時(shí)間：2022-05-04 03:59:15
序論：在您撰寫光通信技術(shù)論文時(shí)，參考他人的優(yōu)秀作品可以開闊視野，小編為您整理的1篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導(dǎo)您走向新的創(chuàng)作高度。
【摘要】 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，通信技術(shù)的發(fā)展在一定的程度上滿足了人們工作、生活和學(xué)習(xí)的需求。尤其是光通信技術(shù)的發(fā)展，使得長距離、大容量傳輸成為可能。基于這樣的狀況，本文對光通信技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，以及未來的發(fā)展趨勢進(jìn)行了簡要的分析與研究。
【關(guān)鍵詞】 光通信 光網(wǎng)絡(luò) 全光通信
前言：光通信是以光導(dǎo)纖維（即光纖）為傳輸媒質(zhì)，以光波作為載波的一種通信方式。光通信涉及的技術(shù)領(lǐng)域包括光器件、光傳輸、光信號處理、光交換技術(shù)、光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及光網(wǎng)絡(luò)的融合技術(shù)等等。光通信正朝著高速率、大容量。長距離、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的方向發(fā)展。本文主要對光通信技術(shù)現(xiàn)今的發(fā)展?fàn)顩r，以及在今后的發(fā)展趨勢進(jìn)行了簡要的闡述。
一、目前光通信技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀
1.1密集播分復(fù)用技術(shù)
密集波分復(fù)用技術(shù)簡稱DWDM，是光纖數(shù)據(jù)的一種傳輸技術(shù)，該種技術(shù)是利用激光的波長，按照比特位并行傳輸或字符串行傳輸方式在光纖內(nèi)傳送數(shù)據(jù)。DWDM是光網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，它可以讓IP協(xié)議、ATM和同步光纖網(wǎng)絡(luò)、同步數(shù)字序列協(xié)議下承載的電子郵件、視頻、多媒體、數(shù)據(jù)和語音等數(shù)據(jù)都通過統(tǒng)一的光纖層傳輸。在被開發(fā)后，基于其能在很大的程度上提高了光纖系統(tǒng)對于信息數(shù)據(jù)的傳輸量，而被廣泛關(guān)注與應(yīng)用。
1.2光纖接入網(wǎng)技術(shù)
光纖接入網(wǎng)，指的是在接入網(wǎng)過程中，利用光纖為核心的傳輸媒質(zhì)，以此來實(shí)現(xiàn)用戶數(shù)據(jù)信息傳遞的形式。光纖接入網(wǎng)并不是傳統(tǒng)意義方面光纖傳輸系統(tǒng)，實(shí)際上是針對接入網(wǎng)環(huán)境中，所設(shè)計(jì)的較為特殊的光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)。光纖接入網(wǎng)主要有以下幾方面的特點(diǎn)，其一是網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍一般較小，在實(shí)際應(yīng)用過程中不需要中繼器，基于眾多用戶的信息數(shù)據(jù)共享光纖，導(dǎo)致光功率及波長的配比，存在需要利用光纖放大器來進(jìn)行功率補(bǔ)償?shù)臓顩r。其二是滿足各種寬帶業(yè)務(wù)的傳輸，并且傳輸質(zhì)量好、數(shù)據(jù)信息傳遞的可靠性較高。其三是光纖接入網(wǎng)所應(yīng)用的范圍較為廣闊。其四是，該項(xiàng)技術(shù)投放使用的過程中投資成本大，在網(wǎng)絡(luò)管理方面較為復(fù)雜，在遠(yuǎn)端供電方面較難。
1.3 EDFA技術(shù)
EDFA是摻鉺光纖放大器的縮寫，是對數(shù)據(jù)信號光放大的有源光器件?；贓DFA工作時(shí)的波長為1550nm，與光纖的較低損耗波段較為一致，并且該種技術(shù)研發(fā)至今比較成熟，在實(shí)際中得到廣泛的應(yīng)用。摻鉺光纖就是EDFA的核心元件，摻鉺光纖主要將石英光纖當(dāng)做基質(zhì)材料，在其纖芯當(dāng)中融入了相應(yīng)比例稀土原素鉺離子。在一定的泵浦光注入到摻鉺光纖中時(shí)，鉺離子從低能級直接被激發(fā)到高能級，基于鉺離子在高能級時(shí)壽命較短，這就使得較快以非輻射躍遷的狀態(tài)，直接到較高能級上，與此同時(shí)在該能級以及低能級間迅速形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)形式的分布。EDFA的特點(diǎn)是體積相對較小、功耗損耗較低、使用便捷等。能夠根據(jù)用戶實(shí)際使用的情況，安裝在不同的應(yīng)用系統(tǒng)中。
二、光通信技術(shù)未來的發(fā)展趨勢
2.1全光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展
全光網(wǎng)絡(luò)是指信號只在進(jìn)出網(wǎng)絡(luò)時(shí)才進(jìn)行電和光，以及光和電的轉(zhuǎn)換，在網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)倪^程中，將會(huì)以光的形式存在。因?yàn)樵谡麄€(gè)傳輸過程中沒有電的處理，所以PDH、SDH、ATM等各種傳送方式均可使用，提高了網(wǎng)絡(luò)資源的利用率。全光網(wǎng)絡(luò)在未來的發(fā)展中，實(shí)際的應(yīng)用中數(shù)據(jù)會(huì)以更快的速度進(jìn)行傳輸，因?yàn)閿?shù)據(jù)信息僅是以光的形式進(jìn)行編碼。消除光電轉(zhuǎn)換是全光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的關(guān)鍵工作，將使數(shù)據(jù)信息傳輸速率要達(dá)到萬億位級。一個(gè)經(jīng)常引用的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)說光纖具有25萬億到75萬億位/秒的理論容量，并把這個(gè)數(shù)據(jù)與其速率通常以百萬位計(jì)的銅線來進(jìn)行比較，進(jìn)而體現(xiàn)其優(yōu)勢。所以，在未來的發(fā)展中實(shí)現(xiàn)全光網(wǎng)絡(luò)將會(huì)是提高信息數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的有效途徑。
2.2 WDM技術(shù)的發(fā)展
對于WDM技術(shù)的研發(fā)和研究發(fā)現(xiàn)，該項(xiàng)技術(shù)最大的優(yōu)勢基于是資金成本較低。WDM是光域上的一種復(fù)用技術(shù)，形成光層的網(wǎng)絡(luò)既全光網(wǎng)，是光通訊當(dāng)中相對較高的階段。建立一個(gè)以WDM和光交叉連接為基礎(chǔ)光網(wǎng)絡(luò)層，實(shí)現(xiàn)用戶終端到終端形式的全光網(wǎng)連接，利用純粹的全光網(wǎng)來消除光電轉(zhuǎn)換的阻礙，將是未來的趨勢。這種技術(shù)仍是基于點(diǎn)到點(diǎn)的形式，但是點(diǎn)到點(diǎn)的WDM通信技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)全光網(wǎng)通信最重要的一步，其應(yīng)用和實(shí)踐將對全光網(wǎng)的發(fā)展起到重要的作用。
三、結(jié)論
在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的進(jìn)程中，光通信技術(shù)的應(yīng)用較為廣泛，從而使得網(wǎng)絡(luò)通信中的信息與數(shù)字的傳輸能力大大的提升。隨著光器件等關(guān)鍵技術(shù)的突破將加快全光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)。
摘 要：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與光通信技術(shù)的結(jié)合，對于現(xiàn)代信息發(fā)展具有 重大意義，也是技術(shù)發(fā)展的方向。文章通過認(rèn)識光通信技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)，透視物聯(lián)網(wǎng)基本結(jié)構(gòu)，探索兩個(gè)技術(shù)融合的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用，分析光通信技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展中的現(xiàn)實(shí)意義。
關(guān)鍵詞：光通信技術(shù)；物聯(lián)網(wǎng)；寬帶；媒介
中國通信技術(shù)近些年發(fā)展十分迅速，尤其電子通信技術(shù)日漸發(fā)達(dá)，普遍在全國領(lǐng)域內(nèi)使用。光通信技術(shù)也發(fā)展成熟。光通信技術(shù)作為以光波作為傳輸媒介的技術(shù)，具有傳輸頻帶寬、容納信息量大、抵抗電磁干擾能力強(qiáng)等傳播特征。因此在結(jié)構(gòu)復(fù)雜。內(nèi)容龐大的物聯(lián)網(wǎng)當(dāng)中得到很好的運(yùn)用。物聯(lián)網(wǎng)的概念自從提出之后，就被社會(huì)各界高度關(guān)注，在全球范圍內(nèi)翻起了以物聯(lián)網(wǎng)為中心的經(jīng)濟(jì)與技術(shù)大潮。
1 基本概念
光通信技術(shù)，就是以光波作為傳送信息媒介的通信方式。與無線電波通信技術(shù)相同，光通信技術(shù)也屬于電磁波通信技術(shù)，然而光波頻率比無線電波的要高，波長較短，因此傳播時(shí)信息容量更大。光通信技術(shù)主要有兩種方式：光纖與無線，表現(xiàn)出高度帶動(dòng)性、滲透性與創(chuàng)造性。在信號覆蓋與傳播上有著顯著優(yōu)點(diǎn)。目前中國光通信技術(shù)發(fā)展相對成熟，以廉價(jià)靈活的傳輸特點(diǎn)，被運(yùn)用到諸多領(lǐng)域內(nèi)。
物聯(lián)網(wǎng)是通過射頻識別、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，依照原定程序協(xié)議，將現(xiàn)實(shí)中任何物體與互聯(lián)網(wǎng)連接，通過信息交換與通訊，實(shí)現(xiàn)智能化識別、定位、監(jiān)控、管理物體的網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)物體本身與網(wǎng)絡(luò)無關(guān)，是人們生產(chǎn)生活中存在的千萬事物，在安裝上傳感器之后，與目前網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信息庫鏈接，讓人們直接去認(rèn)識、管理這些事物。物聯(lián)網(wǎng)的概念隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)與科技發(fā)展，是不斷演變，與概念剛提出時(shí)有了很大改進(jìn)，涵蓋范疇日益豐富。物聯(lián)網(wǎng)核心能力是運(yùn)輸可靠、感知全面以及處理職能化這三個(gè)方面。它可以將識別的物件信息，通過場景感知，將信息聚合一起進(jìn)行無縫連接處理。
尚前，光通信技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)中發(fā)揮著巨大功能。兩者互相結(jié)合，在工業(yè)、環(huán)境、軍事、醫(yī)療、保健等人們各種日常生活與商務(wù)生產(chǎn)領(lǐng)域體現(xiàn)出優(yōu)越的實(shí)用價(jià)值，造福人類生活。物聯(lián)網(wǎng)中光通信技術(shù)主要有：光纖傳感、射頻識別、WiFi等近距離無線光通信技術(shù)、還有GPRS、3G、4G 移動(dòng)通信技術(shù)等長距離無線通信技術(shù)。科研工作者們已經(jīng)開始著手將光通信技術(shù)引入互聯(lián)網(wǎng)終端，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的互聯(lián)網(wǎng)檢測控制、維護(hù)管理與正常運(yùn)營。
2 物聯(lián)網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)
物質(zhì)結(jié)構(gòu)決定其用途，物聯(lián)網(wǎng)也如此。物聯(lián)網(wǎng)的分層結(jié)構(gòu)模型，決定其工作環(huán)節(jié)依照順序進(jìn)行，逐步實(shí)現(xiàn)每一項(xiàng)技術(shù)功能?，F(xiàn)在，物聯(lián)網(wǎng)科研者普遍將物聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)分為三個(gè)層面：感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層，每個(gè)層面的主要內(nèi)容，見表1。
①感知層，物聯(lián)網(wǎng)最低層次組織，是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)層次，負(fù)責(zé)獲取物體信息感知與獲取。我們常見的硬件設(shè)施有攝像頭、傳感器網(wǎng)絡(luò)、二維碼標(biāo)簽和識讀器、視頻檢測標(biāo)識等。
②網(wǎng)絡(luò)層位于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的中間層次，連接感知層與應(yīng)用層，完成數(shù)據(jù)信息的長距離運(yùn)輸與管理任務(wù)，直接地講就是信息傳播的橋梁，將感知層獲取采集的數(shù)據(jù)信息，傳送到終端應(yīng)用層。其實(shí)現(xiàn)方式就是我們常見的各種通信網(wǎng)絡(luò)，如GPRS、3G、4G 移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，蜂窩無線通信網(wǎng)絡(luò)、有線通信等方式。
③應(yīng)用層，是物聯(lián)網(wǎng)最上層，主要對數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)用，或者進(jìn)行智能處理，將具體數(shù)據(jù)信息應(yīng)用在行業(yè)當(dāng)中。其表達(dá)方式就是終端顯示器與數(shù)據(jù)庫等，能夠直接表現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的平臺。
物聯(lián)網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)決定了其對數(shù)據(jù)信息的感知、傳輸以及智能處理的功能。正是物聯(lián)網(wǎng)職能、便捷的功能，決定其廣泛的應(yīng)用前景。
3 光通信技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用現(xiàn)狀
3.1 物聯(lián)網(wǎng)感知層的應(yīng)用
光通信技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)感知層上的應(yīng)用，主要形式是光纖傳感技術(shù)。在光導(dǎo)纖維與光纖通信技術(shù)的迅猛發(fā)展形勢下，光纖傳感技術(shù)也同步發(fā)展起來。它是以光為載體，光纖為煤質(zhì)傳輸信息的嶄新傳感技術(shù)，屬于光子技術(shù)領(lǐng)域。光纖傳感技術(shù)基本工作原理，是光波在光纖中傳播時(shí)，光波主要性質(zhì)會(huì)隨著外界環(huán)境變化而產(chǎn)生物理改變。將光纖傳感技術(shù)與光纖通信技術(shù)結(jié)合一起，是構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)化與矩陣化傳感體系的發(fā)展方向。光纖寬帶性的特點(diǎn)，可以將多種傳感器集中使用在單個(gè)光纖中，對多個(gè)目標(biāo)進(jìn)行測量，因此在物聯(lián)網(wǎng)感知層上可以表現(xiàn)明顯優(yōu)勢。
光通信技術(shù)為互聯(lián)網(wǎng)感知層信息采集提供更好的質(zhì)量保證，連接起物理世界轉(zhuǎn)向信息世界的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。無線光通信技術(shù)，是光與無線通信技術(shù)的結(jié)合物，利用頻率高波長短特征，其通信寬帶是WiFi的104 倍，4G 移動(dòng)通信的100倍。
光通信技術(shù)在在RFID系統(tǒng)中的運(yùn)用。光傳感與通信技術(shù)在RFID系統(tǒng)上，實(shí)現(xiàn)電子標(biāo)簽與讀寫器兩者近距離無線通信，準(zhǔn)確識別物體上的電子標(biāo)簽，讀取其中的數(shù)據(jù)信息。目前，光傳感技術(shù)主要讀取無源電子標(biāo)簽，改變了傳統(tǒng)無線信號射頻短的不足，提高了RFID系統(tǒng)的感應(yīng)能力。RFID讀寫器對于光通信技術(shù)應(yīng)用，是與互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層的接入當(dāng)中，創(chuàng)建雙向功能的網(wǎng)關(guān)設(shè)備，將其與RFID系統(tǒng)相互協(xié)作與融合起來，對物品信息進(jìn)行實(shí)時(shí)共享。在實(shí)際應(yīng)用中，利用光通信技術(shù)的RFID系統(tǒng)，很好延長讀寫器與網(wǎng)絡(luò)層連接距離，將讀寫器直接變成職能終端，更方便地接入移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)。另外就是，光通信技術(shù)可以感應(yīng)多個(gè)電子標(biāo)簽，并能防止信息之間相互沖突，減少信息干擾，保證數(shù)據(jù)信息的安全。
光通信技術(shù)在無線傳感網(wǎng)絡(luò)中的運(yùn)用。傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)的傳感器隨機(jī)分布，處理單元與通信單元自行組織。這種不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)只能完成近距離傳感、通信，傳輸距離也比較短。融合光通信技術(shù)之后，可以進(jìn)行長距離傳輸，距離可以達(dá)到100 m。
3.2 物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層應(yīng)用
互聯(lián)網(wǎng)目前信息有線通信方式中，主要就是光纖通信。以光波為媒介的傳送形式，光纖通信技術(shù)可以容納更多信息量，實(shí)現(xiàn)快速傳播不受干擾，還可以進(jìn)行長距離傳輸。無論是傳輸速度距離，還是信息安全方面，都具有無可替代的優(yōu)勢。并且光通信技術(shù)建設(shè)便于鋪設(shè)，可以進(jìn)行現(xiàn)20 THz 的寬帶接入，十分適合物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)傳輸需求。
GPRS在我國已成熟運(yùn)營幾十年，網(wǎng)絡(luò)可靠性高，基站覆蓋范圍廣泛，適合物聯(lián)網(wǎng)無處不在的網(wǎng)絡(luò)要求，GPRS數(shù)據(jù)傳輸速率最高值為115 kbps。采用光通信技術(shù)的3G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以提供最高2 Mbps數(shù)據(jù)傳輸速率，為日益增強(qiáng)的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)提供了支持和保障。而4G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的性能更加優(yōu)越，采用正交頻分復(fù)與多端口輸入輸出技術(shù)，數(shù)據(jù)傳輸率高達(dá)201 Mbps，寬帶是3G的十倍。光通信技術(shù)大大提高了物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸能力，大大優(yōu)化了網(wǎng)絡(luò)層結(jié)構(gòu)。移動(dòng)通信的安全機(jī)制，是以人與人之間通信基礎(chǔ)，在物聯(lián)網(wǎng)中進(jìn)行應(yīng)用時(shí)，大量的數(shù)據(jù)會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)堵塞，信息安全性降低。光通信技術(shù)創(chuàng)建了多個(gè)傳入傳出端口，簽訂物與物、物與人之間的安全協(xié)議，并可以根據(jù)通信需要與物聯(lián)網(wǎng)特征增強(qiáng)安全機(jī)制。
移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)是以光通信技術(shù)為核心，在人與人、物與人、人與自然之間可以實(shí)現(xiàn)任意時(shí)間與地點(diǎn)的信息交換與交流。目前，中國已經(jīng)形成較為成熟的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)以其作為網(wǎng)絡(luò)層，可以更好整合社會(huì)中任意物品的信息，減少技術(shù)成本，并能保證高效的信息傳輸率，為開發(fā)移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)造了優(yōu)良的技術(shù)條件。
3.3 物聯(lián)網(wǎng)無線終端應(yīng)用
M2M設(shè)備中的光通信技術(shù)，可以滿足許多數(shù)據(jù)請求，并自動(dòng)包含其中的數(shù)據(jù)設(shè)備。將GPRS、3G、4G嵌入到M2M設(shè)備中，創(chuàng)建手機(jī)終端。這樣就將手機(jī)打造成為通信、感知、信息處理的職能終端。光通信技術(shù)在將物聯(lián)網(wǎng)終端塑造成移動(dòng)通信終端上，具有十分重要的作用。他它符合移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)終端的管理方式，以人與人之間通信為基礎(chǔ)，在安全協(xié)議與多端口通信信息處理上效果良好。
在工程建設(shè)中，工作人員通過將光傳感技術(shù)嵌入到設(shè)備中，可以職能處理電網(wǎng)、橋梁、鐵路、建筑等信息，然后再與物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行結(jié)合，將多種施工設(shè)備、機(jī)器與基礎(chǔ)設(shè)施等物理系統(tǒng)進(jìn)行合理整合。讓施工的大小細(xì)節(jié)，在物聯(lián)網(wǎng)中得到科學(xué)規(guī)劃與配置，節(jié)約建設(shè)成本，管理生產(chǎn)生活。物聯(lián)網(wǎng)變現(xiàn)出的職能化特征，與數(shù)據(jù)信通過光通信技術(shù)在云計(jì)算平臺中自行處理是分不開的。
4 結(jié) 語
光通信技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的運(yùn)用，不僅僅是過去幾年的發(fā)展形勢，也是未來發(fā)展方向。據(jù)科學(xué)家統(tǒng)計(jì)計(jì)算，光纖傳感器可以同時(shí)測量七十多個(gè)物理量，因此將其用在工程檢測、犯罪偵查、防偽識別等方面仍然很大空間。在物聯(lián)網(wǎng)規(guī)模集成化的發(fā)展形勢下，光通信技術(shù)對數(shù)據(jù)信息集束處理能力能夠得到更好的適用。人與人之間的通信，人對物的信息采集、物與物之間的信息交換等都可能將是光通信技術(shù)的用武之地。
[摘 要]隨著信息化社會(huì)的到來，通信技術(shù)也得到了日新月異的發(fā)展。在過去的幾年中，人們對傳輸速率的要求越來越高，使用高速率數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠脩魯?shù)量每年都在遞增，光纖通信因?yàn)槟軅鬏敻咚俾实臄?shù)據(jù)，成為廣域通信網(wǎng)的骨干網(wǎng)絡(luò)，如今在廣域通信網(wǎng)中80%以上的信息是通過光纖傳輸?shù)摹?
