高速光纤通信

高速光纤通信（共12篇）

高速光纤通信 篇1

1 高速光纤通信系统的主要技术

高速光纤通信系统的建立离不开各种关键技术的使用。现阶段, 高速光纤通信系统所使用的主要技术有光纤技术、调制技术、色散管理技术、放大技术与光源等。这些技术共同支撑着高速光纤通信系统的正常运行, 从而为网络用户提供良好的网络体验服务。

应用于光纤通信中的调制技术有外调制与直接调制两种形式。对于激光器光源的调制, 多采用直接调制, 这是由于受光纤色散作用而使系统中继距离受限;对于单模光纤, 多采用外调制, 以达到较远的传输距离。因而, 外调制适用于单个波长且传输速率高于10Gb/s的传输系统[1]。

目前, 较为成熟的光纤技术有G655、G654、G656 等。G654 光纤属于截止波长位移光纤, 适用于海底光纤通信;G655 光纤属于非零色散位移光纤, 色散值范围大, 具有在1550nm处产生微量色散特点;G656 光纤面向的是40Gb/s光纤传输系统, 它能够改变色散斜率特性, 较之其他光纤, 在高速光纤通信系统中更为适用。

放大技术在光纤通信系统中的应用不仅较好地解决了色散与损耗两个关键问题, 而且极大地推动了高速光纤通信系统的发展。现阶段, 放大技术可以说无处不在, 无论是实验系统、办公系统, 还是商用系统, 均使用了光放大器。应用于光纤通信系统中的光放大器主要有半导体光纤放大器、非线性光纤放大器和掺稀土离子放大器三种类型。为提高高速光纤通信传输系统的传输质量, 对于光放大器的选择应保证具有足够高的输出功率和带宽[2]。

2 不同码型的光谱分析

非归零码是由马赫泽德调制器对激光二极管连续光进行调制所产生的, 具有脉冲宽、输出光谱紧凑的特点。归零码是由两个马赫泽德调制器调制而成, 第二个调制器通过对第一个调制器输出的非归零光信号进行调制, 从而输出归零光信号。归零码具有无相位变化、有线状谱特点[3]。载波抑制归零码也是由两个调制器所产生, 但第二个调制器调制信号与归零码完全不同, 所用频率为20Gb/s, 是正常信道传输速率的一半。这种码型具有改变一个周期发生一个相位差变化, 光谱无线状谱特点。

3 40Gb/s光纤传输系统传输特性实验

3.1 系统构成简介

40Gb/s光纤传输系统主要由调制器 (DPSK) 、电码型产生器 (BPG) 、光源、接收机、频率时钟源、误码分析仪 (EA) 等器件组成。其中, 调制器、误码分析仪与电码型产生器是整个系统需要进行参数设置的三个部分。调制器作为40Gb/s光纤传输系统的主要器件, 负责生成各种码型, 参数主要包括数据增益、脉冲放大、数据与脉冲偏压等。误码分析仪主要负责对误码进行测量, 即对最后输出的结果进行检验, 判断是否存在误码, 其需要设置的参数包括伪随机序列级数、极性等。需要特别注意的是, 误码分析仪参数必须与电码型产生器参数相互对应, 否则系统将无法正常工作[4]。电码型产生器参数包括伪随机码级数, 输入有内部时钟与外部时钟, 用户可以进行自定义编码。

3.2 背靠背实验

40Gb/s系统伪随机码采用23 级, 光源采用1560nm光源, 误码测量时间为100s。考虑到正常情况下设备输出信号功率过小, 因而需要对其进行放大处理, 并改变设备接收功率。这种实验方法即为背靠背实验法。它是一种用来测量高速光纤通信系统各种码型灵敏度的常用方法。

首先, 使用马赫调制器对激光器产生的连续光进行调制, 依次输出非归零光信号 (如图1 所示) 、归零光信号 (如图2 所示) 和载波抑制归零光信号 (如图3 所示) 。

从非归零码光谱图中可以看出, 非归零光谱非常紧凑, 且脉冲信号是三种码型中最宽的一种。归零码的产生是对第一个输出的非归零信号执行二次调制所形成的, 频率为40GHz正弦波, 从其光谱中可以看出, 载波左右两边出现了间隔为40GHz的线状谱, 且无相位变化。载波抑制归零码的产生也需要使用两个调制器来完成, 但第二个调制器的偏置电压、输入时钟与归零码不同, 其时钟频率为信号的二分之一, 即20GHz。通过这种调制方式得到的光信号为无线状谱的归零码, 因而被称为载波抑制归零码。从载波抑制归零码光谱中可以看出, 其载波受到了抑制, 较之归零码光谱较窄。

4 结语

通过对40Gb/s光纤传输系统非归零码、归零码与载波抑制归零码三种码型的光谱实验分析可知, 后两种码型适用于高速光纤传输系统信号传输需求, 即使用这两种码型有利于系统传输质量与传输效率的提高。对于高速光纤传输系统传输特性的研究, 未来我国应加大在实验方面的研究力度, 以为高质量光纤传输系统的形成提供重要的理论依据。

参考文献

[1]Demissie Jobir Gelmecha.高速光纤通信在非线性色散影响下的传输特性[D].武汉:华中师范大学, 2011.

[2]鲁力.高速光纤通信系统中电子色散补偿技术的研究[D].武汉:华中科技大学, 2012.

高速光纤通信 篇2

5结论

近年来，光纤通信在我们的日常生活中运用越来越普遍，人们在实际应用中关注最多的还是质量问题，对通讯质量提出了很高的要求。高速光纤通讯技术凭借其信息容量大、传播速率高等特征在行业中得到了广泛应用，并且在发展中取得了显著成果。然后在高速光纤通信的传播过程中，也存在着诸多的损伤问题。本文简要分析了高速光纤通信技术的损伤问题，重点针对色散问题进行相关补偿技术分析，以期为后期相关研究指明方向。

参考文献

[1]龚垒.基于FPGA的高速光纤通信数据传输技术的研究与实现[D].西安电子科技大学,2014.

[2]翁轩,张海昂.高速光纤通信系统中信号损伤缓解与补偿技术的研究[D].北京邮电大学,2013,5(10):11-12

[3]鲁力,刘震源.高速光纤通信系统中电子色散补偿技术的研究[D].华中科技大学,2012,5(1):11-12

[4]侯兆然,孟宪浩.高速光纤通信系统中信号损伤缓解与补偿技术探讨[J].电子制作,2014,6(15):9-10

[5]许玮,张林丽.高速光纤通信系统中码型调制技术与偏振模色散补偿技术的研究[D].北京邮电大学,2012

[6]唐红新.高速光纤通信技术的研究分析[J].科技传播,2014,6(19):238+215.

[7]金鑫.高速光纤通信系统中信号损伤缓解与补偿技术分析[J].信息通信,2015(03):193.

[8]李岩.高速光纤通信系统中动态色度色散补偿的理论和实验研究[D].天津大学,2007.

[9]陈新.高速光纤通信系统中色散与非线性补偿研究[D].清华大学,2008.

浅谈高速公路通信系统 篇3

关键词系统组成；系统业务；传输系统原理；网管系统功能

中图分类号U4文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)071-0156-01

1系统组成

高速公路通信系统由程控交换系统、接入网系统、通信电源、紧急电话、通信管道组成。核心配置为程控交换机和接入网OLT（光纤线路终端）。程控交换机SM（交换模块）的独立局模式，用模拟中继线与市话局相连，用7号信令与其它路段相连，用V5协议与AN（接入网）相连。接入网OLT是接入网与程控交换机的连接点，又是接入网的核心，以OLT为中心，ONU（光纤网络单元）以星型拓扑与OLT相连。接入网OLT和ONU内置有SDH光传输系统，利用SDH自愈保护环对所承载的信号进行保护。各接入点ONU设备接入语音、64K以下子速率数据、收费数据等等业务。

紧急电话系统在路上救援方面发挥着不可替代的作用，不管是在发达国家还是发展中国家，不管有多么完善的移动通信系统，各国都把紧急电话系统作为高速公路机电系统的必配设备。

通信电源是针对通信电源市场的需求而设计的，输入220V交流电，提供给程控交换机和接入网设备所需的-48V直流电源。

通信管道及其光电缆是通信系统信息传输的物理基础。

通信软件主要是指网络管理软件：程控交换机管理软件、传输管理系统、接入网管理系统、紧急电话管理系统。软件通过串口或局域网与网元相连；通过图形界面与用户接口管理网元；主要有系统管理、配置管理、告警管理、性能管理、报表管理、维护管理、安全管理和帮助等功能。

2系统业务

高速公路通信业务大致可以分为语音、数据和图像三大部分。收费站、管理处、管理中心需要的语音业务包括公务电话BT、指令电话CT、紧急电话ET，还有非话音业务的传真业务；数据业务包括收费局域网的互连、外场交通监控数据采集和控制以及可变情报板、限速标志、车辆检测、气象检测、图像切换和控制等，还包括高速公路管理部门的办公自动化；图像业务主要是CCTV交通监控图像及会议电视图像，CCTV交通监控图像包括收费站中收费车道、收费亭和收费广场图像以及重要路段和立交桥的外场监控图像。这样在同一网络上能实现多业务融合是优化网络结构、方便网络维护、提高网络利用率及节省投资成本的一个有效方法。现高速公路正进行着全省联网

