光通信技术

光通信技术（共12篇）

光通信技术 篇1

在新科技新技术突飞猛进的今天, 由于通信技术作为国家高新技术的制高点, 各国对通信技术的研究和投资方兴未艾, 新技术、新方案、新产品层的更新换代日新月异。特别在光传输领域, 随着IP技术的高速发展带来对带宽的巨大需求, 原有的主要基于话音服务的电路交换网络已远远不能适应IP业务的需求。强大的需求对光传输技术的发展产生了前所未有的拉动力, 使得光传输技术的发展速度不但超过了摩尔定律所限定的18个月增加一倍, 而且还超过了数据技术发展的速度, 成为近年来发展最快的技术之一。在超高速的网络中, 原有的通信方式已经不能满足人们对高速带宽带来的生活需求。旧有的中继和接入方式不但成本高居不下, 效益比也无法得到有效的提高, 此种情况下实现全光网络通信就有了理论和实际上的需求。全光网络在可预见的未来将是传输网络发展的必然趋势。

1 光通信技术的发展

光通信技术的发展, 为各种综合业务信息需求提供了稳定和足够大的带宽以及传输质量, 使得传输成本得到了大大的降低。近年来, 作为当代通信主干通道。光通信技术几乎以每年翻10倍的速度得到了高速发展, 在可预见的未来, 基于光纤通信容量的几乎无限和密集波分技术高速发展的情况下, 这一发展速率还将持续下去。我们都知道, 50Gb/s的速率已是今天我们在电子技术制造方面的极限。因此, 单纯靠改良电器件和提高电子器件的性能来提高传输速率已经没有了多少空间。如果要进一步提高光传输速率, 改善传输质量和效率, 比较好的解决方法就是采用光调制时分复用 (OTDM) 技术, 相对于光调制的空分复用技术和频分技术来说, 时分复用技术在通信容量和通信质量方面都得到了有效的提高和改进, 北电网络公司曾研制的80G系统就是采用光调制时分复用 (OTDM) 的技术。OTDM原理就是将多个高速调制光信号转换为等速率光信号, 然后放在光发射器里利用超窄光脉冲进行时域复用, 将其调制为更高速率的光信号然后再放到光纤里进行传输。经此整合, 限制传输速率容量的电子瓶颈就得到了有效的解决。目前, 解决OTDM的关键在于3点, 即发射端的超窄脉冲的产生与调制;全光时分复用;全光时分解复用及定时提取。基于目前的电子制造水平来说, 还没有适宜能大批量工业生产的实用制造技术。因此, OTDM在今后一段时间还只能停留于实验阶段, 离大规模的实践商用还有不少的需要解决的问题, 还不可能在近来成为光传输技术主流。

为能实际满足日益增长的带宽需求和市场需求, 光传输技术的发展应该主要从以下两个方向继续加大投入和研究:一是尽可能的提高电子制造水平以提高每信道的光传输速率, 二是不断的提高每根光纤中能复用的波长数。目前, 光通信技术的发展主要集中在以下几个方面:1) 密集波分复用技术, 是将来光通信发展的核心, 密集波分复用 (DWDM) 技术就是将多个高速光信号经光波合成整形放大等操作后放到单根光纤里进行传输, 从而实现超大信息容量的传输。由于单波长光通信系统电子制造水平跟不上。比较稳定的速率只能达到40Gbit/s左右, 而光纤的传输容量又大到在目前几乎可以认为是无限的。因此, 能够充分利用光纤传输容量的密集波分复用技术得到了高度的重视和高速的发展。采用密集波分复用技术, 能使传输容量成百上千倍的增长, 还可在SDH的分插复用阶段接入和分解不同种类, 不同速率的信号。方便了大型系统的组网, 节约了大量信号转换和中继等资源, 大大降低了长途传输成本。近年来, DWDM技术有了突飞猛进的发展, 单纤复用波道由开始的时候2波发展到1999年的160波, 2007年的512波导今天的1 024波以上, 发展速度是相当的惊人。而光纤的频段可利用带宽则大大的拓展, 从过去过去没有利用上的波段, 现在几乎都能利用上。以华为公司的DWDM为例, 南宁铁路局电务段在2002年引进了华为公司的32波的DWDM系统, 到2005年华为公司已经在512波的系统已经可以商用。由过去只利用的C波段, 发展到今天的L波段, S波段, 可见技术的发展是如何的神速。可以这样说在可预见的将来, DWDM系统将占据光传输市场的主导地位;2) 光纤接入网技术要提供宽带多媒体接入业务, 由于传统的基于电缆的接入方式, 在我国典型的有ADSL接入方式, ADSL不仅带宽小, 还容易受干扰且不稳定, 无法满足信息技术高速发展对人们生活和办公的需求。高速的带宽接入网不仅要有足够带宽的传输网络, 而且是科技发展和人民生活工作的需求使然, 光纤到路边已经不能适应这个需求, 光纤到户已经成为了用户接入网的关键和必然。目前, 成见的用于光纤到户的接入网光传输技术主要有以下3种:SDH (光同步数字传输系列) 、PDH (准同步数字传输系列) 和PON (无源光网络) 。在这3种技术中, SDH技术成熟稳定, 通信容量大, 但是成本相对较高, PDH传输容量小, 传输距离长, 成本相对低廉, 而最有发展潜力的则是PON, 由于采用无源光器件, 因此从光线路终端到光网络单元的整个光分配网是无源的, 从而便于维护, 是较为理想的光纤到户的接入方式, 因此也是发展最为迅速的;3) 全光通信网技术。目前, 基于DWDM等技术的光传输速率还会不断提高, 在这种高速网络中, 如果继续采用原有的网络拓扑设计, 网络节点设备会不断的增多, 从而使得整个网络变得庞大而复杂, 成本增加维护的工作量和维护的技术难以跟上。而终端信号的光电转换处理又由于电子元件的技术缺陷而成为了高速传输的瓶颈。因此, 实现全光网络通信成为了必然的选择。所谓全光通信网是一个整体的通信网络全部采用光来传输, 分插复用, 中继整形, 信号放大。其由光接入网。光复用器、光传输系统、光交换系统等纯光网元组成。全光通信网将是未来实现信息高速公路关键。

2 光通信的新进展

研究机构的最新成果表明, DWDM已经成为一种对构建全光通信网络关键的技术。所以在我国将来的网络发展中, 应重点推及利用DWDM技术。可以这么说DWDM是传输网迈向全光网络的过渡。我们来看一下光通信技术方面的一些最新进展:1) 光纤领域的进展。光纤领域已经取得了许多进展。现时光纤有几种类型, 包括非色散位移光纤、色散位移光纤以及非零色散位移光纤。 (例如, True Wave光纤) 。True Wave光纤是专门为1 550nm波段的多波长的高比特率传输而设计的, 是用抽丝方法制造的, 其色散小且稳定, 此中光纤适合用于海底光缆的建设;2) 光纤放大器 (OFA) 的发明使得长途光纤网络的构建得以大规模的进行。推动了所有其他光网络器件的进一步开放。目前, 16波长和32波长的DWDM系统早已经被广泛应用。华为公司的512波产品也已经投入商用, 现在日本已成功开发出1024×40Gbit/s超大容量的光传输系统。通常的放大区域是在1 525nm~1 565nm范围内, 最新的OFA能够支持三个波段的带宽, 目前常用的1 525nm~1 565nm为C波段, 正在开发1 570nm~1 620nm为L波段。1 400nm~1460nm为S波段。现在在1024×40Gbit/s超大容量的光传输系统上采用超长距光放大器进行光信号的放大可以达到120km而中间无需中继整形。随着波分复用技术的发展, 同时使用多个光纤放大器, 每个光纤放大器负责全部波长集中的一个子集的放大任务, 这样就使得总的波长信道数可以实现大幅度增加;3) 光插入/落地功能是实现全光网络设想的一个最关键和前提条件。光交叉连接设备必须符合开放透明的原则, 对于接入的光信号在比特速率、信号格式、调制方法以及其他信号特征方面只要符合国际标准, 就应该能兼容通用。要真正实现高速准确无误的传输, 标准化的开放透明的全光交叉能力是构建大型高速全光网络的基本要求;4) 光网络的维护。光网络的维护是光通信系统的一个重要组成部分也是未来的一个光网络研究领域的一个热点。智能化、高速化的光维护系统是光网络维护的发展方向。现在流行的光网络管理系统, 其已基本上实现了智能自愈功能。业务信号和网管信号走不通的波长, 一般情况下在DWDM系统中, 网管信道不参与信号的复用合成和分解, 且网管接受板块对光信号的灵敏度比主干业务信道要高得多。比如, 像铁通的DWDM网管系统。网管的专用通信信道是通过增加一个额外的波长通信信道进行传输实现的。综上所述, 光网络的发展异常迅速, 随着DWDM的发展, DWDM技术已经成为了中国通信行业建造主干网的必然选择。它的好处在于:1) 利用现有的光纤资源, 无需在继续投资埋放光纤就能使现有的通信网络获得更高的通信容量;2) 通过全光网络的最后一公里光纤接入, 真正实现光纤到户, 为广大客户提供了高速的带宽接入服务;3) 为城域网的升级换代提供了技术上的支持和选择

3 光通信市场的高速增长

光纤通信由于光纤的固有特性不容易导致信息丢失, 其超高容量的传输速率又是别的通信方式无法比拟的, 它不受电磁波干扰、保密性强、重量轻、体积小维护成本低等优点是人们构建网络的首选。从20世纪70年代开始, 光纤通信经过几十年的高速发展, 已经对经济、国防及人类生活带来翻天覆地的变化。由于通信信息在国家整体战略上的重要地位, 加上人们对多媒体高速宽带通信的需求日益增大, 光纤通信正好满足了各方面对高速视频带宽、各种综合数字业务、保密等需求, 所以对光纤通信得以快速增长。从近几年来看, 我国已经完成了个大运营商的长途骨干网络的大型光纤通信系统的构建。以铁通为例, 早在2003年就相继建立起了京沪穗环, 西南环, 东北环, 西北环等重要长途骨干DWDM网络。而国防通信的光纤化早在10年前就基本完成。全球国际性的电信海底光缆大量铺设, 长途电信网络主干线、居间中继网络光纤化, 以及许多国家信息高速公路战略的实施光纤化的趋势, 使得全光网络通信已经成为了光传输发展的必然。

