短距离光通信（精选9篇）
短距离光通信 篇1
0引言
短距离通信系统目前主要应用在IDC (互联网数据中心)和超级计算中心等场所。在长距离光通信中,为了实现高速大容量传输,一般使用相干检测、高阶调制以及多波长复用等技术[1,2]。然而,考虑到短距离通信中的集成等情况,在短距离光通信系统中更倾向于使用直接调制-直接检测技术[3]。在这种情况下,为了提高传输速率就必须采用多电平先进调制。目前,100Gbit/s速率的光通信系统已经实现 了标准化,并且朝着400 Gbit/s和1Tbit/s的方向发展[4]。对其调制技术也有了很深入的研究,目前国际上主流的调制方案有三 种: PAM(脉冲幅度调制)、DD-OFDM(直接检测-正交频分复用)和CAP(无载波幅度相位)调制[5]。本文将对这三种方案的原理与性能进行分析与讨论,并对其进行比较,以期为未来短距离大容量光通信系统的设计提供依据。
1PAM技术
与采用两个信号电平的NRZ(非归零)调制格式相比,PAM中的脉冲采用多个信号电平来传输信息。如果我们使用的信号电平数目为M,符号速率为D,则数据速率可表示为R=Dlog2(M),由于接收端和发射端的带宽要求是由符号速率决定的, 因此可以用带宽不高的低成本光学器件来实现。在下一代100Gbit/s系统中将使用FEC(前向纠错) 技术,IEEE802.3工作组已经提出了目标为在SMF (单模光纤)中传输500~2000m的PAM技术[6]。图1所示为PAM系统框图以及四种PAM的眼图。
由图可知,PAM系统发射端采用的是幅度调制,接收端是直接检测,将接收到的信号经过一个低通滤波器和均衡电路解调,即可得到原始信息。均衡一般选取自适应MSER (最小符号误码率)反馈判决均衡[7]技术。然而,随着信号电平数的增加,接收机灵敏度将会明显降低。文献[4]中在固定带宽、IM/DD(强度调制/直接检测)信道上使用时域均衡技术,发现SNR(信噪比 )正比于log2(M)/ (M -1)2。这点从PAM的眼图中可以看出,当阶数继续升高到PAM-16或者PAM-32时,眼图睁开程度已经很小,对于接收机的灵敏度要求是很高的。
注: D/A 为数/模转换; A/D 为模/数转换
同时,随着脉冲电平数增加,信号会更加类似于一个模拟信号,一些只会损害模拟光通信系统的因素也会对这样的传输系统产生较显著的影响,比如: RIN (相对强度噪声)和波形失真等。因此,对于带宽固定的系统,采用PAM时,系统性能和信号电平数之间的权衡是一个非常重要的问题。
2DD-OFDM技术
DD-OFDM也称为DMT(离散多音),是很有吸引力的一种方案。目前已在5km的SMF中实现了100Gbit/s的16-OOFDM(光正交频分复用) 仿真实验[8]。图2是该调制技术的原理框图。
在发射端:原始的bit序列首先经过一个编码器,在这里常用16/64QAM(正交幅度调制)高阶编码。然后串行的复数数据被划分成N个并行数据流,并调制到N个副载波上。为了得到实值时域输出,构造了一个新的2N点序列,这里第N +1点到第2N点是前N个点的共轭对称序列。这2N个点经过IFFT后,输出信号即为实值。然后,为了消除ISI(符号间干扰),在每个符号前插入CP(循环前缀)。将产生的DMT符号通过D/A转换器,转换后的模拟信号用于光调制。
在接收端:采用直接检测,经过A/D转换后,移除循环前缀,得到2N点,将这2N点经过FFT变换,然后经过并/串转换与均衡后取出前N点即得到调制信息。可见,DMT调制的优点是:IFFT变换后是实值,便于硬件实现,并且采用直接调制-直接检测,降低了系统成本。同时,DMT有很高的频谱效率、灵活的多级编码和对于ISI的耐受性。
然而,在DMT系统中也存在一些问题。首先是多载波调制中有过高的PAPR (峰均比),这在频域和时域会引起很大的非线性失真,此失真在功率放大器和光纤链路中尤其明显,同时PAPR的存在会增加A/D和D/A的复杂性,降低了系统的动态范围。通过增加载波数量可以抑制PAPR,但是又会导致接收端SNR降低[4]。另一个影响多载波系统性能的因素是ICI(载波间干扰)。发射端和接收端之间的频偏是导致ICI的主要因素。尽管采用直接检测的DMT中没有产生载波频偏,但是,采样模块的晶振不稳定性导致的采样频偏也会对系统性能造成很明显的影响[9]。另一方面,ICI也来自于接收端的FFT过程。
3CAP技术
CAP也是40/100Gbit/s光通信系统中非常具有吸引力的技术。有关40Gbit/s系统中CAP的色散衰减与功率预算在文献[10]中有详细的研究。目前已经在5km的SMF中实现了100Gbit/s的16-CAP仿真实验,并且在0.5km的SMF中实现了100Gbit/s的64-CAP仿真实验[8]。图3所示为CAP调制原理框图。
在发射端:原始的bit序列经过一个编码器,对编码后的复数序列分别取实部和虚部作为同相分量和正交分量。这两个支流依照系数M进行上采样, 实现频谱的M次周期延拓。然后将I、Q两路分别送入两个中心频率在fc的数字整形滤波器。将两路整形滤波器的输出相减,再使用一个D/A,得到的模拟信号就是生成的CAP信号。用生成的CAP信号来直接调制光源。
在接收端:采用直接检测的方法,经过A/D之后,将信号输入到两路匹配滤波器,实现对同相和正交分量的分离。下采样后经过均衡器去除衰减与失真,最后进行解码。发射端的整形滤波器和接收端的匹配滤波器也可以使用模拟手段来实现。
在发送端生成的CAP信号可以表示为
式中,a(t)和b(t)分别是经过上变频之后的数据的同相和正交分量;f1(t)=g(t)*cos(2πfct)和f2(t)=g(t)*sin(2πfct)分别是整形滤波器的脉冲响应,其时域波形如图4所示,它们构成一个希尔伯特变换对;g(t)是均方根升余弦滚降函数,通常是用作基带脉冲响应。
假设信道响应是理想的,在接收端两个匹配滤波器的输出表达式为
式中,和是接收端匹配滤波器对应的脉冲响应;hij的脉冲响应波形如图5所示。
以同相分量rI分析,在表达式中,等号右边第一项是期望的输出,第二项是来自正交分量的干扰。但是,从图5可以看出,h11(t)的最大值时刻恰好是h12(t)值为零处,因此,只要采用合适的采样时间,就可以提取出我们需要的同相分量[11]。
由上分析可知,同步性在CAP解调中是非常重要的,采样时间的偏移会导致后续的信号有很严重的ISI以及两路串扰,这点从图6中可以看出,采样需要严格控制在睁开点才能恢复我们需要的数据, 因此,在匹配滤波器的输出端加上均衡器来消除畸变。现在均衡算法通常采用经典的CMA(恒模算法),因为它是一种盲算法并且容易实现[12]。但是对于高阶调制而言,CMA的效率比较低,因此,对于多级CAP信号,通常采用CMMA (级联多模算法)来进行均衡[11]。
4三种调制技术的比较
前面我们已经对PAM、DD-OFDM和CAP三种调制格式进行了介绍,接下来我们将三种调制格式的优劣势总结如表1所示。
对于PAM,其优点是原理简单,容易实现。在现有器件的带宽条件下,只要将调制阶数提高,就能提高传输的数据速率。缺点是调制阶数提高后,会大大降低接收机的灵敏度,对于后期DSP(数字信号处理)要求很高。其次,采用PAM时,生成的信号更加类似一种模拟信号,容易遇到模拟信号传输时遇到的一系列问题。因此,PAM的调制阶数无法达到很高,一般只能采用PAM-4或者PAM-8。
对于DD-OFDM,其最大的优点是实现了频谱的高效利用,系统成本低,ISI小。缺点是,过高的PAPR给频域和时域带来很大的非线性失真;最致命的缺点是其对相位噪声和载波频偏十分敏感,任何一点小的载波频偏都会破坏子载波之间的正交性,引起ICI。
