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【關鍵詞】空間光通信技術 關鍵技術 天線技術

隨著科學技術的不斷進步，人們對空間通信技術的研究也愈加深入，目前空間技術中的大功率軌道運載技術以及大容量衛星技術已經趨于成熟，促進了空間光通信技術的發展。當前人們對網絡傳輸的速率要求有明顯提升，因此對空間通信技術的要求也高，空間光通信技術能夠適應現代社會快速發展的需求，有效的提高通信數據的傳輸率，廣泛的引用在保密通信、局域網互聯、城域網擴展等領域，為現代社會的發展提供可靠高效的技術保障。

1 空間光通信技術概述

傳統的空間通信技術的載體是微波，但是這種技術已經遠遠不能滿足現代社會發展的需求，隨著通信技術的研究發展，空間通信技術逐漸發展到以激光為載波、大氣為傳輸介質的光通信技術，作為一種新型的寬帶通信技術，這種技術一方面繼承了微波通信的優勢，另一方面還增加了光纖通信的特點，其基本的原理是激光傳輸技術和光電轉換技術。該技術在進行兩點傳輸時，發射端和接收端設置有高靈敏度的激光的發生器和接收器，以及配備光學望遠鏡，發射端將電信號調制為光信號發出后，是以直線傳播的方式穿過自由空間到達接收端，其中光學望遠鏡控制激光的發射方向和接收方向，接收端在接收到光信號后再調制為電信號，實現雙工通信。空間光通信的優勢是通信容量大以及傳輸速度快，且成本低，安裝簡便。

2 我國空間光通信技術發展現狀

一直以來，衛星技術是我國進行空間探測的重要手段，并提供相應的技術保障，但是以微波為載體的空間技術已經無法滿足快速發展的社會需求。在發達國家空間光通信技術的研究已經取得了極大進展，但是在我國空間光通信技術還處于起步階段，因此只能借鑒國外先進的研究結果。我國的光通信技術發展至今已經取得了不錯的成就。在“十五”和“十一五”期間，我國首次成功的進行了星地激光通信實驗，以海洋二號衛星平臺為搭建平臺，這次實驗標志著我國的衛星光通信技術已經進入空間試驗階段。隨著連續波大功率半導體激光器技術、空分復用技術、智能天線技術等的發展，光通信技術也不斷的拉長傳輸距離，增大傳輸容量，提高了可靠性，拓寬了適用范圍。在“九五”期間我國已經開始基于激光大氣通信理論對空間光通信跟蹤技術進行深入研究，并取得了一定成就。

3 空間光通信關鍵技術

3.1 原子探針層析技術

原子探針層析技術（APT）在空間光通信系統中負責實現通信連接的功能，是當前空間分辨率較高的分析測試技術，能夠分辨原子種類，并對其空間位置進行直觀的重構，比較真實的顯示出不同元素原子的三維空間分布。APT是應用在空間光通信系統的服務器中，當服務器的網絡探測到信息時，APT服務器開始掃描通信鏈路，確認信息雙方的位置，確認后開始獲取信息，并鎖定通信目標，隨后完成光通信連接。

3.2 天線技術

天線技術是采用收發一體的天線實現空間光通信系統中的雙向互逆功能，提升空間光通信的傳輸性能。該技術的實現主要依靠天線陣、波束形成網絡以及波束形成算法，在發射器將電信號轉化為光信號后傳輸到發射天線后，天線技術利用波束形成算法計算發射功率，并發射出光束；接收天線對光束進行接收，主要是利用信號在不同的傳播方向的差異性，將相同頻率、相同時隙的信號進行區分，有效的降低了光信損失，使空間光通信更加穩定可靠。

3.3 捕獲技術

捕獲技術是空間光通信系統的關鍵技術，是能夠實現通信的先決條件。主要原理是監視和跟蹤目標特定的光電，來實現運動捕捉。利用捕獲技術能夠捕捉空間點的運行軌跡和具置，為實現空間光通信墊定基礎。

4 空間光通信技術的發展及應用

當前空間光通信技術已經實現了可行性，并在各個領域都有應用，一定程度上推動了現代社會的發展，當前面臨的主要問題是如何實現星際自由空間光通信。在信息高速增長的現代社會環境下，空間光通信技術的發展目標是提升傳輸的可靠性、提高傳輸速率以及擴展傳輸距離。隨著三網融合，現代通信的發展方向是數字化和智能化，因此我國要想在激烈競爭的國際背景下有所突破，就要現空間光通信系統的智能化以及數字化。主要的研究方向如下：大氣信道的研究，大氣是對信號影響最大的干擾因素，會在接收端產生一定的信噪比，解決大氣信道干擾能夠提升空間光通信技術的通信速率和拓寬通信距離；傳輸可靠性的研究，主要是研究信號接收和信號源，需要激光器產生的信號具有光束窄、頻率高的特丹，因此對其功率以及穩定性要進行深入研究；保密性的研究，當前自由空間光通信技術的通信信道是開放的，這樣會造成不法分子在不切斷光束的情況下竊取信息，因此要進一步完善空間光通信技術的保密性和安全性。今后空間光通信技術將會在寬帶接入市場中成為主流，與微波通信技術互為補充，微波系統在大區域范圍內實現低速通信，空間光通信技術在小區域范圍內實現高速通信，更加便利的為用戶提供可靠穩定的服務，還能在惡劣環境下充當備份通信服務。

5 結束語

綜上所述，空間光通信技術在現代社會中逐漸發揮不可替代的作用，其發射率高、靈敏度高以及安全保密性良好的特點，可以滿足衛星通信的需求，并與其他通信技術互為補充，實現了光纖的告訴傳輸，并帶動了三網融合的發展，促進電子政務、電子商務、遠程醫療等信息化建設領域。空間光通信技術的發展空間廣闊，并會為我們生活帶來更多的便捷。

參考文獻

[1]易成林.自由空間光通信技術的發展現狀與未來趨勢[J].現代商貿工業，2007（09）：263-264.

[2]廖淑玲.空間相干光通信零差OPSK系統相位佑計研究[D].長表理工大學，2011.

[3]吳從均，顏昌翔，高志良.空間激光通信發展概述[J].中國光學，2013（05）.

作者單位

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關鍵詞：白光LED；可見光；通信技術；發展研究；社會建設

中圖分類號：TN929 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）02-0071-01

在當今社會科技迅猛發展的今天，白光LED可見光通信技術的發展是推進我們國家社會建設的一項新興行業，基于對白光LED可見光的通信技術的研究，我們深入的了解到通信技術發展中存在的問題，想要將白光LED可見光廣泛的應用到通信技術發展上來，就需要不斷的改進社會科技創新內容，充分的解決在通信技術發展中關于白光LED可見光在應用中所存在的各項問題，以此來完善我們國家社會經濟建設改革的重要發展方向，推進社會經濟前進的步伐。

1 白光LED可見光通信的使用

關于白光LED可見光在通信技術發展中的運用，我們通過推進社會科技創新理念來不斷的完善其作用，促進國家社會經濟改革建設，堅持以科技創新理念作為推進白光LED可見光在通信技術革命中的重點發展內容，促進我們國家社會科技建設與發展。

1.1 白光LED可將光在技術方面的研究

對于白光LED可見光在現實生活中的應用，需要不斷完善社會科技建設，改進國家技術科學的發展理念，不斷創新和改革社會經濟的重要途徑，以此來發展社會經濟改革內容，推進在白光LED可見光在通信技方面上的改革。此外，在白光LED可將光的用途在改進社會科技的同時，有為通信光源不斷完善和創新的重要作用，同時具有高度的保密性以及不斷完善通信技術在無頻譜中使用的方向及限制，將白光LED可見光的優點充分的體現到社會科技建設中來，以此促進我們國家社會經濟發展與創新。對白光LED可見光在通信及其關鍵技術方面的研究和影響，將具有重要的改進完善作用，這是不斷發展社會科技創新理念，完善社會經濟發展目標的重要方式，同時實現當今社會經濟發展的重要性能，對于通信技術發展的完善有著極為重要的促進功能，將白光LED可見光技術的改革充分的運用到通信技術發展的關鍵內容中，發展社會科技的全面領導作用，促進我們國家在整個社會經濟發展建設中，不斷的運用白光LED可見光使用的情況，以此來完善我們國家社會建設的重要方向。