4 迎接光通信网络时代

随着信息智能技术的发展, 国家信息高速公路和广电网、互联网、电信网的“三网合一”的持续展开, 人们对信息的需求大爆炸时代已经来临, 而在众多的通信传输媒介中, 无线网络由于频带的限制不可以满足这种日益增长的带宽需求, 而光纤全光网络系统以其超大容量, 稳定可靠, 保密性强, 网络可扩展, 网络结构开放透明等优点已经成为了不二的技术选择。随着IPV6技术的日益成熟, 人们对IP的定位需求越来越多。IP over WDM方案自然就顺势诞生出台, 它使光传输层被赋予了更多的交换功能。到现在为止光交叉连接系统已经大规模投入了商用。展望21世纪, 世界各主要国家都纷纷制定了信息发展战略而信心高速公路的发展战略是其战略的核心, 基于此种发展形势, 我国应把发展全光网络战略放在重要位置, 积极探讨出发展我国全光网络的路子, 以科学发展观为指导, 实现信息产业的可持续发展, 为全光网络大竞争的到来做好我的准备工作。

光通信技术 篇2

宽带城域网的建目前正成为电信建设的热点。

由于DWDM技术的巨大带宽以及传输数据的透明性，人们一直希望能把DWDM作为城域网中的传输平台。

在长途传输时，由于DWDM采用了EDFA将光信号直接放大，节省了许多的电中继设备，从而在很大程度上节约了成本。

再者由于电中继传输距离加长，对激光器的色散容限以及啁啾特性也提出了较高要求。

这些技术的应用又提高了系统成本。

尽管这些高性能的器件和部件价格不菲，但是由于广域网传输距离很长，DWDM系统中很多波长通道共用光纤和放大器，所以依然可大幅降低成本。

1.2 光纤宽带接入技术

在各种宽带接入技术中，光纤宽带接入的技术是最有潜力发展的。

在光纤宽带接入时，因为光纤所到达的位置不同，有FTTB、FTTC、FTTCab、FTTH等不同的应用(统称FTTx)。

在FTTx中，除了FTTH是光纤已经到达最终用户之外，另外几种光纤离最终和用户都还差一段距离，光信号终接后，还需要采用金属线或者无线接入的技术，才能达到最终接入。

FTTH是光纤宽带接入最终方式，它可以提供全光的接入，因此它能充分利用光纤的宽带特性，为更多用户提供所需要不受限制的带宽，充分满足了宽带接入的需求。

在FTTH应用中，主要采用点到点的P2P技术和点到多点的xPON技术，也可以称作是光纤有源接入技术和光纤无源接入技术。

1.3 走进电信基础网络的城域光以太网技术

光以太网技术在光城域网构建中最为主流技术之一，它使得以太网的优越性扩展到了城域网范围，并且也是具有很好的扩展性，它能非常方便地扩展用户的数量。

达到提高光以太网的可运营、可管理能力，该技术一直是主要发展方向。

简述空间光通信技术的发展及思考 篇3

关键词：空间光通信；技术；发展

中图分类号：TN929.1

近年来，人们对空间通信技术的研究越来越深入，空间技术尤其是大功率轨道运载技术及大容量通信卫星技术的成熟，促使了空间光通信技术的发展。然而在这个信息量呈爆炸性的时代里，人们对高传输率的通信技术越来越迫切，而传统的空间卫星通信技术已经很难适应现代社会快速发展的需求。空间光通信技术作为现代科技发展的重要成果，能够有效地提高通信数据的传输率，为现代社会的发展提供技术保障。

1 空间光通信技术概述

随着现代科技的发展，人们对空间通信技术的已经取得了飞速发展。传统的空间通信技术是以微波为载体，这种空间通信技术已经很难适应现代社会发展的需求了。而空间光通信技术是以激光为载波，以大气作为传输介质的光通信系统。空间光通信技术结合了光纤通信与微波通信的优点，有着通信容量大、传输速度快的特点，空间光通信技术在当今社会中有着不可忽视的作用。在空间光通信技术中，大气传输激光通信系统是由两台激光通信机构成的通信系统，它们相互向对方发射被调制的激光脉冲信号，接收并解调来自对方的激光脉冲信号，实现双工通信。

2 我国空间光通信技术发展现状

随着社会的进步与发展，人们对空间的探索越来越迫切、越来越深入，卫星技术作为空间探测的一种重要手段，卫星技术可以为我国对空间的探测提供技术保障，进而更好地开展空间探测。然而随着空间通信技术的发展，以微波为载体的空间通信技术已经很难满足现代社会发展的需求了，在一些发达国家，人们对空间光通信技术的研究已经取得了飞跃性的发展，而我国受经济、科技等条件的制约，对空间光通信技术的研究起步比较晚。起初，我国对空间光通信技术的研究还只能借鉴国外的研究成果，再应用于我国科研工作中。随着我国经济水平的提高，科学技术的发展，我国空间光通信技术已经取得了相当不错的成就。在“十五”和“十一五”期间，以海洋二号卫星平台为搭载平台，成功进行了我国首次星地激光通信试验，该项目标志我国的卫星光通信技术已进入空间试验阶段[1]。随着连续波大功率半导体激光器技术、自适应变焦技术、空分复用和智能天线等技术的不断发展，光通信在传输距离、传输容量和可靠性方面都有了很大的改善，适用面也就越来越宽了。在“九五”期间，我国研究者开始研究激光大气通信理论、空间通信技术，在大气通信理论研究的基础上对空间光通信跟踪技术进行了相关的研究，并取得了较为显著的成就。

3 空间光通信关键技术

3.1 APT技术

APT（atom probe tomography），原子探针层析技术，可以确认原子种类并直观地重构出其空间位置，相对真实地显示材料中不同元素原子的三维空间分布，成为目前空间分辨率最高的分析测试手段[2]。APT属于一个服务器系统，当服务器网络产生信息时，APT服务器就会在链路中开始扫描，确认信息通信的双方，扫描出通信双方的方位，進而进入到捕获阶段。当通信目标被锁定后，APT服务器就会进行通信连接，完成光通信。

3.2 天线技术

随着空间光通信技术的发展，实现空间光通信已经不再是传说，为了更好地满足空间光通信的性能，完成光通信系统的双向互逆跟踪，在空间光通信系统中会采用收、发一体的天线。天线技术利用信号在传播方向上的差别，将同频率、同时隙的信号区分开来，进而优化频谱资源，保障空间光通信稳定、可靠。天线技术主要由天线阵、波束形成网络、波束形成算法三部分组成，当空间光通信系统产生信息通信时，天线技术就会通过波束形成算法，算出光通信系统的发射功率，发射天线负责光束的发射，接受天线负责光束的接受，进而有效地降低光信损失[3]。

3.3 捕获技术

捕获技术作为空间光通信技术中的核心技术，是空间光通信系统实现通信的先决条件。捕获技术通过对目标上特定光点的监视和跟踪来完成运动捕捉的任务，在空间范围内，利用捕获技术来捕捉空间点的运动轨迹，进而确定这个空间点的具体位置，为空间光通信的实现创造条件。

4 空间光通信技术的发展及应用

随着现代科技的发展，空间光通信技术的可行性已经得到了解决，有效地推动了现代社会的发展。然而在当今社会发展形势下，不断研究空间光通信技术，真正实现星际自由空间光通信将成为世界各国共同要面临的问题。空间光通信技术结合了当代光纤技术与微波技术的优点，有着高发射功率、接收灵敏度高的特点，空间光通信技术正在逐步取代以微波为载体的空间通信技术。在这个信息化高速发展的时代，信息正以爆炸性的趋势增长，空间光通信技术作现代科技研究成果，能够保障光通信系统的可靠性、稳定性，满足现代社会发展的需求[4]。然而伴随着广播电视、互联网、电信网三网的融合，数字化、智能化控制系统已成为现代通信技术发展主要方向。在这个竞争日益激烈的国际化背景下，我国空间光通信技术要想更好地服务社会，就必须用发展的眼光看待问题，实现空间光通信系统的智能通信、智能控制、数字化控制，进而节省更多的成本。同时，空间光通信将作为一种主要手段进入宽带接入市场，特别是那些通常没有光纤连接的中小企业。微波系统和自由空间光通信系统在许多方面可互为补充，前者能提供大区域内低速通信，而后者能提供小区域内高速灵活的连接。各种系统的无缝连接能使用户得到更方便的服务。另外，微波系统还可与自由空间光通信系统互为备份，在天气恶劣甚至无法进行光通信时，启动微波通信系统，可以大大提高通信系统的适用性和可靠性。当前我国对空间光通信技术的研究越来越深入，且取得了较为显著的成果，空间光通信技术将为我国社会的发展创造更多的价值和财富，促进我国综合国力的提高[5]。

5 结束语

空间光通信技术作为现代科技研究的重要成果，在现代社会中有着不可替代的作用。空间光通信技术有着高发射率、高灵敏度、安全保密性好等特点，能够有效地满足当前世界各国对卫星通信的需求，随着空间光通信技术的不断发展，传统的以微波为载体的空间通信技术将被空间光通信技术取代，并广泛地应用于现代社会发展的各个领域，为世界各国的科研工作提供技术保障。

参考文献：

[1]孙兆伟，吴国强，孔宪仁.国内外空间光通信技术发展及趋势研究[J].光通信技术，2005（09）：61-64.

[2]易成林.自由空间光通信技术的发展现状与未来趋势[J].现代商贸工业，2007（09）：263-264.

[3]廖淑珍.空间相干光通信零差QPSK系统相位估计研究[D].长春理工大学，2011.

[4]于思源，马晶，谭立英.自由空间激光通信技术发展趋势分析[J].光通信技术，2004（12）：47-50.

[5]张文涛.自由空间光通信技术及国内外发展状况[J].量子电子学报，2003（03）：269-272.