最后是CAP。与PAM相比,CAP对于器件带宽的要求不高,但是对于调制阶数的选取可以更加灵活。与DD-OFDM相比,CAP同样采用IM/DD, 同时CAP不包含电气或光学里的复数-实数转换, 系统成本低;此外,CAP中不需要使用FFT/IFFT, 复杂度也更低。不过在CAP调制中,接收端采样时间的选取对于系统的影响很大,很小的采样时钟偏置也会导致严重的ISI,需要进行后续均衡。文献 [3]对三种调制格式的功率损耗进行了对比。分别采用PAM-4、CAP-16和DD-OFDM三种格式,结果显示,在SMF中,将功率损 耗进行归 一化后, CAP-16与DD-OFDM的功率损耗分别是PAM-4的两倍和四倍。这也体现了系统的复杂度,最简单的是PAM系统,其次是CAP系统,最复杂的是DD-OFDM系统。
综上所述,出于系统成本、复杂性和带宽等的综合考虑,在未来短距离通信系统中,CAP是很有潜力的一种先进调制格式,其克服了PAM阶数不高的缺点,同时对于器件的要求、系统的复杂度和功耗等又较DD-OFDM有很大的改进。
5结束语
在短距离光通信直接调制系统中,有一系列的调制格式,其中PAM最容易实现。使用PAM-4和PAM-8可以达到很好的性能,对于距离<10km的光通信系统,PAM是很好的选择。但是对于更长的距离,由于PAM本身存在的不足,需要考虑其他的调制格式,一般选用基于DMT的多载波调制,即OOFDM。目前采用DMT和EML(电吸收调制激光器)技术,在20km的SMF上传输速率已达到50Gbit/s,在80km的SMF上传输速 率已达到40Gbit/s。对于CAP系统,因为它使用简单的调制和直接检测技术,加上不高的计算复杂度与功耗,可以在简单系统结构的情况下提供很高的传输速率, 其在未来速率更高的短距离光通信系统中有很大的潜力。
摘要：在长距离光通信系统中,采用高阶外调制和相干接收技术来提高系统总的传输容量。但是在短距离光通信系统中更倾向于使用低成本的直接调制-直接检测技术,此时,要实现高速、大容量传输就必须采用多电平调制。目前国际上主流的调制方案有三种:PAM(脉冲幅度调制)、DD-OFDM(直接检测-正交频分复用)调制和CAP(无载波幅度相位)调制,文章对这三种方案的原理与性能进行了分析与比较,希望以此作为未来短距离大容量光通信系统设计的依据。
关键词：短距离光通信,脉冲幅度调制,无载波幅度相位调制,直接检测-正交频分复用
短距离光通信 篇2
延长光纤通信的传输距离，可以提高通信的效率以及信息传输的质量，所以，相关技术人员一定要了解与掌握影响光纤通信传输距离的因素，还要通过相关的措施降低光信号的损耗，提高信号出阿叔的质量，防止通信距离遭到限制。
延长光纤通信传输距离的方式很多，常见的是在光纤线路上增设中继器，其可以起到扩大信号的作用，而且提高了信号传输的速率，是一种较为经济的改善措施。
1.影响光纤通信传输距离的因素
光纤通信的方式应用范围比较广，在通信传输的过程中，信号的强弱影响了信息传输的质量，另外，光纤的损坏、电子器件的性能以及光网络结构的优化程度，都是影响光纤通信传输距离的重要的因素。
1.1光发送机与光接收机
光纤通信的信息载体主要是光，其传输通讯的方式主要是光纤，所以，光接收灵敏度、发送机效率以及光纤光缆线路的质量，都对光纤传输系统有着较大影响，这些因素决定了系统的中继长度。
计算光纤传输系统中继距离的公式是：
L=Ps-PR-Me-∑Ac/Af+As+Mc(km)
该公式中，Ps是指发送光功率，PR：出纤光功率即接收灵敏度。
这里减除了耦合器的衰减和色散的影响;Me：设备富余度;∑Ac：其他耦合器引起的衰减;Af：光纤的衰减系数;As：光纤固定接头的平均熔接衰减;Mc：光缆富余度。
从上述公式中可以看出，光发送机以及接收机的入纤光功率是影响光纤通信传输距离的主要因素。
1.2功率消耗情况
光纤通信系统中，光发射机的发射功率有限，而光接收机在运作的过程中会产生一定噪声，为了保证系统接收信号的质量与能力，必须保证信号光功率的稳定输出，还要降低光纤传输的损耗，这样才能避免光纤通信传输距离受到限制，才能降低功率的损耗。
当光纤系统带宽大于信号带宽时，光纤传输系统的传输距离最远，其计算公式可以表示为：
L=[Ltotal-(Lcoup+Lc+L(fm)+Lm)]/α
其中：假设光源发射的平均光信号功率为Ps，光接收机接收的最小平均光功率为PRmin，那么系统从光发射机到接收机之间允许的光功率总损耗为：
Ltotal=10lg(Ps/PRmin)
Ltotal表示光源与光纤的耦合损耗和光纤与光探测器的耦合损耗的和;Lc表示光纤之间各种连接损耗的总和;L(fm)表示由于光源和传输光纤的有限频带宽度导致的光信号强度下降的等效损耗;Lm表示光纤系统设计时留的富余量;L为传输距离，α为每公里光纤传输损耗系数;αL表示光纤的传输损耗。
光在传输过程中的各种损耗也是影响光通信系统传输距离的主要因素。
2.改善光纤通信传输距离受到限制的措施
2.1提高光发送机的性能与质量
光纤通信传输距离的大小与光发送机入纤光功率有关，所以，相关工作人员要努力改善光发送机的性能，并提高其质量，避免强光对光纤折射率的影响，还要注意对光信号相位的调整，避免光脉冲频率出现较大变化。
如果光脉冲的宽度过大，则会限制系统的带宽，进而影响光纤通信传输的距离。
为了改善光发送机的性能，相关人员必须选择码型适合的光发送机，这样可以保证在增加其他设施后，有效延长光纤传输距离。
当光纤传输距离较长，而且传输速率较高时，发送机色度色散、光纤非线性效应都会发生较为明显的物理效应，这会严重影响传输容量的增加，也会降低信号的覆盖范围。
所以，工作人员必须对光发送机的码型进行调制。
由于RZ码对光纤非线性效应有着一定免疫能力，所以改变其脉冲，则可以减小信道间的制约作用。
此外，为了尽可能利用全部的光源功率输出、延长系统传输距离，通信系统应采用外调制技术。
2.2增强光接受机的性能
光接受机是光纤通信系统中重要的设备，其可以将光纤传输后衰减的脉冲信号转变为电脉冲信号，还可以对光纤进行放大以及再生还原，使其成为标准的数字脉冲信号。
数字光接收机的输入光功率和误码率两者是互相矛盾的，因此必须对其中一个进行人为的规定，一般规定误码率为10-9.根据这一要求，就可以找到数字光接收机所接收到的最小光功率作为其性能指标，即接收灵敏度。
提高光接收机的灵敏度也可以延长光纤通信的传输距离。
色散导致脉冲展宽，当脉冲展宽超过分配给它们的时隙时，一部分脉冲能量进人相邻时隙而导致码间干扰。
而本时隙内脉冲能量降低，使判决电路的SNR降低，从而导致接收机灵敏度的恶化。
因此要尽量减小通信系统中的色散。
频率啁啾是限制广播系统性能的重要因素。
对半导体激光器进行调制时，有源区的折射率、传播常数及光脉冲的相位均发生变化，这种由调幅到调相的转换导致光谱的加宽，称为频率啁啾。
带有频率啁啾的光脉冲在色散光纤中传输时，脉冲形状将发生变化。
由于光谱移动，当脉冲在光纤中传输时，包含在脉冲啁啾分量的部分功率将逸出比特时隙。
该功率损耗降低了接收机的SNR，使灵敏度恶化。
可采用EAM和MZ-M等预啁啾调制技术来改善系统性能。
2.3减小系统传输损耗
影响系统传输距离的损耗主要有连接损耗、传输损耗和耦合损耗。
现在光纤连接器技术发展已经比较成熟，连接损耗可以忽略。
传输损耗与光纤传输损耗系数有关，可以通过选择合适的通信窗口来减小传输损耗。
光耦合器又叫光分波合波器，分波器合波器的插入损耗小、隔离度大、带内损耗平坦、带外插入损耗变化陡峭、低的偏振相关性、温度稳定性好、复用道路多等。
目前在WDM系统中使用的光分波合波器主要有阵列波导光栅(AWG)、相控阵列分波器、可调谐滤波器、干涉膜滤波器、光栅耦合器等。
3.结语
光纤通信传输是我国当前信号传输的主要方式，其传输速率比较高，而且信号覆盖面比较广，提高光纤通信传输的距离，可以有效促进通讯行业的发展。
影响光纤通信传输距离的因素很多，利用光纤放大器这一设备，可以有效延长光纤传输系统的传输距离;通过在光纤中增加中继器的方式，可以拓宽信号的覆盖率，使光网络传输体系得到更好的优化，还可以提高新型光器件的生产效率，使超长距离的通信传输成为可能。
本文对改善光纤通信传输距离受限的对策进行了介绍，希望对相关技术人员改善传输技术有所帮助。
【参考文献】
[1]李伟新，汪晓岩.P型环网结构的配电线载波组网方式研究[J].电力系统通信，(11).