1.2 改進白光LED可見光在通信科技

為了改進白光LED可見光的發展方向，我們以綠色光源的發展作為首要任務，對白光LED可見光的通信技術的發展研究，將是實現社會經濟改革發展的重要前進方向。在白光LED可見光的技術發展上，我們對發光的二極管在壽命的長期使用上，是需要不斷完善社會科技理念的重要發展途徑，也是對電光源科技運用在白光LED可見光通信及其關鍵技術發展中不斷完善的結構，以轉換白光LED可見光的使用效率，促進科技創新理念對通信技術的發展，完善我們國家在高光度以及節能光源使用的重要特點。可見在通信發展的不斷利用上，我們對于白光LED可見光的社會科技的發展對于通信技術的重要作用，將是如何推進社會經濟前進的重要發展目標。對于白光LDE可見光的使用時間將是現實完善社會經濟建設的重要保障。以促進和發展可見光通信科技的協調手段的特性研究，將對白光LDE可見光的信號如何完善改革發展方向。在對調整白光LED可見光的通信運用上，不斷的對科技運行進行形式上的傳輸，以促進社會科技理念在整個通信技術中的使用和發展。

2 白光LED可見光對通信技術的研究

白光LED可見光的研究和使用，是當今社會建設經濟發展的重要前進方向，也是我們國家社會科技創新改革的重要方向。為了不斷的完善和促進社會經濟建O的重要發展步伐，時刻關注社會科技創新的前行動力，將白光LED可見光的改革充分的運用到通信技術中來，是實現社會建設發展的重要保障。

在對白光LED可見光的運用中，主要是將節能這一特性充分的表現到通信技術的發展研究中，以對白光LED可見光使用的同時，將照明和無線光在通信技術的發展上不斷的體現，以此來滿足人們的日常生活對于通信技術發展的需求，促進我們國家社會經濟改革建設的全新理念。通過社會科技創新完善國家在白光LED可見光通信技術方面的發展及研究，將社會經濟改革的重要發展方向提高到科技發展性能上來，以促進國家建設完善國家科技創新理念為前提，不斷的改進社會科技發展的重要方式，推進我們在白光LED可見光通信技術方面的要求。以創新科技理念為前提，時刻關注社會經濟發展的動態，推進通信技術前行的腳步，促進社會經濟的可持續發展。

3 結語

通過對白光LED可見光的了解和應用，我們可以清楚的看到，在通信技術方面的發展和研究中，對于可見光應用的重要性。作為當前可見光通信領域的熱門研究，在白光LED可見光的發展探尋上都存在重要的意義，對于通信技術的改革與發展，在過去的幾年里通過對社會科技創新和完善已經取得了可喜的突破，所以我們需要對白光LED可見光采取更為重要的發展手段，利用可見光在通信技術中的研究來發展白光LED可見光對社會科技的促進作用，以此完善我們國家社會經濟建設的穩步進程。

參考文獻

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關鍵詞：自由空間光通訊；激光器；光電探測器；光學濾波器

中圖分類號：TN929.11

自由空間的光通信技術是一種以激光為主要的信息載體的通信技術，按不同的傳輸介質可以分為大氣激光和星際激光通信。而且由于自由空間光擁有速率高和頻帶以及安裝方便，還有一定的高度保密性等的特點，近年來已經受到了人們的重視，得到了很好的發展。大氣激光通信因為受到大氣的信道和不良環境的影響，所以一般只能是作為短距離間的通信和應急的通信手段，因為宇宙空間是在真空的狀態下的，所以激光束在這個空間是受不到任何的干擾的，所以星際的激光通信就越來越受到人們的關注，許多的國家都開始在加大對星際激光通信的研究，也取得了許多好的成果。由于通信技術的不斷的發展，保密通信也開始運用到現代化的戰爭中，以前的有線和無線技術的保密性都夠強，容易泄露軍事機密，而自由空間的光通信是一種保密性嫉妒強的通訊技術。本文主要就是分析自由空間光通信技術中的主要的光電器件的現狀。

1 自由空間光通信系統中的激光器

自由空間光通信系統中的激光器的作用就是產生激光信號并且形成一道光束發射到空中，激光器是整自由空間光通信系統中關鍵性的器件，自由空間光通信系統中的激光器的好壞會直接的影響到通信的可以達到的最遠距離，還會對通信的質量造成很大的影響，對于整個通信系統的整體的性能也有較大的影響，所以選擇好的激光器是十分的重要的。一般對于激光器的要求首先就是要有良好的輸出功率，而發射出的波長要與傳輸的介質的低耗能區相配，其次發射的頻率必須性對穩定，調節與設置比較的方便，有比較大的調制速率，最后就是體積一定要輕，重量要比較輕，耗電量要最少，使用壽命要長，運行的效率要高，還要方便集成和保養維護。當下在光通信中的最常見的激光器是CO2激光器和半導體的激光器等。

1.1 CO2激光器

CO2激光器是一種輝光放電混合體性質的激光器，它的激光輻射不僅僅是可以很好的透過大氣傳進行遠距離的輸送，它光束的相干性也十分的好。CO2激光器發射光的頻率十分的穩定，還可以實現單模式的運行，它可以進行連續不斷的輻射，還可以進行脈沖式的輻射。CO2激光器因為對能量有良好的轉換效率，而且發射出的光束的質量好，運行的功率大，又可以連續的輸出以及脈沖式的輸出，運行所需的費用也比較的低，所以成為用途最廣泛的一種激光器。伴隨著對CO2激光器的不斷研發，新的技術也開始運用到其中，將會研發出體積更小和功率更強以及光束質量更好的不同類型的CO2激光器。

1.2 半導體激光器

已有的半導體的激光工作物質有幾十種，而且對其的研究也已經十分的成熟，比如砷化鎵和摻鋁砷化鎵等。和其他的不同種類的激光器相比，這種半導體式的激光器是經由電子―光子的轉換器，所以它的轉換效率是極高的，而且半導體式的激光器可以覆蓋的波段的范圍也是十分的廣泛的[1]。利用不同的半導體有源材料和多遠化合物半導體不同的組分，可以得到更廣的激光輻射波長，所以可以滿足不同的需求。隨著半導體激光器輻射的波長的不斷的增大，半導體的使用的壽命也會增長許多，最長的使用壽命可以達到106個小時，因為半導體激光的體積和重量都很小，所以整個的半導體的激光器的制作工藝是可以和半導體的電子器件與集成電路的生產工藝進行結合的，這就給其他的器件實現單片光電子集成提供了很大的便利性。最近這幾年隨著對超晶格技術和器件結構研究的不斷成熟，半導體激光器可以連續輸出的功率增加到了120瓦，目前半導體激光器因為體積和重量小，還有對電光裝換的效率極其的高，使用的壽命也長并且比較容易調節控制等一系列的優點已經成為了激光大氣通信的首先激光器。半導體式的激光器有一個明顯的缺點就是容易受到環境溫度的影響。

2 自由空間光通信系統中的光電探測器

光電探測器是激光通信系統中的核心的部件，它是利用干光信號進行接收與轉換的，一般對光通信系統候中光電探測器的要求就是能夠對所有的光波有高度的敏感度，要與光源進行發射的譜線相匹配，而且要有足夠的頻帶寬度可以滿足接收的光信號的帶寬，在對信號接收的整個的過程中，接受的信號中所夾雜的噪聲要小，而且對于外界的環境的敏感度不可以太高，也就是在外界的環境有所改變時還是要保持一定的穩定性。

Si光電二極管是光伏探測器的一種，光伏探測器在對比較微弱的快速的光信號探測方面有很好的效果，而且伴隨著光電技術的不斷的發展，光信號在探測的靈敏度與頻率等方面都有很好的提高，Si光電二極管擁有效率高和噪聲小以及反映快等優點，而且它的耗電量少并且體積小壽命長，結構也十分的簡單，使用起來也很方便。雖然它的光―電轉換的速度緩慢以及探測是進行調制的頻率也比較的低，但是還是利大于弊的。

3 自由空間光通信中的光學濾波器

自由空間中光通信中的光學濾波器可以對光源發出的光場進行接收時，可以最大限度的減少噪聲。在光電通信系統中，對光學濾波器的要求有，首先是要有良好的波長，還要與激光器相適應。由于激光器的波長會隨著溫度的變化而改變，在對溫度沒有進行控制的情況下，如果外界的環境發生較大的改變，那么就會影響到激光器的波長產生改變，最終會影響對信號的有效接收。

干涉濾波器主要是運用反射的波之間的相互延長與抵消來提供選擇性的濾波，這種光學濾波器可以設計成在某些波長的內部反射中，而且在波長上還可以進行相互的抵消，這種干涉濾波器可以被設計成很多的不同種類的多層的介質濾波器，經過適當的對折射率的安排，可以從襯底上反射的場所需要的波長進行一定程度的波長加強。一般的帶有尖銳的干涉濾波器只是會沿著準直軸進入到濾波器的聚光的設計中，一般適度的相移都是經過材料的不同的厚度來維持的[2]。