[關(guān)鍵詞]無線光通信技術(shù)高速率數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)構(gòu)成
1 前言
隨著信息化社會(huì)的到來，通信技術(shù)也得到了日新月異的發(fā)展。在過去的幾年中，人們對傳輸速率的要求越來越高，使用高速率數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠脩魯?shù)量每年都在遞增，光纖通信因?yàn)槟軅鬏敻咚俾实臄?shù)據(jù)，成為廣域通信網(wǎng)的骨干網(wǎng)絡(luò)，如今在廣域通信網(wǎng)中80%以上的信息是通過光纖傳輸?shù)?。但是從光纖骨干網(wǎng)到用戶之間的"最后一英里"，如果鋪設(shè)光纜，不僅花費(fèi)大而且耗時(shí)；許多無線通信技術(shù)可以解決"最后一英里"的問題，但是這些技術(shù)需要向無線電管理委員會(huì)申請頻率執(zhí)照，不僅要使用戶支付大量的頻率占用費(fèi)，而且申請也要花費(fèi)數(shù)月的時(shí)間。
2 無線光通信系統(tǒng)的構(gòu)成
無線光通信系統(tǒng)是以大氣作為傳輸媒質(zhì)來進(jìn)行光信號的傳送的。只要在收發(fā)兩個(gè)端機(jī)之間存在無遮擋的視距路徑和足夠的光發(fā)射功率，就可以進(jìn)行通信。
一個(gè)無線光通信系統(tǒng)包括三個(gè)基本部分：發(fā)射機(jī)、信道和接收機(jī)。在點(diǎn)對點(diǎn)傳輸?shù)那闆r下，每一端都設(shè)有光發(fā)射機(jī)和光接收機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)全雙工的通信。系統(tǒng)所用的基本技術(shù)是光電轉(zhuǎn)換。光發(fā)射機(jī)的光源受到電信號的調(diào)制，通過作為天線的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，將光信號通過大氣信道傳送到接收機(jī)望遠(yuǎn)鏡；在接收機(jī)中，望遠(yuǎn)鏡收集接收到光信號并將它聚焦在光電檢測器中，光電檢測器將光信號轉(zhuǎn)換成電信號。由于大氣空間對不同光波長信號的透過率有較大的差別，可以選用透過率較好的波段窗口。對基于FSO的系統(tǒng)來說，最常用的光學(xué)波長是近紅外光譜中的850nm；還有一些基于FSO的系統(tǒng)使用1500nm的波長，可以支持更大的系統(tǒng)功率。
3 無線光通信系統(tǒng)的特點(diǎn)和優(yōu)勢
3.1 頻帶寬，速率高
從理論上講，F(xiàn)SO的傳輸帶寬與光纖通信的傳輸帶寬相同，只
是光纖通信中的光信號在光纖介質(zhì)中傳輸，而FSO的光信號在空氣
介質(zhì)中傳輸。FSO產(chǎn)品目前最高速率可達(dá)，最遠(yuǎn)可傳送4km。
3.2 頻譜資源豐富
與微波技術(shù)相比，F(xiàn)SO設(shè)備多采用紅外光傳輸，有相當(dāng)豐富的
頻譜資源，不需要申請頻率執(zhí)照，也不需要交納頻率占用費(fèi)，這是一般微波通信和無線通信無法比擬的。
3.3 適用任何通信協(xié)議
適用于任何環(huán)境，不依賴某種協(xié)議?，F(xiàn)在通信網(wǎng)絡(luò)常用的SDH、
ATM、以太網(wǎng)、快速以太網(wǎng)等都能通過，并可支持的傳輸速率，用于傳輸數(shù)據(jù)、聲音和影像等各種信息。
3.4 架設(shè)靈活便捷
FSO可以直接架設(shè)在屋頂，以及在江河湖海上進(jìn)行通信，可以完成地對空、空對空等多種光纖通信無法完成的通信任務(wù)，而且無需埋設(shè)光纖，可以在幾小時(shí)內(nèi)建立起通信鏈路，方便快捷，大大縮短了施工周期。
3.5 安全可靠
無線光通信的安全性是非常顯著的，由于光通信具有非常好的方向性和非常窄的波束，因此竊聽和人為干擾幾乎是不可能的。
3.6 經(jīng)濟(jì)
光纖網(wǎng)絡(luò)的成本通常很高，鋪設(shè)過程耗時(shí)，而且投資不可撤回，而無線光通信技術(shù)可以在城域光網(wǎng)之外提供高帶寬連接，而成本只有在地下埋設(shè)光纜的五分之一。
4 無線光通信系統(tǒng)存在的問題
FSO是一種視距寬帶通信技術(shù)，發(fā)射機(jī)與接收機(jī)之間需要嚴(yán)格的視線傳播，當(dāng)通信設(shè)備安裝在高樓的頂部時(shí)，在風(fēng)力的作用下建筑物會(huì)發(fā)生擺動(dòng)，這樣便會(huì)影響激光器的對準(zhǔn)。由于大樓結(jié)構(gòu)中某些部分的熱脹或輕微的地震等原因，有時(shí)也會(huì)導(dǎo)致發(fā)射機(jī)和接收機(jī)無法對準(zhǔn)。
惡劣的天氣情況，會(huì)對傳播信號產(chǎn)生衰耗。空氣中的散射粒子，會(huì)使光線在空間、時(shí)間和角度上產(chǎn)生偏差。大氣中粒子還會(huì)吸收激光的能量，衰減信號的發(fā)射功率。
傳輸距離與信號質(zhì)量的矛盾非常突出，傳輸距離越大，光束就會(huì)越寬，接收的光信號質(zhì)量越差。
激光的安全問題必須考慮。發(fā)射功率必須限制在保證眼睛安全的功率范圍內(nèi)。
5 無線光通信發(fā)揮的應(yīng)用范圍
可以作為預(yù)防服務(wù)中斷的光纖通信和微波通信的備份；可以應(yīng)用于移動(dòng)通信基站間的互連，無線基站數(shù)據(jù)回傳；應(yīng)用于近距離高速網(wǎng)的建設(shè)以及最后一英里接入；不宜布線或是布線成本高、施工難度大、經(jīng)市政部門審批困難的地方；在軍事設(shè)施或其他要害部門需要嚴(yán)格保密的場合；用于企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)互連和數(shù)據(jù)傳輸。
6 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
Canon主要產(chǎn)品有：CanobeamDT-50，速率從25Mbit/s到
622Mbit/s，可連接FastEthernnet、FDDI、ATM。特點(diǎn)是具有自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)，調(diào)整探測器件的位置以檢測激光束的光軸，所以不因建筑物的擺動(dòng)而使傳輸中斷。同時(shí)，鏡頭自動(dòng)跟蹤特性增加傳輸距離達(dá)2km。CanobeamIII：數(shù)據(jù)速率達(dá)到622Mbit/s，有不同的網(wǎng)絡(luò)接口，如ATM、FDDI、FastEthernet，并可選擇SNMP的TCP/IP。
桂林三十四所產(chǎn)品的主要性能參數(shù)有以下一些，傳輸速率：8Mbit/s，34Mbit/s，155Mbit/s；工作波長：850nm；通信距離：1～4km；光發(fā)射功率：小于40mW。
中科院成都光電技術(shù)研究所，開發(fā)的產(chǎn)品主要性能參數(shù)有傳輸速率：10Mbit/s；工作波長：850nm；通信距離：1～4km；發(fā)射功率：3～30mW。
深圳飛通有限公司開發(fā)出的樣機(jī)，其速率有155Mbit/s、622Mbit/s以及幾種，通信距離最遠(yuǎn)可達(dá)4km。
7 FSO研究的發(fā)展趨勢
FSO目前存在的問題主要集中在下面幾個(gè)方面：針對大樓擺動(dòng)的瞄準(zhǔn)問題；大氣中粒子對光線的散射、吸收問題；提高傳輸速率問題。這些問題影響了傳輸?shù)目煽啃?，所以對這些問題的研究成為FSO的發(fā)展方向。
7.1 發(fā)射、接收的瞄準(zhǔn)的研究
在大風(fēng)中或因地震引起大樓的擺動(dòng)，發(fā)射機(jī)發(fā)送的光信號對不準(zhǔn)接收機(jī)，產(chǎn)生的誤差大，甚至通信無法實(shí)現(xiàn)。目前的研究方向在于提高激光的瞄準(zhǔn)，怎樣利用非機(jī)械裝置來實(shí)現(xiàn)精確的對準(zhǔn)和快速瞄準(zhǔn)；在接收機(jī)方面，散射光線也帶有信息，接收散射光線越多，接收的信號能量越大，但同時(shí)接收的噪聲也越大，所以盡量提高接收機(jī)接收信號總功率，又不能降低信噪比成為研究目標(biāo)；
7.2 減小大氣對通信的影響
在不同的環(huán)境中不同波長的光線會(huì)有不同的傳播特性，這些不同的特性導(dǎo)致了在不同環(huán)境下，不同波長的光線會(huì)有不同的吸收窗口、不同的散射函數(shù)以及不同的折射率，需要尋求一種最優(yōu)波長，在通信鏈路中找出波長與性能的最優(yōu)組合。
7.3 傳輸速率的提高
FSO相對于其他接入設(shè)備最大的優(yōu)勢之一就是帶寬?，F(xiàn)在FSO產(chǎn)品的速率從2Mbit/s開始，形成多個(gè)系列，比較典型的有10Mbit/s、100Mbit/s、155Mbit/s、622Mbit/s。有的公司采用波分復(fù)用技術(shù)，速率可以達(dá)到、10Gbit/s。
綜上所述，F(xiàn)SO的發(fā)展方向是解決大樓的抖動(dòng)引起的對不準(zhǔn)問題、大氣微粒的散射問題、大氣湍流影響通信問題，提高系統(tǒng)可靠性，在此基礎(chǔ)上提高傳輸速率，使FSO發(fā)揮最大優(yōu)勢。
8 結(jié)束語
無線光通信已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)，它是連接寬帶網(wǎng)的一種快捷方法。文中詳細(xì)地介紹了國內(nèi)外目前對FSO的研究以及研究成果，分析了目前存在的問題，如果這些問題能得到解決，那么必能發(fā)揮FSO的最大潛能和優(yōu)勢。隨著無線光通信技術(shù)的不斷完善，它一定可以得到廣泛的應(yīng)用。
【摘要】 本文主要針對應(yīng)用于飛行試驗(yàn)中的無線光通信技術(shù)進(jìn)行探索及未來發(fā)展展望。詳細(xì)介紹機(jī)載無線光通信系統(tǒng)原理，對飛行試驗(yàn)中應(yīng)用無線光通信系統(tǒng)的方案進(jìn)行探討，并對展望該技術(shù)在試飛測試領(lǐng)域發(fā)展方向。相比于傳統(tǒng)的視距微波遙測技術(shù)，無線光通信技術(shù)以其突出的優(yōu)勢越來越受到研究者的重視，在飛行試驗(yàn)領(lǐng)域應(yīng)予以探索。
【關(guān)鍵字】 飛行試驗(yàn) 無線光通信 遙測
隨著我國航空工業(yè)的發(fā)展，各種新型號飛機(jī)的機(jī)載系統(tǒng)發(fā)展突飛猛進(jìn)，這樣對試飛測試提出了更高的要求，測試參數(shù)和種類的增多直接導(dǎo)致數(shù)據(jù)量的膨脹，同時(shí)也對遙測系統(tǒng)形成考驗(yàn)。傳統(tǒng)遙測鏈路使用的是視距微波通信技術(shù)，可靠的數(shù)據(jù)傳輸速率在幾到幾十兆比特每秒量級。顯然，傳統(tǒng)遙測鏈路所能承載的數(shù)據(jù)量和數(shù)據(jù)種類很有限，隨著試飛需求的增加，這將成為未來遙測方案設(shè)計(jì)的瓶頸，尤其針對高清視頻等高速率信號傳輸，帶寬不足的問題會(huì)更為突顯。
為解決以上問題，本文旨在探索將無線光通信技術(shù)應(yīng)用于飛行試驗(yàn)中。無線光通信技術(shù)以光波為載頻傳輸信息，相比于微波技術(shù)傳輸容量大的多，遠(yuǎn)距離傳輸可達(dá)Gbps級，將會(huì)給飛行試驗(yàn)遙測提供極大的靈活性，并且還具有高度保密，無需頻譜牌照等先天優(yōu)勢。
一、機(jī)載光通信技術(shù)
1.1 機(jī)載無線光通信技術(shù)應(yīng)用案例
國外科學(xué)家很早之前就開始對機(jī)載光通信系統(tǒng)進(jìn)行研究，并且做了豐富的試驗(yàn)。
1980年在美國新墨西哥白沙導(dǎo)彈靶場進(jìn)行飛機(jī)與地面之間的激光通信試驗(yàn)，試驗(yàn)持續(xù)三個(gè)月，總計(jì)工作200小時(shí)，激光通信設(shè)備安裝在USAF-KC-135飛機(jī)上，圍繞地面站飛行，相距10～100km之間，完成了用窄光束進(jìn)行激光光束捕獲/跟蹤，對準(zhǔn)試驗(yàn)認(rèn)證，實(shí)現(xiàn)下行1000Mbps，上行200kbps的信息傳輸。
1996年12月美國Thermo Trex公司在San Diego進(jìn)行了飛機(jī)-地面站遠(yuǎn)距離的激光通信試驗(yàn)。機(jī)上的APT系統(tǒng)，粗跟蹤萬向支架水平可在±180°、垂直+10°～-90°范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，信標(biāo)光束散角為2mrad，信號光束散角為100urad。
1.2 機(jī)載無線光通信技術(shù)簡介
機(jī)載光通信技術(shù)是以飛機(jī)為平臺，進(jìn)行空-地或空-天無線光通信。如圖1.1為機(jī)載無線光通信系統(tǒng)上行通信原理框圖。
地面站一般是可移動(dòng)式車載光端機(jī)及處理系統(tǒng)，根據(jù)飛行計(jì)劃在地面選取合適的區(qū)域駐扎。
信標(biāo)光用來進(jìn)行光端機(jī)之間的光束捕獲，即粗跟蹤，這項(xiàng)技術(shù)在大致方位（一般用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）系統(tǒng)引導(dǎo)到初始位置）掃描另一端光端機(jī)的信標(biāo)光從而實(shí)現(xiàn)光束捕獲，將接收到的光信號引導(dǎo)到定位探測器上進(jìn)行精跟蹤，最后調(diào)整收發(fā)端，使光束對準(zhǔn)。
位置誤差模塊為位置探測器，可以探測出光信號光斑投射到其檢測面的位置，根據(jù)既定規(guī)則得出的特定位置誤差傳送給計(jì)算機(jī)處理，進(jìn)而控制粗跟蹤系統(tǒng)和精跟蹤系統(tǒng)進(jìn)行方位矯正，實(shí)現(xiàn)光束對準(zhǔn)。
二、飛行試驗(yàn)中應(yīng)用無線光通信技術(shù)的探討
2.1 飛行試驗(yàn)中的無線光通信技術(shù)
在飛行試驗(yàn)中應(yīng)用無線光通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如圖2.1所示，采集器所采集到的全部或所有需實(shí)時(shí)監(jiān)控的數(shù)據(jù)都可以和記錄器輸出的視頻數(shù)據(jù)或總線數(shù)據(jù)合路后，經(jīng)過電光調(diào)制，直接通過機(jī)載無線光通信系統(tǒng)光端機(jī)下發(fā)給地面站。地面站將接收到的光信號經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換還原，解復(fù)用各路數(shù)據(jù)流以待后續(xù)處理分析。該系統(tǒng)還具有上行傳輸能力，可以遠(yuǎn)程控制整個(gè)試飛測試系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)遙控遙測能力。
因?yàn)闊o線光通信系統(tǒng)的傳輸速率很高，應(yīng)對目前飛行試驗(yàn)遙測的強(qiáng)度綽綽有余，未來的飛機(jī)系統(tǒng)復(fù)雜，機(jī)載系統(tǒng)集成度以及交換信息量會(huì)越拉越大，再加上飛機(jī)航電系統(tǒng)的飛速發(fā)展，在未來飛行試驗(yàn)中有必要加大試飛實(shí)時(shí)監(jiān)控的力度，無線光通信技術(shù)應(yīng)由其發(fā)展的一席之地。
2.2 飛行試驗(yàn)中無線光通信技術(shù)的發(fā)展方向
飛行試驗(yàn)遙測系統(tǒng)引入無線光通信技術(shù)將有效緩解及應(yīng)對未來遙測數(shù)據(jù)量的增加，后期此項(xiàng)技術(shù)還可以繼續(xù)演進(jìn)。
1）微波/無線光通信復(fù)合式遙測技術(shù)
微波與光波可分別應(yīng)對不同的氣候狀況，若將微波技術(shù)與無線光通信技術(shù)結(jié)合使用，互為冗余，那么可靠性將極大的提高，確保遙測數(shù)據(jù)可靠下傳。
2）全光無線光通信技術(shù)
本文介紹的無線光通信系統(tǒng)整體為電-光-電類型，這種架構(gòu)為系統(tǒng)擴(kuò)容的瓶頸。所以本系統(tǒng)一個(gè)演進(jìn)方向?yàn)槿庑蜔o線光通信系統(tǒng)，光信號由光纖放大器放大后直接由光纖發(fā)射，通過光學(xué)天線的整形準(zhǔn)直發(fā)射出去，接收端由光學(xué)天線直接將光束耦合進(jìn)入光纖繼續(xù)傳輸。這樣，無線光通信即可稱為真正的“虛擬光纖”，可協(xié)議透明的傳輸?shù)墓庑盘?。并且波分?fù)用技術(shù)，可以使系統(tǒng)容量成倍的增加，不同種類的信號可以調(diào)制到不同波長上同時(shí)傳輸。
三、總結(jié)