[2]孙强，庞翠珠，文冀萍.一种新的实现光通信传输的系统[J].铁道学报，1995(02).
[3]龚倩，徐荣，叶小华，等.高速超长距离光传输技术[M].北京：人民邮电出版社，.
光纤通信实验教学的改革与实践【2】
摘 要： 本文从光纤通信实验课程的实际情况出发，对光纤通信实验教学进行分析和研究。
从实施情况看，需要将实验成绩、实验管理和实验手段结合起来，从而取得较好的教学效果。
关键词： 光纤通信 实验教学 实验管理 教学方法 成绩考核
1.引言
《光纤通信》是高等学校电子信息工程、通信工程等专业的专业必修课程，其目的是培养具有光纤通信理论和一定操作能力的技术人才。
该课程主要讲述光纤的传输理论、光纤通信系统的组成及工作原理、光纤通信的新技术等。
由于光纤通信以光为载体实现信息的传输，区别于传统以电信号为载体的有线通信技术，为了让学生更好地理解光纤通信的教学内容，并为以后从事相关技术工作奠定一定的基础，通常在开设理论课的同时，也会开一定课时的实验教学课程。
下面我就《光纤通信》实验教学，对教学中的一些问题进行研究和探讨。
2.光纤通信实验系统介绍
我校采用的光纤通信实验系统为RC-GT-Ⅲ(+)型光纤通信实验系统。
其系统含1310nm和1550nm两大模块，相当于一个实验箱上有两个光端机，可以独立做两个波长的光纤通信实验。
整个实验箱系统包含的模块如下：
(1)信源/信宿模块。
包括模拟信号源、固定速率数字信号源、电话接口、视频接口、计算机接口、眼图模块。
(2)编译码模块。
包括PCM编译码模块、CMI编译码模块、HDB3编译码模块各两个。
(3)时分复用/解复用模块。
包括固定速率和变速率时分复用解复用模块。
(4)光发送/接收模块。
包括1310nm和1550nm两个波长的光发送和接收模块。
(5)辅助和二次开发模块。
辅助模块包括电源、时钟模块，可以基于CPLD/FPGA进行二次开发。
该实验系统所需配套的其他设备包括20MHz通用示波器、功率计、光纤活动连接器(光纤跳线)、FC-FC型WDM波分复用器、衰减器、误码测试仪等。
3.实验内容的确定
《光纤通信》实验课实验内容是根据本学院开课情况和实验室条件确定的。
(1)开课情况。
学院通信工程和电子信息工程开通《光纤通信》理论和实验课。
通信工程专业该课程为必修课，实验课时为16课时，共8次课，电子信息工程专业该课程为8课时，4次课。
开展实验课教学时，以24～30人左右为一组同时进行一次实验。
(2)实验室条件。
光纤通信系统实验箱16套及一些配套的仪器。
没有计算机，也没有多媒体。
(3)实验内容的确定。
要让学生熟悉光纤通信的整个流程，同时熟悉各模块组成的原理。
从实验指导书提供的29个实验中，我们确定通信工程专业和电子信息工程专业各自的实验内容，如表1所示。
表1 光纤通信实验课选取的实验内容
固定速率时分复用解复用实验演示通信中的信源部分及多路的合一和分离;光纤通信线路码实验演示通信中的编码过程;P-I特性曲线实验则让学生理解激光器的工作原理和调制特性;数字模拟电光光电转换实验则让学生掌握光纤通信的整个传输过程。
对通信工程专业来说，眼图观测实验观察整个系统传输性能;波分复用实验演示波分复用在光纤的应用过程;综合性光纤通信实验将电话语音、WDM在一起完成的综合性光纤通信实验。
4.实验教学的开展
我校光纤通信课程安排在大三下学期和大四上学期。
这个时候学生不是考虑考研就是考虑工作，学习态度远不如低年级。
实验中必须考虑这个问题。
经过几年探索，笔者将实验教学、实验管理和成绩考核综合起来实施取得了较好的教学效果。
(1)将平时实验纳入实验成绩考核范围，并占据60%以上的比重。
传统实验考核方式里，学生成绩主要通过实验报告、实验考试或者二者兼顾进行评定。
平时实验成绩的比重不大，一般用来规范学生是否到课。
由于平时实验做得好坏对总成绩没有什么影响，导致多数学生平时实验时候态度随意。
针对这种情况，笔者将平时实验的成绩考核比重增加到实验总成绩的60%以上。
短距离光通信 篇3
【关键词】光纤通信；传输距离；因素；功率；改善措施
光纤通信是我国重要的信息传输方式，其应用的范围比较广，而且通讯信号比较强，有着较好的通信效果。延长光纤通信的传输距离，可以提高通信的效率以及信息传输的质量，所以，相关技术人员一定要了解与掌握影响光纤通信传输距离的因素，还要通过相关的措施降低光信号的损耗，提高信号出阿叔的质量，防止通信距离遭到限制。延长光纤通信传输距离的方式很多，常见的是在光纤线路上增设中继器，其可以起到扩大信号的作用，而且提高了信号传输的速率，是一种较为经济的改善措施。
1.影响光纤通信传输距离的因素
光纤通信的方式应用范围比较广，在通信传输的过程中，信号的强弱影响了信息传输的质量，另外，光纤的损坏、电子器件的性能以及光网络结构的优化程度，都是影响光纤通信传输距离的重要的因素。
1.1光发送机与光接收机
光纤通信的信息载体主要是光，其传输通讯的方式主要是光纤，所以，光接收灵敏度、发送机效率以及光纤光缆线路的质量，都对光纤传输系统有着较大影响，这些因素决定了系统的中继长度。计算光纤传输系统中继距离的公式是：
L=Ps-PR-Me-∑Ac/Af+As+Mc（km）
该公式中，Ps是指发送光功率，PR：出纤光功率即接收灵敏度。这里减除了耦合器的衰减和色散的影响；Me：设备富余度；∑Ac：其他耦合器引起的衰减；Af：光纤的衰减系数；As：光纤固定接头的平均熔接衰减；Mc：光缆富余度。
从上述公式中可以看出，光发送机以及接收机的入纤光功率是影响光纤通信传输距离的主要因素。
1.2功率消耗情况
光纤通信系统中，光发射机的发射功率有限，而光接收机在运作的过程中会产生一定噪声，为了保证系统接收信号的质量与能力，必须保证信号光功率的稳定输出，还要降低光纤传输的损耗，这样才能避免光纤通信传输距离受到限制，才能降低功率的损耗。当光纤系统带宽大于信号带宽时，光纤传输系统的传输距离最远，其计算公式可以表示为：
L=[Ltotal-（Lcoup+Lc+L（fm）+Lm）]/α
其中：假设光源发射的平均光信号功率为Ps，光接收机接收的最小平均光功率为PRmin，那么系统从光发射机到接收机之间允许的光功率总损耗为：
Ltotal=10lg（Ps/PRmin）
Ltotal表示光源与光纤的耦合损耗和光纤与光探测器的耦合损耗的和；Lc表示光纤之间各种连接损耗的总和；L（fm）表示由于光源和传输光纤的有限频带宽度导致的光信号强度下降的等效损耗；Lm表示光纤系统设计时留的富余量；L为传输距离，α为每公里光纤传输损耗系数；αL表示光纤的传输损耗。光在传输过程中的各种损耗也是影响光通信系统传输距离的主要因素。
2.改善光纤通信传输距离受到限制的措施
2.1提高光发送机的性能与质量
光纤通信传输距离的大小与光发送机入纤光功率有关，所以，相关工作人员要努力改善光发送机的性能，并提高其质量，避免强光对光纤折射率的影响，还要注意对光信号相位的调整，避免光脉冲频率出现较大变化。如果光脉冲的宽度过大，则会限制系统的带宽，进而影响光纤通信传输的距离。为了改善光发送机的性能，相关人员必须选择码型适合的光发送机，这样可以保证在增加其他设施后，有效延长光纤传输距离。当光纤传输距离较长，而且传输速率较高时，发送机色度色散、光纤非线性效应都会发生较为明显的物理效应，这会严重影响传输容量的增加，也会降低信号的覆盖范围。所以，工作人员必须对光发送机的码型进行调制。由于RZ码对光纤非线性效应有着一定免疫能力，所以改变其脉冲，则可以减小信道间的制约作用。此外，为了尽可能利用全部的光源功率输出、延长系统传输距离，通信系统应采用外调制技术。
2.2增强光接受机的性能