可见光通信的信号改进技术 篇4

可见光通讯在所谓的频谱危机提供了一种经济的解决方案。爱丁堡大学该项技术则能在基于LED的可见光通信链中实现双极性信号到单极性信号的转变。通过对双极性信号使用脉冲整形滤波器, 将脉冲的负值部分转化, 净效应显著增加了信号传输速率。该方法可以很容易地集成到LED照明设施上, 使用低成本的终端设备实现可见光通信。

该系统用于通信领域, 特别是针对移动设备和数据提供商之间的连接造成的瓶颈问题, 例如室内通信、医院、体育场馆、航空、安全与军事、水下通信等领域。

该实验室成果申请了专利, 外方期望以技术许可等方式开展合作。

光纤通信技术通信论文 篇5

光纤通信技术在广播电视中的应用初探【1】

【摘要】随着我国的科学技术水平在不断的提高，一些新的技术在实际生产生活中得到了广泛应用，提高了人们的生活质量，促进了工作的整体效率。

广播电视领域运用光线通信技术就显得比较重要，这一技术的应用对广播电视传输效率以及质量水平的提高就有着积极作用。

本文主要光纤通信的主要系统以及光线通信传输的特性加以阐述，然后结合实际，对光纤通信技术在广播电视传输当中的应用进行详细探究。

【关键词】广播电视传输;光纤通信技术;应用

引言

从近些年我国的光纤通信技术的发展现状来看，其中在广播电视领域中的应用发挥着积极作用，成为广播电视传输的重要支持技术，对传输效率以及质量的提高发挥着重要作用。

通过从理论上加强广播电视传输中光纤通信技术的应用研究，就能从理论上进行深化，从而进一步促进光纤通信技术的应用质量水平提高。

1光纤通信的主要系统构成以及光线通信传输的特性

1.1光纤通信的主要系统构成

光纤通信的系统是通过多个部分组成的，光纤通信系统是通过光波作为载体的，并将光纤作为传输介质，光纤通信主要是由光发射机以及光接收机，光中继器以及光纤连接器和耦合器无源器件所组成[1]。

光模块则是光纤通信系统当中比较核心的器件，这一器件的性能对整体通信系统传输的质量就有着直接性的影响。

系统构成当中，光发射机是比较重要的，主要的作用是进行光电转换信号;

光接收器部件则是通过光检测器以及光放大器构成的，主要是将光纤以及光缆探测器光转变为电信号，在弱信号电平经放大电路发送到接收机;

系统构成中的中继器部件，则是通过光检测器以及光源和判决再生电路所构成的，主要的作用就是作为光信号传输衰弱的补偿，以及对脉冲波形的校正;

系统构成中的光纤构建就是把一个调制的光信号对电缆以及光纤长距离传输，耦合到光检测器接收器进行发送信息，这样就完成了整个任务;

系统中的光纤连接器也是比较重要的部件，主要是用在耦合器中。

1.2光纤通信传输的特性分析

光纤通信技术的应用中，对信号传输的效率以及质量提高有着积极促进作用。

光纤主要是通过高纯度玻璃材料进行制造的。

线路主要是通过光纤以及光纤接头和连接器进行组成的，而光纤则是通信线路的主体部分。

在光纤的使用过程中，就成为容纳多根光纤的光缆，线路的性能是通过光缆内光纤传输特征所决定的[2]。

当前对光纤的使用有着多种类型，如单模的光纤只传输主模，沿着光纤的内芯进行的传输，这就避免了模式射散造成单模光纤传输频带宽的情况，对大容量以及长距离的光纤通信比较适用。

还有一种类型就是多模的光纤，工作的波长下多模式在光纤当中进行传输，在受到色散的因素影响下，光纤传输性能就相对比较差，频带方面也较窄。

光纤通信传输过程中，造成光纤损耗的因素比较多，其中主要的因素就是吸收损耗以及辐射损耗和散射损耗，光纤的损耗和光纤通信传输距离长度以及中继距离选择有着直接关系。

2光纤通信技术在广播电视传输当中的应用

将光纤通信技术应用在广播电视传输过程中，就能通过多种方式进行应用，在非压缩传输方式的应用方面就比较重要。

这一传输方式主要是广播电视信号的传输中，信号能从信号源到终端设备不经过处理，这一技术在广播电视的现场直播过程中比较常用[3]。

这一通信传输的技术对设备物理距离的要求比较严格，为能对传输效率的提高，就要采用主设备以及冷设备来实现单边信号传输，这就能对双光缆的优势得以充分发挥，对信号的传输性能也能有效提高。

广播电视传输过程中对光纤通信技术的应用中，通过光缆作为传输的介质，SDH作为传输的平台实施传输。

通过光缆网络作为基础，就能实现数字化数据传输。

压缩传输通信技术的应用中，是信号在传输前在压缩设备的应用下，对光波信号实施压缩，这样就能有效减少信号占用的空间，能有效满足多样化的数据传输，这一技术的应用在独立性方面比较突出，占用的空间也比较少等[4]。

具体操作过程中，技术人员按照最大限度保障传输信息稳定及时性，把压缩传输以及非压缩传输的方式进行结合应用，这样就能有助于广播电视传输的质量效率水平提高。

广播电视传输工作实施中，对光纤通信技术的应用，非本地区光纤电缆再者中心点TER机房汇集，通过传输电路连接到机房覆盖范围。

为能更好的保障传输数据的完整性，通过解码器应用对传输的信号实施压缩解码，就能获得AIS信号，再和网络适配器进行结合，对信号长距离输送到IBC机房，就能对节目信号实施解码处理。

3结语

综上所述，广播电视传输过程中对光纤通信技术的应用，要注重和实际的情况紧密结合，在此次对光纤通信技术的研究分析下，就能从理论层面进行深化，从而进一步提高广播电视传输的质量。

参考文献

[1]刘卫红.光纤通信技术的发展及其研究[J].山东工业技术，(23).

[2]范秀国.浅析电力通信中光纤通信技术的运用与影响[J].通讯世界，(04).

[3]任爱辉.光纤通信技术在电力系统调度自动化中的应用[J].低碳世界，2016(34).

[4]裘建开，庄建勇，何君杰.光纤通信技术的特点及其应用分析[J].信息化建设，2015(11).

通信技术对网络传输安全性的要求【2】

【摘要】通信网络在快速发展的同时，受到诸多因素的影响，削弱信号强度，网络传输安全性受到质疑。

因此，在通信技术的应用过程中，网络传输安全性应放在第一位。

保证网络通信安全需要从防范机制的建立、防范问题的查找和网络传输安全问题的解决入手。

面对众多的通信干扰问题，我国应不断的革新通信技术，保证其先进性。

【关键词】通信技术;网络传输;安全性;要求

移动通信产业发展迅速，在人们生活、娱乐和工作中发挥了积极的作用。

并且随着科技的发展，移动通信信号的质量增强，移动通信的应用范围较广。

微商迅速崛起，以微信、微博为主的网络通信技术成为普通民众的热爱，而航空航天企业、国家卫星系统的设计上均使用了通信技术，由于通信技术在使用过程中存在一定的安全隐患，因此必须得到重视。

保证通信技术的安全才能维持其可持续发展，未来以微电子和多媒体为基础的技术产业链将构建，保证网络传输的安全性则是其必然要求。

1通信技术行业安全问题的现状

1.1无线通信安全分析

目前，我国移动通信业务发展迅速，使用人数增加，服务领域扩展。

在工业、军事等领域，移动通信业有着广泛的应用。

但是随着无线通信技术的发展，基站开始覆盖于偏远地区，基站的辐射信号就会受到影响。

同时，移动通信信号的影响因素增多，无线通信干扰也成为通信安全的重要起因，由于基站的设计过程中存在漏洞，加上城市周边安全措施少的影响，移动信号相对较差，移动安全隐患大量存在。

无线电的输出功率远大于额定功率，导致设备的负荷增大，出现互调干扰现象，并且主要体现在发射端和接收端。

1.2移动通信安全与发展

目前，移动通信系统面临的安全隐患包括信息丢失，垃圾短信侵入等。

现阶段，移动通信在人们生活中的地位不断提高，新媒体也随之出现，移动通信作为较为先进的通信方式被普遍使用，掌握新媒体的应用方式是保证移动通信安全的主要手段之一。

但是移动通信使用过程中，尤其是信息传输过程中，安全隐患依然存在。

新时期网络变得更加方便，微信、支付宝等网络软件都可以提供消费、转账功能，而这恰恰给不法分子提供了机会。

网上购物等行为带来的密码丢失，金钱被盗现象大量存在。

光通信技术 篇6

关键词：EPON技术；配网光通信组网；模式；建设

中图分类号：TN929.1

随着全球电网建设进入了一个全新智能的时代，使得数字化配电网的建设受到了各国的广泛关注，各个电力企业也开始注重电力技术方面的改革，智能电网的建设则是电力企业技术改革中最重要的一项工作。EPON特有的无源技术使得其建设、管理和运营的成本都不高， EPON的运行速度质量也十分优秀，能够满足配网通信系统的要求，并且由于我国土地面积辽阔导致配网通信系统分布十分广泛，网点数量较多，所以EPON这项成本不高、维护简单的通信系统成为我国数字化配网的最优选择。

1 EPON技术

1.1 EPON技术的工作原理

EPON技术依靠的技术手段主要是多点控制协议手段，通过密集波分复用技术的引入达到单根光纤可以双向传导的作用。EPON采用的是以吉比特以太网为支持的无源光网络技术，每秒钟的传输速度可以达到1.25G bit，而且可以将信息传送到20千米以外的地点。EPON技术主要是以树形结构进行信息的传输，掌管着信息通道分配和连接的网络终端处于中心局端，网络的连接方式则遵循1：N（N=2，4，8，16，32，64）模式。同时网络传输过程中的上、下行速度和模式也是不同的，从终端到下行网络单元依靠的是数据广播模式，在该模式下需要注意标识的设置和单元网络间的关联。而上行数据的传输采用的则是时分复用技术，其运行的基础是各个网络单元可以共享的模式进行传输，并且不同的网络单元都有专属的运行时隙，供传输的信息按照特定的轨迹进行独立的传输。

1.2 EPON技术的特点

EPON技术最主要的技术特点就是运行和管理成本较低、易于扩展和日后的升级发展。EPON网络系统的铺设主要是在分支器处，不需要外接电源，且没有额外的电子元件，较少占用局端资源，运行初期不用投入很大的成本，而后期的扩展也非常简单，这些因素都导致EPON的后期收益及经济效益较好。EPON的另一个技术特点是其网络组成结构不是很复杂，这样的结构导致其后期维护也较为简单。EPON技术依靠的是分支器等无源元件來连接局端和用户，不需要额外的电源和专门的机房进行管理维护，因此其运行成本和维护成本都较低。