SDH光同步传输系统承接交换系统。路段紧急电话通过交换机，将其呼叫转至紧急电话终端，紧急电话设成热线，路段上一提机就能呼叫到监控中心，由值班人员处理事故报警，值班人员能应用系统记录事故报警相关信息，如事故类型、事故路段。全线每一公里设一对紧急电话，一个主机、一个副机。副机由主机供电，主机设有太阳能电池，每个路段各由一个ONU管理，本路段的紧急电话通过ONU接入网与程控交换机相连，再由交换机将呼叫电话传至紧急电话网管中心，网管中心能对路段上每一台电话应答，还能呼叫到路段上每一台话机，并同时能检测每一台话机的状态，如出现故障，就能马上在网管上显示。

无线通信系统由基地台与移动台组成，基地台处理本地覆盖的呼叫，再由链路台将各基地台连接起来。本地呼叫使用频率1，链路呼叫统一使用频率2。使用链路台可使移动台呼叫到所有基地台覆盖范围之内的移动台或车载台。无线通信主要应用于广场督导与收费战监控票管人员之间联系，还应用于路政巡逻呼叫之用。

3光纤数字传输系统原理

采用SDH技术的传输设备，我们称之为SDH网络单元（简称网元），由SDH网元通过光纤系统连接起来的网络称之为SDH光同步数字传输网络。

其功能可以简述为：传输、复用、交叉。复用又细分为映射、定位、复用三个步骤。

复用是把多个低速率信号组合成高速率的SDH信号。解复用则是与此相反的过程。比如将由程控交换机传来的63个2Mbit/s信号组合成一个SDH的STM-1信号，速率为155Mbit/s；4个STM-1信号组合成一个SDH的STM-4信号，速率为622Mbit/s。

一个SDH的STM-1信号能放下63个2Mbit/s信号，我们将其编为1-63号通道。分/插复用：在发端插入，在收端分出。而无需在每个站对全部高速信号进行重新拆装，这是SDH相对PDH一个最大的优势。

在复用过程中，映射就是如何将整个低速率信号作为有效载荷放到SDH帧中（可以形象地称为打包）。而定位是指通过指针调整，使指针的值时刻指向低速率信号的起点在SDH帧中的具体位置，使收端能据此正确地从SDH帧中分离相应的低速率信号。

传输是将SDH信号通过电光-光电转换，使其能通过光纤系统进行远距离传输。

交叉功能是SDH技术中非常重要的功能，信号从这个通道跳到另一个通道，从而实现灵活的组网，也使網络能够实现自我保护，即实现网络自愈功能。交通通信专网常用二纤单向通道保护环方式。

最后简单提一下2Mbit/s信号，该信号是传输系统处理的最小信号单元。该信号就是指的PCM信号，它从程控交换机过来，包括30路话路和2路管理信息。每路64Kbit/s。

对于通道保护环，业务的保护是以通道为基础的，也就是保护的是STM-N信号中的某个VC（某一路PDH信号），倒换与否按环上的某一个别通道信号的传输质量来决定的，通常利用收端是否收到简单的TU-AIS信号来决定该通道是否应进行倒换。例如在STM-16环上，若收端收到第4VC4的第48个TU-12有TU-AIS，那么就仅将该通道切换到备用信道上去。

4网管系统功能

为了处理复杂的管理网，现代高速公路主要采用华为或者中兴的网络管理系统，一般可以把管理功能分为四大类。

1）配置管理。主要实施对网元的控制、识别和数据交换，实现对传送网进行网元、通道、电路的增加、修改和删除等调度功能。配置管理实际是完成对网元的状态进行监视和控制，完成对网元的配置、检查和测试等功能。2）故障管理。故障管理负责对设备及子网运行中的故障进行检测，并给出告警指示。故障管理要能对传输系统进行故障诊断、故障定位、故障隔离、故障校正以及提供测试功能。故障管理的构成是：检测故障信号、收集故障信号、识别故障信号、故障定位、告警指示。3）性能管理。性能管理主要是提供通信设备状况、网络或网络单元效能得报告和评估。其主要任务是实行性能监视（包括业务量状态监视和业务量性能监视）、性能控制（主要是业务量控制和管理，如网管数据库的建立与更新等）和性能分析（对性能数据进行附加处理和分析）。当网络没有产生故障，或没有产生能让故障管理进行处理的故障时，由于各种原因导致网络质量或服务质量下降，就要使用性能管理。4）安全管理。安全管理有两层含义：一是对管理对象，即通信网络进行安全管理，保证通信网络的安全；另一层含义是网管系统本身的安全管理。

5结语

高速光纤通信系统复用器件的探讨 篇4

1 波分复用技术 (WDM)

波分复用技术的本质是频分复用 (FDM) , 它可将不同波长的光通过光器件输送到1根光纤中传输, 在不改变一路一波长基本传输速率的情况下, 采用光纤传输多路信号, 从而提高传输数据总量。历史上最早出现的粗波分复用技术 (CWDM) , 即波长间隔>1.6 nm的复用技术, 由于其波长间隔相对较大, 所以对光收发器件的要求较低。目前, 最新的复用技术为密集波分复用技术 (DWDM) , 其波长间隔<0.8 nm, 甚至<0.4 nm。波分复用技术使用的器件主要为光收发器件、波分复用/解复用器和光插/分复用器。

1.1 波分复用的网络结构

从图1中可以看出, 单个WDM网络基本上包括光发射接收器件、波分复用、解波分复用器和光纤。

1.2 光发射接收器件

WDM光源一般采用半导体激光器, 由于波分复用技术具有特殊性, 要求光源工作波的范围大、稳定性高, 光谱线宽窄、波长在宽波段范围内可调、频率啁啾低和多波长等间隔集成。

光源按波长可分为固定波长激光器和可调波长激光器。固定波长激光器多采用多量子阱 (MQW) 分布反馈激光器 (DFB-LD) , 这种激光器在较大温度范围和高速率的情况下, 可保持动态单模特性, 同时, 还可确保低阈值特性和较高的边模抑制比 (SMSR) 。

固定波长激光器为波分复用网络中的光源, 波长不可改变, 且需要多个不同波长的激光器, 这样不仅会使生产工艺的难度增大, 还会使成本增加。如果具有一种可在一定波长范围内调谐的激光器, 则可以采用一种结构实现波分复用中光源的各种波长。可调激光器的分类较多, 一般有外腔式、多电极式、电调谐和热调谐等。

WDM对光接收器件的要求为波长响应范围大、波长可选择和串扰小等。除可采用普通的光电二极管 (PIN-PD和APD) 作为探测器外, 还可采用谐振腔增强型 (RCE) 光电二极管。

1.3 光波分复用器

波分复用器将多个波长的光信号耦合至1根光纤中传输, 并利用接收端的解波分复用器将各个波长耦合至不同的光纤中, 从而实现光信号的分离。光波分复用器也称为合波器, 常用结构为阵列波导光栅 (AWG) 。此外, 还有熔融拉锥型、介质膜型和平面型。

2 光正交频分复用技术 (O-OFDM)

OFDM应用在射频通信中, 其理论在1966年提出, 直至2005年才在光纤通信OFDM系统中实现。由此可见, OFDM理论具有很大的发展潜力。图2为光纤通信中OFDM系统与WDM中信号的对比图, 从中图2可以看出, 该理论的基本思路为将不同频率的信号调制到一起传输, 同时, 将高速数据信号分成多路低速数据信号, 并调制到同一组子载波上传输。

OFDM的基本结构如图3所示。OFDM包含有3大部分, 即OOFDM (光OFDM) 发送端、传输媒介 (光纤) 和OOFDM接收端。其中, X为频域;x为输入端的时域;Y表示接收端的频域;y为时域。OFDM系统可变换发射端IFFT, 并加载到2个正交信号合波后通过光纤传输;接收端分离出这2路信号后, 通过FFT变换到频域接收数据。在信号传输中, OFDM通过加入循环前缀CP (Cyclic Prefix) 到保护间隔提高系统性能, 可抑制ICI和ISI等现象。这是OFDM的优势所在, 但光OFDM系统也有缺点, 加入CP冗余信号后降低了运行速度, 同时, PAPR峰均比较高, 进而造成系统整体功率变大。

3 结束语

综上所述, 随着关键技术和光电元器件技术的发展, 光纤通信技术获得了飞速发展, 而复用技术的应用也有效促进了光纤通信技术的发展。

摘要：主要对高速光纤通信系统中的复用器件展开了探讨, 详细阐述了分复用和正交频分复用等技术, 并对所使用的复用器件作了系统分析研究, 以期能为相关单位的需要提供有益的参考和借鉴。

关键词：高速光纤通信系统,复用技术,复用器件,WDM

参考文献

[1]冯卫, 邵忆群, 罗玉娟, 等.光纤通信系统中波分复用技术的应用[J].电子技术与软件工程, 2013 (19) .