本文對無線光通信技術(shù)在飛行試驗(yàn)中的應(yīng)用進(jìn)行了初步的探索與展望。無線光通信技術(shù)以其突出的優(yōu)勢越來越受到研究者的重視，在很多領(lǐng)域已經(jīng)商用，在飛行試驗(yàn)領(lǐng)域尚無應(yīng)用。今后，傳統(tǒng)的遙測技術(shù)會(huì)成為空地下行數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠款i，無線光通信技術(shù)不乏為一種備選方案。因?yàn)闊o線光通信系統(tǒng)受天氣影響非常嚴(yán)重，所以目前應(yīng)用受到一定限制，但是隨著技術(shù)的發(fā)展，我們有理由相信它的前途是光明的。
摘 要：隨著社會(huì)的不斷發(fā)展和經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，電力系統(tǒng)的發(fā)展成為了我國社會(huì)主義市場經(jīng)濟(jì)體制改革的關(guān)鍵。在電力通信系統(tǒng)中應(yīng)用光通信技術(shù)能夠有效促進(jìn)國家的發(fā)展。電力通信系統(tǒng)在我國電網(wǎng)資源的調(diào)度工作中起著至關(guān)重要的作用，所以，怎樣才能夠滿足電力系統(tǒng)對通信系統(tǒng)的可靠性需求成為了當(dāng)下最重要的問題。要知道，在電力通信網(wǎng)中，應(yīng)用EPON技術(shù)能夠降低成本，還能夠提高網(wǎng)絡(luò)的安全性。文章就電力通信網(wǎng)概述及其存在的問題進(jìn)行分析，并通過研究光通信技術(shù)體制和組網(wǎng)方式，提出光通信技術(shù)在電力通信系統(tǒng)中的應(yīng)用以及光通信技術(shù)在電力通信系統(tǒng)中的應(yīng)用關(guān)鍵點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：光通信技術(shù)；電力通信系統(tǒng)；組網(wǎng)方案
1 電力通信網(wǎng)概述以及其存在的問題
1.1電力通信網(wǎng)概述
電力系統(tǒng)是一項(xiàng)非常復(fù)雜的系統(tǒng)，它集發(fā)電廠、變電站、輸電、配電以及用電為一體。我國電網(wǎng)公司曾在2009年的時(shí)候公布了智能電網(wǎng)建設(shè)的計(jì)劃，計(jì)劃中說要到2020年全面建設(shè)有中國特色的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)，也就是說利用先進(jìn)的測量設(shè)備，并且在可靠的通信信息平臺支撐下，將電力系統(tǒng)與堅(jiān)強(qiáng)的電網(wǎng)網(wǎng)架高度融合，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)高效、透明開放的現(xiàn)代化電網(wǎng)。電力通信網(wǎng)主要分為電力調(diào)度網(wǎng)和電力配電網(wǎng)兩種，電力調(diào)度網(wǎng)是指35kV-500kV的電壓，而電力配電網(wǎng)則是指110kV以下的電壓。在電力調(diào)度網(wǎng)的層次劃分上，通常將35kV-110kV的層面稱為接入層，將220kV的層面稱為匯聚層，將500kV層面的稱為核心層，而在電力配電網(wǎng)的劃分層次上，則是將35kV-110kV層面稱為高壓配電網(wǎng)，10kV層面稱為中壓配電網(wǎng)，220V和380V層面稱為低壓配電網(wǎng)。電力調(diào)度網(wǎng)主要負(fù)責(zé)傳送各種調(diào)度指令，它在電力系統(tǒng)中具有至關(guān)重要的作用，而電力配電網(wǎng)則是主站系統(tǒng)和各種配電終端的通信橋梁，在電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制上起著決定性的作用。
1.2 電力通信網(wǎng)存在的問題
1.2.1 電力調(diào)度網(wǎng)
從電力調(diào)度網(wǎng)的層次劃分上，不難看出，其與電信運(yùn)營商的層次劃分大致相同，目前的電網(wǎng)中，有很多省份都在使用以前的MSTP設(shè)備組網(wǎng)，只有少數(shù)省份在使用DWDM設(shè)備組網(wǎng)，隨著我國智能電網(wǎng)的不斷發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷越來越大，DWDM設(shè)備組網(wǎng)已經(jīng)不能滿足電力通信網(wǎng)的需要了，更何況是MSTP設(shè)備組網(wǎng)，所以迫切地需要各個(gè)層級的電力通信網(wǎng)升級。
1.2.2 電力配電網(wǎng)
長久以來，我國電網(wǎng)存在著“重發(fā)輕供不管用”的現(xiàn)象，這種思想嚴(yán)重影響著電力系統(tǒng)的發(fā)展。實(shí)際上，配電系統(tǒng)是電力接入系統(tǒng)，通常情況下，都是由10kV以下的電壓構(gòu)成的。由于我國配電網(wǎng)的覆蓋面積很廣，并且技術(shù)和手段也很多樣，再加之，我國落后的“重發(fā)輕供不管用”思想，使得我國的配電設(shè)備自動(dòng)化程度很差，而且還存在網(wǎng)架結(jié)構(gòu)薄弱的現(xiàn)象，這些都影響了人民的生活和國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。為此，要想實(shí)現(xiàn)智能化的建設(shè)目標(biāo)，就要提高供電水平，讓其向著自動(dòng)化的方向發(fā)展，以此來實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
2 光通信技術(shù)體制和組網(wǎng)方式研究
2.1 光傳送網(wǎng)
光網(wǎng)絡(luò)速率是隨著光傳送網(wǎng)絡(luò)的傳輸增多而提升的，圖1是光傳送網(wǎng)總體結(jié)構(gòu)圖，從圖中可以看出光傳送網(wǎng)正在朝著全光化的趨勢發(fā)展。
[圖1 光傳送網(wǎng)總體結(jié)構(gòu)圖]
在光通信技術(shù)體制中，有MSTP、DWDM、ASON等光傳送網(wǎng)，其中，MSTP、DWDM已經(jīng)發(fā)展的非常成熟，但是ASON正在發(fā)展中，以下就是對ASON技術(shù)體制的具體分析：
ASON網(wǎng)絡(luò)是指在其指令下，完成光傳送網(wǎng)鏈接和交換的網(wǎng)絡(luò)，它主要是通過控制平面來實(shí)現(xiàn)資源的分配情況，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)智能化的網(wǎng)絡(luò)。ASON是由ITU-T將智能光網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)物，實(shí)際上，它的發(fā)展與光網(wǎng)絡(luò)是沒有聯(lián)系的，只是人們習(xí)慣將其和光網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系在一起，如果非要將其聯(lián)系在一起，只能說，ASON是智能光網(wǎng)絡(luò)的分支，同時(shí)也是智能光網(wǎng)絡(luò)的主流技術(shù)。ASON的技術(shù)優(yōu)勢在于它在自身的控制下完成光網(wǎng)絡(luò)鏈接和自動(dòng)交換。要知道，傳統(tǒng)的傳輸網(wǎng)有兩個(gè)層面，是網(wǎng)管層面和設(shè)備層面，但是ASON有三個(gè)層面，分別是網(wǎng)管層面、設(shè)備層面以及最重要的控制層面，它是通過控制層面來實(shí)施交換和傳輸?shù)?。這也是ASON網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)。
ASON控制平面的功能就是自動(dòng)發(fā)現(xiàn)功能、信令功能和路由功能，ASON的協(xié)議有很多，主要是開放最短路徑優(yōu)先協(xié)議、鏈路管理協(xié)議以及基于流量工程的資源預(yù)留協(xié)議，這些協(xié)議可以統(tǒng)稱為GMPLS協(xié)議，以下就是GMPLS各協(xié)議之間的關(guān)系，具體如圖2：
圖2 GMPLS協(xié)議之間的關(guān)系
2.2 光傳送網(wǎng)組網(wǎng)方式
2000-2006年一直都在使用32波X2.5G的DWDM設(shè)備組網(wǎng)，在2006-2009年期間，采用的是80波X10G的DWDM設(shè)備組網(wǎng)，并逐漸向OTN過渡，而且設(shè)備也轉(zhuǎn)向了ASON設(shè)備。
2.3 EPON組網(wǎng)方式
使用EPON技術(shù)的組網(wǎng)方式，如果是32個(gè)節(jié)點(diǎn)，那么在EPON技術(shù)中，光纖是在局端和分光器之間產(chǎn)生的，一共有32個(gè)光纖，那么就是32個(gè)分光器，也就是說需要33個(gè)光收發(fā)器。
EPON的組網(wǎng)優(yōu)勢有很多，比如，網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍大、網(wǎng)絡(luò)可靠性高，并且提供高寬帶，而且具有簡化網(wǎng)絡(luò)層次的優(yōu)勢，EPON在光纖傳輸?shù)倪^程中，不需要額外的電源，這樣就能夠使維護(hù)變得簡單，只需對分光器和ONU進(jìn)行維護(hù)即可。
3 光通信技術(shù)在電力通信系統(tǒng)中的應(yīng)用
就目前光通信技術(shù)發(fā)展的情況來看，將其應(yīng)用在電力通信系統(tǒng)中就是國家未來的發(fā)展方向。光通信技術(shù)已經(jīng)有了三次變革，這三次變革都加快了我國走向國際的步伐，就是從SDH技術(shù)-MSTP技術(shù)-ASON技術(shù)，現(xiàn)在的ASON技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用在社會(huì)上了，ASON技術(shù)能夠解決提供電路、傳送電路等問題，同時(shí)還具有保護(hù)電路的作用，這些問題都是SDH技術(shù)和MSTP技術(shù)不能做到的，可見ASON光通信技術(shù)的重要性?？梢哉f，光通信技術(shù)改善的同時(shí)，也給國家的用電量帶來了挑戰(zhàn)，國內(nèi)用電量正在增加，電力工程所需的電纜量也在增加，在一定程度上促進(jìn)了電力網(wǎng)格格局的形成，并且，為光通信技術(shù)提供了物理載體，在此種環(huán)境下，人們對電力的需求也在不斷上升，只有光通信技術(shù)就能滿足人們的需求，并形成較強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)，增強(qiáng)我國電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和高效性，提高我國電力輸送網(wǎng)的質(zhì)量，因此，在未來電力通信系統(tǒng)中一定要應(yīng)用光通信信息技術(shù)。
4 光通信技術(shù)在電力通信系統(tǒng)中的應(yīng)用關(guān)鍵點(diǎn)
4.1 組網(wǎng)方案的制定
現(xiàn)階段，我國的光通信技術(shù)組網(wǎng)方案有兩種，一種是在所組建的粗函數(shù)平面上開展網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)建工作，另一種是在現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)下，引進(jìn)光通信技術(shù)，同時(shí)還要對網(wǎng)絡(luò)傳輸工作進(jìn)行改造，進(jìn)而完成網(wǎng)絡(luò)傳遞的工作。實(shí)際上，這兩種組網(wǎng)方案都存在著不足，所以，在選擇的時(shí)候一定要得當(dāng)，這樣才能保證光通信技術(shù)滿足電力通信系統(tǒng)的性能需求，這就要求電力工作人員在進(jìn)行選擇的時(shí)候要從電力系統(tǒng)的實(shí)際情況出發(fā)，綜合比較，挑選出有效的網(wǎng)絡(luò)組建模式，以此來實(shí)現(xiàn)光通信技術(shù)在不同層次和構(gòu)造上的需求。
4.2 業(yè)務(wù)規(guī)劃分析
由于目前光通信技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)傳輸工作能夠提供不同層次和性能上的服務(wù)，所以，工作人員在開展業(yè)務(wù)的時(shí)候應(yīng)該制定效益最大的方案，在制定方案的時(shí)候要注意以下問題，第一，保證網(wǎng)絡(luò)跳數(shù)出現(xiàn)的最少；第二，縮短業(yè)務(wù)與業(yè)務(wù)之間的距離；第三，對光通信技術(shù)的應(yīng)用情況實(shí)時(shí)監(jiān)督；第四，保證網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡，只有保證以上四點(diǎn)要求，才能使光通信技術(shù)良好地應(yīng)用在電力通信系統(tǒng)中。
4.3 設(shè)備的選擇
目前，我國光通信技術(shù)所涉及的設(shè)備還存在弊端，要想讓光通信技術(shù)的優(yōu)勢充分地展現(xiàn)出來，就需要建設(shè)規(guī)范化的電力傳輸網(wǎng)，并且選擇合理的設(shè)備，因此，電力工作人員在選擇通信技術(shù)設(shè)備的時(shí)候，要注意以下幾點(diǎn)，第一，要保證設(shè)備具備有效的安全性，設(shè)備網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的槽位數(shù)量要多，這樣才能落實(shí)電力系統(tǒng)的性能；第二，電力工作人員在挑選卡板的時(shí)候，要保證設(shè)備應(yīng)用的卡板是熱備份的；第三，要保證設(shè)備能夠負(fù)荷低階業(yè)務(wù)項(xiàng)目的基本要求；第四，應(yīng)該選擇多方向的線路，并且讓其集中在多個(gè)業(yè)務(wù)卡板內(nèi)，以此來提升光通信技術(shù)在電力通信系統(tǒng)中的應(yīng)用安全。
5 結(jié)束語
綜上所述，光通信技術(shù)能夠促進(jìn)社會(huì)的進(jìn)步和國家的發(fā)展，并且在人民生活方面也起著至關(guān)重要的作用。雖然現(xiàn)在光通信技術(shù)在電力通信系統(tǒng)中存在一定的問題，但是電力工作人員要完善地處理，對業(yè)務(wù)規(guī)劃進(jìn)行透徹的分析，選擇合理的設(shè)備，制定有效地組網(wǎng)方案，只有這樣，才能提高網(wǎng)絡(luò)的安全性和穩(wěn)定性，降低電力企業(yè)的成本，才能夠在電力通信系統(tǒng)甚至國家的發(fā)展中起到促進(jìn)作用，進(jìn)而促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)不斷增長。
【摘 要】所謂光通信，是指傳輸媒質(zhì)為光波的通信方式。無線電波和光波共同屬于電磁波，但是光波相比于無線電波波長短、頻率高，由此光波具有通信容量大、傳輸頻帶寬、抗電磁干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。光通信按照傳輸介質(zhì)的不同分為有線光通信和無線光通信，按照光源特性的不同分為激光通信和和非激光通信。其中常用的光通信技術(shù)分為大氣激光通信、光纖通信、藍(lán)綠光通信、紅外線通信、紫外線通信。光纖通信是一種有線通信，隨著現(xiàn)代光通信技術(shù)的飛速發(fā)展，在單一的通信技術(shù)基礎(chǔ)上融合了二到三種其它的先進(jìn)技術(shù)，本文主要闡述將電域正交頻分復(fù)用與光纖通信技術(shù)相結(jié)合的一種光通信技術(shù)。
【關(guān)鍵詞】信息科學(xué)；光纖；光通信；光正交頻分復(fù)用；通信技術(shù)
有人在上世紀(jì)30年代提出這樣的觀點(diǎn)：“總有一天光通信會(huì)取代有線和微波通信而成為通信主流”。隨著現(xiàn)代通信技術(shù)飛速發(fā)展，光通信技術(shù)日益成熟，光通信的地位也日益凸顯，甚至在歐美國家已達(dá)到戰(zhàn)略地位。目前，光纖通信已經(jīng)成為各種通信網(wǎng)的重要傳輸方式，其在信息高速公路的建設(shè)上也十分重要。以下將分別介紹電域正交頻分復(fù)用技術(shù)和光纖通信技術(shù)，以及在兩者相結(jié)合的情況下產(chǎn)生的新一代光通信技術(shù)。
1.電域正交頻分復(fù)用與光纖通信技術(shù)
光纖通信技術(shù)是有線光通信技術(shù)中最為普遍、最為重要的傳輸技術(shù)，具有應(yīng)用廣、傳輸快、使用便捷等優(yōu)點(diǎn)；而正交頻分復(fù)用技術(shù)可以解決電磁信號在傳輸過程中相互干擾的問題。下面將分別介紹這兩種典型技術(shù)的概念、原理及其應(yīng)用。
1.1電域正交頻分復(fù)用技術(shù)