在空間的激光通信的過程中，有許多的隨機和持續性的干擾，一些太陽的輻射在進行通訊的過程中就會利用星際和其他的散射體的散射在進入接受天線的過程中，就會造成很強的噪音。在整個的通信過程中，因為光通信信道已經建立了，所以使得通信激光的額發散角變小。在這種情況下，只有通過空間的濾波，才可以使得少量的背景光可以進入到接收機內，而且進入到接收機內的通信激光是比較的強的。所以在通信機中運用納米寬帶的干涉濾光器能夠很好的消除背景光的干擾。

4 結束語

通過對自由空間光通信中光電子器件的現狀的分析，可以看出目前在光通信中經常使用的激光器是CO2激光器，它是達到遠距離的通信效果的首先設備。半導體的激光器因為其在方向性和相干性等方面比較的弱，所以是近距離之間的通信光源的首先。光電探測器是整個激光通信系統的核心部件，Si光電二極管因為光電轉換速度較慢和探測調制頻率較低等缺陷，所以比較的適應與小容量的光通信系統中。干涉濾光器是空間通信中十分常見的一種濾波器，它可以有效的減少背景光的干擾，可以很高的對準系統，可以接受的信號的噪比十分的高。自由空間光通信技術在將來會成為一種十分有效的通信手段。

參考文獻：

[1]黃德修，劉雪峰.半導體激光器及其應用[M].北京：國防工業出版社，2009.

[2]楊祥林.光纖通信系統[M].北京：國防工業出版社，2010.

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【關鍵詞】光纖通信技術發展現狀未來態勢探究

我國對光纖的技術的應用已經超過20多年，光纖通信技術有著低污染、大容量、小體積、抗干擾等許多優點，深受通信業內人士的青睞。當前，光纖技術在郵電、部隊、廣播等各個領域都有廣泛的應用。雖然我國在光纖通信的技術上取得了較大的進步，但是，仍然存在許多急需改進的地方，本文對光纖技術進行深入的探究，以便于我國光纖技術更好的發展。

一、光纖通信技術的發展現狀

1.光纖接入技術在通信技術中的應用。作為一個新的通信技術，光纖接入技術正在逐步的應用于通信技術，光纖接入技術的廣泛應用可以實現信息傳輸的高速化，進一步的滿足用戶對于信息傳輸速度的要求。光纖接入技術主要包括用戶接入端和寬度傳輸端兩個部分，在這兩個組成部分中用戶接入端處于主導地位，光纖用戶作為寬帶連接的最后一個部分，其主要的任務是接入全光，使用戶的寬帶資源不受到限制。2.波分復用技術在通信中的應用。波分復用技術的最大優點是對單模光纖進行有效的運用，保證互聯網使用者所得到的寬帶使用的資源最為豐富，根據每一個不同波長和頻率光學信號，波分復用技術可以有效的將光纖窗口變為一個個不受其他信號影響通信通道，將波分復用器設置在信號的發射端，集中發生所有信號，最后波分復用器再將光纖管道中的不同波長的光波進行分離。從20世紀末期波分復用技術以其獨特的傳輸容量大的優點，被通信技術廣泛的應用。3.相干光通信技術的廣泛應用。相干光通信技術作為通信技術的研究熱點，其優點是通過對光波增加了混頻和本真光源，大大的提高了用戶接收通信信號的靈敏度，相干光通信技術對光波的長度選擇的效率突出，所以，其在波分復用技術中發揮著重要的作用，在當前的光纖通信技術中具有廣泛的運用。4.通信光纜廣泛的被電力系統運用。光和電自從以來就是相互依賴，相互輔助的。光纖和電纜都可以通過技術手段成為介質，光纜通過特殊技術的處理可以成為無金屬性質的全介質，這種全介質在光纖通信中有著無可替代的作用。全介質光纜一般分為兩種，一種是纏繞式結構，主要用于在空中進行相關電力資源的運輸，大多數應于電力輸入中，另一種是全電式自承式，其具有廣泛的利用范圍，在我國的電力輸入中使用范圍較大，市場對全電式自承式的需求量較大。

二、光纖通信技術的未來發展趨勢

1.光纖通信未來向著長距離、大容量趨勢發展。今年來除了對波分復用技術不斷地研究以為，光纖通信技術人員也在加大對光時分復用的研究，光時分復用技術與波分復用技術的應用原理存在較大的差別，其主要是對單信道的傳播速率的提高，實現傳輸容量的增大。未來的通信技術的主要研究方向是通過對波分復用技術以及光時復用技術的綜合利用，對傳輸信號容量進一步加大，以便于更好的滿足用戶的需求。2.未來光纖通信實現全光化。目前的通信節點間已經實現了全光網，但是在整個網絡節點處仍然使用電器件，對目前干信總容量的全面提高起到限制和阻礙作用，所以，全光化將是未來光纖通信的重要研究方向。用光節點代替傳統的電節點，信息的傳輸一直以光信號作為載體進行交換和傳遞，改變了傳統信號交換模式，用波長代替比特進行用戶信息處理。互聯網絡信號傳輸具有可靠性、開放性、透明性等優點，可以給用戶提供超大的信息量，更加迅速的信息傳遞速度以及靈活多變的網組，在不用安裝處理設備和交換器的前提下簡單的實現節點的增加。3.未來光纖通信技術，光電子器逐步實現集成化。隨著科學技術的不斷發展，電子器已經實現集成化的目標，正如電子器集成化一樣，未來光電子器也將逐步實現集成化，當前研究熱點的平面光波導線路就是光電子集成的載體，它既可以將光電子器進行組裝，也可以自身集成為一個光電子器。隨著光纖通信的不斷進步，光電子集成技術也在不斷發展，并取得了一定的成績，隨著相關難題的不斷攻克，未來光纖通信技術實現光電子器集成化指日可待。

光纖通信技術作為一個國家科技水平的重要指標，在未來的通信技術中地位將會越來越突出，世界各國也都加強對光纖通信技術的研究。我國要結合自身發展的實際情況，不斷地學習外國先進技術水平，加強對相關難題的攻克，爭取為人民輸送容量更大，速度更快的通信。

參考文獻

[1]楊帥.芻議光纖通信技術的發展現狀及前景[J]，城市建設理論研究，2013，（3）

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【關鍵詞】 高速光通信 全光數字信號處理 光子神經元

一、全光邏輯與全光波長變換

1、全光邏輯。當下使用率比較高的邏輯門技術有兩種，第一種，邏輯運算是通過SOA自身的非線性效應來進行的，比如交叉相位調制（XPM） 和四波混頻效應 （FWM） 等；第二種的邏輯預算則是配有光纖結構或波導結構的干涉儀來完成的， 如Sagnac干涉儀、超高速非線性干涉儀等。

2、全光波長變換。全光波長變換技術能夠順利實現兩個波長光信息之間的傳遞，完成對信息的切換，將波長再次利用起來，促進其利用率的提高，更好的為全光通信網絡的建設做出貢獻。SOA元件在集成性、使用性等方面的優勢非常大，如輸入功率小、集成性高等特點，所以它可以更好的適用于全光波長變換器件的構建。

二、全光緩存技術

1、基于光纖延遲線的全光緩存技術。FDL型全光緩存器有兩種結構形式的光線結構： 第一種是由長度不等的光線延遲線構成的，當數據包通過延遲線時，會通過線的長短而實現延時緩沖作用； 第二種結構是環形的光纖單元，通過對光開關進行有效的調控來實現數據包的延時通過。雖然前一種光緩存器的操作以及結構都非常簡單，但是延遲單元僅能夠為光數據包進行一次處理，需要更多的光纖延遲線才能實現數據包的多次通過，集成性非常差； 而第二種形式的的光緩存器就可以有效解決這一問題，它的集成性非常好，并且可以使光信號在緩存單元內重復通過，它是以后FDL型全光緩存器的主要研究方向。

2、慢光型全光緩存技術。即便當下的慢光型緩存技術還不夠成熟，經常會出現緩存要求不達標、信號失真等情況，然而慢光緩存卻具有可調分辨率高、實用性強以及延時時間便于調控等優點，所以它對于全光緩存技術的研究還是具有很大的貢獻。根據作用原理的不同可以將慢光型緩存技術分為以下幾種：第一種利用的是受激布里淵散射 （SBS） 和受激拉曼散射 （SRS）現象；第二種利用是電磁誘導透明 （EIT）的原理；第三種利用的是具有特殊結構的介質；第四種利用的是相干布居振蕩的原理。