高速铁路通信系统技术 篇5

与普通的有线通信或无线通信相比，甚至与一般的公共移动通信系统相比，高速铁路通信仍存在较大区别。

无论是在系统组成还是使用环境，对高速铁路通信系统的技术和设备需求均较高。

一般而言，我国高速铁路通信系统主要存在三方面的问题。

一是多普勒频移。

多普勒频移是指接收器的移动引发的信号频移现象。

一般的列车多普勒频移现象不太明显，而高速列车由于在高速运动中，列车与基站之间的距离会频繁改变，多普勒频移现象非常严重。

多普勒频移过大会导致高速移动通信的通话质量下降，同时高速列车在高速移动时产生的高频次深度快衰落现象对正常通信也有很大程度的影响，这将导致通信系统的解调性能大幅下降。

第二是小区尺寸问题。

一般而言，在高速列车上使用WiFi、WiMAX等通信机制时，将通信的小区尺寸进行缩小至直径100m以内，就能为列车上实现有效的宽带连接服务。

而随着列车的速度越来越快，导致小区尺寸出现过小、引发小区切换过于频繁的问题，加上信号的快速衰落现象存在，高速铁路通信系统对用户的小区切换以及功率控制提出了更高要求。

三是隧道通信问题。

由于隧道在铁路的组成中占据非常重要的地位，隧道通信问题严重影响铁路通信覆盖问题，不同隧道方式对通信系统的覆盖方式和信号源的选取要求均不相同，造成铁路通信系统的整体兼容性较差的局面。

高速铁路移动通信系统技术与发展 篇6

关键词：高速铁路；移动通信系统技术；列车通信系统

移动通信技术的发展在现阶段可以说相当的完善了，基本上移动通信工具已经到了人人都有的情况了。而高速铁路在运行过程中，由于本身的速度极快，这样的情况就会对于无线电信号产生一定的延迟和干扰。这不仅对于旅客的移动通信使用造成了一定的困扰，对于列车本身来说，同样是如此。因此高速铁路移动通信技术的改善已经势在必行，并以此来推动和提高高铁本身的运行质量。

1 高速铁路通信系统技术简介

1.1 高速铁路移动通信系统技术的概念

高速铁路的发展本身是非常迅速的，一般来说其含义也正如名字所说的那样，是指时速超过一般列车速度比较多，而且通过专线运行的铁路运营方式。现阶段的高速铁路运行速度一般都在200km/h以上。

而列车的移动信息通信系统，则是以高速铁路列车作为核心载体，通过无线设置和有线的接入，从而形成一个有效的接收和发送的网络。可以说通过计算机系统的控制，进行数据接收储存传输，然后有效地控制一个系统工程。移动通信信息系统本身是可以作用于列车控制，也能够作用于旅客服务的。因而就实际应用来说，是可以对于整个高速铁路列车系统而起作用的，也是通信系统所需要改善和加强的重要部分。

1.2 高速铁路移动通信系统技术的发展背景

就发展背景来说现阶段的铁路系统本身就是朝着高速化的方向来发展的，通过对于列车技术的改善以及铁路配置的强化，再加上能源效能的加强，可以说快速化的发展就成为了必然的趋势，对于铁路系统的提速而言，经过若干年的试验之后，必然的会出于对于流量速度的要求而进行提速，从而在技术和需求方面给予高速铁路发展的空间和基础。

而高速铁路的移动通信系统技术的出现，则是信息技术运用到高速铁路上面的重要突破，对于高速铁路的列车运行来说，本身的需求就有通信方面的联系需要，而且对控制方面的需求可以说是比较多的。而另一方面来说由于移动通信工具的普及，因而在高速铁路列车方面的使用也成为了经常的事例。然而高速环境下对于这方面的干扰是有一定的程度的，因而并不能够非常顺畅地进行利用，从而也给工作人员和旅客带来了些许的不便。需要承认如果列车的运行速度超过了300千米每小时，那么移动设备运行在正常状况下会受到很大的影响，对于使用效果来说不可不谓破坏性，因而就改善的需求来说，从各个方面都是面对列车提速所必须解决的问题。

1.3 高速铁路移动通信系统技术的意义

从我国高速铁路运行的现状来看，移动通信系统的问题可以说已经制约到了高速铁路继续提速的步伐，而且就现阶段的运行来说，可以认为已经出现了一些困扰的因素，只是因为还在能够接受的范围之内才没有什么异议出现。无论是出于继续发展的需要，还是出于改善管理的目的，在移动通信技术方面都有需要进行加强的地方的。

此外，從另一个角度来看，铁路行业本身就是服务业的一种，因而服务质量的加强本身也是其改善管理的一个重要方式。高速铁路本身的发展，也可以说必然面临着改善服务的强烈需求，因而高铁移动通信系统建设本身就要求能够对于客户需求进一步满足并且加强自身的服务体系建设，从而对于业务有着更加完善的反映。

2 我国高速铁路移动通信技术的现状

高速铁路的发展已经成为我国现阶段经济发展的一个带头因素，某种程度上已经普及了我国中东部的大部分地区，并且通过高速铁路的带动，使得相关服务业的发展也有了一定的进步。而高速铁路通信技术服务也日益成为高铁服务的一个重要部分，通过对于通信需求的满足，以及高铁本身的信息调控能力的提高，还能够对于旅客的需求进一步的满足和完善。而且，由于移动技术的发展和普及，列车的移动通信系统技术也需要随着高速铁路本身的发展而进一步进步，从而避免被限制的困境。

现阶段我国使用的主要的移动通信系统技术是GSM-R系统，即为铁路系统专用数字移动通信系统，主要功能包括无线列调，以及无线通信和隧道通信等功能。应当说相对之前的列车通信系统而言，该系统实现了更进一步的升级，对于寻址的定位功能进一步的强化，也可以通过主从同步方式从附近的相关设备中获取电信号，并且通过无线转换设备进行信号的转换和协调，从而能够实现对接功能。从这个角度来说，也可以认为这也是对于通信技术的运用和发展，保证了本身的服务质量的程度。

3 高速铁路移动通信技术的构成因素

从需求来说，高速铁路移动通信技术首要需求就是信息管理方面的，无论是环境状况或者是自身状况，都是对通信有一定要求的。同时，对于旅客信息的检测也自然更加依赖迅捷的信息技术的帮助，因而实际上这也是移动通信系统技术所能够做到的。从储存和调度的准确性和快捷性来说，必然的对于移动通信技术有其需求。

其次，列车控制也是对信息和联通有着很高的需求，就现阶段来说由于高速铁路实际上进一步强化了指挥的要求，而移动通信技术本身也能够方便对于整个列车的统筹控制，有利于及时地进行管控，来提高列车运行的效率。

另一方面，列车通信的需要也对于移动通信技术的发展是有一定的需求的，由于现阶段的移动设备的普及程度很高，因而能够在相应的地方使用也就成为了一种使用的需要。而且列车在运行中本身就有进行通信的必要性，无论是站内通信的快捷，或者是在通信系统故障的情况下需要临时应急处理，都是离不开的。因而从任何一个方面来说，实际上都是如此。

最后，在基础设施方面，整个高速铁路移动通信系统是需要从来源、转换以及接收方面同时做好，从而形成一个完善的系统来完成配合工作。并且通过无线系统的引导对整个列车的各方面需求进行满足。

4 高速铁路无线通信覆盖理论研究

本文将详细对高速铁路覆盖理论中存在的种种问题进行研究，主要从车体损耗、多普勒效应、小区切换等方面进行了阐述，为高速铁路的移动通信覆盖规划提出了问题，也初步做出了一些理论性的解决方案，并对实际覆盖中某些方面指出方向，其中很多地方也为实际勘测指明了重点，是高速铁路移动通信覆盖研究不可或缺的内容。

4.1 高铁通信网络面临的挑战

高速铁路通信网络面临的挑战也是巨大的，主要集中在这几个方面：

①车厢损耗大，主要是传输损耗大，以CRH1型车厢为例，静态时损耗25db，高速运行时就更高了。

②车速快，对切换和重选非常不利。目前国内高铁时速最快能达300km/h以上，多普勒效应非常明显。

③高速铁路通信对SNR要求高，还有很多乘客网上看视频、下载等业务同时进行，这种业务集中度高。

④铁路的地形地貌复杂多样性。

在这些挑战下，针对多普勒频偏，必须加入纠偏算法，对频偏纠正和补偿，来提高解调的性能。

4.2 多普勒效应的影响

什么是多普勒效应？当终端在高速运动中通信情况下，终端和基站都有直视信号，接收端的信号频率会发生变化，称为多普勒效应。

事实上个人认为多普勒效应可以看成是频域上的多径效应，多径效应是“时延”，而多普勒效应是“频延”，由此可以得到多径和多普勒相结合的信号的一个核心的式子：

H（ω，t）=ane

在多普勒的情况下，造成频延不同的原因其实也是信号多径传输，不同路径到达时的角度不同，因此相对速度就不同。

高铁覆盖中的多普勒频移也可以用以下公式来表示：FR=FT×（1±v/c），其中FR是收信机接收频率，FT是发信机发射频率，V是移动台移动速度，C为电波传播速度。值得注意的是，多普勒频移引起上行信道的偏移量是下行信道偏移量的两倍。以GSM900MHz和GSM1800MHz为例，在表1中可以看出不同车速下的最大频移。

表1 最大频移

[＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&][列车行驶速度（km/h）

150

200

250

300

350

400][下行信道

125

167

208

250

292

333][上行信道

250

333

417

500

583

667][下行信道

250

333

417

500

583

667][上行信道

500

667

833

1000

1167

1333][900MHz最大频移（Hz）][1800MHz最大频移（Hz）]