1.3 EPON技术的应用和发展前景

EPON技术的开发使得网络光纤线路终端的运行方式得到了创新，实际的信息覆盖范围更大，并且更加符合通信系统的运行要求，操作也较为容易，能够兼顾容量和资源。而且由于EPON的结构和组成元件较为简单、对运行要求和环境要求也较低，所以可以在室外铺设，管理和维护工作也较为简单。并且采用EPON技术可以使不同网络间的连接变得更加迅速和高效，不用额外的进行格式的转换，在保障高质量传输效率的同时有效地降低了管理和运行成本。尽管EPON技术仍有着一些不足，但随着该项技术的研发和创新，以EPON技术为支持的网络运行模式必将在未来电力技术改革和发展中占有相当重要的地位。

2 EPON配网光通信组网模式

2.1 EPON独立组网模式

EPON的独立组网模式是指在配网光通信网络中只使用单独的EPON光通信技术，EPON技术覆盖从配网终端到控制中心的整个过程。以独立组网模式运行的EPON通信系统具有较强的可靠性并且对环境的抗性较好，只有极恶劣的环境才会引起整个组网的故障。此外，EPON独立组网还具有维护简单、抗电磁波干扰和抗多点失效等优点。虽然EPON独立组网模式存在着许多优点，但是它也存在着一个十分显著的缺陷，就是产生了较为严重的光纤资源浪费，造成这个缺陷的原因是因为EPON独立组网模式的运行必须自己单独占据一个光纤资源，而且光纤需要将配网终端和配网控制中心进行连接，这就不可避免的延长了光纤铺设的距离，从而造成了光纤资源的浪费。

2.2 EPON/SDH分层组网模式

EPON/SDH分层组网模式是指在配网终端使用了EPON技术而在变电站和配网主站使用了较为传统的SDH技术，这种组网模式被称为EPON/SDH分层组网模式。该模式的一个显著优点就是能够有效地减少光纤资源的浪费，光纤可以直接连接配网终端和变电站，节省了变电站到控制中心间的光纤资源。但在运行稳定性和可靠程度方面较差，优点是由于SDH环网的自愈功能，使得变电站到控制中心间的通信稳定性较好，但是SDH光通信网络运行过程中需要资源的转换，是一种有源设备，对恶劣环境的抗性较差，同时该模式的维护也较为复杂，成本较高。

2.3 混合组网模式

混合组网模式是根据不同组网模式的优缺点对其进行改进和组合，通过不同组网模式的组合尽可能地避免各个组网模式中存在的缺点，我们可以根据电网覆盖地区的地理环境等因素进行适合的混合组网。混合组网分为两种模式，时间混合组网和地域混合组网。时间混合组网是指在不同的时间改变组网模式，地域混合组网是指在不同的调控距离间使用不同的组网模式。混合组网模式的优点就是组合较为灵活，可以根据网络数据运输的具体情况进行模式上的调整。尽管混合组网模式是取不同组网模式的优点构建的，但是它也存在着一个较为明显的缺点，那就是多种组网模式的混合使得网络拓扑结构变得很复杂，增大了管理运行的难度。

3 基于EPON技术的配网光通信网络建设

3.1 配电自动化对通信系统的需求

配电网自动化的建设需要现代化通信技术对配电网运行和管理进行全方位的监测、管理和调控。配电网自动化的组成则包括配电主站系统、配电网的监测系统、通信运输系统和配电网终端系统，通信系统连接着整个配电自动化，对配电自动化信息的传输和运行起着十分重要的作用。

3.2 基于EPON技术的配网光通信网络建设方案

基于EPON的配网光通信网络具有稳定性高、抗环境干扰强、满足双向通信等优点。因此，EPON光纤在铺设时通常采用贴合电线架构的模式，尤其是新建设的配电网络可以与电线架设同时进行，能够提高施工效率，节约铺设成本，另外EPON光纤入户可以为不同网络的联合提供平台，利于电力企业业务的扩展。

3.3 基于EPON技术的配网光通信网络应用效果分析

目前，我国已将EPON技术应用在配电自动化通信网络中，2012年建设的西安配网光通信网络就是采用的EPON组网模式，包括变电站配电网的全部数据业务都通过EPON技术实现了配电网运行的自动化，并且EPON技术还解决了电力配网过程中开闭所无法控制的问题和部分线路运行过程中存在的问题，扩大了城市的供电范围，提升了电力运行的质量和效率。

4 结束语

随着电力企业技术改革的逐渐深入，电力企业对配网光通信网络的建设也越来越加重视，因此EPON技术也逐渐受到了电力技术人员的重视。本文简单介绍了EPON的技术原理和不同的光通信组网模式，并分析了不同组网模式的优缺点和基于EPON技术在配网光通信网络建设中的应用。

参考文献：

[1]冯莉伟，马永红，王一容.EPON在配网自动化系统中的应用[J].电力系统通讯，2010（04）.

[2]杜喆，沈成彬，蒋铭.基于EPON技术光接入网的运行?管理和维护[J].电信科学，2012（08）：12-15.

光通信网络的不同技术探究 篇7

一、环网保护能力以及可靠性比较

PDH即标准同步数字系列的系统, 是在数字通信网的每一个节点上都分别设置有比较高精度的时钟, 而这些时钟的信号大多具有统一的标准速率。在环网保护能力上相对较弱一些。SDH以及MSTP在环网保护上具有强大的保护恢复能力, 并且保护倒换的时间不超过50ms, 具有比较高的保护性;OTN主要采用的是双环设计网络, 在保护上具有自愈保护功能, 并且保护倒换的时间也不超过50ms;DWDM即密集型光波复用, 在系统进行升级时, 能够最大限度的保护已有的投资。对于网络的扩充以及发展中, 不需要对光缆线路进行改造, 只是需要更换发射机以及光接收机就好。

二、宽带利用率的比较

SDH开销只占有3.7%, 然而由于需要预留保护快带, 因此, 宽带的利用率相对比较低;DWDM大幅度的增加了网络的容量, 能够充分利用光纤的宽带资源, 并且减少了网络资源的浪费;OTN开销量小于2%, 因此, 此项技术的宽带利用率比较高;ASON快带利用率比较高[2]。

三、业务承载能力的比较

PDH能够满足各种的业务承载传送的性能要求, 具有比较高的业务承载能力;SDH是比较适合实用性业务中分复用业务的承载技术, 但是无法解决实时性业务中的视频信号以及非实时性业务中以太网的传输问题, 在传输窄带业务时, 需要使用接入设备, 一般只提供点对点的通信信道, 难以满足大量共线式的通信信道的需求;MSTP具有很好的业务承载能力以及调度能力, 能够很好的提高其网络的速度, 减少成本;DWDM每一个环节都有独立的业务承载能力, 设备业务的接口比较丰富, 配置相对灵活;OTN采用的是TDM体制的复用技术, 在每一路的信号占用时间上固定的比特为组, 可以分为不同等级的速率, 实现从窄带到宽带的综合业务传输, 设备比较简单, 组网比较灵活, 集中维护比较方便, 不需要任何的接入设备, 可以支持语音等;ASON有着广泛的网络可扩展性, 业务度比较灵活, 同时还能够提高增值业务以及快速业务。

四、成熟度以及发展前景比较

PDH的技术还是比较成熟的, 在市场中有一定的前景;SDH技术比较成熟, 有着比较广泛的应用基础;MSTP具有很高的汇聚调度, 综合承载力, 有很好的生存性, 能够保证宽带运营的实施性, 从而实现业务的快捷以及方便的建立, 能够满足市场对于城域传输网的需求, 在今后的发展市场上有很大的前景;DWDM作为目前主流的长途传输技术, 在技术上具有很高的成熟度, 发展前景比较好;OTN在国内外的轨道交通领域中已经得到了比较广泛的应用, 作为西门子的专利技术是比较成熟的, 在专网需求方面能够给予研发以及更新, 发展的速度比较快;ASON是随着对网络管理以及降低运营成本的需求产生的, 并且逐渐的走向成熟, 发展情景比较好。

五、Qo S质量保证比较

SDH以及MSTP使用其中的VLAN来划分功能隔离数据, 采用不同的业务质量等级来保证重点用户的服务质量, 因此, 有很高的Qo S质量保证;OTN设备灵活的调度能力, 能够保证业务的质量成为可能;ASON提供网络级的可靠性以及质量保证[3]。

六、结束语

综上所述, 由于光纤媒质所具有的传输带宽大、传输损耗低, 抗干扰能力强等特点, 使光通信技术始终在通信基础网络建设中占据着主导地位, 并承载着通信网络中80%以上的信息流量。到目前为止, 尽管全球电信业务经历增长, 下滑以及慢慢复苏等阶段, 但是光通信技术的发展始终日新月异。对于光传输网络中的不同技术, 应该对其进行正确的了解, 从而在实际的应用中, 根据实际情况, 选择不同的传输技术, 实现其科学合理的应用, 能够节约成本, 提高其经济效益。

摘要：光通信网络中的技术主要有PDH、SDH、MSTP、DWDM、OTN、ASON这六类, 各种技术之间都有着自己的独特的优势以及劣势, 下面就对环网保护能力以及可靠性、快带利用率、业务承载能力、成熟度以及发展前景以及QoS质量保证进行比较, 研究其不同技术的特点。

关键词：光通信传输网络,不同技术

参考文献

[1]王永欢, 苑宝金.光通信传输技术的比较分析及光通信系统建设传输制式的选择[J].信息技术, 2011 (3) :216-217

[2]李忠文, 郝一亚, 孟志才.光通信传输网络延迟不对称差值精确测量技术及其应用[J].互联网天地, 2013 (2) :423-424

可见光通信及其关键技术研究 篇8

1 可见光通信的研究目的与现状

1.1 可见光通信的研究目的

无线通信系统的传输方式有很多种, 其中, 可见光通信是最为主要的一种。首先, 它的传播途径为射频传播, 利用频段的移动规律进行方式核准与转变。相对于传统的通信方式而言, 可见光的优势是非常显著的, 包括: (1) 可见光模式可以提供大量的数据宽带, 数据宽带的质量非常高, 数量也比较突出。它的使用方式与其他途径不同, 它可以不受任何管理权限的约束。在传统的通信技术中, 管理是非常严格的。其所有的程序都要受相应体系的控制, 在逐步提升维护成本的前提下才能够达到资源合理利用的目的。 (2) 可见光通信所搭建的平台更加合理, 网络构建方式更加安全。该技术的传播媒介是可见光, 所以它的传播地点是有限制的, 它不能穿过墙体来达到传播的目的, 介质会将这一部分阻隔在外界, 在物理阻挡的作用下将干扰性信号排除。这样也在一定程度上保证了信息的安全性与可靠性。 (3) 可见光通信可以在系统性的网络连接通路上进行输送, 在实际的网络搭建平台上进行灵活应用。它可以穿过一些信号的传播盲点, 在集约化与大数据化的系统上工作运行。