3、濾波法實現PRBS和單脈沖信號的可調延時。以往所用的相干布居振蕩會限制入射信號的工作帶寬，但是如果使用上轉型相干布居振蕩就可以有效解決這一問題，以確保高頻正弦信號慢光的實現。然而這種方法也是有缺陷的，它產生的慢光需要新的調制頻率與其對應，而且其需要更為先進和精確的設備，比如高帶寬矢量網絡分析儀 ，它可以用于對輸入頻率的管控和對固頻信號的檢測。綜合考慮各種條件的影響，選擇采用優化后的光濾波法，該方法的實用性非常強，可以幫助改進以往布居振蕩極限的SOA中高調制速率偽隨機PRBS的快慢光。

三、光子計算

1、光子神經元。人之所以具備學習、思考和運動等能力，那是因為人的大腦中具有神經網絡，而神經元則是神經網絡中最重要的組成部分。神經元是由樹突、 細胞體、 軸突等結構組成的， 它是構成神經網絡的基礎，它的功能有 延遲、時空整合、 閾值處理等等 （圖1） 。現階段將光學上用來模擬神經元功能的方法有兩種，即分立器件模擬和激光器模擬，前者利用分立器件來代替神經元，后者利用激光器來代替神經元。

2、學習機制。學習是神經網絡實現強大計算能力的基礎， 學習實際上就是對神經元之間權重的調整過程。STDP（spike-timing-dependent plasticity） 是目前脈沖神經元使用較為普遍的學習機制。STDP學習函數如圖2 （a） 所示， t pre 為突觸前脈沖激發時間， t post 為突觸后脈沖激發時間。當t pre

結論：從全光邏輯、 全光波長變換技術、 全光偽隨機碼發生器和速率倍增技術、 全光緩存技術等方面介紹了高速光通信中全光數字信號處理技術的研究進展。

參 考 文 獻

[1] 董建績， 張新亮， 黃德修. 基于半導體光放大器四波混頻效應的多種調制格式的波長轉換實驗[J]. 光學學報， 2008， 28（7）： 1327-1332.

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【關鍵詞】光纖通信; 現狀;出路

引言

光纖通信技術從光通信中脫穎而出,已成為現代通信的主要支柱之一,在現代電信網中起著舉足輕重的作用。光纖通信作為一門新興技術,近年來發展速度之快、應用面之廣是通信史上罕見的,也是世界新技術革命的重要標志和未來信息社會中各種信息的主要傳送工具。

1 光纖的概述

光纖即為光導纖維的簡稱。光纖通信是以光波作為信息載體,以光纖作為傳輸媒介的一種通信方式。從原理上看,構成光纖通信的基本物質要素是光纖、光源和光檢測器。光纖除了按制造工藝、材料組成以及光學特性進行分類外,在應用中,光纖常按用途進行分類,可分為通信用光纖和傳感用光纖。傳輸介質光纖又分為通用與專用兩種,而功能器件光纖則指用于完成光波的放大、整形、分頻、倍頻、調制以及光振蕩等功能的光纖,并常以某種功能器件的形式出現。

光纖通信之所以發展迅猛,主要緣于它具有以下優點:1)通信容量大、傳輸距離遠;2)信號串擾小、保密性能好;3)抗電磁干擾、傳輸質量佳;4)光纖尺寸小、重量輕,便于敷設和運輸;5)材料來源豐富,環境保護好;6)無輻射,難于竊聽;7)光纜適應性強,壽命長。

2 光纖通信技術發展的現狀

光纖通信的發展依賴于光纖通信技術的進步。目前,光纖通信技術已有了長足的發展,新技術也不斷涌現,進而大幅度提高了通信能力,并不斷擴大了光纖通信的應用范圍。

2.1 波分復用技術

波分復用WDM(Wavelength Division Multiplexing)技術可以充分利用單模光纖低損耗區帶來的巨大帶寬資源。根據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信道,把光波作為信號的載波,在發送端采用波分復用器(合波器),將不同規定波長的信號光載波合并起來送入一根光纖進行傳輸。在接收端,再由一波分復用器(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立(不考慮光纖非線性時),從而在一根光纖中可實現多路光信號的復用傳輸。自從上個世紀末,波分復用技術出現以來,由于它能極大地提高光纖傳輸系統的傳輸容量,迅速得到了廣泛的應用。

1995年以來,為了解決超大容量、超高速率和超長中繼距離傳輸問題,密集波分復用DWDM(Dens Wavelength Division Multi-plexing)技術成為國際上的主要研究對象。DWDM光纖通信系統極大地增加了每對光纖的傳輸容量,經濟有效地解決了通信網的瓶頸問題。據統計,截止到2002年,商用的DWDM系統傳輸容量已達400Gbit/s。以10Gbit/s為基礎的DWDM系統已逐漸成為核心網的主流。DWDM系統除了波長數和傳輸容量不斷增加外,光傳輸距離也從600km左右大幅度擴展到2000km以上。

與此同時,隨著波分復用技術從長途網向城域網擴展,粗波分復用CWDM(Coarse Wavelength Division Multiplexing)技術應運而生。CWDM的信道間隔一般為20nm,通過降低對波長的窗口要求而實現全波長范圍內(1260nm～1620nm)的波分復用,并大大降低光器件的成本,可實現在0km～80km內較高的性能價格比,因而受到運營商的歡迎。

2.2 光纖接入技術

光纖接入網是信息高速公路的“最后一公里”。實現信息傳輸的高速化,滿足大眾的需求,不僅要有寬帶的主干傳輸網絡,用戶接入部分更是關鍵,光纖接入網是高速信息流進千家萬戶的關鍵技術。在光纖寬帶接入中,由于光纖到達位置的不同,有FTTB、FTTC、FTTCab和FTTH等不同的應用,統稱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。我國從2003年起,在“863”項目的推動下,開始了FTTH的應用和推廣工作。迄今已經在30多個城市建立了試驗網和試商用網,包括居民用戶、企業用戶、網吧等多種應用類型,也包括運營商主導、駐地網運營商主導、企業主導、房地產開發商主導和政府主導等多種模式,發展勢頭良好。不少城市制訂了FTTH的技術標準和建設標準,有的城市還制訂了相應的優惠政策,這些都為FTTH在我國的發展創造了良好的條件。

在FTTH應用中,主要采用兩種技術,即點到點的P2P技術和點到多點的xPON技術,亦可稱為光纖有源接入技術和光纖無源接入技術。P2P技術主要采用通常所說的MC(媒介轉換器)實現用戶和局端的直接連接,它可以為用戶提供高帶寬的接入。目前,國內的技術可以為用戶提供FE或GE的帶寬,對大中型企業用戶來說,是比較理想的接入方式。

3 光纖通信技術的發展趨勢

近幾年來,隨著技術的進步,電信管理體制的改革以及電信市場的逐步全面開放,光纖通信的發展又一次呈現了蓬勃發展的新局面,以下在對光纖通信領域的主要發展熱點作一簡述與展望。

3.1 向超高速系統的發展

從過去20多年的電信發展史看,網絡容量的需求和傳輸速率的提高一直是一對主要矛盾。傳統光纖通信的發展始終按照電的時分復用(TDM)方式進行,每當傳輸速率提高4倍,傳輸每比特的成本大約下降30%～40%;因而高比特率系統的經濟效益大致按指數規律增長,這就是為什么光纖通信系統的傳輸速率在過去20多年來一直在持續增加的根本原因。目前商用系統已從45Mbps增加到10Gbps,其速率在20年時間里增加了20O0倍,比同期微電子技術的集成度增加速度還快得多。高速系統的出現不僅增加了業務傳輸容量,而且也為各種各樣的新業務,特別是寬帶業務和多媒體提供了實現的可能。目前10Gbps系統已開始大批量裝備網絡,全世界安裝的終端和中繼器已超過5000個,主要在北美,在歐洲、日本和澳大利亞也已開始大量應用。

3.2 向超大容量WDM系統的演進

采用電的時分復用系統的擴容潛力已盡,然而光纖的200nm可用帶寬資源僅僅利用了不到1%,99%的資源尚待發掘。如果將多個發送波長適當錯開的光源信號同時在一極光纖上傳送,則可大大增加光纖的信息傳輸容量,這就是波分復用(WDM)的基本思路。采用波分復用系統的主要好處是:1)可以充分利用光纖的巨大帶寬資源,使容量可以迅速擴大幾倍至上百倍;2)在大容量長途傳輸時可以節約大量光纖和再生器,從而大大降低了傳輸成本;3)與信號速率及電調制方式無關,是引入寬帶新業務的方便手段;4)利用WDM網絡實現網絡交換和恢復可望實現未來透明的、具有高度生存性的光聯網。