总之，随着车速的不断提高，多普勒频移的影响也越来越明显，在高铁覆盖中首先考虑的是多普勒频移效应。在仿真环境中，瑞丽衰落时的多普勒效应对信道影响很大很明显，在直视范围内的莱斯衰落环境下的多普勒效应对无线信道的影响大大减少，所以，尽量保证发射天线和列车经过的铁路沿线保持在直视范围内。天线方位角的规划，最好在相邻站点间的2/3的距离来规划，保证高铁覆盖强度和站间重叠覆盖距离。然后切换时延，就X2口来说，控制面平均时延大概0.06s，用户面UL/DL0.057s。车速250km/h时，切换区域在69m；车速300km/h时，切换区域在83m。

4.3 单站覆盖距离

Okumura/Hata模型是应用较为广泛的覆盖预测模型，它是以准平滑地形的市区作基准，其余各区的影响均以校正因子的形式出现。Okumura/Hata模型市区的基本传输损耗模式为：

Lb=69.55+26.16lgf-13.82loghb-α（hm）+（44.9-6.55lghb）lgd

其中：Lb为市区准平滑地形电波传播损耗中值（dB）；f为工作频率（MHz）；hb为基站天线有效高度（m）；hm为移动台天线有效高度（m）；d为移动台与基站之间的距离（km）；α（hm）为移动台天线高度校正因子；s（a）为建筑物密度因子。

由此式就可以计算出天线高度和覆盖距离的相关数据。

4.4 相邻基站重叠覆盖问题

由于高铁多以同频组网方式，来提高频谱效率，但同频组网存在着小区间的同频干扰问题。现实中我们通常是通过管理无线资源使小区间干扰得到控制，也就是小区中资源和负载的情况来进行的多小区无线资源商量着来解决的，就是我们常常所说的ICIC（inter cell interference cacellation）。

从资源协商来讲，频率服用分为软频率复用（SFR，soft frequency reuse）、部分频率复用（FFR， fractional frequency reuse）和全频率复用（Full frequency reuse）三类。

软频率复用，是把所有的频段分成2组子载波，一组是主子载波，一组是辅子载波，主子载波可以在小區的任何地方使用，权利大的很，辅子载波只能在小区中心被使用，不同小区间的主子载波相互正交，在小区边缘有效地抑制了干扰。部分频率复用是把所有的频率分成4个组，对于小区中心的用户，给他频率复用因子1，固定分配到1组频段。对于小于边缘的用户，就只能用剩余的3组频率了，复用因子是3，保证和其相邻的小区边缘用户的频段相互正交，互不干扰。全频率复用就是所有的频点可放在小区的任何位置使用。

总的来看，三种频率复用，其实FFR和SFR可以算作一边，全频率复用算另一边。FFR和SFR是使用联系多个RB来组成子频带，全频率复用是使用单个RB，这是很大的区别！第二个区别是在小区中心资源和边缘资源的不同，换句话说就是使用的复用系数不同，全频率复用由于无小区中心和边缘区域资源划分；也就是说，在频率划分上，FFR和SFR的不同小区边缘用户使用相互正交的子载波，而全频率复用在不同小区用户使用相互正交的RB，或者干脆就结合功控来使用同一RB。

4.5 天线选择

由于铁路属于狭长地形场景覆盖，并且专网小区基站根据实际地理条件与铁路沿线可能有一定距离，因此根据实际情况需要选择不同的天线。

以铁路专网基站与铁路沿线的垂直距离S作为参考来选择天线，说明如下：

①当垂直距离S小于100m时，优先采用32°窄波束天线（如ODP-032R18dB），并且每个小区使用两副天线对铁路实施覆盖，这样还可以避免越区覆盖，见图1。此外为了保证一定的覆盖距离（暂定为1000m），在基站中心两侧总长度L为240m的范围内将主要通过天线的副瓣进行主力覆盖。

图1 天线覆盖方式示意

②当垂直距离在100～300m范围内时，可采用65°波束天线（如ODP-065R15dB）。覆盖方式同上，但整个覆盖范围内基本上依靠天线主瓣对铁路沿线进行主力覆盖。

③当垂直距离大于300m时，建议重新进行站址规划。

此外，对于波瓣过窄，导致出现天线零点的地方信号深度衰落，需要采用零点填充的特型天线或者在两小区正中间增加一面天线，天线增益优先选取为18dBi。

5 高速铁路移动通信新技术

由于铁路通信网络基站一般是平均分布的，而列车的运行又不是非常频繁，因此在利用率方面存在一定的浪费状况。针对这样的情况，采用分布式网络云结构在一定程度上是可以缓解这些问题的，通过集中的储存和收集，并且在需要的时候进行分配使用，可以在基带资源的使用率方面做出一定的改善。

近年，全球掀起了一轮云数据中心建设的浪潮，云计算技术帮助传统数据中心进行业务迁移、在单数据中心内实现资源调度和弹性扩容，一定程度解决了单个数据中心IT资源利用率不足、业务部署周期长、管理效率低下的问题。

分布式云系统就可以将分散、分层、异构的单一数据中心架构改造为全扁平式、点到点互联、统一资源管理的分布式云数据中心架构，可以实现多个不同地域、不同阶段、不同规模数据中心上百万台服务器资源的逻辑集中管理调度、统一呈现、统一运营，在保护原有投资的前提下更高效的提升整体数据中心资源利用率和管理效率，敏捷响应企业对IT的核心需求。

可见分布式网络云架构可以有效地优化使用效率，提高利用率。

6 结语

总体来看现阶段的铁路移动通信系统技术在世界层面的发展已经有一段时间了，不断地在向成熟化进步。同时，随着云计算技术的快速发展和应用，高速铁路移动通信技术也有一些新的变化和发展，这方面也需要尽可能的保持跟进的趋势，从而使得高铁移动通信技术不会受到短板的约束和限制。

参考文献：

[1]方旭明，崔亚平，闫莉，宋昊.高速铁路移动通信系统关键技术的演进与发展[J].电子信息学报，2015（1）.

[2]莊光平.破解京津高速铁路移动通信建设难题[N].经济日报，2008-10-30（11）.

高速光纤通信 篇7

1 高速光纤通信系统中信号损伤与补偿

高速光纤通信系统在传播过程中常常会发生信号损伤的问题, 色散和光纤耗损是导致高速光纤通信系统中信号损伤的主要原因。传统光纤系统中, 多模光纤较为常见, 在不同模式下光纤的信号传播速度不同, 证明了信号传播过程中存在模间色散。随着科技的发展, 单模光纤在光纤通信系统中使用广泛, 在一定程度上减少了色散, 也就缓解了模间色散的问题。 但是, 随着通信容量的不断扩大, 信号传输距离也越来越远, 新的问题也随之出现, 长距离运输过程中的光纤虚耗成为制约信号传播的关键。单模光纤能够解决模间色散问题, 但是会受到材料和波导色散的干扰, 导致色度色散问题的存在, 在传播过程中损伤通信信号。

因此, 人们开始采用色散补偿光纤来补偿色散问题, 促进单载波速率的提高, 进而解决信号损伤的问题。大量实践经验也表明, 采取措施缓解和补偿高速光纤系统中的信号损伤能够大大提高通信的速率。

近年来, 我国科学技术不断发展, 偏振模色散使用广泛, 相干接收和高级码型调制格式也获得了广泛的应用, 导致偏振模色散和偏振串扰成为损伤通信系统的主要因素, 加上光纤非线性和激光器的相位噪声的制约, 信号损伤问题仍然是通信系统研究的主要问题。

2 高速光纤通信系统中偏振模色散

2.1 高速光纤中偏振模色散概念

单模光纤中, 一个基模由两个相互之间垂直的偏振模组合而成, 但是, 单模光纤在实际运行过程中, 会受到多种因素的制约, 导致两个偏振模间的无法保持运行速度一致, 导致脉冲展宽, 进而导致偏振模色散的产生, 偏振模色散产生的主要原因是:

首先, 光纤自身具有双折射, 光纤在运行过程中会有一些不规则的应力的产生, 导致光纤信号发生折射;

其次, 在铺设光缆时, 光缆会受到不同程度的挤压, 进而有些部位会发生弯曲和变形, 加上在环境的制约下, 信号在传播过程中出现偏振模的祸合效应, 影响偏振模传播速度, 导致偏振模色散的产生。

最后, 一些信号需要经过通信器, 例如滤波器和隔离器等, 这些通信器的材料和结构缺陷会在一定程度上影响信号传播, 导致双折射的产生, 引起偏振模色散现象。在常规数学中, 描述双折射和祸合效应一般采用参量和琼斯矩阵, 也在很大程度上便于人们对双折射和祸合效应的理解。在理想状态下, 光波速率不会导致双折射, 双折射也与传送距离无关, 但是, 在实际运行过程中, 双折射和祸合效应与距离和光波速率关系重大。

2.2 高速光纤中偏振模色散测量方式

偏振模色散能够以一个统计量来计算, 也在一定程度上受到时间和温度变化的制约, 同时测量环境也会影响到偏振模色散的测量。也就是说在不同的时间进行同一光纤的测量会有一定误差的存在。目前, 国际上通行的偏振模色散测量方法有四种。本文暂不介绍波长扫描傅立叶变换法和波长扫描极值数计算法。