光接受机是光纤通信系统中重要的设备，其可以将光纤传输后衰减的脉冲信号转变为电脉冲信号，还可以对光纤进行放大以及再生还原，使其成为标准的数字脉冲信号。数字光接收机的输入光功率和误码率两者是互相矛盾的，因此必须对其中一个进行人为的规定，一般规定误码率为10-9.根据这一要求，就可以找到数字光接收机所接收到的最小光功率作为其性能指标，即接收灵敏度。提高光接收机的灵敏度也可以延长光纤通信的传输距离。
色散导致脉冲展宽，当脉冲展宽超过分配给它们的时隙时，一部分脉冲能量进人相邻时隙而导致码间干扰。而本时隙内脉冲能量降低，使判决电路的SNR降低，从而导致接收机灵敏度的恶化。因此要尽量减小通信系统中的色散。
频率啁啾是限制广播系统性能的重要因素。对半导体激光器进行调制时，有源区的折射率、传播常数及光脉冲的相位均发生变化，这种由调幅到调相的转换导致光谱的加宽，称为频率啁啾。带有频率啁啾的光脉冲在色散光纤中传输时，脉冲形状将发生变化。由于光谱移动，当脉冲在光纤中传输时，包含在脉冲啁啾分量的部分功率将逸出比特时隙。该功率损耗降低了接收机的SNR，使灵敏度恶化。可采用EAM和MZ-M等预啁啾调制技术来改善系统性能。
2.3减小系统传输损耗
影响系统传输距离的损耗主要有连接损耗、传输损耗和耦合损耗。现在光纤连接器技术发展已经比较成熟，连接损耗可以忽略。传输损耗与光纤传输损耗系数有关，可以通过选择合适的通信窗口来减小传输损耗。光耦合器又叫光分波合波器，分波器合波器的插入损耗小、隔离度大、带内损耗平坦、带外插入损耗变化陡峭、低的偏振相关性、温度稳定性好、复用道路多等。目前在WDM系统中使用的光分波合波器主要有阵列波导光栅（AWG）、相控阵列分波器、可调谐滤波器、干涉膜滤波器、光栅耦合器等。
3.结语
光纤通信传输是我国当前信号传输的主要方式，其传输速率比较高，而且信号覆盖面比较广，提高光纤通信传输的距离，可以有效促进通讯行业的发展。影响光纤通信传输距离的因素很多，利用光纤放大器这一设备，可以有效延长光纤传输系统的传输距离；通过在光纤中增加中继器的方式，可以拓宽信号的覆盖率，使光网络传输体系得到更好的优化，还可以提高新型光器件的生产效率，使超长距离的通信传输成为可能。本文对改善光纤通信传输距离受限的对策进行了介绍，希望对相关技术人员改善传输技术有所帮助。
【参考文献】
[1]李伟新，汪晓岩.P型环网结构的配电线载波组网方式研究[J].电力系统通信，2006（11）.
[2]孙强，庞翠珠，文冀萍.一种新的实现光通信传输的系统[J].铁道学报，1995（02）.
短距离光通信 篇4
关键词：短距离,无线通信技术,仪器通信
如今, 自动化的终端测试系统已集成了多种测量功能, 形成一个具有现代化网络性的测试中心, 仪器中的通信则成为了越来越多人的需求。随着技术的使用与推广, 免布线短距离无线通信在其中的应用有着越来越大的潜力, 且更适合在一些布线较难且线路易磨损的环境下使用, 也方便了终端与无线相关技术的应用, 其中, 以短距离无线通信技术的发展最为突出。
1 短距离无线通信技术
受到无线频率资源限制的影响, 免费区频段短距离无线通信有了更为广阔的应用市场与强大的发展潜力, 随着技术的进步, 现今多种短距离无线技术已得到广泛应用。当前市场上应用最广的主要包括蓝牙、无线局域网Wi-Fi、红外数据传输以及一些如Zig Bee标准等具有一定发展潜质的标准。
1.1 蓝牙技术
这是一种语音通信与无线数据连接的全球开放性规范技术, 当前成功取代了数据电缆, 也实现了多种电子设备之间低成本、低功耗、短距离的功能发挥。蓝牙技术的传输频段是全球通用的2.4GHz ISM频段, 采用的是1 600MHz快速跳频扩频技术, 而传播速度达到了1MB/s, 还具备较强的抗干扰能力, 有效传输距离是10米, 采用放大器还能使传输距离增至100米。但是蓝牙采用的芯片价格偏高, 且传输的距离较短, 还有一定的安全漏洞。
1.2 Wi-Fi技术
这种技术包含了IEEE802.11标准, 最高速率可以达到54MB/s, 符合当下人们对信息化功能以及测试系统的需求, 尽管其数据没有蓝牙的安全性强, 但其电波覆盖的范围较大, 能够达到100米左右, 这是蓝牙技术不具备的优势。
1.3 Ir DA技术
这是一种通过采用红外线来实现点与点之间通信的技术, 也是第一个无线个人局域网技术, 如今无论是硬件还是软件技术都发展得比较成熟。比如一些如掌上电脑、手机等小型移动设备, 1米以内的通信速度达到了16MB/s, 而采用4PPM的方式进行调试, 就更有利于容量较大的多媒体数据以及文件进行传输。此外, 红外线因其发射的角较小, 保障了安全性, 应用在工业测控网络互连, 或是工业移动测试与传输上都能发挥较大的作用。但是这种技术也存在一定的不足, 比如传输的距离较短, 在视距上受到限制, 同时还要求通信设备的位置必须固定, 而在点对点的传输过程中, 还不能实现灵活组网[1]。
1.4 Zig Bee技术
这是一种短距离、架构较为简单, 且功耗、传输速度较低的无线通信技术, 它的覆盖范围为10~75米, 在应用的过程中选择免费2.4GHz ISM、868/915MHz频段, 可以达到20~250KB/s的传输速率。同时它还提供了检查数据完整性以及鉴权的功能, 可采用AES-128加密的计算方法进行操作, 有着较高的安全性, 协议过程也较为简单, 成本低、时长短、网络容量较大, 因此, 具有较大的发展潜力, 能够应用在经济高效的各种低功耗无线连接方面, 更好地满足了市场的需求[2]。与蓝牙技术或是Wi-Fi技术相比, 这种技术具备很多优势, 但也存在如数据速率低、通信范围小等劣势, 这导致了这种技术更适合于承载数据流量偏小的各种业务。
1.5 UWB技术
这是一种成本低、速率高、功耗低的新兴无线通信技术, 指宽带超过500MHz或者是信号宽带和中心频率比大于1:4, 传输速率可达到480MB/s, 理论上能实现1GB/s以上, 工作频段为3.1~10.6GHz, 信号传输范围不超过10米, 采用的是OFDM的调制方法, 成功摆脱了过去无线收发中心需采用载波调制方法的传统应用手段, 是在时域中可以直接进行操作的无线技术。
2 短距离无线通信技术的特征
我国过去的无线通信技术仅仅被应用在军事以及海防作战等领域中, 伴随着短距离无线网络通信技术的发展, 其逐渐融入于广大群众的日常生活中并发挥了无可取代的作用。其特征主要有以下几个方面: (1) 短距离无线网络通信技术是两个电子设备之间数据与数据的短距离传输, 不需要线路设备来连接, 因此具备快捷的特征; (2) 这些技术能够通过控制数据传输的距离、范围等控制其应用过程中产生的成本价, 因此应用方式更为灵活, 更好地满足了不同用户的需求; (3) 短距离无线网络通信技术还能在使用过程中充分发挥加密处理的功能, 很好地保护了用户信息的私密性, 提高技术应用的安全性[3]。
尽管以上特征在短距离无线通信技术中具备, 但从其分类后的主要技术应用来看, 还没有任何一种短距离无线通信技术能够同时全面满足这些要求, 因此, 在未来的发展与应用中, 还需要相关工作人员深入开发研究。
3 仪器通信无线通信模板的开发与应用
当前, 仪器之间的通信技术已逐渐向自动化方向发展, 伴随着自动化技术的深入发展及人们需求的增长, 无线通信技术的应用取得巨大进步, 为了更好更快地实现短距离通信技术的发展, 人们研究短距离通信模块在仪器通信技术中的应用, 如NRF905芯片, 是无线通信技术模块开发典型。这种芯片主要采用Shock Burst技术, 同时运用高斯频仪监控进行调制, 能在集成电路的过程中减少成本的投入, 而且保证了传输速率达到50KB/s, 且待机状态下不会产生能耗, 采用载波监测输出的方式还能设计多点的无线通信, 完成数据接收以后, 有助于降低能耗与功率。NRF905芯片可以应用在不同的频段中, 是一种大范围通信应用的实现, 且只是一种单独芯片, 只需在集成过程中充分利用电路, 并借助一些外围元件, 就可以实现数字串行接口。另外, 还可以实现系统嵌入式应用, 将单片机嵌入到系统中加以应用, 就能采用控制芯片的方法实现及时发送与接收数据的目的, 并与PC机连接使用。图1代表无线通信模块的应用原理。