1.2 可见光通信的研究现状

可见光通信是在近几年来发展起来的技术方式, 它在我国的应用还不是非常的广泛与成熟。以可见光的通信系统组成结构为例, 分析它的主要形式与内容, 如图1所示。

如图1所示, 我们可以从中看出可见光的主要构成部分就是数字信号的光电转化器。系统将数字信号在激光器上进行调节, 在统一的天线上进行合理配置。当经过电信调制器时, 系统会将信号进行自动过滤, 在发生器与转换器双重作用下将通信信号转入。作为一项巨大的科技性工程, 我国也将此技术列入到单独的发展战略上, 在资源调整与课题开发的基础上达到多用户接入的目的。但是我国的多用户网络接入系统还不是非常完善, 所以更要对其关键技术的进行实际应用与开发。

2 可见光通信技术的简要论述

2.1 可见光通信技术的应用原理

可见光的基本原理是通过LED驱动器将信号传输到外界。但是它较为特殊的一点是, 可以将电信号转化为光信号, 光信号则能够对信号来源进行检测, 确定输送路径无误后在原有调制方式的基础上, 实现信号的控制与利用。可见光传输在光源的转化系统上将整体分为几个部分, 分别是发射、通道与接收部分。信号在预制的光源节点上进行输出, LED的光源街道则负责将传输路径引入。当无线信号到达顶端的时候, 再进行原有路径的复制。可见光信道包括上行链路与下行链路。下行链路主要是保证在移动过程中控制信号传输的节点位置, 使集中式的信号变为分散形式来源;上行链路则与之不同, 它是将分散变为集中的一种方式。可见光信道的运行结构如图2所示。

如图2所示, 我们可以从中看出, 它的整个路径的关键步骤就是对信源进行模拟。在波幅过滤器中对信息进行编号、重组, 接着, 将整体数据信号都传送到数字信道当中, 通过波形解码器的重置进行无线通信来源输出。

2.2 可见光通信的应用领域

可见光通信的技术性非常强, 应用领域也相对广泛, 包括: (1) 可见光通信可以应用在室内光源的照明中, 作为室内的无线通信调制端口, 将现实生活中的通信网接入。 (2) 可以在交通通信中发挥一定的作用。在街道照明、应急信息管理、光源的移动接入端口上进行制定。在现阶段的智能交通中, 我们都使用LED信号光源, 对汽车灯控进行管理, 实现交通理念的全自动化与信息化。同时, 它还能够为汽车的运行提供导航定位。 (3) 可见光通信以图像处理为主要方式, 将LED的信息调制到一个高度, 实现各室内终端设备的连接。例如室内灯光、计算机、电脑、打印机等设备之间可以通过一条无线端口进行连接, 实现各设备之间的串联。以智能交通系统为例, 探讨其在可见光技术的具体应用, 如图3所示。

在图3中, 我们可以看出, 应用可见光通信可以将车辆的具体信息都以LED具体光源的形式记录上。这样在系统的操控平台上就可以通过车牌号与位置进行载体之间的交互与监控信息输送。可见光通信技术将集约化的数据传送到基站中心, 管理人员通过对图像显示频的分析, 在车载终端的控制中心上进行管理, 实现大数据化的网络覆盖效率与综合性管理。

3 可见光通信关键技术的研究

3.1 可见光通信技术的光源

想要了解可见光的通信技术, 对其光源的探索是必不可少的。我们都知道可见光是通过LED信号传输的光照闪烁规律来完成的, 信号传输的特殊性就在于这种高效的立体系统是不能用肉眼进行识别的。它要完成在发送端上的明暗调控, 就要利用合理的条码标注。比如, 一般的光源传送将“明”标注为“1”, 将“暗”标注为数字“0”, 它们代表了数据流通的具体规则。其主要步骤如下: (1) 系统会将标注好的数字编码加以分类, 在光源中以数字流通的方式达到光纤信息传输的目的, 进而完成整个发送过程。 (2) 将光源在相应的探测接头中进行过滤, 调整明暗光源的解码模式。 (3) 通过在客户终端上译出光源所代表的数值, 在室内形成高速的室内接收端口。其次, 在工艺结构上, 系统可以对光源的LED调节模式进行合理布局。它会找出光源的任意覆盖点, 利用通信技术调节接收端的频率与信号, 在红外接收系统的规范模式中添加端口指令, 通信就会在高速传递的过程中逐渐稳固, 进而实现可见光通信光源的关键技术管理。

3.2 不同路径引起的ISI

在可见光通信的技术中, LED灯源的排列方式是非常重要的。为了使通信的技术性更强, 光照的光亮更加明显, 在路径的接口处通常会引入多个数据传播通道, 来达到合理排列组合的目的。一般情况下, 我们会在增大面积的基础上在房间的不同角落设置内部光源。当不同的光信号达到接收机位置时, 它就会有不同的机会产生ISI, 从而使得可见光的速度减慢, 使系统的传播途径减少, 性能降低。ISI是码间干扰的一种, 在很大程度上影响了通信质量与速度。

不同路径的延时分布结构如图4所示, 显示出不同的信道中因延时而改变路径的情况。我们可以从中看出, 当通信系统在主节点中分散开来的情况下, 主节点会将各组成部分在不同的路径处进行转化, 进而达到减弱ISI的目的。其具体实施措施主要有以下两种: (1) 在不同路径的调制器中进行空间转码, 将信号在主要节点处进行分散, 以多个渠道进行输送, 这样就可以在增加运输平台的基础上达到延时的目的, 以防信号拦截情况的出现。 (2) 我们也可以使用均衡滤波器进行信号转码。首先利用脉冲的平衡原则将不同路径的信号进行叠加, 信号波动会在冲脉的阻隔下形成一层保护界面, 我们要令冲脉的长度小于信号间隔的距离, 这样系统的宽带传输效率就远远高于原有的数值。但是因为信道的冲击概率不同, 所以在可见光通信的流动标准上也有着很大的差异。在系统进行标准化计算的过程中, 可以开启平衡器, 其性能就是改善信源的编码性能, 使光交传输在串行的子载波体上保持速度与稳定性的双重融合。这样也能在高效数据的调节频道上将光信号源发射出去, 降低ISI系统的干扰。

3.3 接收端硬件与软件系统的设计

可见光通信系统的接收端部分是非常重要的, 其硬件与软件的设计也可以说是其中的关键。可见光的接收端是由光电的测试模块、信号传递模块、通信信道流入模块、信号波幅的过滤模块组成的。各模块之间如果想要达到软件开发技术的有效性与可执行能力, 就要将各模块进行联合与约束。可见光通信软件属于单片的连接机体, 它有显示相关数据的功能。信号可以通过光检测装置进行无限制性的放大, 通过对其放大规律的观察, 使光限号变为电信号。接着, 系统对信号进行自动过滤, 在USB的转串口处将产生干扰的通信结构略去, 滤波会随着系统的整体变化而出现结构性的转换。但是, 我们不要忘记的是, 最终想要达到的目的是将原有通信路径还原。当信号解码模块以一定的速度向前发展时, 光电会在系统内形成自动的接收系统, 在各阶段上以波幅的放电形式进行规划。

4 结论

综上所述, 科学技术的进步也带动了可见光通信的发展。本文从可见光通信技术的研究现状为出发点, 对其工作原理与具体的应用领域进行探索。首先, 建立了可见光通信技术的基本模型, 证明了它是以光源为关键性技术、以LED通信传输为依托的宽带系统化技术。其次, 从可见光通信干扰性因素作为编码分析的方式得出分散通信的传播路径能够在一定程度上减缓干扰, 达到大数据输送的目的。所以, 可见光通信技术是对原有模式的延续与发展, 为我国多样化的网络接入方式创造了有利条件。

参考文献

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[2]何颖洁.基于USB接口的可见光实时音视频传输系统设计与实现[D].南京:南京邮电大学, 2014.

[3]刘芳.基于Direct Show的可见光实时音视频传输系统[D].南京:南京邮电大学, 2014.

[4]卢圣睿.基于白光LED的可见光通信系统的设计与实现[D].大连:大连海事大学, 2014.

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[7]闫辉, 王太峰, 刘毅, 等.对可见光通信技术应用的思考[G]//四川省通信学会2015年学术年会论文集, 2015.

[8]赵俊.基于白光LED阵列光源的可见光通信系统研究[D].广州:暨南大学, 2009.

光通信技术发展的新趋势 篇9

1 光通信技术的含义

光通信技术, 顾名思义, 就是一种以光波为传播媒介的通信技术。在通信行业中, 光波和无线电波是两种重要的传输媒介, 其中无线电波更广为人知。和无线电波相比, 光波频率更高, 波长更短, 因此传输的频带也更宽。与此同时, 光通信的容量比无线电波的大, 其抗外界干扰的能力也要更强。

众所周知, 光线包括可见光和不可见光, 其中不可见光包括红外线和紫外线, 光通信技术的传输媒介就是各种光线。按照不同的标准分类, 光通信可以分为有线光通信和大气光通信, 二者的传输媒介不同;按照光源的不同又可将光通信分为激光通信和非激光通信两种。在众多光通信中, 我们经常用到的有以下这些:光纤通信、红外线通信、紫外线通信、大气激光通信、蓝绿光通信等。这五种常见的光通信有着各自的优点, 比如大气激光通信保密性好, 传输容量大等;光纤通信则抗干扰强, 不受周围环境影响等。因此, 各光通信技术都有自己的用武之地。

2 光通信技术的发展现状

光通信技术本身起步晚, 在我国的发展也是经历了不少的曲折。目前而言, 我国已基本掌握了光通信技术各方面如光线、器件等的关键技术, 并逐步推广了光通信技术的应用。

1. 密集波分复用技术

密集波分复用技术作为上世纪末出现的重要通信技术, 对于提高光纤传输系统的容量起到了极大的作用, 因此其也被普遍运用于光通信里。光纤复用波最初只有2波, 如今也发展为1024波以上, 其中的迅猛发展可见一斑。随着技术的进步和社会的发展, 密集波复用系统在波长数和传输容量方面都迅速增加, 同时, 光传输的距离也在大幅度的扩展, 从最初的大约600千米扩展到2000千米以上, 不得不说, 光通信技术的发展速度不容小觑。