2.2.1 Jones矩阵本征值测量法

Jones矩阵本征值测量法最常用于测算偏振模色散值的计算依据测量光纤的偏振传输函数这种情形。Jones矩阵本征值测量法是测量光纤某一处的偏振传输函数, 然后依据测试准确全面描述偏振模色散特征。在进行测试时, 要采用激光器和分析仪来对光纤上等间距波长的矩阵进行测量, 然后依据矩阵将本征矢量和本征值算出来, 从而依据一定公式计算出PSP和DGD, 然后将他们的平均值求出来, 最后变可以得到偏振模色散的值。Jones矩阵本征值测量法具有一定优势, 能够全面测量偏振模色散值, 甚至能够十分准确地进行最小值的测量。但是Jones矩阵本征值测量法也存在一定的缺陷, Jones矩阵本征值测量法的测量结果受到外界干扰大, 且需要较长时间, 测量速度慢, 测量效率低, 只适用于科学研究中。

2.2.2 干涉仪法

干涉仪法适用于一定时间段内的测量, 主要是通过试光纤将端电场将自相关函数输出, 然后将振模色散的传输时间均方差计算出来。宽带LED是干涉仪法中需要使用到的光源, 干涉仪扫描光纤输出端, 确保在这个时间段内相关信号的存在, 偏振模色散值即为测量出的自相关函数的二阶矩均方值。干涉仪法具有速度快且效率高的优点, 具有较强的外界干扰抵御能力, 但是, 干涉仪法也存在一定的缺陷, 这种方法难以提供一些相关信息。

3 高速光纤通信系统中信号损伤补偿技术

在实际运行过程中, 长距离输送时, 偏振模色散速度为10Gb/S时, 输送功率会在很大程度上受到损伤, 影响信号传输速率, 造成信号损失。因此, 高速光纤通信系统中信号损伤补偿技术研究时要考虑相关影响因素。据相关研究显示, 信号损伤的主要原因是一阶偏振模色散效应, 在此基础上, 高阶偏振模色散会加剧信号损伤的恶化。因此, 一阶偏振模色散效应的研究成为高速光纤通信系统中信号损伤补偿技术研究的关键。光路和电路上的补偿是目前最常用的高速光纤通信系统中信号损伤补偿技术。光路和电路上的补偿主要原理是采取措施延迟光或者电, 然后控制反馈回路, 进一步将偏振模色散中的两个偏振模之间的时差进行延长, 来补偿高速光纤通信系统中的信号, 然后统一输出两个偏振模的信号。大量实验表明, 光路和电路上的补偿能够对高速光纤通信系统中信号损伤进行补偿。在此对光补偿进行一个案例分析。

光补偿案例分析:在此方案中, 增设光延迟线, 对两个偏振模间的时差进行调整, 最终进行补偿来保证偏光纤。同时, 在以上基础上安装偏振模控制器, 来调整输入光的偏振态, 确保光的偏振态与光纤切合, 需要注意的是, 在此过程中, 控制器反应速度必须大于偏振器变换速度, 从而确保光纤输出光信号, 控制偏振器的信号。这种方案能够补偿高速率高速光纤信号, 也能够补偿长距离高速光纤信号, 同时在一定程度上降低功率损失。

4 结束语

总而言之, 偏振模色散是引起高速光纤通信系统中信号损伤的主要原因, 目前, 高速光纤通信系统中信号损伤已逐渐成为通信系统研究的重点。随着我国科学技术的发展, 我国对高速光纤通信系统中信号损伤缓解与补偿技术有待进一步发展, 希望在未来我国能够采用更加科学的手段来解决高速光纤通信系统中信号损伤问题, 为人们通信需求提供更好的服务。

摘要：近年来, 我国光纤通信系统发展起来, 其应用规模也呈现出不断扩大的趋势, 但是, 在信号传输过程中, 信号损伤问题越发严重, 高速光纤通信系统中信号损伤主要由偏振模色散引起。本文主要从高速光纤通信系统中信号损伤与补偿介绍出发, 具体阐述了高速光纤中偏振模色散概念及其测量方式, 并提出了相应的高速光纤通信系统中信号损伤补偿技术, 希望对高速光纤通信系统中信号损伤缓解与补偿有所帮助。

关键词：高速光纤,通信系统,信号损伤缓解,补偿技术

参考文献

[1]鲁力.高速光纤通信系统中电子色散补偿技术的研究[D].华中科技大学, 2012.

[2]翁轩.高速光纤通信系统中信号损伤缓解与补偿技术的研究[D].北京邮电大学, 2013.

高速光纤通信 篇8

1 光纤通信网络概述

所谓的光纤通信网络,就是利用光纤作为传播介质,将光波作为载波,将需要处理的信息数据有效的传输到系统的处理段。第一代光纤以1085um的多模光纤材料为主,随着科技发展,技术、材料等更新换代速度越来越快,光纤产品也逐渐出现了二代、三代、四代、五代产品。利用光纤通信技术,能够提升数据采集系统的效率,并事先传输距离的增长。在很多测量工程中,光纤通信网络业是经常被运用,满足设备以及检测设备的需求。

高速数据采集系统的主要构成包括高速采集模块以及光纤通信网络。其中高速数据采集模块负责数据的高速采集,而光纤通信网络负责将采集的数据信息通过一定的技术向上位机传输。在多路通信分布中,高速数据采集模块有八组通道,并且每一个通道都能进行32为数据采集与转换,且速度可达到4m SPS,数据总量达到80Mb/s。进行高速数据传输,需要具有较大的总线传输容量,保证外界环境,包括噪音等不会对系统造成影响。光纤通信网络在高速数据采集系统中的应用,不仅能够满足宽带的需求,并且有效的避免了外界噪音对采集系统的影响,提升数据采集与处理的效率。

光纤通信网络在高速数据采集系统中的应用,主要优势体现在以下几个方面 :(1) 采用光波作为载波,具有传输容量大、高频率等优势 ;(2)保密性较强,能够避免电磁干扰 ;(3)传输距离较长,在传输过程中信号不容易中断或衰减 ;(4)光纤材料较为丰富、价格低廉,能够节约大量的有色金属 ;(5)光纤材料直径小、质量亲,可绕性较强。

2 光纤通信网络在高速数据采集系统中的应用

2.1 高速采集模块

高速数据采集模块就是将芯片设置在数据采集系统的主控制器中,由CPLD产生时钟时序,完成对数据的高速采集与控制。

该系统的运行原理主要表现为 :模拟信号中带有的物理量信息通过传感器进行电压量的转化,然后通过ADC转化功能模块将其转化为模拟电压量,从而实现数据的采集、传输、存储与处理。整个高速数据采集系统由AVR以及CPLD共同控制,采集到的数据信息经过模拟转化后,其转化结果一般在FIFO中缓存,最后通过FLASH陈列进行结果的转存以及保存。在高速数据采集系统中。FIFO模块具有缓存功能,能够有效的解决A/D转换过程中相关的数据位数转换为题,对数据位数进行有效的调整。

2.2 系统控制程序设计

高速数据采集系统中,采集功能的实现主要是由编程完成的,首先选择两条通道完成相关时钟分析,如果控制信号为低电平,引脚工作,然后触发数据采集功能,EOC电平降低,将8路通道中的数据存储保存下来。在具体的数据采集过程中,每一路通道的采集原理一致,最终将所有采集到的数据集中存放的存储区。

在上述操作的基础上,将编程程序载入CPLD中,实现对电路的调试,并控制8路通道同时进行模数转换。转换过程中产生的波形如图1所示 :

从图1中可以看出,1路、3路、4路、5路分别产生8个连续的脉冲,脉冲的时序位置正确,说明控制系统中8路数据信号采集能够在同一时间进行,不会出现时序以及逻辑上的错误。这就说明,该控制系统的设计能够满足高速数据采集程序控制的相关要求。并且根据数据采集脉冲的宽度,能够计算出数据采集系统的采集数据最高为10mb/S。

将采集到的数字信号用过调制解调器(光电)的转换,将其转换为光信号,并将其加载到光纤通信网络中,通过其传输功能将其及时的传输到控制回路系统中,对系统相应的运行实施有效的控制。

2.3 外接存储器设计

光纤通信网络应用到高速数据采集系统中,以光的形式与功能模块相连,数据采集、处理的速率相比于FPGA来说具有很大的优势,能够实现实时、有效、准确的数据信息传输,这就说明外接存储器在系统中的设计相当必要。外接存储器的种类很多,包括双倍速率存储器、同步动态随机存储器、虚拟通信存续期、动态接口随机存储器等等。根据光纤通信网络大数据量、高速率等特点,加上控制系统以及系统硬件等设计的结合对比,决定选用双倍速率存储器。

双倍速率存储器凭借其双倍结构,能够提升数据采集数据过程中对数据的读取能力,应用双倍速率,系统结构中所有的时钟周期都实现读写操作,真正意义上实现了数据读写的双倍效率。

在外接存储器设计中,充分考虑高速数据采集系统的数据存储的容量的需求以及数据处理速度的要求,选用技术较为成熟的HY5DU(L)T芯片,该芯片具有32MB的超大容量,其数据总线宽度达到16位,在其最佳的状态下,芯片的吞吐率能够达到5.312Gb/s。结合光纤通信网络最大传输速率为10Gb/s,可以看出单个双倍速率存储器并不能满足光纤通信网络数据传输的具体要求,因此在设计中,采用四个芯片并联的模式,有效的提升了存储器的数据吞吐能力,满足光纤通信网络的具体要求。