由图1可知, NRF905芯片中的TRX与TXEN能够实现系统模块化控制的目标, 而MCU中的PO口状态不同时, 又能对发射、接收、待机等不同的状态与模式进行分析, 同时还实现了针对所有接口进行的配置。应用计算机编成技术的同时, 单片机通过借助SPI接口, 设计不同模块的参数, 随后以反射模式与接收模式的方式, 发射与接收数据信息。此外, 这种芯片还可以检验载波, 并准确匹配相互之间的数据。
NRF905芯片还实现了收发一体数据传输模块的建立目标, 并与低速率传输的设备进行连接, 同时经过相关验证, 该模块通信过程中的安全性得到了提高, 再加上较高的灵敏度, 保障了其在没有干扰环境中200米的传输范围, 而数据的接收速率达到50KB/s, 这是对传输范围以及安全性方面的调整[4]。另外, 在传输数据的同时, 还针对天线端进行了科学合理的设计, 有助于减少速率误码情况的出现, 在充分分析数据的基础上, 还能得出接口速率控制于RF端, 更好地实现了点与点之间的数据传输, 在工业数据应用中也就保证了身份数据的收集与验证。
4 结语
综上所述, 在短距离无线通信技术的不断发展和广泛应用中, 其低成本及近距离连接的优势为移动设备与固定设备的通信环境建立了更直接的沟通路径与渠道, 而无线通信技术的应用也实现了传感器在线监测以及计算机数据传输的功能。不可否认, 短距离无线网络通信技术在未来有着巨大的发展潜质, 只要人们很好地运用与开发, 定能满足人们生活与生产的技术需求。
参考文献
[1]杨东升.短距离无线通信技术及其在仪器通信中的实践[J].信息通信, 2015, 8 (152) :160-161.
[2]应俊.短距离无线网络通信技术及其应用刍议[J].网络与通信技术, 2016, 11 (1) :142-143.
[3]刘旭东.短距离无线网络通信技术及其应用分析[J].无线互联科技, 2016, 3 (6) :1-3.
短距离无线通信主要技术与应用 篇5
无线通信技术、多媒体技术和因特网网络技术已经成为当今社会中不可缺少的主要发展项目, 同时, 这些先进的高科技技术已经成为人们在日常生活中经常见到且经常使用的科学技术设备。信息的交流是人类进行正常沟通的必需品, 因此, 信息化的建设和发展十分的重要, 其中的无线通信技术已经逐渐成为人们进行正常信息通信的主要应用技术, 在人们的日常生活中处在重要的位置, 低功能的消耗和微型化的设计是当今用户对无线通信技术形成的产物中最为主要的追求目标, 短距离的无线通信技术是无线通信技术中的一种, 它的开发和应用已经成为世人所关注的焦点。
1 短距离无线通信的概述
1.1 短距离无线通信相关介绍
短距离无线通信技术是一种将半导体连接传输技术、计算机网络电子技术和无线通信技术三者相互结合起来形成的一种数据数码型通信技术, 通常, 在通信范围100米之内的无线通信就叫做短距离无线通信, 其中, 短距离无线通信的最高传输数据的速率大于100Mbit/s的技术叫做高速短距离无线通信技术, 短距离无线通信的最低传输数据的速率小于1Mbit s的技术叫做低速短距离无线通信技术。
1.2 短距离无线通信技术的优劣
短距离的无线通信技术在当今社会中使用较为频繁, 常见的短距离无线通信技术也十分多, 根据常见的短距离无线通信可以看出, 短距离无线通信有着独特的优势。首先, 短距离无线通信具有无线通信技术的特点, 没有相关传输线对其进行连接;其次, 根据不同用户的需求, 短距离无线通信的制造成本有高有低, 宽带的带宽有宽有窄, 传输的数据有多有少, 支持的范围功能有远有近;最后, 短距离无线通信有加密的功能, 可以有效的保护客户的内部信息安全性。而短距离无线通信也存在诸多不如意的地方, 从开发到目前为止, 还没有一项短距离无线通信可以满足以上所有的优势项目, 因此, 短距离无线通信技术还有待进一步的发展。
2 常见的几种短距离无线通信
2.1 UWB技术
UWB技术又叫做超宽带技术, 是一种主要用于军事方面的无线通信技术, 它的信号范围一般大于500兆赫兹。它的自身安全保护功能强, 抗干扰的能力强;传输的信息量大, 并且传输的速度快, 最高的时候可以达到几百的Mbit/s;它所消耗的能源量较少, 有效的节省了能源上的大量使用;它的安全保密性能十分强大, 可靠性能高;它的传输成本较低, 然而, 它在多方面的支持使用点较少, 因此, 使用的范围受到了严重的限制。
2.2 蓝牙技术
蓝牙的技术是当今社会中使用最为频繁的一种短距离无线通信技术, 同时也是人们最常使用的一种短距离无线通信技术, 诸多的手机上面都带有蓝牙功能, 除此之外, 蓝牙技术也是国际方面承认且公开的一种无线通信相关技术中的规范。蓝牙的使用特点是在小范围中, 使用无线的连接方式, 将网络方面进行安全的、低功耗的、低成本的相互连接, 让距离范围之内的通信设备可以无缝的进行资源、数据、语音等多种信息的共享。蓝牙技术可以使用于任何一种移动式的通信设备设施当中, 它的应用在移动设备和固定设备中间搭建了一座特殊的连接桥梁, 不需要相关传输线进行连接和传送, 除此之外, 蓝牙还可以与因特网相连接。不过, 蓝牙在成本方面、传输距离方面以及安全保密性能方面还无法让用户满意, 随着科学技术的不断进步和发展, 蓝牙会逐步走向完美的方向。
2.3 Zigbee技术
Zigbee技术又叫做紫蜂技术, 是一种使用了网络协议而达到无线信息传播目的的短距离无线通信技术, 它不仅具有可以自动化的控制功能, 还具有在一定的范围领域当中进行远程的控制功能。这种技术的传输速度较慢, 只适合一些低速数据进行传输;他的反应速度很快, 从休眠的状态转变成工作的状态只需要15毫秒, 大大减少了电能的消耗;工作的过程中不需要消耗太多的功;它在安装方面、维护方面和设备设施方面需要的费用都较低, 可靠性能和维护性能相对比较高;这种技术还有一种特点是, 它在网络方面的容量比较高, 因此, 智能化的建设、自动化的建设、相关军事方面都会应用紫蜂技术, 以达到最终的工作效果。
2.4 局域网中的无线通信技术
在局域网中使用的无线通信技术主要为ieee802.11的系列无线通信技术, 这是一种将无线通信技术和计算机的网络技术相互结合起来而形成的全新的短距离无线通信技术, 这种技术将有线的固定式计算机转变成为可移动式的计算机, 使计算机在任何地域都可以进行网络方面的连接以及信息、数据、资源的传输和共享, 不再受到空间方面的限制;它的传输速度快、移动性能好、可靠的性能高, 未来可以有更多方面对其进行充分的应用。
3 结束语
无论是哪种短距离的无线通信技术, 在未来的发展中都存在着不可忽视的发展前途, 社会对这种先进的信息通信技术也给予了大量的发展空间, 它的良好发展会为人们的生活需求以及社会的发展带去更多的便捷。
摘要：随着社会的进步和时代的飞速发展, 科学技术的不断提高, 通信技术手段也在不断的提升, 以方便满足不同客户对通信方面相关技术的要求, 无线的通信技术是最新发展起来的通信技术手段, 它的出现和发展大大的提高了通信技术在全方面产生的最终工作效率, 同时也满足了客户更高的需求, 短距离的无线通信技术在不同的使用领域有着不同的功能和作用, 本文主要就常见的无线通信技术在使用过程中的相关功能和应用范围进行分析和讨论。
关键词：短距离,短距离无线通信,技术与应用
参考文献
[1]傅民仓, 冯立杰, 李文波.短距离无线网络通信技术及其应用.[J].现代电子技术.2009, (11) .