正交頻分復(fù)用（OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing），簡稱為OFDM，是多載波調(diào)制技術(shù)的一種。其基本原理是將主信道分為若干個(gè)并行的正交子信道，再通過傅立葉變換將高速的數(shù)據(jù)信號產(chǎn)生出一組并行的低速數(shù)據(jù)流，并且把低速數(shù)據(jù)流調(diào)制到每個(gè)子信道上傳輸，從而完成高速數(shù)據(jù)信號的傳輸。這個(gè)過程有一個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)，即提高系統(tǒng)的頻譜利用率，同時(shí)降低計(jì)算復(fù)雜性。正交頻分復(fù)用技術(shù)的使用具有以下幾個(gè)優(yōu)勢：
（1）有效補(bǔ)償光纖色散。根據(jù)現(xiàn)代通信技術(shù)的不斷發(fā)展和人們對通信技術(shù)要求的提高，光通信正朝著兩個(gè)方向發(fā)展：一是大幅度提高單信道的傳輸速率，目前正趨近于100Gb/s；二是快速的網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)能力。但是這兩種要求是互相矛盾的，當(dāng)單信道的傳輸速率達(dá)到100Gb/s的時(shí)候，傳統(tǒng)光纖的色散補(bǔ)償能力就變得昂貴和耗時(shí)。而正交頻分復(fù)用技術(shù)在電子領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用就恰到好處的解決了這一問題，通過在頻域內(nèi)的復(fù)數(shù)運(yùn)算，利用此技術(shù)優(yōu)良的計(jì)算性，從而方便的對光纖色散進(jìn)行補(bǔ)償。
（2）提升信道傳輸速率。2008-2009兩年間，W.Shieh（澳大利亞墨爾本大學(xué)）和S.Jansen分別進(jìn)行了“107Gb/s信號在單模光纖傳輸1000km的實(shí)驗(yàn)（無光色散補(bǔ)償和放大的情況下）”和“12*121.9Gb/s信號在單模光纖傳輸1000km的實(shí)驗(yàn)（采用偏正復(fù)用和正交通帶調(diào)制技術(shù)）”.兩人主導(dǎo)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)打破了制約數(shù)字通信高速發(fā)展的瓶頸，從而有效的提升了光通信的整體傳輸速率。
（3）減少信號相互干擾。由于光通信是一種以光波為載體的通信方式，其信號在傳輸?shù)倪^程中會(huì)受到電磁波的干擾，而通過正交頻分復(fù)技術(shù)則可以采用一定的技術(shù)在接收端分離正交信號，從而減少各個(gè)子信道之間的互相干擾。其原理在于：在使用正交頻分復(fù)用技術(shù)的傳播過程中，將單通道高速信息數(shù)據(jù)流分配到若干低速速率的子信道中，這樣子信道信號帶寬就小于總信道帶寬，每個(gè)子信道上的衰落就趨于平坦，干擾降低；采用此種技術(shù)還可以增加子信道符號周期，減少碼間干擾。而且由于分離開的每個(gè)子信道僅占原來整個(gè)信道的很小一部分，相對將容易達(dá)到信道均衡。
1.2光纖通信技術(shù)
光纖通信就是指以光導(dǎo)纖維作為傳輸介質(zhì)傳輸信號，從而實(shí)現(xiàn)信息傳遞的一種通信方式。光導(dǎo)纖維通信就是光纖通信的簡稱。光纖通信是光通信的一種，屬于有線通信，也可以看成是以光導(dǎo)纖維作為傳輸介質(zhì)的“有線”光通信。通常光纖通信系統(tǒng)并不是指一根單獨(dú)的光纖，通常情況下的光纖系統(tǒng)都是由無數(shù)光纖組成的光纜。
光纖的組成主要包括三部分，內(nèi)芯是幾十微米或者幾微米的纖芯；中間層是包層，光信號利用纖芯和包層的不同折射率實(shí)現(xiàn)在纖芯的內(nèi)的全反射，也就是光信號的傳輸；外層是圖層，其主要作用就是增加光纖的韌性從而對光纖起到保護(hù)作用。光纖通信是以光為載體、以光導(dǎo)纖維為傳輸介質(zhì)，把信息從一端傳輸?shù)搅硪欢说募夹g(shù)方式。光纖通信技術(shù)可以大致分為光纖光纜技術(shù)、光交換技術(shù)傳輸技術(shù)、光有源器件、光無源器件以及光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等。通過不同的技術(shù)手段可達(dá)到低損耗、低色散、大容量的數(shù)據(jù)信息傳輸。
2.現(xiàn)代技術(shù)相結(jié)合的光通信技術(shù)
傳統(tǒng)光通信技術(shù)包括大氣激光通信、光纖通信、藍(lán)綠光通信、紅外線通信和紫外線通信幾種。為進(jìn)一步推進(jìn)光通信技術(shù)的發(fā)展，緊跟目前通信的發(fā)展趨勢，符合用戶對現(xiàn)代通信的要求，將電域正交頻分復(fù)用技術(shù)和光纖通信技術(shù)有機(jī)融合，從而利用兩種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)為用戶提供服務(wù)。
對于光通信而言，結(jié)合正交頻復(fù)用技術(shù)與光纖通信技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，合理互補(bǔ)兩種技術(shù)的缺點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)光通信技術(shù)超高速度、超大容量、超長距離傳輸?shù)男Ч?，達(dá)到為用戶群更快的傳輸數(shù)據(jù)、更多的輸送內(nèi)容、更遠(yuǎn)的服務(wù)用戶的目的。
3.結(jié)語
經(jīng)反復(fù)的實(shí)驗(yàn)論證，在光通信的傳播過程中，利用電域正交頻分復(fù)用技術(shù)可以有效的實(shí)現(xiàn)光纖色散補(bǔ)償、信道傳輸速率提升、減少信道干擾三大優(yōu)勢；采用光纖通信技術(shù)可以逐步實(shí)現(xiàn)在更廣闊的光譜范圍內(nèi)，低損耗、低色散的傳輸，是傳輸容量能夠成千倍級甚至萬倍級的增長。通過兩種技術(shù)的結(jié)合，產(chǎn)生現(xiàn)代化的電域正交頻分復(fù)用與光纖通信技術(shù)相結(jié)合的光通信技術(shù)。
摘 要：引入虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)是緩解省屬地方高等院?？蒲性O(shè)備短缺的有效方法。本文以光通信技術(shù)課程為例，研究了虛擬實(shí)驗(yàn)課程開設(shè)的背景與意義，詳細(xì)闡述了對應(yīng)的課程內(nèi)容與具體的實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與實(shí)施方法。最后，依據(jù)所取得的成果評價(jià)了虛擬實(shí)驗(yàn)課程的效果，證實(shí)了該教學(xué)改革的可行性。
關(guān)鍵詞：虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)；光通信技術(shù)；教學(xué)改革
光通信技術(shù)是當(dāng)今信息技術(shù)領(lǐng)域的前沿與支撐技術(shù)之一。2013年，國務(wù)院頒布“寬帶中國”計(jì)劃，進(jìn)一步提升了光通信技術(shù)在國家發(fā)展戰(zhàn)略中的地位。簡言之，光通信技術(shù)是光纖技術(shù)與通信技術(shù)的綜合體，它具有高速、大容量的優(yōu)點(diǎn)，但亦存在高成本、高復(fù)雜度和多學(xué)科交叉的特點(diǎn)。這成為該門課程實(shí)踐教學(xué)開展的主要困難。而且，對于省屬地方高等院校，同時(shí)面臨生源基數(shù)大、實(shí)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)費(fèi)短缺、設(shè)備更新緩慢等難題，使得該問題更加凸顯。為緩解這一問題所帶來的影響，基于專業(yè)光通信仿真軟件，引入虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)必然趨勢。
一、虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的背景與意義
作者所在的黑龍江大學(xué)電子工程學(xué)院，《光通信技術(shù)》實(shí)驗(yàn)需為兩個(gè)本科專業(yè)（光電子技術(shù)系和通信工程系）學(xué)生（約180人/年）提供課程資源。原有《光通信技術(shù)》包含“光纖低損耗熔接”“光纖纖芯分布測量”“光纖微彎損耗測量”“光時(shí)域分布反射測量”和“可視光通信傳輸系統(tǒng)演示”5個(gè)基礎(chǔ)專業(yè)實(shí)驗(yàn)，僅能覆蓋《光纖技術(shù)》和《光通信技術(shù)》兩門專業(yè)必修課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)，學(xué)生缺乏對“光電子器件”應(yīng)用的認(rèn)知。而且，光纖與光通信技術(shù)是本專業(yè)最重要的兩個(gè)研究方向之一，是專業(yè)學(xué)生就業(yè)與求學(xué)的主要支撐技術(shù)。近10年來，光通信技術(shù)在“光傳輸”“光交換”“光接入”和“可見光電力線通信”等領(lǐng)域高速發(fā)展。然而，現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備多購置于2001年，部分已陳舊、老化。與此同時(shí)，面臨教學(xué)經(jīng)費(fèi)不足，設(shè)備臺套數(shù)有限，儀器價(jià)格昂貴，由于普通高校擴(kuò)招導(dǎo)致生源劇增的雙重壓力，對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容無法得到更新，課程講授內(nèi)容與實(shí)驗(yàn)教學(xué)脫節(jié)，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣低下。
圖1 原有專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)方案
與之相比，專業(yè)仿真軟件具有價(jià)格低廉，覆蓋領(lǐng)域廣，專業(yè)性強(qiáng)，靈活性、操作性好等系列優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)光放大器設(shè)計(jì)，光電轉(zhuǎn)換器件測試，多光通信系統(tǒng)實(shí)時(shí)在線模擬等功能，與本專業(yè)光纖技術(shù)、光電器件與檢測、光通信技術(shù)課程內(nèi)容吻合。鑒于此，將虛擬實(shí)驗(yàn)與原有的專業(yè)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，以專業(yè)實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，虛擬實(shí)驗(yàn)為進(jìn)階，二者相互補(bǔ)充、取長補(bǔ)短，將可有效緩解專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中所面臨的困難。
二、虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的具體實(shí)施方法
（一）方案設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)室建設(shè)
1.保留原有的“光纖低損耗熔接”“光纖纖芯分布測量”“光纖微彎損耗測量”作為基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，刪除“光時(shí)域分布反射測量”和“可視光通信傳輸系統(tǒng)演示”兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，節(jié)省6學(xué)時(shí)的課程資源。
2.開設(shè)“光通信仿真設(shè)計(jì)”課程設(shè)計(jì)，以虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式提高學(xué)生對于“光通信系統(tǒng)架構(gòu)”“光纖放大器設(shè)計(jì)”“光電子器件工作特性”的掌握能力。課程設(shè)計(jì)采用機(jī)房集中教學(xué)模式，包含“光發(fā)射機(jī)/光接收機(jī)的實(shí)現(xiàn)”，“誤碼率與質(zhì)量因子評價(jià)”“色散補(bǔ)償特性測試”“光放大器性能優(yōu)化”“格式生成與轉(zhuǎn)換”五個(gè)模塊，共計(jì)32學(xué)時(shí)。其中，講授學(xué)時(shí)8學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)24學(xué)時(shí)，第一、二模塊為必選，后三個(gè)模塊至少任選其一。
3.將原有機(jī)房進(jìn)行升級與改造，新購置計(jì)算機(jī)50臺套，服務(wù)器1臺套，投影教學(xué)設(shè)備1臺套。更新原有網(wǎng)絡(luò)布線與系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)教師與學(xué)生互動(dòng)能力，提升學(xué)生間的交互學(xué)習(xí)能力，改善學(xué)生個(gè)人的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)平臺環(huán)境。購置專業(yè)光通信仿真軟件OptiSystem（12.0版）1套，可同時(shí)滿足30人在線仿真需求。
圖2 虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案
（二）虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)施方法
在實(shí)際的教學(xué)過程中，該門課程對于光電子技術(shù)專業(yè)學(xué)生（年均60人）為必修課程，分成2個(gè)教學(xué)班級循環(huán)教學(xué)；對于通信工程專業(yè)學(xué)生為選修課程，根據(jù)以往統(tǒng)計(jì)，選修課程人員約60―80人，亦分成2個(gè)教學(xué)班級循環(huán)教學(xué)。除講授8學(xué)時(shí)外，學(xué)生需在2周內(nèi)完成24實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)，教學(xué)資源采用開放模式提供，學(xué)生可自行安排學(xué)習(xí)時(shí)間，學(xué)時(shí)計(jì)算由智能管理系統(tǒng)完成。教學(xué)模式除課上教學(xué)、實(shí)驗(yàn)外，還包括師生在線交流與在線答疑。課程考試采用報(bào)告模式提交，3人一組，需分工明確，格式統(tǒng)一，數(shù)據(jù)與分析清楚有效。
圖3 虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)施與執(zhí)行
三、效果與評價(jià)
對于通信工程專業(yè)，該門課程設(shè)置在第六學(xué)期，需學(xué)習(xí)前期的光纖基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)。對于光電子技術(shù)專業(yè)，該門課程設(shè)置在第七學(xué)期。作為中間環(huán)節(jié)，他是專業(yè)實(shí)驗(yàn)的進(jìn)階，同時(shí)作為本科畢業(yè)設(shè)計(jì)的前期訓(xùn)練，起到承上啟下作用。運(yùn)行一年來，效果顯著。主要體現(xiàn)在：（1）增加了實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，緩解了實(shí)驗(yàn)設(shè)備臺套數(shù)少的困難，提升了學(xué)生的實(shí)踐實(shí)訓(xùn)能力；（2）完成了課堂教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的完整對接，教學(xué)內(nèi)容與深度得到進(jìn)一步提升；（3）激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，為教師的科學(xué)研究提供有效輔助。截至2014年12月，已有11名專業(yè)學(xué)生參與到教師的科研團(tuán)隊(duì)中，并在光通信設(shè)計(jì)領(lǐng)域發(fā)表EI檢索科研論文3篇，申報(bào)發(fā)明專利1項(xiàng)，獲授權(quán)實(shí)用新型專利2項(xiàng)，獲批省級、校級創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課題2項(xiàng)。
四、結(jié)論