2. 光纤接入网技术

当今社会, 网络渗透到人们工作、生活的各个方面, 所以信息的输入和输出也需要符合广大人们的需求。为了将必要的信息高速地传输给用户, 满足用户的信息需求, 要求我们装有能进行信息传输的宽带网络, 更需要有好的用户接入部分。光纤接入网就是我们大众所用的关键技术之一。光纤宽带最终接入网络, 需要光纤到户, 光纤到户所提供的是全光接入, 用户可以享用不被限制的带宽, 因此可以很好满足用户的宽带接入的需要。在2003年之后, 我国推行了不少光通信技术方面的项目, 光纤到户也得到了较为广泛的应用, 且保持良好、平稳的发展趋势。

3.光器件EDFA技术

光器件EDFA作为线路的放大器, 有诸多的优点, 比如说增益高, 带宽较宽, 对光偏振状态不太敏感, 能够忽略多路系统中的信道交叉所带来的干扰等等, 因此, EDFA技术在光通信系统中也有重要的应用。光器件的EDFA技术也可应用于密集波分复用传输系统之中, 这一技术的应用极大地增加了光纤系统的所能够传输的信息的容量。不仅如此, EDFA技术的应用还能够增加网径大小和用户的数量, 正因如此, 我国的光通信技术中EDFA的应用很广泛。

3 光通信技术发展的新趋势

光通信技术作为一种新兴的通信技术, 具有广阔的发展前景和强大的生命力。

1.WDM技术的发展领域由长途传输转为城域网

光通信技术的发展趋势之一就是WDM技术的发展领域将从以前的长途传输转为城域网。城域网WDM的最大优势在于它的成本低, 和长途网的传输不同, 城域网的传输一般不超过100千米的距离, 在这一距离内长途网需要使用到外调解器和光放大器, 这二者在城域网中都可以省略。因此, 光传输的元器件的成本就可以有效的降低, 从而导致整个光通信传输系统的成本也能够减少。

不仅如此, 为了使得城域网WDM的业务成本变得更低, 充分利用资源, 我们又提出了粗波分复用的概念。粗波分复用是4、8和16个波长的典型组合, 这种粗波分复用系统对激光器的波长的精确度的要求非常低, 不需要有波长锁定器、致冷器等。由于粗波复用系统的资源消耗低, 尺寸小, 因此本着经济、节约和效率的原则来看, 粗波复用系统的在我国光通信技术中的城域网中将有光明的发展前景。

2. 新一代光纤的开发

目前光通信技术所用的光纤还无法满足人们的需求, 在可预期的时间里, 光通信系统的光纤的波段将会进一步扩大, 其能够传输的信息容量自然也会增大。当前为了满足干线网和城域网二者各自发展的需求, 国际上已经开发出了许多新的光纤品种, 比如G.655和G.656, 在光纤品种的研究与开发方面, 我国与国际先进水平也在逐渐接近, G.655和G.656这两种光纤在我国也开始大规模的生产。就目前状况而言, 常规光纤还是光通信中的主要的传输媒介, 但经过一段时间的研发, 微结构光纤的运用一定会更加的广泛, 结构多样, 功能强大的光器件也必然涌现。

3. 全光网络发展

我国传统的光网络虽然已经全光化了各个节点, 但在网络结点的地方使用的依旧是电器件, 这制约了我国的光电通信网的传输容量。从目前的光通信技术发展来看, 初步估计在即将到来的10年中, 光传输的速率将提高100倍。在如此告诉的光传输中, 电器件在网络结点中的应用必然无法满足时代的需要, 因此, 全光网络的实行是必然的选择。

在时代大潮的推动下, 移动电话、计算机网络、电视等三者的迅速融合和互联网用户的猛增, 使得WDM的发展有更重的任务和需求。为了满足广大用户的需求, 带有简易光交叉连接功能的光分叉复用设备也将随之产生, 为全光网络的实现提供必要的基础。此外, 在未来的全光网络中, 无源的光器件也会被广泛运用, 以便降低全光联网出现问题的概率。所以, 实现网络的全光能够形成端到端的一条“虚波长”道路, 帮助用户实现全光网络的连接。

4. 光学薄膜技术

我们正处于信息千变万化的时代, 因此光通信技术的发展情况对时代的进步有很大的影响。光通信技术的进步会大力推动光纤电子各个方面的革新和发展, 比如光无源器件、光纤放大器等。在光通信技术的发展进程中, 光学薄膜技术对于改善和提升光器件的功能有着重大的作用。光学薄膜技术可以促进光连路的耦合的效率, 也能够提高一些光学薄膜器件的性能, 比如干涉滤光片型器件等, 使之发挥出更大的功用。正是由于现代科技的不断进步, 我们对光通信方面的光学薄膜的材料、工艺等的研究也将更多, 这些新兴的研究也会更有力地推动光通信技术的进步。

5、光孤子通信

光孤子通信指的是一种非线性结构的全光通信, 光弧子通信的工作原理是根据光纤折射率的非线性光脉冲压缩和群速度色散所英气的脉冲展宽平衡, 在此情形下保持光信号的脉冲在高速率的远距离传输途中还能保持波形的不变。正是基于这个原理, 光孤子通信在波分复用之类的高速率、大容量的光通信中应用广泛。因此, 在发展日益迅猛的光通信技术中, 光孤子技术会采用长距离的高速通信。

6. 光通信技术将更好运用于物联网

物联网的迅猛发展对于光通信技术的应用也提出了更高的要求。物联网的发展需要接入、聚集和传输各种类型的信号, 在此基础上形成辐射全国、覆盖全国的物联网, 因此, 光通信技术必然会在物联网的发展中运用广泛。我们可以预见, 不管是传统的固定电话所形成的网络还是如今的移动手机所形成的网络, 都是要形成一个能够满足人们需求的泛在网。我们希望能随时随地掌握海量的信息, 获得足够的资讯, 因此通信网络技术也必须要能够满足我们的这种需求。物联网的承载量大, 通信技术自然不能落后。

4 结语

基于网络融合的光通信技术研究 篇10

1 网络融合的背景和方向

电信网络发展受运营商和基于开放互联网的视频服务(OTT)的影响,网络规模急速膨胀,网络全局流量模型向业务云端化和终端虚拟化转变,特有网络、设备及业务创新推动网络智能化转型。网络融合带来了光通信技术新发展。其中,光通信芯片集成工艺、通信网络层间融合、复用方式、传输速率、光电材料集成、智能控制、调试方式、业务得到飞速发展,元器件发展如图1所示。

网络融合中业务环境和服务对象发生了变化。业务环境变化,云计算大量应用,服务模式云端化;4K、8K视频业务的大量应用,数字内容宽带化;终端接入的开放,应用类型多样化,业务亮点层出不穷。服务对象变化,个人业务以语音、带宽、视频为主,集团客户以企业接入、专线接入和行业专网为主,互联网客户OTT以IDC租用,DC互联和后向保障为主,运营商网络从“专注前段”到“面向云端”,服务实现“双向化”。同时,互联网高速发展,网络融合渐成趋势。移动网络和固定互联网流量高速增长,对业务的接入和传送提出严峻挑战。电信网络业务百花齐放,网络业务界限逐渐模糊,高连接密度、网络接入界限逐渐模糊。传送网和接入网的发展需审视业务的划分和融合承载。网络融合的大背景下,光通信技术在光纤、PON和传输等技术开展新的研究。

2 新型光纤技术

光纤技术得到飞速发展,第一阶段100G低损耗光纤,主要特点是提高传输距离,无需增加成本;第二阶段400G有效面积低损耗光纤,主要特点是突破非线性效应瓶颈,提升可入纤功率;第三阶段1Tb-Pb,主要特点是少模多芯光纤,光子轨道角动量(OAM)光纤,光子晶体技术,空分复用和模分复用,突破香农极限。

光传输承载“宽带中国战略”,预测2020年固定宽带接入网用户4亿户,3G、LTE用户12亿户,固定宽带家庭普及率70%,3G、LTE用户普及率85%,城市宽带接入能力50 Mbit/s,农村宽带接入能力12 Mbit/s[2]。Mobile,Big Date,OTT和Cloud的应用,期待更大的容量、更低的成本,超100 Gbit/s成为必然,400 Gbit/s将成为主流。对光纤要求放宽了对色散和PMD的需求。但是需要改善更低损耗光纤,进一步提升有效面积,允许注入更高入纤功率,提升OSNR。

2.1 新型光纤工艺

为了更好地降低光缆的衰减,对光纤生产工艺进行创新,通过实验验证提升光纤有效面积和抗弯性能,降低了光缆衰减,提升系统OSNR,为400 Gbit/s系统提供优质传输介质。“VAD+PCVD+OVD”三步法实现内包层折射率下凹型波导结构来增强抗弯的领先技术。三步法可调节光纤中某一特定模式的泄露光纤信号,能进一步控制光纤的弯曲衰减(损耗)。“三步法”生产出光纤,VAD芯棒超低损耗,PCVD超强抗弯,OVD包层高效且低成本。试验验证光纤波长为1 550 nm时,光纤有效面积比G.652D增大60%,损耗小于0.185 d B/km。“三步法”制造光纤预制棒,突破传统“两步法”,制造工艺抢占国际技术高点。

2.2 光子轨道角动量(OAM)的新型光纤

电磁波也是光子,遵循粒二象性原理。1992年,科学家通过实验证实光子具有轨道角动量(OAM)。

如图2所示为光子轨道角动量(OAM)的新型光纤,由空间等相位面、横截面强度分布和横截面相位分布可以看出,OAM与现有通信电磁波维度完全正交,可大幅度提高通信系统容量。根据研究成果建立超长距离和超大容量OAM模式传输光纤研究。设计生产出HE模式和EH模式的微结构OAM空心光纤和多芯OAM模式传输光纤。光纤实现了50 km超长距离OAM信号高保真传输[3]。如图3为OAM模式的光纤测试画面。