鑒于上述應用的巨大好處及近幾年來技術上的重大突破和市場的驅動,波分復用系統發展十分迅速。預計不久實用化系統的容量即可達到1Tbps的水平。

3.3 實現光聯網

上述實用化的波分復用系統技術盡管具有巨大的傳輸容量,但基本上是以點到點通信為基礎的系統,其靈活性和可靠性還不夠理想。如果在光路上也能實現類似SDH在電路上的分插功能和交叉連接功能的話,無疑將增加新一層的威力。根據這一基本思路,光的分插復用器(OADM)和光的交叉連接設備(OXC)均已在實驗室研制成功,前者已投入商用。

實現光聯網的基本目的是:1)實現超大容量光網絡;2)實現網絡擴展性,允許網絡的節點數和業務量的不斷增長;3)實現網絡可重構性,達到靈活重組網絡的目的;4)實現網絡的透明性,允許互連任何系統和不同制式的信號;5)實現快速網絡恢復,恢復時間可達100ms。鑒于光聯網具有上述潛在的巨大優勢,發達國家投入了大量的人力、物力和財力進行預研。光聯網已經成為繼SDH電聯網以后的又一新的光通信發展。

3.4 新一代的光纖

近幾年來隨著IP業務量的爆炸式增長,電信網正開始向下一代可持續發展的方向發展,而構筑具有巨大傳輸容量的光纖基礎設施是下一代網絡的物理基礎。傳統的G.652單模光纖在適應上述超高速長距離傳送網絡的發展需要方面已暴露出力不從心的態勢,開發新型光纖已成為開發下一代網絡基礎設施的重要組成部分。目前,為了適應干線網和城域網的不同發展需要,已出現了兩種不同的新型光纖,即非零色散光纖(G.655光纖)和無水吸收峰光纖(全波光纖)。

3.5 光接入網

過去幾年間,網絡的核心部分發生了翻天覆地的變化,無論是交換,還是傳輸都已更新了好幾代。不久,網絡的這一部分將成為全數字化的、軟件主宰和控制的、高度集成和智能化的網絡。而另一方面,現存的接入網仍然是被雙絞線銅線主宰的(90%以上)、原始落后的模擬系統。兩者在技術上的巨大反差說明接入網已確實成為制約全網進一步發展的瓶頸。唯一能夠根本上徹底解決這一瓶頸問題的長遠技術手段是光接入網。接入網中采用光接入網的主要目的是:減少維護管理費用和故障率;開發新設備,增加新收入;配合本地網絡結構的調整,減少節點,擴大覆蓋;充分利用光纖化所帶來的一系列好處;建設透明光網絡,迎接多媒體時代。

4 結束語

21世紀以來,光通信技術取得了長足的進步,在上文中我們主要討論了光通信技術及其應用的現狀和發展趨勢,但這些進步的取得,是包括光傳輸媒質、光電器件、光通信系統,以及網絡應用等多方面技術共同進步的結果。隨著光通信技術進一步發展,必將對21世紀通信行業的進步,乃至整個社會經濟的發展產生巨大影響。

參考文獻

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[5]中華人名共和國郵電部 光導纖維通信系統簡介2009-07-02

篇7

【關鍵詞】光纖通信；未來發展；應用

光纖通信技術其實就是一種采用光纖和光纖進行傳輸信息的方式，我國在二十世紀七十年代開始，就對光纖通信技術進行了初步的研究。后來隨著科技的不斷進步及市場需求的越來越高，我們和通信技術的關系也越來越密切。由于我們生活水平的不斷改善，我們對生活的需求也有了潛移默化的改變。我們開始追求生活的舒適便捷，并希望能通過目前發達的科技手段，來過上自己想要的現代化生活。而光線通信技術就順應著我們的需求而生，它是信息傳輸的載體，把光纖當作傳輸的介質，以它通信容量高、損耗低及頻帶寬等特性，快速的推動著通信領域的不斷發展。

一、光纖通信技術的發展趨勢

（一）光纖的發展趨勢

目前正是信息高速發展的時代，整個世界都處于信息發展的狀態下，因此，電視會議、網絡傳輸、節目點播和有線電視等許多技術，都被稱為這個時代的信息產物。所以在目前多元化的網絡發展情況下，我們對構建光纖通信就有了更高的標準。由于當前光纖通信主要是用強度調制的檢測方式，而在相干的光纖通信系統中，一般用相干的檢測方式。如果使用這個檢測方式，就能幫助我們提升檢測的靈敏度及系統運作的效率。由此可知，這種檢測方式不僅提升了傳輸的距離，而且還會讓提升我們在應用時的便捷性。

（二）光纖通信技術高速化的發展趨勢

隨著我們對容量需求的不斷增加，光纖通信同樣需要中繼距離不斷增長，這樣才可以確保偏光纖的正確方向。我們在應用的過程中，可以通過使用相干光纖通信，來達到無中繼的通信效率。但是，值得我們注意的是，必需要保證光的偏振方向，不能進行改變，這樣才能達到我們預期的探測效率。因此，我們必需在一般的單模光纖上進一步的向偏光纖技術方向發展，這也是一種不可避免的發展趨勢。

（三）光纖通信技術網絡化的發展趨勢

由于目前互聯網的飛速發展，導致光纖網絡也隨著計算機網絡不斷構建；因此，信息量的傳送就變得越來越多，具有突發性及隨機性的分組信號碼流的比例也隨之增加。從它的技術方面我們可以發現，它的發展方向一般是通過不停的增加信道的容量，并把實用化距離的傳輸盡量做到標準化。如今，光纖入網通常是用軟件來控制的，還是全數字化系統，并擁有高集成性和智能化等特性；因此，它也成為了通信網中最不可缺少的一部分。光纖通信今后將會面對越來越多的用戶，而且業界人士預計它將會為我們帶來一個高速的智能信息時代。

二、光纖通信技術的應用

（一）光弧子通信技術

根據科學實驗證明，對于運作在零色散波長處的單信道通信系統而言，光弧子通信技術在性能上和工作常規系統相比并不具有很大的優勢；可是，工作常規系統比較容易被群色散所影響，這樣會導致它的傳輸速率受到一定的限制，尤其是在多信道的系統中，這種影響還會限制它的傳輸容量。而光弧子通信系統卻能把不同的波長的多信道復用到同一根光纖中進行傳輸，所以，多信道光弧子通信技術的應用前景將會十分廣闊。

（二）全光通信網

全光網的概念是指用戶和用戶間的信號傳輸和交換都使用光波技術，它通常由電網絡層和光網絡層所組成。全光網通過波長去選擇路由，在傳輸速率及數據格式等方面都具有透明性。它不僅能和現有的通信網絡進行兼容，而且能支撐將來寬帶業務數字網絡的升級。全光通信網還具有可擴展性、可重建性；因為全光網的光網絡層里有許多光器件，所以它的可靠性就高，而且平時維護的經費也比較低。

（三）高速光纖計算機網絡

光纖分布式的接口環網已經成為計算機網絡中一個重要的研究領域，作為光纖傳輸的主要令牌，它在局域網的應用上，表現出來非常高的工作效率；一旦把它應用在我們目前的校園網構建中，它的實用性將會更加清晰的呈現在我們的面前。目前，因為客戶端擁有多樣化的需求，所以我們也需要體工程相對應的服務來滿足用戶的需求；而且在構建網絡的過程中，節點很設備都會很繁復，狀態也會分散，這時候它的優勢就體現出來了，它的高開發性和創新性非常就適應這個構建環境。

三、光纖通信的應用實例分析

（一）應用于艦載高速光纖網

目前的艦艇裝備都擁有許多的通信雷達、武器指揮及導航系統等高科技電子設備，但如果和另外的電氣設備混在一起，就容易形成射頻干擾和電磁干擾等問題。在艦船上應用了光纖網之后，就可以最大避免這些問題，從而提升了我們指揮作戰的能力。