針對省屬高等院校理工科實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)際情況，以“光通信技術(shù)”課程為例，引入了虛擬教學(xué)環(huán)節(jié)，有效彌補(bǔ)了原有專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)在內(nèi)容更新、基礎(chǔ)設(shè)備受限等方面的不足。虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為專業(yè)實(shí)驗(yàn)的進(jìn)階，可有效提升本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)的質(zhì)量，成為二者間連接的紐帶，承上啟下。此外，虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)還具有投入低、見效快的特點(diǎn)，它應(yīng)作為一種重點(diǎn)的教學(xué)模式在今后的理工科實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程中得到廣泛推廣。
摘要：光通信是一種以光波為傳輸媒質(zhì)的通信方式。光波和無線電波同屬電磁波，但光波的頻率比無線電波的頻率高，波長比無線電波的波長短。因此，光通信具有傳輸頻帶寬、通信容量大和抗電磁干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：光通信技術(shù)；寬帶通信；應(yīng)用
引言
光波按其波長長短，依次可分為紅外線光、可見光和紫外線光。紅外線光和紫外線光屬不可見光，它們同可見光一樣都可用來傳輸信息。光通信按光源特性可分為激光通信和非激光通信；按照傳輸媒介的不同，可分為有線光通信和無線光通信。常用的光通信有大氣激光通信、光纖通信、藍(lán)綠光通信、紅外線通信和紫外線通信。
1.光纖通信技術(shù)
光纖通信是利用光作為信息載體、以光纖作為傳輸?shù)耐ㄐ欧绞健Ｔ诠饫w通信系統(tǒng)中,作為載波的光波頻率比電波的頻率高得多,而作為傳輸介質(zhì)的光纖又比同軸電纜或?qū)Рü艿膿p耗低得多,所以說光纖通信的容量要比微波通信大幾十倍。光纖是用玻璃材料構(gòu)造的,它是電氣絕緣體,因而不需要擔(dān)心接地回路,光纖之間的串繞非常小;光波在光纖中傳輸,不會(huì)因?yàn)楣庑盘栃孤┒鴵?dān)心傳輸?shù)男畔⒈蝗烁`聽;光纖的芯很細(xì),由多芯組成光纜的直徑也很小,所以用光纜作為傳輸信道,使傳輸系統(tǒng)所占空間小,解決了地下管道擁擠的問題。
光纖通信在技術(shù)功能構(gòu)成上主要分為:(1)信號的發(fā)射;(2)信號的合波;(3)信號的傳輸和放大;(4)信號的分離;(5)信號的接收。
2.光纖通信技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀
2.1波分復(fù)用技術(shù)。波分復(fù)用技術(shù)可以充分利用單模光纖低損耗區(qū)帶來的巨大帶寬資源。根據(jù)每一信道光波的頻率(或波長)不同，將光纖的低損耗窗口劃分成若干個(gè)信道，把光波作為信號的載波，在發(fā)送端采用波分復(fù)用器(合波器)，將不同規(guī)定波長的信號光載波合并起來送入一根光纖進(jìn)行傳輸。在接收端，再由一波分復(fù)用器(分波器)將這些不同波長承載不同信號的光載波分開。由于不同波長的光載波信號可以看作互相獨(dú)立(不考慮光纖非線性時(shí))，從而在一根光纖中可實(shí)現(xiàn)多路光信號的復(fù)用傳輸。
2.2光纖接入技術(shù)。光纖接入網(wǎng)是信息高速公路的“最后一公里”。實(shí)現(xiàn)信息傳輸?shù)母咚倩瑵M足大眾的需求，不僅要有寬帶的主干傳輸網(wǎng)絡(luò)，用戶接入部分更是關(guān)鍵，光纖接入網(wǎng)是高速信息流進(jìn)千家萬戶的關(guān)鍵技術(shù)。在光纖寬帶接入中，由于光纖到達(dá)位置的不同，有FTTB、FTTC、FTTCab和FTTH等不同的應(yīng)用，統(tǒng)稱FTTx。FTTH(光纖到戶)是光纖寬帶接入的最終方式，它提供全光的接入，因此，可以充分利用光纖的寬帶特性，為用戶提供所需要的不受限制的帶寬，充分滿足寬帶接入的需求。目前，國內(nèi)的技術(shù)可以為用戶提供FE或GE的帶寬，對大中型企業(yè)用戶來說，是比較理想的接入方式。
3.網(wǎng)絡(luò)的寬帶化和光纖通信
20世紀(jì)70年代后半期，光纖作為使用傳輸技術(shù)引進(jìn)以來，其研究開發(fā)的歷史一直走傳輸容量大和應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)大的路。支撐互聯(lián)網(wǎng)通信量爆炸性增加的是光纖預(yù)計(jì)今后將推進(jìn)圖像信息等高速信息流的配送服務(wù)和TV會(huì)議等豐富的雙向多媒體通信等寬帶服務(wù)的引入，網(wǎng)絡(luò)的寬帶化是必然的，其中，作為構(gòu)建未來寬帶遍布網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)，光纖和移動(dòng)通信無疑是璀璨的雙壁。綜上所述，可以把光纖通信技術(shù)的研究開發(fā)動(dòng)向概括為以下三個(gè)方面。
3.1傳輸介質(zhì)的大容量化。大傳輸容量技術(shù)是極大限度地利用傳輸介質(zhì)的能力，以提高傳輸效率的技術(shù)，是以往所有傳輸系統(tǒng)開發(fā)一貫專注的技術(shù)。從這方面講，具有很大潛在傳輸頻帶的光纖的大容量化是今后研究的重點(diǎn)。大容量化是光放大波段的擴(kuò)大，在波段中信道的高密度復(fù)用、信道傳輸速率的高速化、遠(yuǎn)距離傳輸技術(shù)。即光放大波段擴(kuò)大是從初期1550nm波段附近的20-30nm，大了1450-1650nm的200nm，將近擴(kuò)大一個(gè)數(shù)量級。這與波長信道高密度復(fù)用和頻率利用率的提高相結(jié)合?？梢赃M(jìn)行超過100信道的波分復(fù)用傳輸。而且每個(gè)信道的傳輸速率也可用以往電子式時(shí)分復(fù)用，現(xiàn)在達(dá)到40Gbit/s。對于光領(lǐng)域的TDM（Time Division Multiplexing）技術(shù)，達(dá)到了數(shù)百吉比特每秒的高速率。為實(shí)現(xiàn)寬波段遠(yuǎn)距離超高速傳輸，必須實(shí)現(xiàn)全信道均勻傳輸特性，必須進(jìn)行放大器、傳輸碼、色散管理等技術(shù)及其綜合技術(shù)的研究。
3.2網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)。隨著WDM的引入，因鏈路的大容量化，而使鏈路容量超過節(jié)點(diǎn)處理能力，則出現(xiàn)電子瓶頸這一新問題。因此，關(guān)于網(wǎng)絡(luò)的研究正在飛速發(fā)展。這項(xiàng)研究是將光分插復(fù)用器或光交叉連接引入節(jié)點(diǎn)內(nèi)，不僅是鏈路，而且節(jié)點(diǎn)也光化，利用光級別的接通技術(shù)，要有效地構(gòu)建性能價(jià)格比很高的網(wǎng)絡(luò)。光子網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)基礎(chǔ)是WDM技術(shù)。但WDM技術(shù)不僅僅是點(diǎn)對點(diǎn)鏈路技術(shù)，其最大特點(diǎn)是作為網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來使用[3]。
3.3使用光纖的接入系統(tǒng)寬帶化的相關(guān)技術(shù)。目前的光接入系統(tǒng)有兩種，一種是改造現(xiàn)有設(shè)備的經(jīng)濟(jì)上較為合算的系統(tǒng)；另一種是可以提供新服務(wù)項(xiàng)目的系統(tǒng)。
4.超寬帶通信技術(shù)的應(yīng)用
通過極窄的脈沖方法來進(jìn)行無線信號發(fā)射和接受的特別技術(shù)就是廣義上的超寬帶技術(shù)。它具有抗干擾力強(qiáng)、低能耗低成本高速率且系統(tǒng)保密性高等優(yōu)勢，解決了傳統(tǒng)無線通信技術(shù)上的不足。超寬帶通信技術(shù)在軍事活動(dòng)、雷達(dá)測試、通信領(lǐng)域等方面得到廣泛使用。
4.1超寬帶技術(shù)在國內(nèi)的應(yīng)用
在我國，早在“十五”863計(jì)劃中，就把超寬帶無線通信兼容性技術(shù)和其核心技術(shù)共存作為無線通信創(chuàng)新技術(shù)和共性技術(shù)的研究內(nèi)容，以此來加強(qiáng)國內(nèi)對這方面的深入研究，眼前國內(nèi)僅在雷達(dá)系統(tǒng)方面對超寬帶系統(tǒng)有比較深入的研究，但還沒形成規(guī)模性的研究。
4.2 超寬帶技術(shù)在國外的應(yīng)用
在國外，超寬帶系統(tǒng)早就已經(jīng)運(yùn)用在軍事和民用方面。美國早在1965年就確定了超寬帶技術(shù)的基礎(chǔ)，現(xiàn)如今，美國在軍事方面的研究已經(jīng)衍生到與之相關(guān)的機(jī)關(guān)團(tuán)體和企業(yè)，美國國防部已經(jīng)開發(fā)了包括戰(zhàn)場竊聽網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在內(nèi)的幾十種超寬帶通信系統(tǒng)。民用方面，近年來，國外對此研究相對比較熱門，主要因?yàn)樗膬?yōu)點(diǎn)在無線電通信方面有著很大的發(fā)揮潛力，超寬帶系統(tǒng)在國外主要應(yīng)用于雷達(dá)、個(gè)人家庭等通信網(wǎng)絡(luò)和精準(zhǔn)定位系統(tǒng)。國際對超寬帶無線通信的研發(fā)隨著科技進(jìn)步和社會(huì)發(fā)展需求越來越深入。美國早在2002年初，就正式通過了超寬帶技術(shù)應(yīng)用于民間的方案，確定了包括車載雷達(dá)、成像和測量與通信等系統(tǒng)，并給出相應(yīng)的規(guī)定。
4.3超寬帶技術(shù)實(shí)際應(yīng)用
超寬帶無線通信組網(wǎng)是根據(jù)超寬帶技術(shù)的特點(diǎn)建立的管理系統(tǒng)，由若干裝甲車的超短波和超寬帶電臺組成的。為能更方便的適應(yīng)現(xiàn)存的復(fù)雜電磁環(huán)境，同時(shí)更好的增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)通信組網(wǎng)的可靠性，專家們把超寬帶系統(tǒng)和裝甲車機(jī)械化部隊(duì)裝備的VHF/UHF頻段有效結(jié)合起來進(jìn)行使用，加上其成本低功、率消耗低使得部隊(duì)可以長久作戰(zhàn)?；诔瑢拵Ъ夹g(shù)的穿透能力，不僅可以研發(fā)穿地雷達(dá)，發(fā)現(xiàn)埋藏的地雷，保護(hù)地面的安全，并找出敵人地下工作室給予毀滅打擊，同時(shí)也可以制成成像雷達(dá)，運(yùn)用在裝甲機(jī)械化得部隊(duì)中，幫助炮擊手射擊隱藏?cái)橙恕ｋS電磁環(huán)境的復(fù)雜化和信息量的劇增，抗干擾問題和部隊(duì)信息安全問題日益突出，超寬帶技術(shù)的使用就解決了這一問題。因?yàn)槌瑢拵Ъ夹g(shù)功率頻譜密度低、信號頻譜極寬，對方不知道精確的信號參數(shù)是很難恢復(fù)，具有很強(qiáng)的保密性，加之其抗干擾能力強(qiáng)，能在噪聲中順利傳輸，在超復(fù)雜的環(huán)境中也能正常傳送，減少對方的偵查機(jī)率。超寬帶技術(shù)不僅可以滿足信息安全且保密，還可以實(shí)現(xiàn)裝甲部隊(duì)通信的抗干擾性，完全符合現(xiàn)代軍事作戰(zhàn)的要求。
5.結(jié)束語
現(xiàn)在光通信網(wǎng)絡(luò)的容量雖然已經(jīng)很大, 但還有許多應(yīng)用能力在閑置, 今后隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展, 作為經(jīng)濟(jì)發(fā)展先導(dǎo)的信息需求也必然不斷增長,一定會(huì)超過現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)能力, 推動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的繼續(xù)發(fā)展。因此, 光纖通信技術(shù)在應(yīng)用需求的推動(dòng)下, 一定不斷會(huì)有新的發(fā)展。
摘 要：在我國，尤其是經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的現(xiàn)代社會(huì)，電力系統(tǒng)已經(jīng)成為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)。在電力系統(tǒng)中使用光通信技術(shù)已經(jīng)成為電力通信技術(shù)發(fā)展的趨勢。當(dāng)今社會(huì)電力通信系統(tǒng)中的光通信技術(shù)已經(jīng)的得到了廣泛的應(yīng)用。本文以ASON為例，簡單介紹了光通信技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀，發(fā)展前景和在在應(yīng)用過程中值得注意的地方。
關(guān)鍵詞：電力通信系統(tǒng) 光通信 ASON 應(yīng)用
隨著我國電力通信技術(shù)的發(fā)展，我國的電力系統(tǒng)已經(jīng)和世界先進(jìn)水平越來越近。我國的電力系統(tǒng)中光通信技術(shù)經(jīng)過了三代的發(fā)展，第一代主要是大規(guī)模發(fā)展的SHD技術(shù)；第二代是以MSTP為代表的技術(shù)；第三代也就是現(xiàn)代較為典型的ASON技術(shù)。第一二代的光通信技術(shù)已經(jīng)取得了很大的發(fā)展，至于第三代技術(shù)，雖然也應(yīng)用了近十年但是仍然有很多值得注意的地方。
1 ASON通信技術(shù)在電力通信系統(tǒng)中的應(yīng)用前景
作為新一代的光通信技術(shù)的代表的ASON光通信技術(shù)是通過信令控制實(shí)現(xiàn)對用戶發(fā)起的業(yè)務(wù)請求等內(nèi)容的建立或者拆除，使交換和傳送融為一體的新技術(shù)。ASON光通信技術(shù)是在第一二代技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它不僅僅繼承了第一二代通信技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，還可以解決電力通信系統(tǒng)中的快速提供電路、快速傳輸電路以及快速對電路進(jìn)行恢復(fù)和保護(hù)這三個(gè)問題。隨著社會(huì)平均用電量的不斷增加，對于電力光纜的應(yīng)用規(guī)模也在逐漸擴(kuò)大，這種網(wǎng)絡(luò)格局的形成為ASON技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展創(chuàng)造了良好的物理平臺。除此之外，由于社會(huì)的發(fā)展對電網(wǎng)運(yùn)行過程中的安全性要求在不斷增加，使用ASON光通信技術(shù)已經(jīng)成為電力通信技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。和傳統(tǒng)的SHD技術(shù)相比，ASON技術(shù)在快速布置等方面有著無可比擬的優(yōu)越性，并且可以給電力通信系統(tǒng)提供分布式的網(wǎng)絡(luò)控制能力。并且，在電力通信系統(tǒng)中應(yīng)用ASON技術(shù)可以提高電力光傳輸網(wǎng)的質(zhì)量和性能。
2 以ASON為代表的第三代光通信技術(shù)的應(yīng)用
ASON光通信技術(shù)的應(yīng)用范圍主要是骨干網(wǎng)和城域網(wǎng)。對于城域網(wǎng)來說，由于我國的城域網(wǎng)的業(yè)務(wù)量相對較大，對業(yè)務(wù)調(diào)度的動(dòng)態(tài)性性要求比較高，再加上電力業(yè)務(wù)自身的特殊性，使得在局域網(wǎng)中率先應(yīng)用ASON技術(shù)。城域網(wǎng)的特點(diǎn)就是電路調(diào)度頻繁、對電路的開通時(shí)間等方面的要求較高并且數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)是動(dòng)態(tài)性變化的。鑒于這種特點(diǎn)，在城域網(wǎng)中就可以現(xiàn)在骨干層中應(yīng)用ASON光通信技術(shù)，之后根據(jù)城域網(wǎng)的特點(diǎn)，進(jìn)行逐漸的使用范圍的延伸，最終實(shí)現(xiàn)在城域網(wǎng)中端到端的光電網(wǎng)絡(luò)形式。在實(shí)際的電力通信系統(tǒng)當(dāng)中應(yīng)用ASON光通信技術(shù)構(gòu)建城域網(wǎng)的例子相對較少，但是，隨著電力業(yè)務(wù)逐漸向著專業(yè)化和復(fù)雜化發(fā)展的趨勢以及對各種電力業(yè)務(wù)之間的關(guān)聯(lián)和流通的要求的增加，這門光通信技術(shù)將逐漸投入應(yīng)用。尤其是對于電力多媒體業(yè)務(wù)的應(yīng)用方面，通過使用ASON光通信技術(shù)建立城域網(wǎng)既可以實(shí)現(xiàn)對業(yè)務(wù)和網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)又可以更好地實(shí)現(xiàn)對電力系統(tǒng)資源的保護(hù)。