光纤技术在融合中发展,追随着应用的脚步不断更新。

3 PON技术

3.1 PON架构

2015年开始,FTTH端口数比例进一步提升至60%和ONU数比例进一步提升至95%以上。GPON互通缓解成本压力,规模部署元年,满足FTTH发展新形势下的迫切需求。中国移动1G PON经10G PON到NG-PON2的发展,PON技术从面向固定宽带接入,向固定网络和移动网络等融合的统一业务承载平台演进。形成了基于光分路器的TWDM-PON和基于AWG的WDM-PON的技术架构(见图4、图5)。

波长规划,TWDM-PON下行已规划,上行规定多套可选方案,需要进一步明确上行波长方案的选用,TWDM-PON Pt P WDM ch选项多;WDM-PON未细化。NG-PON2在波长规划和无色ONU技术方案等方面有待进一步统一和完善,TWDM-PON业内已有演示系统,WDM-PON正开展试点应用(江苏移动),NG-PON2预计2018年以后技术成熟可商用,具体应用时间点和业务需求紧密相关。

3.2 PON在5G应用

PON作为5G回传和前传技术,高频率载波、高阶调制的引入使5G的小站覆盖范围进一步缩小,高带宽、高密度的需求使小基站覆盖场景在5G时代更为重要,宜采用低成本方案构建小基站的回/前传网络。以PON技术为主接入一体化皮站/飞站,是考量网络投入/产出因素的优选方案(见图6)。

以PON为主接入,PON成本更低、更靠近用户,可满足4G深度覆盖需要。PTN主要用于已覆盖区域。CMNet承载通过启用QoS满足时延、PDV等技术指标要求,不拥塞时单跳10~30μs,拥塞时高优先级业务单跳40~80μs。网络安全措施,小基站位于用户侧,存在安全隐患,主要措施是部署防火墙、安全网关,基站到安全网关采用IPSec。L3 PTN与EPC对接,基站流量经L3 PTN疏导后进入EPC。

4 光载射频技术和无源光网络融合

对终端用户提供宽带更大的服务是未来信息系统的发展趋势。FTTX/H可以实现用户端大带宽的有线接入,然而无线系统可以为终端用户提供方便、自由和灵活的接入方式。有线和无线的融合可以减少双重基础设施的建设,减低建设资金和运营成本。光载射频技术和无源光网络的网络结构有较高的兼容性,传输介质为光纤,解决无线接入和光纤接入带宽不匹配的问题。

4.1 混合接入系统

根据麦克斯韦理论得知,电磁波的光波是横波,光的传播方向和振动方向是互相垂直的。偏振方向相互正交的光波可以相互地携带数据信息,实现沿传输方向互不影响地传输,从而扩大系统的传输容量[3]。

利用Optisystem仿真平台搭建了混合系统的仿真链路。如图7和表1为混合网络可选择性接入系统结构及功能描述。激光器输出光载波信(f0)送入一个双电极马赫曾德尔调制器中进行光载波抑制调制,驱动波形为相位相差180°正弦波(fm),输出两个频率间隔2fm的一阶边带成分的光毫米波信号(f1=f0-fm,f2=f0+fm)。光毫米波信号通过一个光纤光栅滤波器使下边带光信号和上边带光信号分离。经过滤波器反射后的上边带信号(f2)的X偏振态光信号被下行信号通过一个单电极马赫曾德尔调制器进行强度调制[4,5],通过光纤光栅滤波器后的光毫米波f1下边带光信号经偏振控制器作用生成Y偏振态,与X偏振态正交。偏振合束器将Y偏振态光信号和X偏振态光信号合并为偏振态相互正交的下行光毫米波信号。混合光网络单元中,通过偏振控制器改变信号的偏振态,经过偏振分束器实现Y偏振态光信号和X偏振态光信号的分离,Y偏振态光信号经过带通滤波器成为无线上行链路的光载波信号,X偏振态光信号由光检测器恢复电信号。

4.1.1 上行链路

有线接入上行链路中,基带有线信号直接调制到Y偏振态光信号经过带通滤波器成为上行链路的光载波信号上,通过单模光纤传输到线路终端后通过光电探测器转换为电信号,由低通滤波后经过解调恢复原来有线接入上行基带信号。

无线接入上行链路中,无线用户端的无线射频毫米波信号被混合光网络单元的天线接收,先经过功率探测转换为基带信号,然后通过光调制器强度调制到预留的上行光载波上,经过光纤传输到光线路终端后由光电探测器转换为无线接入上行基带信号。

4.1.2 下行链路

有线接入下行链路中,混合光网络将X偏振态的光毫米波信号由光电检测器产生光电流,经过低通滤波器输出基带电信号。

无线接入下行链路中,混合光网络将X偏振态的光毫米波信号由光电检测器产生光电流,经过带通滤波器输出2fm的射频毫米波,信号放大通过无线天线发送给用户终端,无线用户终端利用射频本振对信号进行相干解调,经过低通滤波器后恢复下行无线数据。

4.2 仿真结果

仿真参数设置及测试数据如表2、表3所示。图8、图9为上下行链路误码率曲线,可以看出系统中有线接入上下行链路要求比无线接入上下链路好一些。主要因为有线信号比无线信号引入了较少的带内噪声,信号载波相位差也会减低无线链路传输性能。

注:本表的测试参数为带通滤波器BW=10 GHz,f0=195.1 THz(线宽1 MHz),f1=195.06 THz,f2=195.14 THz,fm=40 GHz,V偏压=4 V,NRZ速率为5 Gbit/s,NRZ码位为211-1,误码率为10-9。

注:本表的测试参数为带通滤波器BW=10 GHz,f0=195.1 THz(线宽1 MHz),f1=195.06 THz,f2=195.14 THz,fm=40 GHz,V偏压=4 V,NRZ速率为5 Gbit/s,NRZ码位为211-1,误码率为10-9。

如图8a和图9b所示为无线链路的误码率曲线仿真结果,图中可以看出随着接收光功率的减小,误码率呈不断增加的趋势。在对数坐标系中,误码率曲线大体呈线性。

从图8a、图9b和表2中看出下行传输眼图的睁开程度逐渐减小,但是传输60 km后依然比较清晰。上行传输的眼图也有类似的趋势,传输30 km至60 km损耗量相对较大,随着传输距离的增加眼图有一定程度的闭合,但是经过60 km传输后眼图依然清晰。由误码率曲线表明无线链路传输性能良好。

如图8b和图9a所示为有线链路信号的BER曲线和眼图。具体参数及数据如表3所示。

由表3、图8b和图9a可以看出上下行有线传输的性能基本相差不大。可见,随着光纤传输距离的增加,眼图睁开度逐渐减小,主要因为传输距离的增加使信号性能劣化以及光域的相位噪声在接收端转化为强度噪声,使信号性能下降。对接收端的电平判决和信号接收影响较少。从眼图的形态判断出上行链路传输性能良好。

混合光网络中分光器的分路可以获得适应有线传输和无线传输的信号,有线信号送给光网络单元中实现有线接入,无线信号送入基站实现射频无线接入,用户在有线和无线服务二选一,该融合网络可以通过在接收端的开关实现可选择的有线和无线接入方式,实现了共享接收端和发送端的设备资源,并大大节约信道资源。网络融合解决了基站结构复杂且成本高的问题,解决了有线信道和无线信道占有造成的信道资源的浪费。仿真实验验证该方案的可行性,通过对BER曲线及眼图等仿真结果的分析表明,此系统传输性能优越。

5 光通信技术展望

机载雷达向总装智能雷达(作为飞机的一部分组装)发展趋势,进一步提高隐形效果和性能指标,对光纤通信技术及传输介质提出更高要求。通信普通单模光纤产能相对过剩,光纤超低损耗、大有效面积单模光纤商用化,学术领域聚焦多芯少模光纤。400 Gbit/s和1 Tbit/s速率成为未来高速传输新的标准化焦点。光传送网绿色成为发展趋势,降低每比特传输能耗,实现提速,减少设备种类和网络层叠,实现网络融合,多层多域应用时网络效能提升,实现协同。

参考文献

[1]梁玉芹,成欣.电信服务业如何应对形象危机?[J].中国电信业,2015(3):20-25.

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[3]喻煌,李诗愈,刘志坚,等.400Gbit/s高速大容量光通信系统单模光纤设计与制备[J].光通信研究,2015(2):27-30.

[4]张俊杰.基于ROF-PON融合的混合接入网若干技术研究[D].北京:北京邮电大学,2015.

[5]安富.基于差异特征的红外偏振与光强图像融合方法研究[D].北京:中北大学,2014.

光通信技术 篇11

【关键词】光通信技术；用户接入网；光纤接入网

【中图分类号】TJ768.4【文献标识码】A【文章编号】1672-5158（2013）07-0141-01

随着人们的生活水平越来越高，对通信业务量的需求也逐渐提升。业务种类也随着科技的发展不断更新，电话、传真、计算机等通信形式不断地改进。接入网是指用户网络接口和业务点之间传送信号载体的网络实体工具。随着光纤技术的不断发展以及全业务在接入网中需求，网络中承载功能都是通过光纤构成接入网实现的。光纤宽带接入网已经成为了当前接入网的主流，在宽带通信接入网中发挥重要的作用。

1、基本原理与技术优势

光通通信系统光信号传送是通过大气为媒介实现的。工作原理简单，易于操作，只需要将两台端机放在合适的位置，并保证其路径的视距与光发射功率不被阻断就可以实现信息通信。光通通信系统主要包括激光器、光纤放大器、光纤发射系统与光纤接收机等。

随着科学技术的不断发展，网络接入技术的不断成熟，可以进行网络继而的形式越来越多。由于光通通信系统集众多优点于一身，因此被广泛应用。链路快速部署，由于光通通信系统不需要与其他系统一样要经过光纤铺设才可以工作，只需要在便于接收光纤信号的位置进行接收器的安装就可以，而且连接所需要的时间较短。宽带大，通过合理的组网方式，其传输速率可达到10GBb/s，其传输距离可达4km。安全保密，其波速具有联合会的稳定性，而且链路位置保密，不已被监听。另外，光通通信系统还包括了扩容、成本低、便于携带等优点，使其运用越来越广泛。