[2]冯莉, 董桂梅, 林玉池.短距离无线通信技术及其在仪器通信中的应用.[J].仪表技术与传感器.2010, (02) .
智能电表短距离无线通信检测研究 篇6
当前短距离无线通信技术水平的不断提升, 使之有了愈发广泛的运用领域。通过无线通信技术的运用能够把传感器在线监测所得到的数据信息传输至计算机, 并加以进一步的分析与处理, 接着处理完成的信息借助无线通信途径纯送到各个设备上, 从而建设完成一个十分智能化的测量控制流程。
1 短距离无线通信技术简述
1.1 蓝牙技术
蓝牙技术最初研发推出于一九九八年, 是在当时的爱立信 (Ericsson) 、诺基亚 (Nokia) 、IBM等公司的一起合作下所完成的一项无线通信技术, 并在后来陆陆续续的推出了几个升级版。蓝牙技术属于电缆替代技术的范畴, 其表现为投入成本较低且工作效率较高的特征优势, 通过蓝牙技术的应用能够将那些内部设置蓝牙芯片的通信设备彼此连接起来, 并支持语音与数字的信息接入, 从而完成信息的互换与传输, 同时, 蓝牙技术在运用及日后的维护管理工作中所需要投入的成本费用是比别的所有无线技术都要低的。从目前的情况来看, 蓝牙技术的运用一般是在语音及信息的接入、外围设备的互相连接及个人局域网内信息的共亨等领域。
1.2 ZigBee技术
相对于蓝牙技术而言, 因为运用到了跳频技术, ZigBee在操控的时候更加简单便利, 同时速率也相对降低, 因此在运作过程中所需要的成本也更为低廉。在关键性技术水平被逐渐破解提升的带动下, ZigBee技术运用在工业家庭监控及其他安全系统等区间范围是能够得以实现的。
1.3 UWB技术
USB即超宽带技术, 这是近年来所出现的全新的无线通信技术。这一技术在运用的过程中, 所遵循的基本原理就是在基带脉冲的功能下运用在天线中去实现对于数据的实时传送。从技术层面上来说, 脉冲一般所选择运用的是脉位调制或者是二进制移相键控调制。UWB技术一般用在区间范围较小、分辨率较高、可以透过墙壁及身体的宙达与图像系统上。不仅如此, USB技术也十分适合运用在对于速率要求标准非常高的LAN中。站在实践运用的角度上而言, 该装置一般是被运用于桥梁道路等工程缺陷的检测工作中, 也能够实现对地下电缆管道等结构的位置锁定。当前技术水平愈发的完善, UMB技术的运用区间范围也愈发的广泛, 已经被越来越多的运用在消防、安全治理及医学图像等领域。
2 短距离无线通信技术的检测技术
2.1 目前针对检测技术的研究现状
信道多径衰落和频谱效率是无线与宽带融合的技术趋势下许多无线通信技术共同向临的课题, 同样, 这也是短距离无线通信性能检测上必须着力解决的问题。目前通行的检测手段是基于ETSI EN300/220, 其适用于短距离的无线通信设备, 频率上下值在25MHz~1GHz和最大功率低于500Mw的无线设备的射频测试。
2.2 测试指标
目前, 无线电设备测试技术指标主要参照欧盟电信标准协会PMR规定的技术指标;主要技术参考指标如下:工作频率446MHz;信道个数8个;信道间隔12.5kHz;调制方式F3E;通信方式半双工;有效发射功率EIRP≤500mW;发射射频容限≤5ppm;发射杂散辐射≤50�W。
3 短距离无线通信测试技术的共通点及发展动向
(1) 通信系统所涵括的测量事项有系统内部输出发送、接受获取、通道和部件检测这几个部分, 他关系到的几个检测技术标准同样是用平率为基准加以评判的。
(2) 当前设备智能化建设逐步完善, 这对于测试工作的开展带来了全新的途径, 在进行参数的检测工作时要在基于智能软件的基础上来完成, 除此之外, 智能化建设也表现在数据的传送问题上, 检测程序和网络程序彼此联系能够更好的把数据载入到数据库中, 如此一来就能够更加全面的去运用数据完成更加精确性的分析。
(3) 当前, 通讯技术水平的提升及更新衍生出更加多样化的测试技术, 在很大程度上减少了新技术存在的期间, 但是通讯测试设备所需要花费的成本较高, 从成本控制的角度上来说, 制造厂商一定要全面考虑如何实现显老技术的有效衔接, 降低研发过程中存在的风险问题。
(4) 我们需要关注的一个问题是, 一个新技术类型的衍生不可避免的会给之前的技术标准带来相应的冲击, 多个新技术的衍生则会造成之前技术标准不适用的情况, 并在新技术基础上规划出全新的技术准则, 在这期间, 一定会存在诸多技术不完善的问题, 所以也让多种测试手段处在摸索的过程中。
4 结束语
总而言之, 随着我国对于信息化建设与工业化相融合的大力推进, 短距离无线通信技术显示出迅猛的发展势头。通过无线通信技术能够把传感器在线监测所得到的数据信息输送至计算机设备, 接着对其加以进一步分析与处理, 并将处理完成的数据信息借助无线通信途径输送到各个设备中, 从而实现了测量机控制的自动化。如此一来也就推动了参数测试从之前的测试模式逐渐转变为系统测试, 这些仪表设备的共同特点是测试通信系统的主要表征系统指标的基本参数, 同时将这些参数进行运算处理、分析, 给出通信系统需要的指标参数。这样以来参数测试将由基本测试向系统测试方向发展, 对于短距离无线通信技术的进步具有重要影响意义。
摘要：短距离无线通信技术因为本身较强的可靠性、丰富的信息资源及较低的成本投入等特点, 在智能电表运用的各种通信技术中显示出较为显著的优势。信息网络已经逐渐渗入到我们生活的各个环节, 密切的影响着我们的生活与工作方式。本文我们将针对智能电表短距离无线通信检测问题进行分析与探究。
关键词：智能电表,短距离,无线通信,检测
参考文献
[1]梅罚敏.智能电表短距离无线通信测试系统的研究[D].华北电力大学, 2011.
[2]吴昕.基于ZigBee短距离无线通信的三相智能电表系统的设计[D].广西大学, 2013.
[3]李斌.新一代短距离无线通信系统信号检测与接收技术研究[D].北京邮电大学, 2013.