3 系统测试

为了验证上诉设计的有效性与实用性,需要系统的性能进行有效的测试。在测试的过程中,需要对已知信号实施采集,并将其传输、存储,最后将存储的信号与已知信号进行对比,分析测试的结果。测试的具体步骤主要体现在以下几个方面 :(1)将特殊的已知信号用过光纤通信协议发送出去,其信号速率达到9.953GB/S,帧长为15520字节,为了为信号分析提供便利,可以将信号帧同步码设置为一定的序列,如F6 F6 F6 28 28 28 ,在帧头剩余部位设置0,将5设置在帧内的剩余部位 ;(2)避免对信号实施直接扰码与传输。在对光信号接收后,系统应该实施光电降速与转换处理,由系统中的FPGA对数据及时钟实施接收,对其相应处理后转入外部存储器实施缓存。(3)当外接存储器被数据存满后,可以暂停数据采集,并按照一定的顺序对存储器中的数据进行读取,并在计算机系统中,通过千兆以太网接口进行统计与分析。

通过实验测试结果,可以看出已知信号与最终存储器中的接受数据一致,说明了该系统设计的有效性。另外,需要对系统误码率进行测试,将固定的数据转化为伪随机码,对数据信号进行信号净荷,测试结果表明系统的误码率低于10。

4 总结

本文通过光纤通信网络,对高速数据采集系统进行有效的设计,通过多路采集以及光纤网络相结合的方式,提高了系统数据采集的能力。并通过有效的实验测试,证明了高速数据采集系统设计具有很强的实用性,能够提升数据采集速率,提高整个系统的运行性能。

摘要：随着科技水平的进步,特别是信息化技术的发展,网络通信技术得到了长足的发展。光纤通信技术是信息化技术中重要的一种,也是本世纪最为重要的战略性产业。在高速数据采集系统中,应用光纤通信网络,能够大大提升数据采集的效率,提高数据采集系统的各项性能。本文首先对光纤通信网络进行简单的介绍,然后分析其在高速数据采集系统中的应用,并通过系统测试验证光纤通信网络的应用效果。

高速光纤通信 篇9

11年间, 烽火通信虽然经历了全球互联网泡沫破裂与全球金融危机两次严峻的考验, 却依然创造着高新技术企业的加速度。从1999年成立之初到2011年, 营业收入取得了十年十倍速的增长。

11年间, 烽火通信还成功地将拥有自主品牌和创新技术的光通信系列产品打入海外七十多个国家及地区, 逐步向世界知名企业目标迈进。

11年间, 烽火通信出色的业绩获得了社会各界的认可, 在近日揭晓的“湖北省国际知名品牌”评选中, 烽火通信被授予“2010～2011年度湖北省国际知名品牌”, 已成为中国制造业“走出去”的代表企业之一。

烽火通信11年的成长历程向业界表明, 中国制造在世界经济舞台中绝不是只能从事劳动密集的低附加值产业, 同样可以参与高技术、高附加值产业的竞争。

国际化路径:“农村包围城市”

烽火通信的国际化之路要追溯到上世纪90年代早期, 那时, 国外电信巨头纷纷在中国建立合资公司, 抢占中国市场, 烽火通信的母体武汉邮科院开始在“国内市场打国际竞争战”。

在同国际巨头的较量中, 武汉邮科院深刻地意识到, 通信市场是一个高度全球化的市场, 公司要做大做强, 必须在国际化的舞台中找准自身定位。1999年, 武汉邮科院将旗下的系统部、光纤光缆两大业务剥离出来, 成立烽火通信。成立之初, 烽火通信便立志要创建“国内一流、国际知名”的全球化大型高新技术企业。

发展愿景虽然美好, 但国际化之路到底该怎么走, 这是摆在眼前的一道难题。

当时欧美等高端电信市场, 长期由跨国电信巨头所垄断, 竞争十分激烈, 新进入者面临强大市场阻力, 以及种种准入门槛;亚非拉等发展中国家的建设尚处于起步阶段, 对产品和技术多是一些低端设备的需求, 对成本和价格也最为敏感。而中国企业的成本优势是其他任何大型国际化企业所不能比拟的, 并且其通信技术实力逐渐与国际领先水平接轨, 完全有能力满足这些国家的建网需求。与其正面交锋, 以硬碰硬, 不如侧面迂回, 另辟蹊径。正是基于这样的考虑, 烽火初步确立了“农村包围城市”的国际化发展战略。以亚非拉等发展中国家为重点市场, 集中优势力量, 各个突破, 在此基础上再依托区域市场的优势, 逐步向欧美等发达国家挺进。

沿着“农村包围城市”的发展路径, 烽火通信经过十多年的辛勤耕耘, 开始在亚非拉这个“新大陆”生根发芽, 逐步确立了自己的市场地位:从2001年起, 烽火曾先后为印度天然气SDH工程、印尼国家电力公司一级干线、不丹电信首个SDH全国干线、尼日利亚宽带城域光网络、埃塞俄比亚电信首都城域光网络、马亚西亚电信国家高速宽带网HSBB等多个重大工程提供“交钥匙”服务, 积累了丰富的跨国“交钥匙”工程建设经验, 逐步从单一的产品、解决方案提供者, 向能为客户提供“一揽子”解决方案的供应商转变。

如今, 烽火已先后突破沃达丰、MTN、西班牙电信、意大利电信等跨国主流运营商, 逐步实现了从游击战到阵地战, 从专网到主流运营商的转变, 其光网络、光接入、光纤光缆、数据产品全线出口, 产品销售到七十多个国家和地区, 海外代表处扩张到二十余个, 国际市场营销和服务体系更加完善, 逐渐成为我国民族通信产业迈入国际市场的一股重要力量。

从零开始:永不放弃拓市场

不过, 在烽火满怀激情走向世界时, 当初迎接他们的却并不是鲜花和美酒, 而是接踵而至的挫折与考验。

2000年, 烽火通信成立了第一个驻海外代表处——印尼代表处。俗话说万事开头难, 当时距离1998年的亚洲金融危机过去不到两年, 印尼光通信市场整体仍然非常低迷, 行业竞争更加激烈。作为烽火通信这样一个“新兵”, 想要从零开始, 将中国通信产业的旗帜插在这块由西方大公司盘踞了几十年的市场上, 难度可想而知。并且, 由于一些历史原因, 当时销往印尼的中国制造产品质量较差, 在印尼人心目中留下了一个“中国制造、价廉质劣”的坏印象。

在这种困难的情况下, 印尼代表处的烽火人调整心态, 决定首先争取那些小到没有其他厂家愿意做却又复杂的设备合同, 慢慢积累, 逐步改变局面, 等待由量变到质变。因此, 在费尽千辛万苦拿到印尼电信一个小到“会被对手笑掉大牙”的接入项目后, 他们意识到, 首先要通过漂亮的开通工作来展现烽火通信以及中国通信产业的实力, 把这个小工程当做样板工程来做。

在统一思想后, 大家高度重视这个项目, 先集中所有资源, 迅速高效地完成排产发货。在工程安装开通期间, 代表处所有工作人员与工程开通人员一起, 在只有几平方米的小机房里爬上爬下, 认真检查每一端设备, 反复核对每一项配置, 确保开通万无一失。经过奋战, 烽火人克服了开通条件恶劣、技术规范不同等困难, 一次性通过局方验收测试, 设备各项性能指标优异, 获得了局方工程人员的高度肯定。

这个小单初步改变了印尼电信对烽火通信的印象。印尼代表处趁热打铁, 借机广泛拜访印尼电信各部门, 大力宣传烽火通信, 收到了良好的市场效果。从此, 烽火公司在印尼市场的前景逐渐明朗。2001年, 烽火数十端STM16 SDH进入了印尼的全国骨干网, 这也是中国通信设备首次在印尼进入核心网络。印尼电信也从此将烽火视为长期合作伙伴之一。

类似的故事还在不同地区以不同的方式重复着。虽然国际化的每一步都走得很艰难, 但是锲而不舍的坚持, 让烽火逐步赢得了市场的回报:2006年, 烽火为阿尔及利亚提供超过10万芯公里的优质光缆, 是当时国内光缆出口历史上的最大单笔合同;2008年, 烽火独家中标马来西亚电信首个EPON商用网络, 提供数万线的光纤接入产品以及前期设计、施工、运营、维护等一揽子服务;2009年, 烽火中标马来西亚电信全国骨干传输网, 为其建设多条国家级传输干线;2010年, 烽火中标印度电信EPON大单……烽火正在国际舞台上熠熠生辉。

决战未来:突破上行在今朝

在11年的国际化征程中, 烽火通信虽然取得了一些可喜的成绩, 但是与竞争对手相比, 烽火国际化的发展步伐还太慢, 仍处在国际化的初期阶段。那么在“十二五”期间, 烽火通信又将如何实现新的突破, 从“国内一流”向“国际知名”的全球化大型通信企业的目标迈进呢?