（二）應用于雷達和微波系統

如果用光纖連結雷達的控制中心和雷達的天線，就可以擴大兩者間的距離。將光纖作為傳輸介質，它的頻帶就能覆蓋X波段或者KU波段。

（三）應用于光纖水聽器

如果我們利用光纖技術來探測水下的聲波，就能比普通壓電水聽器的靈敏度高，而且動態范圍也比普通的大，并具有抗電磁干擾能力及系統濕端質量輕等許多的優點。

（四）應用于點對點的數據傳輸及網絡應用

我們飛機上的點對點光纖鏈路就主要應用在航空電子裝置黑盒子的數據傳輸，實際表現一直不錯，數據傳輸速率也很高。

（五）應用于航天飛行器

光纖通信技術還可以應用于運載火箭的起飛倒計時的臍帶系統、監控傳感器及航空電子設備網中，從而去達到增加運載火箭可靠性的目的。

四、結語

綜上所述，光纖通信技術在日益的發展中，已經成為我們信息化生活中越來越重要的組成部分之一。我相信，隨著我們對這項技術的不斷研究、開發，它會在未來為我們帶來更加成熟的技術和更廣泛的應用領域，比如應用于未來的預警等方面，將會滿足現代化社會的廣大需求。

參考文獻：

[1]李迪.王龍穩.光纖通信發展與技術的探討[J].硅谷.2011（17）

[2]趙.淺論光纖通信技術發展趨勢[J].中國新技術新產品.2011（17）

篇8

趙曼汪正進殷曉虎苗璐

(西安科技大學通信與信息工程學院，陜西西安710054)

【摘要】對通信原理實驗教學現狀進行深入分析，提出了依托專業特色的實驗教學課程建設方案。研究提出建立兩類實驗教學體系，調整實驗課程內容，突出礦業信息特色的技術研究方向；開發綜合型、設計型、創新型實驗項目，并結合科研及競賽，實現突出技術研究優勢的、以創新能力培養為目標的實驗教學體系。

關鍵詞 通信原理；礦業信息；實驗教學；創新；教學改革

0引言

近幾年，就業形勢的日趨嚴峻，社會對大學生綜合素質的要求逐漸升高，學校依勢提出了對教育教學方向的新思路。在實踐教學方面，不但要求學生通過實驗加深理解基礎理論，而且要求具有團隊合作意識和創新思維，能夠靈活的綜合應用本專業知識解決實際工程問題。

為此，實驗教學團隊以通信原理實驗課程為試點，進行了一系列的教學改革，以礦業信息技術為重點，實現了從基礎到專業、從基本到提高、從單一到綜合，最終達到培養學生具備較強的知識應用能力、創新能力、團隊協作能力、工程設計能力的目標。[1]

1實驗教學現狀分析

“通信原理”是通信專業重要的專業基礎課程，涉及“信號與系統”、“概率論與數理統計”和“高頻電子線路”等多門先修課程，通信原理實驗基于相應的理論課程，同時又高于理論課程，在學生能力培養和綜合素質提高方面有著獨特作用。對比我校現行的通信原理實驗課程培養方案及實驗大綱，并結合教學過程中發現的問題，發現實驗課程存在許多弊端：

1）實驗教學課程無法體現礦業信息技術特色的優勢。以學校特色專業為依托，本學院的特色研究方向即為礦山通信、礦山信息化建設，教師團隊也研發出諸多新型技術成果。但在實踐教學過程中，仍然按照教學大綱規定的學時數安排實驗課程，實驗內容主要是驗證基本概念和理論數據或是簡單的基本技能訓練，例如基本信號測試、脈沖編碼調制、移頻鍵控等內容的驗證，內容偏于簡單，沒有突出本學院的專業特色，學生對當前技術發展趨勢沒有任何的了解，在就業時沒有專業技術優勢。

2）實驗項目主要以單元驗證性實驗為主，綜合實驗、應用創新型實驗項目比例小，學生的創新能力、知識綜合應用能力無法得到有效提升。現有的實驗教學內容多數為單元實驗，且為演示性、驗證性實驗項目，占到了總實驗課程的90%以上，這樣的實驗教學很大程度上是成為理論教學的輔助手段，實驗課程安排也使學生完全處于被動狀態，不能充分調動和發揮學生的主觀能動性，無法適應創新教育對人才的培養要求。[2]

3）實驗教學體系一條線，專業不同，其教學大綱、課程內容安排相同，無法凸顯各專業技術研究方向，不能體現因材施教的方針。涉及通信原理實驗共有四個專業，但實驗安排的課程內容與實驗要求完全相同，沒有區分各專業的實驗教學側重點，沒有突出各專業技術特色。同時，學生水平參差不齊，對實驗指導教師存在不同程度的依賴，需要教師根據學生自身的特點，引導學生加強創新思維和科學研究素質的培養。

因此，結合本校辦學特色，對通信原理實驗教學體系進行研究及改革成為通信原理實驗教學亟待解決的重要課題。本項目在認真分析專業技術研究方向的基礎上，以礦業信息方向為重點，改進實驗教學體系、教學內容、教學手段及方法。

2實驗教學改革方案

通信原理實驗教學改革是創新活動為重點，突出礦業信息技術研究優勢，按照不同的專業方向，構建兩類實驗教學新體系，使實驗教學成為大學生掌握理論與學科前沿知識、從事創新活動的主要平臺，實現實驗教學全方位開放。

2.1建立兩類實驗教學體系

為滿足培養學生實踐與創新能力的要求和不同專業培養目標的要求，設置了礦業信息類及電子信息類兩類實驗教學體系。礦業信息類包含通信工程、電子信息工程專業，研究方向為礦山信息化建設、數字礦山通信、系統仿真；電子信息類包含電子信息科學與技術、電子科學與技術專業，研究方向為現代網絡技術、軟件設計、光通信技術。

實驗課程方面，設立與專業技術研究方向對應、合理的驗證性實驗內容及綜合實驗內容。以驗證性實驗為基礎，增加綜合性、設計性實驗項目，通過引入科研項目、建立創新技術小組、參與科技競賽等方式，開設應用創新性實驗項目，達到基礎實驗及綜合設計實驗占總實驗課程項目的70%~80%，創新應用類實驗課程內容占總實驗課程項目的20%~30%。對于礦業信息類專業，減少基礎實驗比例，增加綜合實驗與應用創新實驗項目，對于電子信息類專業，以基礎實驗為主，增加綜合實驗比例，增設應用創新實驗項目。

2.2改革實驗教學方法與手段

推行多樣化的實驗方法與手段，采用實驗教學仿真和虛擬操作軟件完善實驗教學，結合硬件儀器實驗和軟件仿真實驗；合理運用多媒體輔助實驗教學手段，對綜合性、設計性實驗提供支持，方便實驗教師進行指導；同時，利用QQ、電子郵箱、微信等軟件，與學生建立實驗交流平臺，在—定程度上解決硬件資源短缺、實驗課時不足、師生互動不夠等問題，明顯提高綜合性、設計性實驗的成功率。[3]

2.3實現實驗室全開放

實驗室全開放是以完善的實驗室開放制度作為保證，鼓勵學生自主設計實驗項目，進行實踐驗證，使學生在加深理解和掌握理論基礎知識的基礎上，從事工程設計和科研活動，突出學生創新實踐能力培養。實驗室全開放不僅包含對本科生、研究生的實驗開放，也包含對教師的科研開放。對學生開放，即學生可自由選擇實驗內容，實驗室提供實驗儀器及所需的元器件，教師參與指導。對科研開放是鼓勵教師和工程技術人員充分利用中心的儀器設備，開展教學與科研工作。[4]

3結束語

實驗教學改革打破了“實驗課和實驗內容附屬于理論課程”的傳統實驗教學體系，實驗課程體系實現了從簡單驗證到綜合設計、從實驗模擬到工程實際，增強了學生的實踐能力，提高了學生的知識綜合應用能力及工程創新能力，縮短了學生與企業環境、崗位需求間的距離。同時，實驗團隊的實驗教學能力和水平也得到了較大提高。

參考文獻

［1］傅彩芬,高謹．高校實驗教學改革與培養學生創新能力的探討[J]．中國電力教育,2012(12)：74-76.

［2］齊永欽．創新教育與高校實驗教學改革[J]．實驗室研究與探索，2002，21(6)：9-10.

［3］戰春梅,戰也非．多媒體輔助教學在高校理工科綜合性設計性實驗中的應用[J]．牡丹江大學學報，2007，17(7)：134-135.