短距离光通信 篇7
一、短距离无线通信技术的基本特征
随着社会的发展, 科学技术的不断进步, 曾用于军事、海防等重要领域内的无线通信技术被“下放”到社会基层, 支撑着短距离范围内通信的设备传输, 为人们的日常生活带来便利。其主要特征表现在:第一;短平快。短距离无线通信设备只需要两台即可, 直接进行数据传输, 不要求在两台设备之间有运用线路来连接。第二;有效地控制成本。短距离无线通信技术的成本核算, 依据用户数量、宽带的宽窄程度及距离传输的范围等成本内容, 制定通信技术成本的价格, 有效地对成本进行合理的控制。第三;高度的加密功能。隐私性通讯用户最重要的关注点, 无线通信技术在安全性能上加大了研究力度, 尽量在短距离的范围内保证用户信息传输的安全性。
二、短距离无线通信的主要技术分析
1、蓝牙技术。
这种技术的应用主要是针对连接范围在10米内, 2.4GHZ频段进行信号传输。现代通过一定的技术改过, 可以扩大到100米。它的应用功效可以实现短距离的临时性的对等连接。依靠主设备与从设备的网络连接, 组成一个局域网。有两种主要的方式:第一种是最基本的信息形式---微微网, 通过一条主信道给多个从蓝牙设备共享资源;第二种是层层覆盖的散射网, 微微网的从设备可以成为散射网中的主设备, 也可以跳跃到别的微微网充当主设备, 交互式的运行, 形成一个独立的跳频序列, 支持着不同的蓝页设备。而且蓝牙还支持多条同步语音信号通道, 一条异步的数据通信信号通道, 具有成本低, 体积小, 移动性能好等特点。
2、超宽带UWB技术。
超宽带短距离无线通信技术是一种功率为20m W的通讯技术, 在视线范围内, 采用极宽阔的频谱、超级快速地传输信息, 在无线装置的平台上运转工作。与传统的无线通信技术相比, 取缔了将信号传输到基带的过程限制, 将频谱范围扩大化, 宽带可达到2GHZ, 甚至更宽, 速率也可以下速的上升和下降, 冲击脉都可以直接地给予调制。因此, 这种技术的应用深受欢迎, 得到普遍的扩展。
3、Zigbee技术。
简言之, 这是一种低功率局域网协议。可分为全功能和精简功能设备。它是运用动物飞翔与同伴进行花粉传递的原理, 实现全智能性的控制运行, 在接收到通讯信息的同时, 快速地激活无线通讯状态, 投入到高效的工作状态, 从某种程度而言, 对设备的损耗、电量的浪费都有所降低。如:工业中的数据自动采集、农业中的远程播种、医疗卫生中的远程监测病人的身体状况、日常生活中的照明设备和门禁系统等远程控制。
三、短距离无线通信技术的应用
首先, 在军事战略上的应用。现代科学技术高速发展的今天, 国与国之间的军事较量已不是像原来的真枪实弹来进行, 而是一种无影的军事信息技术较量, 信息技术的高低决定了国家军事实力, 谁先拥有最新的信息资源, 谁就掌握了行动的主动权, 率先构成一种无形的网络作战布局, 对战争的取胜率就会增加。因此, 在军事学习战场上, 无人机等尖端的无线收发器成为战场的主要通讯设备。其次, 在紧急救援系统中的应用。紧急救援要的就是时间和速度, 快速的信息传输为提供现场的实况, 采取有效的救援措施, 赢得了时间和效率。而且短距离的无线通信网灵活多变, 即使在工作过程中一台无线转发器不能正常运行工作, 也可以通过其余的转发器替代, 充当了紧急救援的功能, 对宽带数据、视频及定位等功能及时地、不间断地提供服务, 使网络的运行正常化、稳定化。第三, 数字信息站也广泛运用短距离无线通信网, 它对于数字传播的地域十分的适用。比如:在交通运输业中, 地铁或公交在行驶过程中, 都要与前方对接的单位进行通信联系, 以保证到站运行的安全;在煤矿井下、油田监测以及智能电表等, 都有广泛的应用;甚至在人们外出旅游在浏览观光之际, 短距离的无线通信网设备为游客提供了旅游景点的重要资料, 为出行娱乐带来了方便。
四、结束语
随着多种短距离通信技术对社会生活的推动, 被人们认知和应用的程度不断地加深, 研发出多元化的网络终端技术, 符合个性化、智能化的短距离通信技术, 是无线通信设备运用者的最佳选择, 它的发展空间有着极大的潜力, 通过实践的验证, 不断地去更新、完善, 为社会的发展带来更强大的技术支撑力。
参考文献
[1]曲双红, 徐雅静.“数学实验”在解决几何问题中的应用[J].高等数学研究.2010 (01)
[2]郑达峰.短距离无线通信技术的优势及运用[J].通信电源技术.2014 (06)
[3]杨宇, 李鸣宇.短距离无线通信技术的信息传输方式和内容分析[J].信息通信.2013 (10)
短距离光通信 篇8
关键词：短距离,短距离无线通信,技术与应用
随着社会的进步, 人们对无线通信技术形成的产物提出了更高的要求:消耗要低、设计体积要小。短距离的无线通信技术在无线技术通信中的优势越来越明显, 因此, 越来越多的人对它的开发和应用寄予了更多的重视。
一、短距离无线通信的概述
短距离无线通信技术是将三种不同技术综合起来产生的一种数据数码型通信技术, 这三种技术分别是计算机电子网络技术、半导体连接传输技术以及无线通信技术。人们常常把通信距离在100米范围内的无线通信都称之为短距离无线通信, 还可以根据传输数据的速率大小分为高速短距离无线通信技术和低速短距离无线通信技术两种。短距离无线通信的优点:短距离无线通信不需要专业的传输线连接就能工作;可以充分满足不同客户的详细要求;短距离无线通信创新加入了加密的功能, 用户的内部资料的安全性能够得到有效的保护。但是, 短距离无线通信中也存在一些尚未解决的问题:尚未有一种短距离无线通信技术能够充分包含上述所提到的各种优势。
二、常见的几种短距离无线通信
2.1UWB技术
UWB技术也可以称之为超宽带技术, 它具有超强的信号范围, 一般大于500兆赫兹, 通常在军事方面应用的较为广泛。它具有强大的自身安全保护功能, 很强的抗干扰能力, 能够高效传输数量巨大的信息并且传输的速度非常快, 在能源消耗上比较少, 具有非常强大的安全保密性能, 在传输成本消耗上比较少。
2.2蓝牙技术
当今社会中, 人们普遍使用并且广泛使用的一种短距离无线通信技术就是蓝牙技术。蓝牙可以在小范围中、通过无线连接的方式进行使用, 使不同的网络之间可以实现安全、低功耗、低成本的相互连接, 通信设备只要在距离范围之内都可以共享不同信息。
2.3局域网中的无线通信技术
局域网中使用的无线通信技术是一种新型的短距离无线通信技术, 它是将无线通信技术和计算机的网络技术两种技术进行融合形成的, 使计算机脱离空间方面的束缚, 能够在任何地方都能进行网络连接, 还可以进行信息、数据、资源的传输和共享。
2.4Zigbee技术
Zighee技术也可以称之为紫蜂技术, 它是利用网络协议来实现无线信息传播的一种短距离无线通信技术, 它不仅能够进行自动化控制, 还能在某些范围领域中进行远程操控。这种技术具有较慢的传输速度;具有很快的反应速度, 只需几毫秒就能从休眠的状态转变成工作状态;在进行安装、维护和设备设施修理时花费很少, 具有较高的可靠性能和维护性能;具有较高的网络容量。
三、短距离无线通信网的应用
(1) 短距离无线通信网在军事战场上的应用:现代战场上的较量毫不夸张的说, 是信息的较量。这一切得以实现的前提是短距离无线通信网能够满足上述的需求, 并且为每个作战人员配备专业的无线收发器, 使整个作战团队形成一个网络。 (2) 短距离无线通信网在紧急响应、紧急救援中的应用:在紧急救援中, 一套可靠性能高的无线通信系统是保障救援人员密切配合, 顺利完成各种任务的关键所在。短距离无线通信充分提供宽带数据、视频、话音和定位等多种功能。短距离无线通信网络中各无线转发器都具备路由功能, 如果某台无线转发器出现问题, 可以由其余的无线转发器事先设置好的路由表推算出一个新的路由, 这样网络就能够照常工作。 (3) 短距离无线通信网在数字信息站中的应用:这项应用主要用于各种在移动中需要接入网络的情况, 比如地铁在行驶过程中随时与站台之间的通信联系、公共汽车在行驶过程中随时与公交总站之间的通信联系、游客在进行参观游览时利用专业设备获取景点介绍等等。
四、小结
随着社会的发展, 科学技术的不断进步, 短距离无线通信技术自身需要不断的发展和完善, 以便使其更好的为社会生活做贡献, 而社会对这种先进的信息通信技术也给予了大量的发展空间, 因此, 我们有理由相信, 短距离无线通信技术会得到良好的发展, 会为人们的生活需求以及社会的发展带去更多的便捷。
参考文献