3 在電力通信系統(tǒng)中應(yīng)用ASON應(yīng)注意的事項(xiàng)
應(yīng)用ASON光通信技術(shù)已經(jīng)成為一個(gè)必然的趨勢，但是仍然值得考慮的就是在我國現(xiàn)階段應(yīng)用較為廣泛的仍然還是第二代光通信技術(shù)。因而，在實(shí)現(xiàn)這種新舊技術(shù)之間的交替使用的過程中仍然有很多值得注意的地方，在應(yīng)用這門技術(shù)之前首先要做好經(jīng)濟(jì)方面的評估，選擇合適的交替方案，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)還應(yīng)注意組網(wǎng)方案以及設(shè)備的選擇和業(yè)務(wù)規(guī)劃等方面的問題。
3.1 組網(wǎng)方案的選擇
現(xiàn)階段在選擇ASON光通信技術(shù)中使用時(shí)的組網(wǎng)方案主要有兩個(gè)：第一個(gè)方案是以現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為主，在現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的基礎(chǔ)知識引進(jìn)ASON的控制平臺，并且通過對現(xiàn)有的傳送網(wǎng)絡(luò)的改進(jìn)，利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的傳輸；另一個(gè)方案是在現(xiàn)有的傳送平面的基礎(chǔ)之上重新進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。這兩種不同的方案有著各自的優(yōu)缺點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)對ASON不同層面上功能的利用。因而，在實(shí)際的組網(wǎng)方案的選擇過程中要根據(jù)自身建網(wǎng)的功能需要，選擇合適的組網(wǎng)方式，之后如果對其他的功能還有需求的話可以在逐步增加。
3.2 設(shè)備的選擇
在國內(nèi)目前生產(chǎn)ASON相關(guān)設(shè)備的廠家主流有華為、中興、烽火等，相對而言各有利弊。由于廠家較多，為了實(shí)現(xiàn)傳輸網(wǎng)的統(tǒng)一和完整，使得ASON的優(yōu)勢可以被充分發(fā)揮就要選擇合適的設(shè)備。在進(jìn)行設(shè)備選擇時(shí)應(yīng)注意以下幾方面：第一方面，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的槽位數(shù)量多，總線帶寬大并且具有良好的通用性的設(shè)備；第二方面，在選擇卡板時(shí)要根據(jù)實(shí)際的需要選擇，但是主要的卡板都要使用熱備份；第三方面，設(shè)備可以滿足低階業(yè)務(wù)交叉調(diào)度工作；第四方面，多個(gè)方向的線路應(yīng)集中在多個(gè)業(yè)務(wù)卡板上，避免集中到一個(gè)卡板上容易造成的多方向業(yè)務(wù)中斷的事故。
3.3 業(yè)務(wù)規(guī)劃
由于ASON光通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以提供不同等級的服務(wù)，因而在進(jìn)行業(yè)務(wù)規(guī)劃時(shí)要從業(yè)務(wù)保護(hù)的角度出發(fā)，選擇合適的業(yè)務(wù)保護(hù)恢復(fù)策略。在進(jìn)行路徑設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：第一點(diǎn)，業(yè)務(wù)經(jīng)過的距離最短；第二點(diǎn)，在距離相同的情況下，跳數(shù)最少；第三點(diǎn)，負(fù)載均衡。通過注意路徑設(shè)計(jì)的要點(diǎn)保證業(yè)務(wù)的可靠性；第四點(diǎn)，對ASON的管理也是不容忽視的內(nèi)容，在進(jìn)行業(yè)務(wù)規(guī)劃時(shí)要做好相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)管理工作，從而充分發(fā)揮ASON的作用。
4 結(jié)語
ASON光通信技術(shù)作為目前較為先進(jìn)的光通信技術(shù)，對于大規(guī)模的電力通信系統(tǒng)有著不可替代的作用，雖然現(xiàn)階段的應(yīng)用并不廣泛，但是，隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和技術(shù)的完善，這門技術(shù)將成為構(gòu)建電力通信網(wǎng)絡(luò)的核心技術(shù)。
摘要：基于發(fā)光二極管（LED）調(diào)制帶寬限制了可見光通信（VLC）系統(tǒng)傳輸速率這一問題，從VLC系統(tǒng)的先進(jìn)調(diào)制技術(shù)出發(fā)，探討了類平衡-正交頻分復(fù)用、無載波幅相調(diào)制和頻域均衡單載波調(diào)制3種調(diào)制技術(shù)。對這3種調(diào)制技術(shù)原理和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析與討論，驗(yàn)證了先進(jìn)調(diào)制技術(shù)在提升VLC系統(tǒng)傳輸容量上的可行性。
關(guān)鍵詞： 可見光通信;正交頻分復(fù)用;無載波幅相調(diào)制;頻域均衡單載波調(diào)制;類平衡探測
可見光發(fā)光二極管（LED）具有高亮度、高可靠性、能量損耗低和壽命長等許多優(yōu)良的特性，可用于全色顯示、交通信號指示和照明光源等，是公認(rèn)的下一代綠色照明產(chǎn)品。此外，可見光LED還具有調(diào)制性能好、響應(yīng)靈敏度高的優(yōu)點(diǎn)，利用LED的這種特性，我們還可以將信號調(diào)制到LED所發(fā)出的可見光上進(jìn)行傳輸。LED可以將照明與數(shù)據(jù)傳輸結(jié)合起來，促進(jìn)了一種新型的無線通信技術(shù)，即可見光通信（VLC）技術(shù)的發(fā)展[1]。VLC利用的可見光波段是未受到管制的頻譜，無需授權(quán)即可使用。與傳統(tǒng)的射頻無線通信技術(shù)相比，VLC具有如下優(yōu)點(diǎn)[2-4]：
（1）綠色通信，安全環(huán)保，沒有射頻電磁輻射，且LED發(fā)出的白光對于人眼安全。
（2）能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)通信與照明。
（3）白光不可穿透墻壁等物體，因此可見光通信具有高度的保密性。
（4）可見光不受射頻信號的電磁干擾，可以應(yīng)用在電磁敏感環(huán)境中，如機(jī)艙、醫(yī)院等。
（5）由于頻譜無需授權(quán)即可使用，所以可見光通信應(yīng)用靈活，可以單獨(dú)使用，也可以作為射頻無線設(shè)備的有效備份。
目前，VLC得到了全球研究者越來越多的關(guān)注[5-13]。VLC技術(shù)已經(jīng)取得迅猛發(fā)展，傳輸速率從最開始的幾十兆比特每秒[5-6]到500 Mb/s[7]再到800 Mb/s[8]，目前已經(jīng)突破了吉比特每秒[9-10]。隨著與VLC相關(guān)系統(tǒng)器件的開發(fā)，系統(tǒng)通信速率還會(huì)有更高的提升。
但是VLC技術(shù)通信速率的提高也存在著很多限制因素，其中最主要的挑戰(zhàn)是LED有限的調(diào)制帶寬。目前，普通商用白光LED的3 dB調(diào)制帶寬都低于10 MHz，這很大程度上限制了VLC系統(tǒng)的傳輸速率。為突破調(diào)制帶寬這一“瓶頸”，許多技術(shù)都被應(yīng)用到VLC系統(tǒng)，如系統(tǒng)多維復(fù)用技術(shù)[11]、預(yù)均衡技術(shù)[12]、后均衡技術(shù)[13]等等，來提升VLC系統(tǒng)傳輸速率。采用先進(jìn)調(diào)制技術(shù)，是克服可見光通信系統(tǒng)調(diào)制帶寬限制，提升系統(tǒng)傳輸容量的有效方法。在VLC系統(tǒng)中，可以采用的先進(jìn)調(diào)制技術(shù)包括類平衡探測-正交頻分復(fù)用（OFDM）[14]、無載波幅相調(diào)制（CAP）[15]和頻域均衡單載波調(diào)制技術(shù)（SC-FDE）[16]。本文從提升VLC系統(tǒng)傳輸容量出發(fā)，分析這3種先進(jìn)調(diào)制技術(shù)的特點(diǎn)與實(shí)現(xiàn)方式，實(shí)現(xiàn)了高速VLC傳輸系統(tǒng)。通過對這3種調(diào)制技術(shù)原理和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析與討論，驗(yàn)證了先進(jìn)調(diào)制技術(shù)在提升VLC系統(tǒng)傳輸容量上的可行性。
1 類平衡探測-正交頻分
復(fù)用技術(shù)
類平衡探測-正交頻分復(fù)用技術(shù)（QBD-OFDM）結(jié)合類平衡探測編碼技術(shù)和OFDM技術(shù)[14]。OFDM信號數(shù)據(jù)被分為多個(gè)數(shù)據(jù)塊，每個(gè)數(shù)據(jù)塊有兩個(gè)符號的數(shù)據(jù)。在相同的數(shù)據(jù)塊，第二個(gè)符號中的信號是和第一個(gè)符號中的信號在運(yùn)算符號上是相反的。經(jīng)過理論推導(dǎo)，發(fā)現(xiàn)二階互調(diào)制失真、直流電流、可以完全消除，而且接收機(jī)的靈敏度可以提高3 dB，因此可以提高信噪比。
我們采用QBD-OFDM技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了可達(dá)到2.1 Gb/s實(shí)際物理數(shù)據(jù)速率，并使傳輸距離達(dá)到2.5 m。圖1為所提出的QBD-OFDM實(shí)驗(yàn)的原理。實(shí)驗(yàn)中，QBD-OFDM信號由任意波形發(fā)生器（AWG）產(chǎn)生，經(jīng)過低通濾波（LPF）、電放大器（EA）和偏置樹（Bias Tee）后調(diào)制到紅綠藍(lán)發(fā)光二極管（RGB-LED）不同顏色的芯片上。經(jīng)過自由空間傳輸后，在接收端由棱鏡聚光后，用濾光片將3個(gè)波長的光分開，最后采用雪崩光電二極管（APD）探測器接收。然后進(jìn)行后端的均衡與解調(diào)算法處理。
結(jié)合波分復(fù)用（WDM）和類平衡探測子載波復(fù)用，很好地利用了多色LED的波分復(fù)用，提供了更多的傳輸信道。利用類平衡探測技術(shù)很好地避免了OFDM提供更多子載波時(shí)的峰均功率比（PAPR）限制，有效提升了多色LED傳輸速度，提高了系統(tǒng)誤碼率（BER）性能，同時(shí)增加了可見光通信的傳輸距離。圖2給出QBD-OFDM技術(shù)和直接探測光正交頻分復(fù)用（DDO-OFDM）技術(shù)的對比。兩個(gè)子信道帶寬為，Sub1：6.25～56.25 MHz，Sub2：56.25～106.25 MHz。每個(gè)子信道對應(yīng)的調(diào)制階數(shù)分別為，紅光：256正交幅度調(diào)制（256QAM）和128正交幅度調(diào)制（128QAM），綠光：128QAM和64QAM，藍(lán)光：128QAM和128QAM。因此，紅光、綠光和藍(lán)光的數(shù)據(jù)速率分別為750 Mb/s、650 Mb/s和700 Mb/s，總數(shù)據(jù)速率達(dá)到2.1 Gb/s，實(shí)驗(yàn)距離可以達(dá)到2.5 m。在距離為0.5 m時(shí)，紅綠藍(lán)3色對應(yīng)的Sub1、Sub2兩個(gè)子信道的BER提升為25.6 dB、31 dB、30.3 dB、25.8 dB、21.8 dB和19.3 dB。當(dāng)可見光通信系統(tǒng)的通信距離增加時(shí)，系統(tǒng)誤碼率會(huì)增加，這是因?yàn)榫嚯x增加導(dǎo)致系統(tǒng)接收到的光信號減弱，系統(tǒng)信噪比降低，誤碼率增加。繼續(xù)增加距離會(huì)使BER超過前向糾錯(cuò)碼的門限，為使距離增加，就要使系統(tǒng)的傳輸速率降低。藍(lán)光LED采用QBD-OFDM和DDO-OFDM的對應(yīng)的Sub1、Sub2兩個(gè)子信道的星座圖如圖2（d）的（i）、（ii）、（iii）和（iv）所示。
2 無載波幅相
調(diào)制技術(shù)
無載波幅度相位調(diào)制（CAP）是正交幅度調(diào)制的一個(gè)變種多階編碼調(diào)制技術(shù)，可以使用模擬或數(shù)字濾波器，實(shí)現(xiàn)靈活的子帶劃分和高階調(diào)制，減少了計(jì)算的復(fù)雜性和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，在數(shù)字用戶線路有著廣泛的應(yīng)用。
無載波幅相調(diào)制信號可以表示如下：
[st=at?fIt-bt?fQt] （1）
這里a（t）和b（t）是I路和Q路的原始比特序列經(jīng)過編碼和上采樣之后的信號。[fIt=gtcos2πfct] 和[fQt=gtsin2πfct]是對應(yīng)的整形濾波器的時(shí)域函數(shù)，它們形成一對希爾伯特變換對。
假設(shè)傳輸信道是理想的，在接收機(jī)端兩個(gè)匹配濾波器的輸出可以表示如下：
這里[mIt=fI-t] 和[mQt=fQ-t]是對應(yīng)的匹配濾波器的脈沖響應(yīng)。利用對應(yīng)的匹配濾波器在接收端就可以解調(diào)出原始信號。
我們采用了無載波幅相調(diào)制技術(shù)，結(jié)合先進(jìn)預(yù)均衡與后均衡算，后均衡算法采用改進(jìn)級聯(lián)多模算法（CMMA），實(shí)現(xiàn)了1.35 Gb/s可見光傳輸系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)[15]。實(shí)驗(yàn)原理圖和實(shí)驗(yàn)裝置圖如圖3所示。
圖4（a）到圖4（c）為采用改進(jìn)CMMA均衡算法所測得BER和距離的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)中，每個(gè)波長上采用頻分復(fù)用技術(shù)，將不同用戶的信號分別調(diào)制到3個(gè)子載波上，每個(gè)子載波調(diào)制信號帶寬為25 MHz，調(diào)制階數(shù)為64QAM，因此每個(gè)子載波的傳輸速率為150 Mb/s，每個(gè)波長的傳輸速率為450 Mb/s。在發(fā)射和接收的距離為30 cm時(shí)，經(jīng)過波分復(fù)用后該系統(tǒng)總的傳輸速率達(dá)到1.35 Gb/s。圖4（d）對比了CMMA和改進(jìn)CMMA的性能，改進(jìn)CMMA性能要優(yōu)于CMMA，尤其是在第3個(gè)子帶更為明顯。
3 頻域均衡單載波調(diào)制技術(shù)
基于頻域均衡的單載波調(diào)制技術(shù)（SC-FDE）是基于單載波的高頻譜效率調(diào)制技術(shù)，該調(diào)制技術(shù)頻譜效率和OFDM一致，復(fù)雜度一致?？梢姽馔ㄐ畔到y(tǒng)是一個(gè)非線性非常嚴(yán)重的系統(tǒng)，OFDM存在PAPR的缺點(diǎn)，高PAPR對于可見光系統(tǒng)是一個(gè)非常大的缺點(diǎn)，而SC-FDE相比于OFDM具有一定優(yōu)勢，因?yàn)镾C-FDE擁有更小的PAPR，其調(diào)制/解調(diào)原理如圖5所示。SC-FDE調(diào)制技術(shù)和OFDM過程基本一致，但SC-FDE技術(shù)把IFFT變換從系統(tǒng)發(fā)射端移到了系統(tǒng)接收端。
采用SC-FDE技術(shù)，使用RGB-LED波分復(fù)用技術(shù)和高階調(diào)制格式，并在頻域采用預(yù)均衡和后均衡技術(shù)，可以在LED 3 dB帶寬只有10 MHz的條件下取得3.25 Gb/s的速率[16]。如圖6（a）所示。該速率是在發(fā)射和接收距離小于1 cm條件下測得，預(yù)均衡后的帶寬為125 MHz，紅光和綠光都采用512QAM，藍(lán)光則采用256QAM。圖6（b）、圖6（c）和圖6（d）分別為紅綠藍(lán)3色BER與距離的關(guān)系，并給出了每種顏色光有無預(yù)均衡的性能對比。
4 結(jié)束語