篇9

關鍵詞：智能電網AMI塑料光纖智能電表

中圖分類號：TN929.11文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2012）03-0000-00

1、引言

智能電網具有顯著的綜合效益和廣闊的發展前景，已經成為全球電力工業應對未來挑戰的共同選擇。在這種背景下，多個國家提出了加快建設智能電網的目標，以全面提高電網的資源優化配置能力和電力系統的運行效率，保障安全、優質、可靠的電力供應。

智能電網主要由四部分構成：高級計量架構（AMI）、高級配電運行（ADO）、高級輸電運行（ATO）、高級資產管理（AAM）。技術上智能電網是通過以上四部分之間的密切配合來實現的。發展智能電網的順序會影響成本和效益，一般來講AMI的實施是實現智能電網的第一步[1]。AMI系統是一個使用智能電表通過多種通信介質，按需或以設定的方式測量、收集并分析用戶用電數據、提供開放式雙向通信的系統，是智能電網的基礎信息平臺[2]。

目前在國內AMI系統普遍遇到了采集成功率難以提高和維護工作量較大的問題，其主要原因是智能電表的數量巨大，要在系統主站和每個智能電表之間建立一個實時、可靠、而且成本較低的通信通道是一件非常困難的事情，也就是說，通信是其中的核心問題。本文結合塑料光纖的特點，提出了一種采用塑料光纖作為本地通信方式的設計方案，可以有效解決智能電表和系統主站之間難以實時通信的難題。

2、國內AMI系統對通信的需求與現狀

2.1 國內AMI對通信的需求

國家電網公司在建設AMI系統之初，就對智能電表和AMI系統整體提出了全覆蓋、全采集、全費控的總體要求。我們認為國內AMI系統對通信的要求有以下幾個重要特點：

(1)通信準確性、實時性要求高：由于用電信息采集涉及到計量等結算數據，對數據的準確性要求很高；另由于預付費、遠程通斷電以及階梯電價等功能的需要，用電信息采集系統需要能及時實現和電表的可靠通信。

(2)支持電表主動上報的能力：電表檔案不清晰是AMI系統實用化的一個大難題，最主要的原因是電表檔案清理起來工作量巨大，也容易出錯，還有一個重要原因是在運行過程中會不斷新增、拆除、或者更換電表，檔案將不斷變化，需要通信技術來支撐表計檔案的自動上報。

(3)安裝設置簡單：由于電表的安裝人員不具備專業的通信知識，難以理解通信中的各類參數設置，因此，必須讓通信的設置非常簡單，最好是不讓他做任何設置，能通過簡單的指示燈來判斷是否安裝完成；

(4)成本、功耗等指標要求嚴格：由于電表的數量巨大，僅中國在運行的電表數量就達數億只，通信通道的成本、功耗需要控制在合理的范圍。

2.2 用電信息采集系統的通信現狀

目前，一般將AMI系統中的通信部分分為兩類，一類是終端到系統主站之間的通信，即遠程通信；另一類是終端到智能電表之間的通信，即本地通信，系統結構如圖1。

遠程通信目前主要采用GPRS、CDMA、Ethernet、光纖等方式，其中GPRS采用最廣泛，技術和應用都比較成熟，從行業總體情況來看，目前在運行的GPRS數據采集終端的上線率在97%左右，總體情況較好。本地通信目前主要有電力線載波（PLC）、RS485總線和短距離無線三種方式，這三種方式都有一定量的實際應用。近幾年來，PLC技術有了較大的進步，但由于電力線信道固有的諸多缺陷，其在不同臺區、不同時段，通信成功率有較大差異，還不能達到實時的可靠通信；RS485總線應用時間很長，通信穩定可靠，但RS485初始安裝工程量比較大，對安裝工人的要求較高；短距離無線具有通信速度快的優點，但存在無法穿越屏蔽、容易受到干擾的缺點。

正是在這種狀況下，我們設計了一種低成本的塑料光纖通信方案，以解決目前智能電表和采集系統間本地通信的難題。

3、塑料光纖通信應用

塑料光纖（Plastic Optical Fiber，簡稱POF）近幾年發展迅速，塑料光纖是由高透明聚合物如聚苯乙烯（PS）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚碳酸酯（PC）作為芯層材料，PMMA、氟塑料等作為皮層材料的一類光纖[3]。塑料光纖與石英光纖相比，塑料光纖在高速段距離通信網絡中具有顯著地競爭優勢，特別在1000m范圍內帶寬可達數GHz，而成本則與對稱電纜相當[4]。同時，塑料光纖具有易連接，可繞性好，易于彎曲，成本低等優勢。

結合塑料光纖的優點，我們提出了一種以塑料光纖做為本地通道的通信方案，系統結構如圖2：

圖2中是一個智能電表箱的典型結構，在每個智能電表箱中，安裝一個集中器，集中器再分別采用一根塑料光纖和每個智能電表通信做為本地通信通道。每個集中器最多可接入16只智能電表，集中器的面板上具有16個指示燈來分別指示每個光通道中的智能電表通信狀態。每個智能電表中含有一個POF光通信模塊，此模塊和國網智能電表的載波、無線模塊兼容，可直接替換，每個POF光纖模塊上也有一個連接指示燈，此指示燈的閃爍狀態可以指示塑料光纖模塊和集中器之間、塑料光纖模塊和智能電表之間的通信是否正常，用于現場簡單判斷故障類型。

4、特點與優勢

4.1 檔案主動上報

由于每只智能電表到集中器之間有一個單獨的通信通道，因此智能電表可以主動向集中器上報檔案和各類事件，無論是新裝、拆除、還是更換智能電表，主站可以立即接到檔案變動的事件報告，這個特點具有重大的現實意義，可以徹底改變目前智能電表檔案難以核對的問題，并且主站的檔案將和現場同步變化，不會因為各種拆換表而造成混亂，大大簡化電力公司的管理流程。

4.2 安裝維護方便

工程人員在安裝智能電表時，僅比安裝普通機械電表多一個動作，即連接智能電表和集中器之間的塑料光纖，其它不需要做任何的設置，連接完之后，還可以通過指示燈來判斷是否連接好，只要指示燈指示正確，就說明安裝工作全部完成，其余都由智能電表和集中器自動完成，解決了PLC 、RS485總線、RF短距離無線等通信方式現場故障非常難以排查的問題，大大簡化了安裝工作流程。并且在平時的故障排查中，也可以通過集中器和智能電表上的指示燈，簡單地判斷出是集中器、光纖、塑料光纖通信模塊、還是智能電表的故障，普通的工程人員經過簡單培訓就可以很快完成這類工作。

4.3 支持智能電表的高級應用

智能電表的核心問題是通信，這是目前大家的共識，解決好通信問題，其它問題都將迎刃而解。顯而易見，塑料光纖通信方案為智能電表和主站之間提供了一個可靠、實時的通信通道，不但目前的遠程通斷電、預付費、階梯電價等功能能夠輕易實現，未來智能電表的各種高級應用也能通過這個通信通道來完成。

4.4 成本、功耗都能有效控制

由于塑料光纖的光收發器件比較便宜，批量使用時，智能電表中的光通信模塊成本低于目前載波模塊的成本。而且塑料光纖通信模塊的平均功耗僅100mW，峰值功耗不超過250mW，使用這種光通信模塊，智能電表的本體不需要做改動。

5、結語

采用塑料光纖通信作為本地通訊方式的集中器與智能電表產品，較好的解決了數據采集可靠性與實時性不高、檔案設置與安裝維護繁瑣等問題，較好的滿足了用電信息采集對于通信技術的需求，因此具有在未來AMI系統建設中廣泛應用的巨大潛力。

參考文獻

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[4] 楊同友.光纖通信技術[M].北京:人民郵電出版社,1986.31－54

篇10

【關鍵詞】網絡；OTN；分組設備；MSTP

1.前言

隨著電信市場開放步伐的日益加快，電信市場的競爭也日趨激烈，如何提高服務質量，吸引更多的用戶，作為電信網重要組成部分的城域網將擔負起不可忽視的作用。未來電信市場的競爭，是市場、技術和產品的競爭，在激烈的市場競爭形勢面前，各個運營商都會利用自己的優勢，把握商機，搶占市場，只有充分利用電信經營的新理念、電信網絡建設的新模式和新技術，建立起一個安全可靠、高效的城域傳送網平臺，才能在激烈的市場競爭面前立于不敗之地。

隨著市場的發展需求，其業務已從單一的語音為主的TDM業務，逐步轉向移動、固定數據、多媒體等綜合業務方面。因而目前所說的城域傳送網，實質上是要求能夠滿足多種電信業務接入的綜合傳送平臺，即采用多種傳送技術，以多元化綜合接入為基礎，支持端到端話音、數據、圖像、多媒體、互聯網和各類增值業務的傳送。