近年来, 烽火通信积极加快“走出去”步伐, 全面吹响了国际化的号角。目前, 公司正在积极整合研发、行销、服务、人力等各方面的资源, 以加强对国际市场的有效支撑。并且, 烽火还积极参与国际标准的制定, 重视对核心知识产权的保护, 为进军国际市场保驾护航。

在烽火通信副总裁李广成看来, “十二五”期间, 全球电信市场的竞争将是结构性的竞争, 是产品创新、品牌运作、营销整合、渠道深耕、内部组织结构以及全球资源有效配置等全方位的竞争。因此, 对于烽火来说, “走出去”是一个系统工程, 必须创造多种竞争优势, 整体推进。

从市场角度看, 烽火下一步将逐步扩大在发达国家的市场份额和品牌影响力。为此, 公司将构建具有全球竞争力的海外营销和服务网络机构, 在重点区域市场形成竞争比较优势, 着力打造“Fiber Home”全球知名品牌。

从产品研发的角度来看, 如何满足区域市场的个性化需求已成为关键。烽火已成立了分别负责光网络、宽带接入、线缆及无线产品的国际研发线和行销部, 为了适应区域市场的个性化需求, 将针对区域市场特点和客户需求, 制定烽火各类产品的行销策略, 在国际市场上塑造“光通信专家”的品牌形象。

随着国际化进程的不断加快, 烽火还将不断加强海外行销队伍、技术开发队伍和工程服务队伍的建设, 逐步培养一支熟悉国际市场规则, 拥有丰富的国际市场经营、管理、营销经验的团队;同时, 还将及时引进高素质的国际化技术人才和管理人才, 实行本地化经营。

高速光纤通信 篇10

光纤通信 (Optical Fiber Communication) , 指以光导纤维 (简称光纤) 作为传输载体并传输图像数据等信号的通信方式。从20世纪60年代诞生到现在, 光纤通信技术由理论研究发展到了遍布全球的实物应用, 随着信息化步伐逐渐加快, 大量数据传输的高速稳定性决定了光纤通信存在的意义, 其在当代通信的地位是无可替代的。

FPGA即现场可编程门阵列, 能够控制较为复杂的外围器件这是其它可编程器件很难实现的功能, 因为跟其它编程器件相比FPGA不管是内部运行速度还是时钟频率高低或者组成方式的多样化都远超其它可编程器件。FPGA的出现成功解决了小型化电路可靠性低的难题并且克服了实现其电路高功耗的难关, 因此FPGA已成为目前高性能数据采集系统主要使用的控制芯片。

IP核 (Intellectual Property core) , 也称作知识产权核, 是可以移植到不同的半导体工艺中去生产集成电路芯片的一段具有特定电路功能的硬件描述语言程序。为了改善这种情况提升用户体验, Xilinx推出了IP核这一理念, 即在这些处理模块设计好后, Xilinx将这些具有自己知识产权的模块封装起来成为一个IP内核提供给用户使用。本文主要在基于FPGA的环境中用VHDL语言开发设计了8B/10B编解码模块的IP核, 通过并串/串并转换模块来实现整个光纤通信。有一定的可移植性和可扩展性。

2 8B/10B编解码

8B/10B编码是一种高性能的串行数据编码标准, 基本思路就是将1比特数据经过映射转化成10比特的数据, 但是在这个过程中它同时还能起到直流平衡的作用即将数据中“0”和“1”的个数平衡下来使其总数只差最大不超过2并且在传输过程中保持足够高的信号变换频率。其中高三位的信号经过3B/4B编码得到4位信号, 低5位的信号经过5B/6B编码得到6位信号, 最后输出一个10比特的信号, 这就是8B/10B编码的基本流程。8B/10B编码适合在光纤中进行数据传输正是因为其具有确保时钟恢复和令信息流的直流频谱分量为零或近乎为零等优点。

为了增加传输效率提高传输数据的可靠性, 光纤通信系统大都采用8B/10B编码进行数据传输, 它将8比特数据编码成为10比特数据, 确保功率谱带宽较窄, 平衡了位流中0和1的个数实现直流平衡, 具有保证前后时钟同步发送、高低电平转换、稳定性高、检查传输数据转换前后出现的错误等许多优点, 以使接收器的输入没有直流 (DC) 漂移并且确保直流基线漂移小, 低频分量小, 运用8B/10B编码的数据传输的可靠性得到保障。

3 光纤通信系统的模块设计

基于FPGA的光纤通信系统的思路是先输入一串数据, 然后由编码模块转换, 经过并串转换后将串行数据发送出去, 经过串并转换后将并行数据发送至解码器, 数据即以并行方式送入, 这样可以最大程度保证输出数据的稳定性和可靠性。整个系统原理图如图1所示。

首先, 信号输入控制模块并由控制模块输出到编码模块。在编码模块中8位信号转换为10位信号, 接着在并串转换模块中, 10位信号变成1位串行信号输出到串并转换模块中, 此时1位信号又转换成10位并行信号输出到解码模块中, 解码将10比特信号转换成8比特信号最终输出。

整个系统的输入端为8B/10B编码模块和并串转换模块, 功能是转换源码并输出;输出端则为接受转换的10B编码并调解成源码的串并转换模块和8B/10B解码模块。由于这只是一个基于FPGA的模拟光纤通信的系统, 具体现实中的工作流程可以看作源码通过8B/10B编码器后到达光发送端, 此时电信号转换为光信号通过光纤到达光接收端, 这时光信号转换为电信号经过8B/10B解码器调解源码最后输出。系统基本电路图如图2所示。

4 仿真结果图

8比特数据等待控制信号开始才响应, 随后一位一位按顺序发入控制模块中, clk10m为总时钟信号, clk100m为时钟信号差分信号, reset为复位信号 (高电平有效, 有效时系统复位) , tko为控制信号, tao-tho为输出8比特数据, tran_en为使能信号 (高电平有效) 。

如图3所示, 8比特数据发入编码模块中, 经编码后10比特数据发出, (ki为控制信号, ai、bi、ci、di、ei、fi、gi、hi为发入编码模块的8比特数据, ao、bo、co、do、eo、io、fo、go、ho、jo为发出的编好的10比特数据) 。

Clk 10m为时钟信号, reset为复位信号 (高电平有效) , ao、bo、co、do、eo、io、fo、go、ho、jo为发出的编好的10比特数据。如图4所示。

由编码模块输送到并串转换模块中后, 10位并行数据被转换成一位串行数据由s_out输出, clk10m为时钟信号, clk100m为时钟信号的差分信号, 是clk的10分频, 由于一次时钟发送一位数据, 一共10位, 所以采用10分频。tran_en为使能信号, 高电平有效, 此时发送一位串行数据。

clk10m为时钟信号, clk100m为差分信号, s_in输入1位串行数据, 在串并转换模块中转换成10位并行数据输出, pout[9:0]为外接端口。ao-jo为输出的10比特数据。

Clk10m为时钟信号, clk100m为差分时钟, 解码模块输出如图5所示, ko为控制信号 (高电平有效) , ao-ho为输出的8比特数据, 实验仿真验证, 编码结果和编解码真值表一致。整个光纤通信系统运行完毕。

5 结语

本文主要在基于FPGA的环境中用VHDL语言编写了8B/10B编解码模块、利用并串/串并转换模块来实现整个光纤通信, 在本文的设计中, 各个模块独立的实现流程, 8B/10B编码很好地平衡了位流中0和1的个数, 特别适合光纤介质的信息传输, 同步时钟使得发送设备与接收设备保持同步, 同时为接收端解码器提供可靠的时钟参考。该设计具有一定的工程意义。

参考文献

[1]赵梓森.光纤通信的过去、现在和未来.光学学报, 2011, 31 (9) .

[2]郝丹, 闫柏旭.光纤通信概述[J].中国科技信息, 2010.

高速公路光纤数字传输系统的检测 篇11

关键词:高速公路 光纤数字传输 检测

0 引言

光纤数字传输系统是为高速公路提供话务通信(业务电话、数字用户电话、收费热线电话),它还为监控,收费系统的数据、传真、图像等非话业务提供传输通道。一旦传输系统出现问题,后果不堪设想,将严重影响高速公路的正常运营管理,因此有必要对光纤数字传输系统进行定期的测试,及时发现系统存在的问题,确保系统的正常运行和消除潜在的风险。根据高速公路业务接入特点,目前单条高速公路内部一般采用SDH与综合业务接入网相结合的光纤数字传输系统。基于高速公路传输的业务量和设备成本两点考虑,多数选用STM-16及STM-16以下的传输速率等级。系统一般在通信分中心设置一套光纤线路终端(OLT),其余通信站各设置一套光网络单元(ONU),通过接入网系统为全线提供大容量数字通路、2M数字通路、音频/数据通路等多种数字信道和接口,实现数据的上传及管理数据的下达;通信中心还设一套光传输本地网管终端,实现对SDH设备的维护管理。根据省交通集团制定的企业标准《高速公路机电工程养护质量检验评定标准》,光纤数字传输系统定期检测项目包括:系统接收光功率、平均发送光功率、2M传输通道误码指标、自动保护倒换功能、安全管理功能、公务电话功能等。下面就对这几个项目的检测进行一一介绍。

