至下一节点。位于接收端的边缘路由器负责将光包进行解调、光电转换和标记擦除，并按标记信息将解调后的净荷送入相应的接收端[3-4]。
3 正交光标记交换系统的调制方式
调制光信号振幅可以得到幅移键控（ASK），调制光信号频率则产生频移键控（FSK）信号，调制光信号相位产生相移键控（PSK）信号，调制光信号偏振方向产生偏振位移键控（POLSK）信号。由于这些信号两两相互独立，可以认为这些调制方式都是相互正交的。高速光标记交换网络中的正交调制作为一种光标签的添加方式，它的格式和意义表达如下：ASK/DPSK，即光标签通过对载荷信号进行幅移键控调制添加，光载荷采用差分相移键控调制。采用正交调制可以同时传输两组不同调制格式的信息，并可在接收端采用各自的解调器同时进行接收和检测，极大地提高了系统的传输性能[5]。
较高的频谱效率和实现简单的优势，使正交调制光标记调制成为光标记交换网络中的关键技术。目前，可用于正交调制光标记交换系统的调制方式共有ASK、FSK、DPSK与DQPSK四种[6]。
4 智能电网中正交调制光标记交换系统调制方式的选择
通过组合上述4种调制方式，共可形成16种不同的正交调制系统。且由于高速数据在FSK调制方式下实现难度较大，占用频谱资源较多，故不经常使用FSK信号作为高速净荷。另外，作为适用于高速信号传输的DQPSK信号，其生成器包括预编码部分与四相调制部分，结构较为复杂且作为低速信号其传输特性并无明显优势，故也不经常使用DQPSK信号作为低速标记信号。因此常采用的正交调制光标记交换系统有FSK/ASK、FSK/DPSK、ASK/DPSK[7]、DPSK/ASK、FSK/DQPSK与ASK/DQPSK六种。
如图1所示，智能电网中正交调制光标记交换系统的工作原理为：载有路由信息的低速标记信号对激光器进行调制，生成标记信号。在接收端，净荷与标记通过各自的接收机，同时接收并独立解调。光标签信号被光带通滤波器滤出后，通过光电检测器（Photo detector）与电低通滤波器（LPF）完成解调过程，净荷则可直接由PD与LPF解出。根据标记的路由信息，将传感器测得的数据快速传递给数据接收、处理单元。
下表对智能电网中采用不同调制方式的正交调制光标记交换系统在系统消光比、无标记/无净荷时的接收光功率、96kmSMF+DCF传输时接收光功率、无标记/无净荷时的OSNR及96kmSMF+DCF传输时的OSNR方面进行了一个综合的比较。
通过观察比对表1，可知智能电网中ASK/DQPSK正交调制光标记交换系统在标记/净荷速率、接收灵敏度、抗噪性能与传输代价等方面表现出了最佳性能[8]。
5 结束语
通过采用正交光标记交换技术，智能电网进一步扩大了通信系统的容量和传输速度，全面满足电力生产在发电、输电、变电、配电、用电、调度环节对通信的要求，提高了骨干网的承載能力，深化了智能电网各环节的数据采集、传输、储存和利用，实现了采集数字化、业务互动化、管理信息化、决策科学化，增强了通信资源和信息资源的优化配置能力和一体化管控能力。
参考文献：
[1]http：//www.eccn.com/design_2011112114360930.htm.
[2]肖石林.光标记交换及有关器件技术的研究与开发[D]，上海：上海交通大学，2003（3）.
[3]肖鹏程.光标记交换关键技术的研究[D].上海：上海交通大学，2004（5）.
[4]陈新桥，陈纪东.一种基于光标记交换技术的全光网络的设计方案[J].电信工程技术与标准化，2002（2）：30-32.
[5]吕亮.新型光调制和光复用技术研究[D].西安：西安电子科技大学，2010.
[6]胡晓明.正交光标记交换中新型调制格式的研究[D].北京：北京邮电大学，2009.
[7]赵俊彦.RZ-DPSK/ASK正交调制高速光标记交换技术研究[D].北京：北京邮电大学，2008年.
[8]曹永盛.新型光标记交换系统及光控光交换器件的研究[D].北京：北京邮电大学，2010.