本文針對可見光通信系統(tǒng)的調(diào)制帶寬低問題，采用先進(jìn)調(diào)制方式，突破帶寬限制，實(shí)現(xiàn)可見光通信系統(tǒng)大容量傳輸。本文分析了類平衡-正交頻分復(fù)用、無載波幅相調(diào)制和頻域均衡單載波調(diào)制技術(shù)。通過對這3種調(diào)制技術(shù)原理和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析與討論，驗(yàn)證了先進(jìn)調(diào)制技術(shù)在提升VLC系統(tǒng)傳輸容量上的可行性。因此，先進(jìn)調(diào)制格式技術(shù)是實(shí)現(xiàn)高速VLC系統(tǒng)非常重要的途徑。
【摘要】 2000年可見光通信的概念橫空出世，其利用發(fā)光二級管（LED）作為光源，使LED照明的同時(shí)可以進(jìn)行高速通信。本文對LED可見光通信技術(shù)領(lǐng)域的專利申請趨勢及優(yōu)勢、專利申請產(chǎn)出國和申請人分布進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析。
【關(guān)鍵詞】 LED 可見光 通信 專利分析 技術(shù)綜述
一、數(shù)據(jù)庫的選擇和檢索
根據(jù)數(shù)據(jù)庫收集的文獻(xiàn)量及分布特點(diǎn)對中文和外文數(shù)據(jù)庫進(jìn)行選擇，其中中文數(shù)據(jù)庫選擇CNABS 數(shù)據(jù)庫，外文數(shù)據(jù)庫選擇VEN數(shù)據(jù)庫。
CNABS 數(shù)據(jù)庫收錄了自1985 年至今在中國申請的全部專利文獻(xiàn)，其中整合了所收集到的中國專利數(shù)據(jù)信息、中國專利英文文摘數(shù)據(jù)、外文數(shù)據(jù)庫如DWPI 和SIPOABS 中收錄的中國文獻(xiàn)的信息，以及深加工數(shù)據(jù)庫的信息，并且包含大量豐富的字段，便于檢索和后期的技術(shù)分析。
VEN 數(shù)據(jù)庫收集了自1927 年至今的約97個(gè)國家和組織的專利文獻(xiàn)，其中整合了SIPOABS、DWPI中收錄的信息，涵蓋了兩個(gè)主要國外數(shù)據(jù)產(chǎn)品的全部數(shù)據(jù)，擴(kuò)大了數(shù)據(jù)范圍，結(jié)合各庫特有的加工特點(diǎn)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)項(xiàng)，以互補(bǔ)的形式提高了數(shù)據(jù)質(zhì)量，使對外文文獻(xiàn)的檢索入口統(tǒng)一，簡化多庫、轉(zhuǎn)庫的檢索操作，檢索結(jié)果可關(guān)聯(lián)出各單庫文獻(xiàn)內(nèi)容，在保證查全、查準(zhǔn)的同時(shí)兼顧文獻(xiàn)閱讀的便捷性。
考慮到本文所分析主題的特點(diǎn)，筆者采用了以關(guān)鍵詞為主的檢索方式，在專利庫中使用的關(guān)鍵詞為：可見光通信（Visible Light Communication，VLC）；發(fā)光二級管（light emitting diode，LED），檢索時(shí)間截止到2014 年5 月29 日，排除實(shí)用新型專利申請，共獲得287篇發(fā)明專利文獻(xiàn)。
二、LED可見光通信專利技術(shù)的整體情況
2.1專利申請量趨勢分析
下圖1 為LED可見光通信技術(shù)全球?qū)＠暾堏厔輬D。由圖可見，檢索到的LED可見光通信技術(shù)的專利最早出現(xiàn)在2004年，此后申請量有所上升，在2008年有所下降，原因可能是受金融危機(jī)的影響，自2009年以后，申請量增長極為迅速，并在2012 年達(dá)到高峰；2013年的數(shù)據(jù)有所下降，主要原因可能是近兩年申請的專利還有大量未公開。
相對于其他類型的無線通信的技術(shù)，如射頻通信等，LED可見光通信技術(shù)的研究起步較晚。隨著無線頻譜資源日趨緊張以及對節(jié)能降耗、綠色環(huán)保技術(shù)的逐漸重視，對該技術(shù)的研發(fā)將保持持續(xù)的熱度，該領(lǐng)域的專利申請量也將繼續(xù)保持穩(wěn)步增長的狀態(tài)。
2.2專利申請產(chǎn)出國和申請人分布
專利申請產(chǎn)出國一般是指一項(xiàng)技術(shù)的原創(chuàng)技術(shù)國，一般而言，一個(gè)國家擁有的原創(chuàng)技術(shù)越多，說明其在該技術(shù)領(lǐng)域的研發(fā)能力和技術(shù)實(shí)力越強(qiáng)。
通過對所檢索到的專利文獻(xiàn)產(chǎn)出國進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析（如下圖2 所示），排名靠前的國家依次為中國、日本和韓國，并且排名前三位的國家的申請量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他國家，顯示出極高的開發(fā)研究活躍度。
進(jìn)一步地，對在華申請人進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)（如下圖3 和圖4 所示），約45% 的申請來自企業(yè)，高校及科研院所的申請量占約43%，剩余約12%的申請來自個(gè)人申請。
中國的企業(yè)申請人中，以深圳光啟創(chuàng)新技術(shù)有限公司代表，其相關(guān)申請量為22 件，遠(yuǎn)高于韓國三星和日本東芝；另外值得引起注意的是，個(gè)人申請人郭豐亮，其相關(guān)申請量達(dá)13件；高校及科研院所的申請量相對較少，其中清華大學(xué)、中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所的申請量排名靠前。
摘 要：闡述了省屬高校光通信技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問題，結(jié)合我校通信技術(shù)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐情況，提出了創(chuàng)新式的教學(xué)模式-實(shí)踐與仿真相結(jié)合模式和研究生參與實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理等措施，新教學(xué)模式與實(shí)踐措施激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)也提高了教學(xué)效果。
關(guān)鍵詞：光通信技術(shù)實(shí)驗(yàn) 教學(xué)模式 創(chuàng)新
引言
隨著高校就業(yè)壓力的逐漸攀升，各個(gè)高校均想通過提高實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量來提升學(xué)生的就業(yè)競爭力。與部屬高校相比，省屬高校的經(jīng)費(fèi)少、底子薄，實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件、師資條件有限而往往導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量不高。為了改變目前的現(xiàn)狀，省屬高校紛紛出臺相關(guān)政策來提高實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量。比如湖北工業(yè)大學(xué)提出721人才培養(yǎng)模式，其中的1就是要培養(yǎng)具有創(chuàng)新性的具有很強(qiáng)實(shí)踐能力的人才培養(yǎng)模式，其主要措施之一就是通過改變目前實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的教學(xué)模式來提高教學(xué)質(zhì)量。為此，本文結(jié)合我校光通信技術(shù)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，提出了創(chuàng)新式的教學(xué)模式-實(shí)踐與仿真相結(jié)合模式，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)也提高了教學(xué)效果。[1]
一、實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問題
我校光通信技術(shù)實(shí)驗(yàn)的學(xué)時(shí)為24，每個(gè)實(shí)驗(yàn)約占2個(gè)學(xué)時(shí)，約開12個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，即約有12套不同的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，由于省屬高校的經(jīng)費(fèi)少、底子薄，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)室沒有配實(shí)驗(yàn)員，同一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)設(shè)備一般約為兩套，這導(dǎo)致我們只能每班分成12組，每組3人，每組做不同的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，這種做法的最大好處是節(jié)約儀器設(shè)備成本和教學(xué)成本，但指導(dǎo)教師一個(gè)人一堂課要兼顧12個(gè)不同的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師的任務(wù)量很大而很難監(jiān)管好學(xué)生。此外，沒有正規(guī)的實(shí)驗(yàn)教材，這些因素導(dǎo)致部分學(xué)生心里上不重視實(shí)驗(yàn)。由于存在以上問題，實(shí)驗(yàn)課教學(xué)效果不是很理想，學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力較差，在就業(yè)競爭中往往處于劣勢。[2]
二、新教學(xué)模式與實(shí)踐探討
針對上述存在的問題，提出了如下的教學(xué)模式和實(shí)踐措施。
1.監(jiān)管措施
由于以前教學(xué)存在監(jiān)管難問題，本實(shí)驗(yàn)室提出研究生參與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的新思路，得到了學(xué)院和校的認(rèn)可，研究生指導(dǎo)費(fèi)由學(xué)校以勤工儉學(xué)的方式支付研究生的勞務(wù)費(fèi)。目前光通信技術(shù)實(shí)驗(yàn)室有兩個(gè)本專業(yè)的研究生參與輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)。其任務(wù)主要是和老師一起檢查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)情況，監(jiān)管實(shí)驗(yàn)過程和檢查驗(yàn)收實(shí)驗(yàn)結(jié)果，這樣每人每堂課全程負(fù)責(zé)4個(gè)實(shí)驗(yàn)。指導(dǎo)老師的任務(wù)量可大大減少，提高了監(jiān)管力度，經(jīng)過今年的實(shí)踐，取得了明顯的效果，受到了學(xué)生的好評。
2.實(shí)踐與仿真相結(jié)合模式
由于學(xué)生對理論理解不是很透徹，加上光學(xué)實(shí)驗(yàn)光路調(diào)整較難，大部分學(xué)生對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象缺乏了解，往往導(dǎo)致學(xué)生不知道要調(diào)出什么樣的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。針對這種情況，目前指導(dǎo)老師立項(xiàng)申請了光通信技術(shù)實(shí)驗(yàn)的Matlab Gui仿真的教研項(xiàng)目，并立項(xiàng)獲批。仿真界面與實(shí)際實(shí)驗(yàn)一致，給出了實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)前可先看Matlab Gui仿真結(jié)果，知道自己要調(diào)出的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象到底是怎樣的，同時(shí)，程序代碼公開給學(xué)生學(xué)習(xí)，鼓勵(lì)學(xué)生修改代碼，做出更好的界面和實(shí)驗(yàn)效果，采取這個(gè)新的教學(xué)模式，大大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)可增強(qiáng)學(xué)生做出實(shí)驗(yàn)的信心。此外，這種新模式也符合學(xué)校對創(chuàng)新的要求。[3]
3.實(shí)驗(yàn)教材的編寫
由于缺正規(guī)的實(shí)驗(yàn)教材，部分學(xué)生會(huì)因?yàn)檫@個(gè)原因不重視實(shí)驗(yàn)課。針對這種情況，本實(shí)驗(yàn)室組織其他老師參與實(shí)驗(yàn)教材的編寫，實(shí)驗(yàn)教材按基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)必修實(shí)驗(yàn)排在前，選修實(shí)驗(yàn)排在后，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)排在最后。且根據(jù)理論課內(nèi)容的先后順序編寫實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。目前，實(shí)驗(yàn)教材正在交付出版社出版，相信有正規(guī)的實(shí)驗(yàn)教材的出現(xiàn)會(huì)給實(shí)驗(yàn)教學(xué)帶來更好的教學(xué)效果。[4]
三、結(jié)論
我校光通信技術(shù)實(shí)驗(yàn)室經(jīng)過近10年的摸索，逐漸找到了一些好的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)。比如引進(jìn)研究生參與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的監(jiān)管、實(shí)踐與仿真相結(jié)合模式、編寫教材等。這些新的教學(xué)模式和措施激發(fā)了學(xué)生對實(shí)驗(yàn)課學(xué)習(xí)的興趣，同時(shí)監(jiān)管得力也使得教學(xué)效果大大提升。
摘 要 光通信技術(shù)在現(xiàn)代電信網(wǎng)建設(shè)中發(fā)揮著巨大作用，不斷改變著人們的通訊生活，它是世界新技術(shù)革命的重要標(biāo)志，更是未來通訊必不可少的工具。本文對光通信技術(shù)現(xiàn)狀進(jìn)行概述，并探討了其未來的發(fā)展趨勢。
【關(guān)鍵詞】光通信技術(shù) 現(xiàn)狀 發(fā)展趨勢
1 光通信技術(shù)現(xiàn)狀
1.2 DWDM技術(shù)
寬帶城域網(wǎng)的建目前正成為電信建設(shè)的熱點(diǎn)。由于DWDM技術(shù)的巨大帶寬以及傳輸數(shù)據(jù)的透明性，人們一直希望能把DWDM作為城域網(wǎng)中的傳輸平臺。在長途傳輸時(shí)，由于DWDM采用了EDFA將光信號直接放大，節(jié)省了許多的電中繼設(shè)備，從而在很大程度上節(jié)約了成本。再者由于電中繼傳輸距離加長，對激光器的色散容限以及啁啾特性也提出了較高要求。這些技術(shù)的應(yīng)用又提高了系統(tǒng)成本。盡管這些高性能的器件和部件價(jià)格不菲，但是由于廣域網(wǎng)傳輸距離很長，DWDM系統(tǒng)中很多波長通道共用光纖和放大器，所以依然可大幅降低成本。
1.2 光纖寬帶接入技術(shù)
在各種寬帶接入技術(shù)中，光纖寬帶接入的技術(shù)是最有潛力發(fā)展的。在光纖寬帶接入時(shí)，因?yàn)楣饫w所到達(dá)的位置不同，有FTTB、FTTC、FTTCab、FTTH等不同的應(yīng)用（統(tǒng)稱FTTx）。在FTTx中，除了FTTH是光纖已經(jīng)到達(dá)最終用戶之外，另外幾種光纖離最終和用戶都還差一段距離，光信號終接后，還需要采用金屬線或者無線接入的技術(shù)，才能達(dá)到最終接入。FTTH是光纖寬帶接入最終方式，它可以提供全光的接入，因此它能充分利用光纖的寬帶特性，為更多用戶提供所需要不受限制的帶寬，充分滿足了寬帶接入的需求。在FTTH應(yīng)用中，主要采用點(diǎn)到點(diǎn)的P2P技術(shù)和點(diǎn)到多點(diǎn)的xPON技術(shù)，也可以稱作是光纖有源接入技術(shù)和光纖無源接入技術(shù)。