2.城域傳送網的結構

目前國內各家運營商典型的城域傳送網組網結構（如圖1），光纜作為整個傳送網的光通信物理傳輸媒介，城域傳送網傳輸系統采用多種設備技術組網，網絡結構一般分為三層：核心層、匯聚層和接入層，由于城域傳送網支持的業務種類多，各運營商擁有的網絡資源差異性又非常大，因此，各種傳輸技術在城域傳送網中都有可能被使用到。考慮到傳送質量及網絡擴容的可能性，城域傳送網采用的技術應以光傳輸技術為主，無線傳輸技術為輔，在確無網絡資源或業務量小時可先考慮使用無線傳輸技術，一旦條件成熟應以有線傳輸為主。現有城域傳送網主要采用的傳輸設備形態有WDM/OTN、PTN/IP—RAN、MSTP、EPON/GPON、PDH以及微波設備等。

3.城域傳送網總體建設思路

為了更好地實現業務的傳送，城域傳送網的規劃和建設必須依據自身的網絡資源情況、業務網絡的規模和結構及未來的發展潛力而定，其總體思路如下。

（1）傳輸系統建設應以業務需求為先導，充分考慮現實及未來業務承載要求，因地制宜、統一規劃、分步實施。城域傳送網作為基礎網絡，應適當超前于業務網絡的建設。

（2）傳送網絡結構應按核心、匯聚和接入分層建設規劃、核心匯聚層網絡盡量保持穩定，減少因頻繁調整對主干網絡造成的沖擊和影響。核心、匯聚層容量應能滿足移動、重要大客戶等的綜合需求。

（3）根據本地承載與傳送網絡的目標架構，區分業務價值和類型，明確分組網絡的引入策略和OTN網絡建設原則，提高傳輸網的綜合傳送能力和應變能力，使其更好的滿足各類業務承載需求。

（4）網絡規劃應充分利用和挖潛現有網絡資源，從節省投資和適應未來業務發展需要，嚴控MSTP網的建設，核心匯聚層不進行大規模擴容。加強網絡優化工作，提高資源利用效率和提升網絡的安全可靠性。

（5）為配合傳輸設備層網絡的建設，要先期建好光纜物理網，光纜資源短缺的，應及早進行建設。

4.城域傳送網具體實施策略

4.1 光纜線路實施策略

光纜和管道作為光通信傳輸重要的基礎承載媒介，相對于傳輸系統建設，具有建設難度大、周期長的特點，因而必須提前規劃，提前實施建設。

4.1.1 光纜網實施策略

光纜網要站在更全面的高度來搭建，應能滿足核心、匯聚、接入層設備組網，以及小區、專線和大客戶的接入需要，因而可看做是一張光纜網，采取整體規劃，分層、分區、逐步進行建設。

（1）核心、匯聚層光纜的建設，主要根據兩個方面來考慮，一是對于現有纖芯占用緊張的段落進行補建；二是根據新組網絡或對現網優化的需要，為核心、匯聚機房搭建直達光纜。

（2）接入層根據業務密度、道路分布、行政區劃分來設置綜合業務接入區，并遵循分區規劃、分層建設原則，分區規劃：即以綜合接入業務功能區為單位進行光纖物理網的規劃，圍繞匯聚業務功能區匯聚點，開展光纖物理網建設。分層建設：即將綜合接入區分為主干層光纜段、接入匯接層光纜段和末端接入光纜段，分段開展光纜建設。綜合接入區主干光纜可提前規劃建設，采用大芯數光纜，一個為了節省現網管孔資源，另一個是為了滿足后期末端新建基站、大客戶、小區等等新業務的快速接入，快速響應以贏得客戶。

4.1.2 管道實施策略

（1）管道建設應統籌近期和中遠期各類業務接入需求，結合城市發展及建設情況，管道建設滿足業務需求，在投資允許的情況下，可適當超前建設。

（2）管道建設需根據現有管道資源，對現有管道進行完善，解決管道斷點，以形成管網，提高管道使用率。

（3）要充分結合城市市政道路改造，彌補城區空白區域管道覆蓋。

（4）主干管道（主要道路）是城區管道網的核心，主干管道建設應滿足近期網絡需要，并完善網絡架構。

（5）支線管道的建設應以用戶接入為中心（如基站、集團客戶等用戶接入），并體現光纜網絡的多路由和環形結構的要求。圍繞城區內新建小區、業務密集區、管道資源稀缺區域的市政道路開展管道建設，針對基站和有潛在需求的集團客戶或小區適度提前建設管道。盡量與小區內部管道相連或縮短與內部小區管道連接的距離。

4.2 傳輸系統實施策略

城域傳輸設備組網應根據自身地理位置、光纜資源情況來合理搭建網絡結構，根據承載不同業務的特點和需要選擇不同的傳送技術，構建不同的城域傳送平臺，不同的傳送技術又可混合組網。目前主流的城域傳送網技術有OTN、分組設備、MSTP、PON技術，分別側重于承載不同的業務，OTN主要是用于承載大顆粒帶寬業務，分組設備主要用于承載3G基站業務，MSTP主要用于承載TDM及專線業務，PON技術主要用于大客戶、小區等QOS等級較低的寬帶業務。

4.2.1 核心層傳輸系統實施策略

核心層的主要是用于轉接TMSC、GMSC及MSC的中繼電路和CMNET城域核心節點之間的鏈路，主要特點是網絡節點少，業務容量大，電路調度頻繁，對業務的安全性、網絡可靠性要求高。

對于核心層，可采用OTN、分組設備和MSTP設備組網，OTN主要用于轉接GE及以上的大顆粒電路，分組設備用于轉接GE以下的分組業務，MSTP用于轉接TDM和專線業務。OTN可開40Gb/s或10Gb/s波道，分組設備和MSTP建議開10Gb/s環網。

4.2.2 匯聚層傳輸系統實施策略

匯聚層由具有重要意義的匯接BSC、BTS節點或其他節點構成，負責一定區域內的業務匯聚和疏導，要求具有強大的業務調度能力和多業務接入能力。匯聚點應具有強大的交叉能力和多業務接入能力，組網靈活，升級簡便。

匯聚層對于分組設備和MSTP，建議采用10Gb/s環網結構，新搭建環路時要按區域分區規劃環路結構，并對環路容量留有一定的富裕路，以保持在一定時間內的結構穩定性，因為匯聚環的調整必然導致下掛的接入層設備跟著調整，并帶來一定的電路割接量。對于業務量較大的區域，我們建議采取OTN+分組設備（或MSTP）的混合組網方式，即通過OTN網絡為分組設備（或MSTP）匯聚環路提供透明傳輸通道，業務仍在分組（或MSTP）網絡上實施保護，后續分組環（或MSTP）擴容增建環路時OTN網繼續隨著擴容增開波道。通過OTN+分組設備（或MSTP）的混合組網方式，既節省了匯聚層光纜纖芯，又方便后期環路擴容。

4.2.3 接入層傳輸系統實施策略

接入層網絡多由移動通信基站BTS、寬帶業務接入節點組成，對上就近接入業務匯聚層。接入層傳送網節點數目多，擴容頻繁，單個節點的業務量相對較少，對網絡的可擴展性和設備性能價格比要求較高。組網結構建議盡量以環形為主，輔以少量支鏈接入，考慮到設備的穩定性和帶寬提高能力，接入點的接入設備盡量使用光通信設備，不具備條件的再考慮微波設備。

由于各運營商現網的MSTP網絡運行多年，網絡容量的承載已接近于極限，今后業務的增長點主要是3G或4G分組業務，所以全網也不適合大規模進行新建或擴容，因而需要盡量控制MSTP網絡的業務接入量。對于2G基站接入，如果分組網絡和MSTP網絡同時都覆蓋的區域，選擇采用分組設備接入，分組網絡覆蓋不到的則通過MSTP接入；對于3G基站，盡量通過分組設備接入；末端的大客戶、商業樓宇、小區寬帶等對QOS要求較低的業務，建議通過EPON或GPON網絡接入，通過OLT機房匯聚后的大顆粒帶寬則建議通過城域OTN網絡承載。

5.總結

綜上所述，現今城域傳送網作為一個多業務綜合傳送平臺，需要綜合考慮各方面的業務需求，需要對網絡進行合理、并有前瞻性地規劃建設。對于城域傳送網的建設，一個要抓好基礎網絡資源的建設，包括光纜網和管道兩方面，另一個則是根據不同業務特點選擇合理的城域網傳送技術，最終才能構建出“高速、安全、靈活”的承載網絡

參考文獻

[1]YD 5024—2005《SDH本地網光纜傳輸工程設計規范》.

[2]YD/T 5080—2005《SDH光纜通信工程網管系統設計規范》.