1 系统实际接收光功率和平均发送光功率的测试

对于任何光纤传输系统的安装、运行和维护,光功率测量必不可少。光功率的测量所采用的仪器是光功率计。测量光口的收发光功率时,应注意选择对应测试波长,光纤数字传输系统光纤的工作波长一般为:1310nm和1550nm,测量光功率时需按照实际测量对象即光发射机光信号的工作波长选择光功率波长。根据光口的接头类型选择相应的尾纤接头,然后用尾纤把光口和光功率计如图1、图2那样连接起来,等光功率计上的数值稳定后读出该值即为光口的接收光功率值或平均发送光功率值。光功率的严格测试应该是用图案发生器发送规定的伪随机序列码至被测设备,然后用光功率计测试接收光功率,我们的日常维护检测是近似测试,接收光功率一般在接收灵敏度和接收过载点之间。

光功率测量中的注意点:①测试前应该仔细地用酒精棉球或者镜头纸充分清洗光连接器(如尾纤头、法兰盘)的表面。②如果尾纤已经上ODF架,测试应该在ODF架一侧进行,以免由于多次插拔设备的光口,造成光连接头损坏和被污染。③固定光纤的放置状态,避免震动,减少光功率检测的不确定值。

2 2M传输误码指标的测试

2M传输通道误码性能是衡量光纤数字传输系统电路质量的最重要的维护指标,对其的测试可以判断系统电路传输质量的好坏。2M传输通道误码指标的测试采用的仪器是2M误码议,根据行业标准和企业内部标准,2M传输通道测试的误码指标有:平均误块率BER、误码秒比ESR、严重误块秒比SESR、背景块差错率BBER。SDH系统是以一次群速率或一次群速率以上的数字通道进行传输,故对误码的检测是以“块”为单位的。

测试模式可以分为在线(In Service)测试和中断业务(Out of Service)测试,在线测试指的是不中断业务的情况下,实时监测SDH设备及网络。中断业务测试是在业务开通前或故障修复后对SDH设备性能和功能的测试。中断业务测试的项目比在线监测多,大多用于要求较高的邮电检测标准中,由于养护质量检测是在营运期进行的检测,所以我们的检测均为在线测试,即不中断传输业务的情况下进行测试。

测试方法:误码性能测试选择两个网元站点A和B,测试两站间的2M传输通道,误码仪接在站点A的一个2M口上,在站点B对应的2M 口上软件环回(或硬件环回)。2M传输通道检测数量和检测时长可依据标准规定,测试的误码指标应符合标准要求。可将多条支路串接起来测试,这里不做详细介绍。

测试仪器的接法如下图:

3 自动倒换功能的测试

高速公路上光纤数字传输网主要采用通道保护的环形组网结构,在本路段内通过隔站相连的方式组成二纤单向自愈通道保护环,即PP保护环。自动倒换功能就是当主环通道出现故障或者大误码时,无需人为干预,可以由主环路自动转换到备用环路上,通信不出现中断,以实现较高的传输安全性。自动倒换功能的测试,一般采用的是插拔光纤强制倒换测试。测试方法:先断开西侧光纤连接(主环),业务应能完成倒换至备环,网管上2M口出现PS保护倒换告警。然后再恢复西侧光纤,断开东侧光纤连接(备环),业务能立刻倒换回来,表明自动倒换功能正常,或者是恢复西侧光纤(主环),不断开东侧光纤(备环),10分钟后,网管中2M口的PS保护倒换告警结束,表明倒换恢复正常。自动倒换功能也也可以使用网管中“关闭激光器”的功能进行测试,但注意测试完成后要记得打开激光器。

4 安全管理功能、公务电话功能的检测

安全管理功能:网管系统管理员应根据网管的安全域和功能级别设定各级用户,让各级用户拥有不同的操作权限。各级用户设置各自的安全登录口令,未经授权的用户无法登录或进入网管系统,并对试图接入的申请进行监控,三次输入错误的登录口令,网管系统进入锁定状态。建议定期对用户的登录密码进行修改,以增加系统的安全性。

公务电话功能:公务电话是各网元间保持联系的一个重要工具,虽然现在通信工具较发达,可以通过多种方式进行联系,没有必要设置公务电话,但公务电话测试可以视为检验传输通路是否连通的手段之一,对于用户今后的日常维护也很有用。在各站用公务电话选址呼叫其它各网元,各网元应振铃,且与各网元能通话;在各站拨会议电话号码呼叫其它各网元,各网元均应振铃,且各站之间均能相互通话。高速公路光纤数字传输网一般为环形组网,在进行系统公务电话测试时,还要进行断纤后的公务电话测试。断开主环上站点的光纤,进行拨打测试应正常;恢复主环光纤再断开备环光纤,再进行拨打测试正常。

参考文献:

[1]广东交通集团企业标准.高速公路机电工程养护质量检验评定标准(Q

/JTJT003-2006).2006.

高速通信网络关键技术 篇12

关键词：高速通信,网络,全光通信网,三网融合

智能处理与通信相结合, 通信网将提供包括个人通信在内的各种高级通信业务。为了完成自动翻译、位置登录、号码变换、对用户跟踪和用户身份验证等操作。访问数据库的频度急剧增加。由此可见, 必须导入智能网 (IN) 以实现高级业务的接续控制。本文基于这一背景, 对高速通信网络关键技术进行了阐述, 这一分析对于通信网络的发展具有一定的参考价值。

一、高速通信网络关键技术

1.1通信网的宽带化

实践表明, 要想使通信网宽带化, 可通过异步转移模式 (简称ATM) 与光交换方式来实现。不管所采用的技术是什么, 都需要对容量较大的光通信系统进行开发, 同时光纤化用户的网络。

(1) 异步转移模式。作为一种快速分组交换模式, 异步转移模式可适应的业务速率范围较为广泛, 从不足几千比特至几百兆比特。 (2) 光交换方式。光纤通信已被广泛的应用于通信网中, 如:光交换和光传输同时进行的全光交换网技术, 也就是深入导入光交换技术。光交换网可将通信网和广播网两者结合在一起。除了可实现强大的通信网功能, 还可提供数量不少于三百的高清晰度电视 (简称HDTV) 频道。而无线方式的电视广播网能提供的频道不超过十个。但光交换网存在许多技术难点, 现在还处于研究的初期阶段, 不过已经受到了广泛的关注, 过不了多久应该会得到应用。

1.2光纤传输线路和全光通信网

由于网络具有较为灵活、稳定以及可靠等特点, 全光网被认为是光通信网络技术发展的高峰, 它由三个部分组成:核心传输网、接入网以及区域网。专家称, 光网络也就是光层网络, 它的结构主要包括以下几个部分:光纤、光放大器、WDM设备、光插分复用器、光交叉连接设备、网络监测系统、网管系统、网络保护与恢复系统等。目前, 还未真正实现所谓的全光网。

1.3三网融合技术

三网融合指的是通过对三大网络进行相应的技术改造, 即电信网、有线电视网以及计算机网, 可实现结合了语音、数据以及图像等多媒体的通信。

作为一种广义说法, 三网融合目前并非真正意义上的将三大网络整合为了一个整体, 而只是高层应用的融合。主要体现在技术、网络、业务、应用、经营以及管制与政策等多个方面, 具体来说, 技术、应用、管制与政策方面已慢慢统一, 网络方面可实现相互通信和无缝覆盖, 业务方面可相互融合, 在经营方面存在竞争, 也存在合作, 以实现服务的多样化与个性化。

成熟的数字化技术是三网融合技术的基础, 也就是通过将语音、数据以及图像等信息编码为零和1的比特流以实现传输与交换;TCP/IP协议的广泛应用, 点对点以及点对多点的相互联通只有独立IP地址方可实现, 这样, 多个基于IP的业务才可在多个网络之间相互连通;对于光通信技术的发展, 唯有光通信技术可满足信息快速传输以及传输质量的要求, 该项技术还可大大降低传输成本。

1.4三网融合的接入网技术

容量较大且快速的同步数字系列光纤通信系统与波分复用密集技术越来越成熟, 已达到现在高速宽带通信的要求, 而发展到成熟阶段的异步转移模式交换技术也有助于宽带综合业务的交换。在光纤/同轴电缆混合拓扑网络应用于宽带接入网络后, 技术有了突飞猛进, 用户所享受到的电话、数据以及图像等业务只需一个混合光纤同轴电缆接入网便可实现。这项技术已越来越成熟, 不仅可提供电话及模拟广播电视等业务, 还有窄带ISDN业务、高速数据通信业务、数字视频点播以及其他高速信息业务, 由于具有较大的带宽, 传输问题已得以解决。就算进入了数字电视年代, 混合光纤同轴电缆宽带多媒体接入网依然可在原有的基础上将各光结点所覆盖的用户量降低, 业务的灵活性与适应性更强, 由于具有足够的带宽资源、高速的数据及数字电视业务、经济适用等特点, 其优势十分明显。

另外, 混合光纤同轴电缆不只是将同轴电缆替换为光纤, 还添加了新的TOP结构, 也就是节点结构, 将该结构应用于网络中, 所有小区的交换服务很容易就可实现。三网融合并非只是在之前的基础上发展而来, 而是一种基于IP的新型电信网络, 包括多项应用, 如:视频点播、IP电话、远程教育与医疗、交互式游戏、电子商务等。

参考文献

[1]王蒙, 娄国伟, 王慧君.4G通信网络关键技术讨论与研究[J].福建电脑, 2007, 07:38-39+58

[2]施东明.LTE宽带移动通信网络及其关键技术[J].信息安全与技术, 2013, 12:59-61