[1]傅民仓, 冯立杰, 李文波.短距离无线网络通信技术及其应用[J].现代电子技术.2009, (11)
[2]冯莉, 董桂梅, 林玉池.短距离无线通信技术及其在仪器通信中的应用[J].仪表技术与传感器.2010, (02)
短距离光通信 篇9
1 短距离无线通信技术
1.1 短距离无线通信技术概念
短距离无线通信,即通信范围不超过100米的无线通信。短距离无线通信技术集半导体连接传输技术、计算机网络电子技术及无线通信技术于一体而形成了一种数据数码型通信技术。短距离无线通信的数据传输速率最高可超过100Mbit/s,被称作高速短距离无线通信技术。另有低速短距离无线通信技术,其数据传输速率不超过1Mbit/s。随着局域网的发展和普及,短距离无线通信技术也呈现出多元化及多样化的特征,现使用较多且较为普及的短距离无线通信技术主要有IrD A,Bluetooth,Zig Bee,UWB等,这些技术支撑着短距离无线通信技术的发展[1]。
1.2 短距离无线通信技术特征
近些年来,短距离无线通信技术更是走进了人们的日常生活,为人们的生活提供了更加方便、快捷的通信方式,并逐步成为人类社会的主要通信方式。短距离无线通信技术的特征主要体现在以下方面:
第一,就字面意思而言,短距离无线通信技术是利用2个电子设备实现数据的短距离传输,因此其并不需要利用线路设备来连接各电子设备,应用起来相对方便快捷。
第二,短距离无线通信技术可利用对数据传输范围、传输距离及带宽的控制以控制通信技术的成本,从而满足各阶层用户的不同需求。
第三,短距离无线通信技术拥有加密功能,可在使用的过程当中实现用户信息加密处理,从而有效保护用户的私密信息,进而提高信息传输的安全性。
虽然短距离通信技术具有以上多种特征和优势,但以上特征是将短距离无线通信技术的主要技术进行综合后所总结的特征,受技术研究限制,现还未发现有哪种单独的无线通信技术同时拥有以上所有特征。
2 几种主要的短距离无线通信技术
2.1 UWB技术
UWB技术,全称“Ultra Wide Band”,即超宽带技术。根据FCC(美国联邦通信委员会)的相关规定,UWB通信系统所使用的频段为3.1~10.6GHz。在不超过10m的范围,UWB技术的信息传输速率可达500Mb/s以上。UWB技术的功率非常小,一般来说,其功率通常为20mW,频谱范围可达7.5GHz,速率最高超过500Mbit/s。另UWB技术可直接调制冲击脉,从而有效弥补了传统无线通信技术需将信号传输至基带再实现载波调节的不足,因此在实际应用当中,利用UWB技术所建立的无线通信技术拥有强大的带宽。通常情况下,利用UWB技术所建立的系统其带宽最高可达2GHz,甚至更宽[2]。UWB技术的工作原理主要是利用对应时间发射低功率冲击脉而完成的,因此UWB技术受外界干扰较少,信号相对清晰。
UWB技术的优势主要是传输速度快、强保密性和兼容性、可准确定位、功耗低、体积小,且其系统结构简单易于实现,非常适用于短距离通信。
2.2 Bluetooth技术
Bluetooth,即蓝牙,Bluetooth技术源于1994年的爱立信公司。通常情况下,Bluetooth技术的接收范围不超过10m,但经过改造之后,其传输范围可扩至100m,从而形成一个临时的对等连接。Bluetooth技术的应用主要是利用内部一块8×8mm2的芯片来实现短距离射频连接。一般来说,其频段可达2.4GHz[3]。Bluetooth技术在实际应用当中主要由一个主设备及多个从设备共同组成。Bluetooth技术的组网方式主要有两种:一种是微微网,另一种是散射网。其中微微网是Bluetooth技术的最基本信息网络形式。在微微网当中,各个设备都可通过所连接的蓝牙设备来实现主信道的共享,但微微网当中最多可有7个设备与一个蓝牙设备相连接。而散射网则是由多个微微网共同组成。散射网当中的蓝牙设备既可以是某个微微网的主设备,同时也可以是另一个微微网的从设备,因此根据不同的跳频序列,每个微微网都可独立出来,而依照时间顺序,每个蓝牙设备都可参与不同的微微网。
Bluetooth技术的优势主要是成本低、功率低。虽然Bluetooth技术只能使用2.4GHz这一单一频段,但其仍可实现较大功能,利用Bluetooth技术可实现音频及数据的同时传输,且其抗干扰能力非常强。
2.3 ZigBee技术
ZigBee技术是一种基于IEEE802.15.4标准的局域网协议,其功耗大小较低。Zig Bee技术的原理源于蜜蜂的“八字舞”,蜜蜂在采蜜时通过飞翔和翅膀抖动将所得到的花粉信息传递给同伴,ZigBee技术就是依照这一原理而形成的,因此ZigBee技术也被称为“紫蜂协议”[4]。ZigBee技术主要应用于远程控制和自动控制领域。ZigBee技术的传输速率虽然较低,但其反应速度非常快,通常只需几毫秒便可迅速将设备自休眠状态转为工作状态。另其安装、维修成本较低,且功率低、时延短,具有高网络容量及安全性,此外稳定性也比较高。因此,总体来说,相对其他短距离无线通信技术而言,ZigBee技术是一种较为便宜的通讯技术。
ZigBee技术的主要特点是传输速率低,通常保持在20~25kb/s,功耗低、网络容量大而成本低。据相关研究表明,每一个ZigBee设备与其他设备相连接的个数最高可达254,从而使得每个ZigBee网络最高可拥有255个节点,另其覆盖范围可达10~75m,普通家庭或办公环境都可利用ZigBee技术实现无线通信。此外,ZigBee技术所使用的频段相对灵活,其不但可利用2.4GHz这一全球通用频段,而且还可使用欧洲的868GHz频段及美国的915MHz频段。
3 各种短距离无线通信技术的比较
UWB技术、Bluetooth技术及ZigBee技术是目前使用较为普遍的短距离无线通信技术,三者的空间容量具体如表1所示。
由表1可以看出,UWB技术的空间容量相对较大,其可实现短距离超高速信息传输,从而取代现有的有线通信技术,如双绞线及光纤。Bluetooth技术的空间容量最小。就Bluetooth技术协议而言,因相邻微微网可相互联系而形成散射网,因此从理论上来说,利用Bluetooth技术所组成的微微网无个数限制,但受微微网组网方式和内部宽带宽度限制,实际上,微微网的个数是有一定限制的,因此,Bluetooth技术只能应于PAN范围内,其传输速度相对较低。ZigBee技术的空间容量在三者当中相对居中。
4 短距离无线通信技术的应用
短距离无线通信技术的应用范围越来越广,应用领域也越来越多,在各行各业基本都可见到短距离无线通信技术的身影。由于不同短距离无线通信技术的优势有所不同,因此其重点应用范围也有所不同。
UWB技术的传输速率高,同时还可精确测距,实现准确定位,并具有成像等无线探测技术,在实际应用当中为信息的交互提供了更多的便利。UWB技术最初主要应用于军事方面,随着短距离无线通信技术的不断普及,UWB技术的应用逐步拓展至民用领域,且为民用领域创造了良好的商业价值。UWB技术的主要应用领域有:军事领域、工程探测与救援、短距离高速无线多媒体智能网络、智能交通系统、传感网络和智能环境等。UWB技术的带宽高、功耗低,且可共存于多种应用程序,是一种具有广阔发展前景的短距离无线通信技术。
Bluetooth技术的体积小、功耗低,且可与各种移动设备及便携式设备相互集成,实现各通信设备的短距离连接。但因其传输速率及传输距离的限制,所以其应用范围也存在一定局限性。Bluetooth技术的主要应用领域有:家用无线网络、移动办公、会议联网、个人局域网、Internet接入服务及移动电子商务等。
ZigBee技术的应用领域其传输速率相对较低,主要有智能家居、工业及环境控制、医疗看护等,具体有家庭安全智能控制、工业控制、烟雾探测、农业信息采集和传输、医疗监测与治疗等。
5 结语
文章主要介绍了UWB,Bluetooth及ZigBee等短距离无线通信技术,不同短距离无线通信技术有其各自的优势,且其应用领域也有所不同。但不管是哪种短距离无线通信技术,其都有着广阔的发展空间。相信随着通信技术及计算机网络电子技术的进一步发展,短距离无线通信技术将为社会的发展带来更多便利,为人们的生产及生活提供更多便利。
参考文献
[1]刘旭东.短距离无线网络通信技术及其应用分析[J].无线互联科技,2016(6):1-2.
[2]徐兴梅,曹丽英.几种短距离无线通信技术及应用[J].物联网技术,2015(11):101-102.
[3]陈展,陶峥.短距离无线通信关键技术及应用发展前景[J].科技传播,2013(22):200-201.