1.3 走進(jìn)電信基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的城域光以太網(wǎng)技術(shù)
光以太網(wǎng)技術(shù)在光城域網(wǎng)構(gòu)建中最為主流技術(shù)之一，它使得以太網(wǎng)的優(yōu)越性擴(kuò)展到了城域網(wǎng)范圍，并且也是具有很好的擴(kuò)展性，它能非常方便地?cái)U(kuò)展用戶的數(shù)量。達(dá)到提高光以太網(wǎng)的可運(yùn)營、可管理能力，該技術(shù)一直是主要發(fā)展方向。為了提高以太網(wǎng)的可運(yùn)營和可管理能力，人們通過附加各種技術(shù)對傳統(tǒng)以太網(wǎng)進(jìn)行改造，試圖提高其智能化的程度，具體包括一下四點(diǎn)：利用MPLSoE、帶寬控制等技術(shù)實(shí)現(xiàn)對以太網(wǎng)的控制和分等級的QoS，利用VLAN、策略路由、Web認(rèn)證等技術(shù)增強(qiáng)以太網(wǎng)的安全性和可管理性；利用AAA等技術(shù)實(shí)現(xiàn)對以太網(wǎng)接人用戶的計(jì)費(fèi)和行為審計(jì)；將CDN技術(shù)、L4-L7交換技術(shù)應(yīng)用于以太網(wǎng)交換設(shè)備中，提供面向用戶的個(gè)性化網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。
2 光通信技術(shù)發(fā)展趨勢
對光纖通信而言，超高速度、超大容量和超長距離傳輸一直是人們追求的目標(biāo)，全光網(wǎng)絡(luò)也是人們堅(jiān)持不懈追求的夢想。
2.1 超大容量、超長距離傳輸技術(shù)
波分復(fù)用技術(shù)在很大程度上提高了光纖傳輸系統(tǒng)的傳輸容量，在未來跨海光傳輸系統(tǒng)中有廣闊的前景應(yīng)用。近年來波分復(fù)用系統(tǒng)發(fā)展也很迅速，目前1.6Tbit/的WDM系統(tǒng)已經(jīng)大量商用，同時(shí)全光傳輸距離也在很快擴(kuò)展。提高傳輸容量的另一種方法是采用 OTDM技術(shù)，與WDM通過增加單根光纖中傳輸?shù)男诺罃?shù)來提高其傳輸容量不同，OTDM技術(shù)是通過提高單信道速率來達(dá)到提高傳輸容量的，它實(shí)現(xiàn)的單信道最高速率達(dá)640Gbit/s。
提高光通信系統(tǒng)的容量僅靠OTDM和WDM畢竟有限，所以能把多個(gè)OTDM信號進(jìn)行波分復(fù)用， 傳輸容量也能大幅提高。偏振復(fù)用（PDM）技術(shù)可以明顯減弱相鄰信道的相互作用。由于歸零（RZ）編碼信號在超高速通信系統(tǒng)中占空很小，對色散管理分布的要求也會(huì)降低，且RZ編碼方式對光纖非線性和偏振模色散（PMD）的適應(yīng)能力較強(qiáng)，因此現(xiàn)在的超大容量WDM/OTDM通信系統(tǒng)大都采用了RZ編碼傳輸方式。WDM/OTDM混合傳輸系統(tǒng)需要解決的關(guān)鍵技術(shù)基本上都包括在OTDM和WDM通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)中。
2.2 光孤子通信
光孤子是一種特殊的ps數(shù)量級的超短光脈沖， 由于在光纖的反常色散區(qū)，群速度色散和非線性效應(yīng)相互平衡，經(jīng)過光纖長距離傳輸后，速度和波形都保持不變。利用光孤子作為載體實(shí)現(xiàn)長距離無畸變的通信這就是光孤子通信，在零錯(cuò)誤碼的情況下信息的傳遞可以達(dá)到萬里之遙。
光孤子技術(shù)的發(fā)展前景：在傳輸速度上是采用超長距離的高速通信，頻域和時(shí)域的超短脈沖控制技術(shù)以及超短脈沖的產(chǎn)生和應(yīng)用技術(shù)使現(xiàn)在行速率10～20Gbit/s提高到100Gbit/s以上；在增大傳輸距離方面采用減少ASE、再生技術(shù)、重定時(shí)和整形等，光學(xué)濾波使傳輸距離提高到100000km以上；在高性能EDFA方面是獲得低噪聲高輸出EDFA。
2.3 全光網(wǎng)絡(luò)
全光網(wǎng)將會(huì)成為未來的高速通信網(wǎng)。全光網(wǎng)是指網(wǎng)絡(luò)中端到端用戶節(jié)點(diǎn)之間的信號通道保持著光的形式，信號傳輸與交換也是全部采用光波技術(shù)，因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)中不用光電轉(zhuǎn)換器，也就允許存在各種不同的協(xié)議和編碼形式，信息傳輸也就具有透明性。全光網(wǎng)的主要技術(shù)有光纖技術(shù)、SDH、光交換技術(shù)、OXC、光復(fù)用/去復(fù)用技術(shù)、無源光網(wǎng)技術(shù)、光纖放大器技術(shù)等。
2.3.1 全光網(wǎng)面臨的挑戰(zhàn)
（1）網(wǎng)絡(luò)管理 。
除了基本的功能之外，核心光網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)管理應(yīng)包括光層波長路由管理、端到端性能監(jiān)控、保護(hù)與恢復(fù)、疏導(dǎo)和資源分配策略管理。
（2）互連和互操作。
目前ITU和光互連網(wǎng)論壇（OIF）正致力于互操作和互連的研究并且已取得一些進(jìn)展。ITU的研究集中在開發(fā)光層內(nèi)實(shí)現(xiàn)互操作的標(biāo)準(zhǔn)。然而OIF更多的是關(guān)注光層和網(wǎng)絡(luò)其他層之間的互操作性，并能集中進(jìn)行客戶層和光層之間接口定義的開發(fā)。
（3）光性能監(jiān)視和測試。
目前光層的性能監(jiān)視和性能管理大部分還沒有標(biāo)準(zhǔn)定義，但正在開發(fā)之中。
2.3.2 發(fā)展前景
通信網(wǎng)發(fā)展的目標(biāo)是全光網(wǎng)，是由兩個(gè)階段完成。全光傳送網(wǎng)為第一個(gè)階段，即在點(diǎn)對點(diǎn)光纖傳輸系統(tǒng)中，全程不需要任何光電的轉(zhuǎn)換。長距離傳輸完全靠光波沿光纖傳播，稱為發(fā)端與收端間點(diǎn)對點(diǎn)全光傳輸。完整的全光網(wǎng)為第二個(gè)階段。在完成上述用戶間全程光傳送網(wǎng)以后，還有不少的信號處理、儲存、交換以及多路復(fù)用/分用、進(jìn)網(wǎng)/出網(wǎng)等功能都要由光子技術(shù)完成。完成端到瑞的光傳輸、交換和處理等功能，這是全光網(wǎng)發(fā)展的第二階段，即完整的全光網(wǎng)。
摘要：現(xiàn)如今，人們的生活伴隨著信息化的發(fā)展而日新月異，在光通信方面，人們對傳輸?shù)乃俣鹊囊笥鷣碛?，高速率?shù)據(jù)的使用量更是在大幅度的增加。正是由于光纖通訊的這一特點(diǎn)，使之成為了廣域通信網(wǎng)中的中堅(jiān)力量。在當(dāng)今社會(huì)的廣域通信網(wǎng)絡(luò)中，約八成以上的信息是通過光纖通信來傳遞的。從這些信息來看，光纖通信百利而無一害。但是凡事有利必有弊，從光纖網(wǎng)絡(luò)到用戶之間的門戶地區(qū)，假如架設(shè)光纜將產(chǎn)生巨大的浪費(fèi)且費(fèi)時(shí)費(fèi)力。那該如何是好呢？筆者將通過無線光纖通信技術(shù)的實(shí)施來解決這個(gè)問題。
關(guān)鍵詞：FSO技術(shù)；光纖；成本節(jié)約
光通信分為有限光通信和無線光通信兩種，有線光通信即光纖通信，已經(jīng)成為廣域網(wǎng)，城域網(wǎng)的主要傳輸方式之一。無線光通信又稱為自由空間光通信。（FSOfreespaceopticalcommunication）。FSO技術(shù)以激光為載體，用點(diǎn)對點(diǎn)或者點(diǎn)對多點(diǎn)的方式來實(shí)現(xiàn)連接。
一、無線光通信的簡介。
光通信的出現(xiàn)其實(shí)比無線電通信還要早一些。波波夫發(fā)送與接收第一封無線電報(bào)是在1896年。但是已發(fā)明電話而著名的，家喻戶曉的貝爾，在1876年發(fā)明電話之后，就想到了利用光來通電話的問題。1880年，他利用太陽光作為光源，用硒晶體（為一種鏈狀自然金屬單質(zhì)礦物、三方晶系，空間群為93.21，晶體沿Z軸延長呈針狀、柱狀、灰色、條痕紅色，解理平行三組完全，晶體易彎曲，具撓性。莫氏硬度2.25～3。密度4.8克/立方厘米，為硒化物的風(fēng)化產(chǎn)物，由硒鉛礦變來，常與褐鐵礦共生。）作為光的接收器件，成功的完成了光電話的試驗(yàn)。而通話的最長距離已經(jīng)達(dá)到了213米。在筆者看來，在貝爾畢生的發(fā)明中，光電話應(yīng)該當(dāng)之無愧為最偉大的發(fā)明。
無線光通信的系統(tǒng)組成可如圖所示
如圖可以看出，一個(gè)無線光通信系統(tǒng)包括三個(gè)基本的組成部分，發(fā)射機(jī)，信道和接收機(jī)。FSO系統(tǒng)的傳播介質(zhì)是大氣，它是憑借大氣進(jìn)行光的信號傳播。所以，只要在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間存在足夠的光發(fā)射功率，并且存在無遮擋的視距路徑，就可以完成FSO的通信了。
對于一個(gè)無線光通信的系統(tǒng)來說，最經(jīng)常使用的光學(xué)波長為近紅外光譜―850nm，如若要支持更大的系統(tǒng)功率的話，也可以使用紅外光譜―1500nm的波長。在FSO點(diǎn)對點(diǎn)的傳輸過程中，發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的設(shè)置都是雙向的，即每一端都可發(fā)射光信號和接受光信號。以便于實(shí)現(xiàn)雙邊通信。而FSO所采用基本技術(shù)則是光電的轉(zhuǎn)換（photovoltaicconversion），光電轉(zhuǎn)換過程的原理是光子將能量傳遞給電子使其運(yùn)動(dòng)從而形成電流。這一過程有兩種解決途徑，最常見的一種是使用以硅為主要材料的固體裝置，另一種則是使用光敏染料分子來捕獲光子的能量。染料分子吸收光子能量后將使半導(dǎo)體中的帶負(fù)電的電子和帶正電的空穴分離。
二、FSO系統(tǒng)的一些關(guān)鍵技術(shù)。
FSO的關(guān)鍵技術(shù)主要包括：高功率激光光源技術(shù)，光收發(fā)天線和精密可靠的光束控制技術(shù)，大氣信道的研究，高靈敏度的信號探測和處理技術(shù)，高精度的捕獲、跟蹤和瞄準(zhǔn)（ATP）技術(shù)等。
高功率激光器的選擇是FSO技術(shù)中十分重要的一環(huán)，激光器是用來產(chǎn)生激光信號，并形成光束射向空間。激光器的好壞直對通信質(zhì)量及通信距離有著十分重要的影響，對系統(tǒng)整體性能影響更大，因而對它的選擇是一個(gè)重點(diǎn)。空間光通信的傳輸距離長，空間損耗大，因此激光器輸出功率大，調(diào)制速率高是對光發(fā)射器的一個(gè)重要要求。
一般用于空間通信的激光器有三類，其中的.二氧化碳激光器。，輸出功率最大（>10kw），輸出波長有10.6m、9.6m，但缺點(diǎn)是體積較大，壽命較短，因?yàn)樗贿m合于衛(wèi)星與地面間的通信而不適合FSO系統(tǒng)的運(yùn)用。
快速、精確的捕獲、跟蹤和瞄準(zhǔn)（ATP）技術(shù)，是保證實(shí)現(xiàn)空間遠(yuǎn)距離光通信的必要核心技術(shù)。該系統(tǒng)的組成包括兩個(gè)部分：捕獲（粗跟蹤）系統(tǒng)?！八容^適合在較為寬廣的范圍內(nèi)捕獲目標(biāo)，捕獲范圍約達(dá)±1°～±20°或更大。通常采用CCD陣列來實(shí)現(xiàn)，并常與帶通光濾波器、信號實(shí)時(shí)處理的伺服執(zhí)行機(jī)構(gòu)共同完成粗跟蹤，即目標(biāo)的捕獲。捕獲的視場角為幾mrad，靈敏度約為10pW，跟蹤精度為幾十mrad；”跟蹤、瞄準(zhǔn)（精跟蹤）系統(tǒng)。該系統(tǒng)是在最終完成目標(biāo)捕獲后，對相應(yīng)目標(biāo)進(jìn)行瞄準(zhǔn)和實(shí)時(shí)跟蹤。通常采用四象限紅外探測器（QD）或Q-APD高靈敏度位置傳感器來實(shí)現(xiàn)，并配以相應(yīng)伺服控制系統(tǒng)。精跟蹤要求視場角為幾百ad，跟蹤精度為幾rad，跟蹤靈敏度大約為幾nW。
大氣信道：對于大氣對激光通信信號的干擾的分析比比較有局限性，目前僅存在于大氣的吸收和散射等，很少涉及到大氣湍流所引起的一系列問題比如閃爍、光束漂移、擴(kuò)展以及大氣色散等。其實(shí)這些因素都直接影響著接收端信號的信噪比，進(jìn)而影響系統(tǒng)的誤碼率和通信距離、通信帶寬。因此，筆者認(rèn)為有必要在這方面進(jìn)行更加深入的探討，并合理提出以上問題的解決方案。例如，采用自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)就是一個(gè)非常不錯(cuò)的研究方向。
三、FSO系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)與不足。
FSO系統(tǒng)是不需要向無線管理委員會(huì)申請頻率執(zhí)照的，所有比其他的技術(shù)都要便捷很多，而且該系統(tǒng)所使用的機(jī)型小巧，容易架設(shè)。能夠很便捷的解決寬帶接入的問題，不失為一種省錢省時(shí)省力的好方法。
1.FSO系統(tǒng)的頻帶很寬，速率很高。這是由于FSO系統(tǒng)的傳輸介質(zhì)與其他的不同，它是以空氣為傳輸介質(zhì)的，所以所產(chǎn)生的阻礙會(huì)相對于光纖傳輸會(huì)更小，在相同的帶寬之下，有著更大的優(yōu)勢。
2.FSO系統(tǒng)適合多種通信協(xié)議，在之前的通信系統(tǒng)中，一個(gè)普遍的比較麻煩的問題就是依賴與某種協(xié)議，但是FSO系統(tǒng)完全突破了這一限制，在現(xiàn)今通用的通信網(wǎng)絡(luò)中，比如以太網(wǎng)，ATM等，都支持FSO的傳輸速率。
因此又節(jié)約了一大批的資源成本。
3.FSO系統(tǒng)的搭建相當(dāng)方便，不論是在江河海灘上，還是辦公大樓，屋頂上均能方便的架設(shè)，除了能實(shí)行地面架設(shè)以外，更不可思議的是可以直接進(jìn)行空間架設(shè)。并且架設(shè)時(shí)間相當(dāng)短，一般幾個(gè)小時(shí)之內(nèi)便可以完成，大大節(jié)約了人力資源成本。
4.FSO系統(tǒng)的安全性能高，由于該系統(tǒng)具有非常窄的波束以及良好的方向性，因此很難以被干擾或者竊聽。同時(shí)，相對于價(jià)格昂貴的光纖網(wǎng)絡(luò)來說，F(xiàn)SO系統(tǒng)的成本很低，大概只有光纖系統(tǒng)的百分之二十的成本。
此外，F(xiàn)SO系統(tǒng)在很多方面都可以得到合理的運(yùn)用，比如可以用于軍事設(shè)施或者國家保密部門的內(nèi)部系統(tǒng)，用于施工難度高，技術(shù)難度大的省市或者邊遠(yuǎn)地區(qū)，還可以作為防止光纖通信服務(wù)以外中斷的后備計(jì)劃，以及用于公司內(nèi)部，家庭內(nèi)部的局域網(wǎng)的連接。
當(dāng)然，任何的網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)都是有自身的缺點(diǎn)和不足的，F(xiàn)SO作為一種通信技術(shù)，自然界對其影響還是很大的。因?yàn)榧す鈱ξ恢玫木珳?zhǔn)度要求很高，如果由于大自然的風(fēng)，雨，雷等原因而造成了激光發(fā)射器或者接收器位置的稍微偏離，便會(huì)影響光信號的對準(zhǔn)與接收。除了惡劣的天氣，空氣質(zhì)量也是影響其工作的因素之一，空氣中的散射粒子同樣的會(huì)使發(fā)出的光信號產(chǎn)生偏差，所以FSO系統(tǒng)對于空氣質(zhì)量也是有一定的要求的。
由于FSO系統(tǒng)多半是用于短距離的傳輸，因此長距離傳輸也就成為了它的弱點(diǎn)。這使得該系統(tǒng)的運(yùn)用范圍變得很窄。同時(shí)，由于是采用激光技術(shù)，對人體的安全也是不容忽視的因素之一。
中國的FSO技術(shù)引進(jìn)時(shí)間比較晚，所以無線光技術(shù)到目前為止仍然處于研究起步的階段，尚未投入到大規(guī)模的使用和生產(chǎn)。少數(shù)的幾家公司率先實(shí)驗(yàn)制制作出了成品，但是也還沒有投入到生產(chǎn)。究其主要的原因，還是對該技術(shù)存在著技術(shù)拿捏上的不足以及對其可靠性有所懷疑，因而不敢進(jìn)行大規(guī)模的使用。但是，在筆者看來，無線光通信在國外已經(jīng)有了良好的發(fā)展，說明其大規(guī)模的使用已經(jīng)成為了必然的趨勢。它的便捷性，快速性以及對成本的要求較低，使得其成為了不可代替的一種通信技術(shù)手段。筆者相信，經(jīng)過廣泛的研究和對突出問題的解決，F(xiàn)SO技術(shù)將在國內(nèi)有著非常大的發(fā)展前景。（作者單位：華中科技大學(xué)文華學(xué)院）