2、光通通信系统在运行中所存在的问题与解决

2.1 运行中存在的问题

随着光通通信系统的应用越来越广泛，接入网用户也将所遇到的问题反馈回来。对于目前的光通通信系统，在运行工作，主要存在以下几个方面的问题：（1）收发端信号缺乏精确对准，在系统运行的过程中，由于信号发射机与信号接收器在安装的过程中没有科学的摆放，导致两端没有对准，以及激光束没有对准，造成网络传输数据不全。（2）媒介的影响，虽然以大气作为传输的媒介方式比较方便，但由于大气稳定性不高，导致网络环境不稳定。（3）传输距离，虽然只需要两端机器就可以相连，但由于其传输距离较短，限制了全面的发展。

2.2 问题的解决

针对以上的问题，对准激光束才是解决系统两端信号收发不准的根本。现阶段在这些缺陷的基础上，扩束、多束等方法被普遍使用。扩束法虽然可以将激光的光束进行扩散，但却影响了接收端的能量密度，从而导致传输的速率变慢以及传输的距离减短。多束法主要是通过多个发射镜与激光器在同一个角度同时发射激光束。因此，在接收端就可以收集到大量的激光光斑，通过多束法，不仅提高了信号接收面积，还提高了能量密度，最终解决了扩束法没能解决的问题。

3、 光通信技术在用户接入网中的应用

3.1 闭环应用方案

在用户接入网中，为了提高其网络服务质量，关键就在于网络的优化，而网络的优化离不开传输线路闭环建设。在接入网的过程中，由于光纤到位程度不够，导致接入网更多的进行链型组网模式，这种模式的节点并不具备保护状态。为了提高整体的网络服务质量，就必须进行闭环建设。在建设的过程中，结合光通信的技术特点，在不铺设光纤或光缆的前提上，加大带宽，实现链型网络向环形网络的转变。并结合线路保护方案，提高网络的安全性与可靠性。

3.2 基站互连方案

由于电缆铺设不方便，导致部分基站无法接入电缆，导致了网络线路容易出现中断。因此，在各个基站之间，可以采用无线设备进行互联来实现网络线路的畅通，并扩大其业务的覆盖面积。在互连的过程中，要建立中心站点，将基站的运行信息进行收集。另外，光通通信系统设备可以与传输设备直接进行组网，并输出信号，将业务链路输送出来，实现基站互连的作用。光通通信技术在基站互连中所具备的优点：（1）带宽充足，可以直接承载业务；（2）可以进行透明传输，使网管信息的传输不受影响。

3.3 传输方案

由于在城市的建设中铺设电缆是比较困难的，导致部分地段的光缆资源严重不足，造成了基站无网络接入， 影响了用户接入网的应用。因此，为了解决这样的问题，实现高带宽的连接，就必须在城市的无电缆地段建设微蜂窝站，扩大网络的覆盖范围。光通通信技术在蜂窝站中的优势就在于通讯设备绿色环保，无污染无辐射，安装方便；（2）安装容易，不会对楼房、屋顶结构造成影响；（3）安全可靠，防雷性能好；（4）带宽较高，网络线路较好。

结束语

综上所述，随着人们的生活水平的提高，对通信要求越来越高。为了满足人们的需求，光通信技术就必须通过各种技术的研究，光通通信技术以其灵活方便的优点展现在人们面前，还具备了低成本、高容量等特点。随着其技术不断提高，在军事上、高层建筑上以及校园中都被广泛应用，最终满足人们对通信的需求，因此，光通信技术在用户接入网中的应用越来越重要。

参考文献

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[4] 刘阳敏. PON技术在宽带接入网中的应用[J].中国新通信，2013. 02（03）：65-68

浅析光通信领域前沿技术的运用 篇12

光通信系统包括两类:导行和非导行。在导行的光波系统中,由发送机发射的光束是空间限定的,目前的导行光波系统都使用光纤;在非导行的光波系统中,由发送机发射的光束在空间传播,与微波传播相似,但与微波系统相比,其光束主要是向前传播(由于波长短),主要应用于收发信机的精确点对点通信中。虽然大多数光波通信系统主要是光纤通信系统,但目前非导行的光波系统已经成为光通信领域中的前沿技术,并得到了长足的发展和应用。

2. 非导行光波系统的概述

非导行的光波系统中,无线激光通信(OWC)又称自由空间激光通信(FSO),它不使用光纤等波导介质,是直接利用激光光束作为信息载体在空间传递信息的一种通信方式。可以利用无线激光通信技术进行语音、数据、电视、多媒体图像等的高速双向传送[1]。无线激光通信技术不仅包括深空、同步轨道、低轨道、中轨道卫星间的无线光通信,还包括地面站的无线光通信,是目前国际上的一个研究热点。

根据使用情况,无线激光通信可分为:点对点、点对多点、环形或网格状通信,也可以把它们组合起来使用。光有一定穿透能力,光在自由空间的传播介质有近地面大气层、远离地面的深空和水三种,因此,根据其传输信道特征则又可分为:大气激光通信、星际(深空)激光通信和水下激光通信[2]。

3. 光通信技术的运用设计

光通信以自由空间为光导,在无线光通信系统中,大气信道随机变化,对通信产生较大影响,并且通信设备由于受外力影响处于微动状态,必须根据这些新的特点来进行应用设计。

3.1 光发射的运用设计

光发射包括:电信号的编码调制,激光器和激光器的驱动电路。如图1所示。

其中,激光器的驱动电路要设计成支持恒定的偏置电流和调制的电信号。经常利用伺服环保持平均光功率的恒定。激光器的阈值对工作温度敏感,而且发送机的阈值电流也随发送机的老化而增加,必须对激光器的偏置进行控制,一般通过一个光电二极管检测激光器的输出,产生一个控制信号用于调节激光器的偏置。驱动电路要能动态调节偏置电流并且保持调制电流不变。

激光器的斜率效率通常随温度增加而减小,经常采用热电制冷器来均衡激光器的温度,一种包含设计双环反馈电路的驱动电路能同时自动调节偏置电流和调制电流。激光器中有一个负温度系数热敏电阻,可通过这个热敏电阻来监测激光器的工作温度,用于控制流入制冷器的电流方向来控制制冷器制冷还是制热[3]。

电信号需要根据实际的需要进行编码。调制方式有多种,比如开关键控调制、脉冲位置调制、差分脉冲位置调制、数字脉冲间隔调制以及脉冲宽度调制等,实际使用中可根据需要灵活采用。

3.2 光接收的运用设计

光接收子系统包括信标光检测器,信号光检测器,以及它们的驱动电路;后级放大器;时钟提取电路和信号检测电路。为抑制背景噪声的干扰,可以在光信道上采用光窄带滤波器件,如干扰滤光片和原子滤光器等。对电信号采用微弱信号检测和处理技术。光电二极管将光信号变成电信号,送入后面具有限幅的放大器,得出形态较好的信号波形,然后进行同步时钟信号的提取,利用提取的时钟和信号检测电路对信号进行解调,恢复出原始信号。

其中,时钟提取部分对于接收机是至关重要的,同步性能的好坏直接关系到系统设备能否正常工作。由于大气信道变化比较快,空中可能遇到漂浮物或者飞鸟的阻挡,当系统失步时,必须要能快速进入同步状态,因此设计出好的同步方法是提高系统性能的一个关键。信标光信号经过处理后得到一个误差信号,用这个信号来作为ATP子系统的输入,进而实现收发设备的精确对准。

3.3 光天线的运用设计

光天线运用设计的好坏直接影响光通信的系统性能指标。光天线是一个用透镜或者反射镜组成,利用光折射和反射的光学系统。光学天线有多种,如开普勒式、伽利略式、牛顿式、格利高利式和卡塞格伦式等。考虑到应用于光通信系统中,光天线应该结构紧凑小巧,重量较轻,加工方便,成本较低,而且具有大的增益。

目前主要使用的光天线有:伽利略式系统和卡塞格伦系统等。伽利略式系统结构简单,成本较低,容易实现[4]。卡塞格伦系统尺寸短,体积小,质量轻,结构紧凑,不产生色差,口径可以做得较大,能接收更多的光,可以做到收发合一,不过随着现代加工工艺的提高其加工难度会逐渐降低。另外,为了减轻环境噪声和提高接收信号的信噪比,可以应用原子滤光(法拉弟反常色散滤光器)器件。

3.4 ATP的运用设计

采用动态跟踪技术比偏光技术纠偏的效果更好。它是一种闭环控制系统,通过反馈装置动态调整可移动镜片,可移动镜片控制入射光的传播方向,从而使激光束始终锁住目标。ATP有粗瞄准部分,精瞄准部分和位置跟踪部分。系统器件由信号光探测器,信标光探测器,位置探测器,放大滤波器,A/D转换器,粗精瞄准伺服系统,万向架,光学天线等组成。如图2所示:

ATP系统的具体工作流程分为如下几个阶段:

(1)初始瞄准阶段,在链路双方开始联络时,使通信双方天线的对准偏差处于一定的范围内,以利于天线在该扫描范围内自动扫描。然后就进入捕获过程。

(2)捕获阶段,在进行正式通信之前,首先是信标光的捕获阶段,此时接收端不停搜索对方发来的信标光。通过初始瞄准,使接收视场角和信标光发射角都处于一定的扫描范围内,在该扫描范围内进行自动扫描以捕获对方的信标光。

(3)粗对准阶段,一旦通信终端A所发的信标光进入到通信终端B的CCD的视场,B端的信标光也会在对方的CCD上成像,两端通过调整粗跟踪系统使成像光斑逐渐从边缘向中央逼近,这便是通信双方的视轴粗对准过程。

(4)精跟踪阶段,当光斑进入精跟踪视场后,由精跟踪CCD来反馈信标光的对准误差信息。再配合快速扫描振镜,可以大大增加控制系统的带宽,进而抑制各种低频扰动和高频振动,这样可以获得非常小的振动残差。

(5)通信阶段,一旦精确对准过程完成,就可以启动通信过程,根据初步研究得到,通常情况下,通信激光的发散角大于8倍的精跟踪控制误差时,就可以保证通信的顺利进行。

(6)链路中断与恢复,如果信号光偏离出视场范围,产生“脱靶”,则重新开始扫描和跟踪,重复上述过程。

总之,ATP的过程是一个动态的闭环过程,需要不断地根据对方光天线的运动位置和本光天线的运动位置,接收到信标光和信号光的误差信号来不断调整万向架和光天线的位置。信标光探测器一般使用CCD器件,信号光探测器一般使用APD或p-i-n器件,位置探测器一般使用APD器件或四象限APD器件。采用直流电机----磁性编码器回路驱动复合轴的运动方向,形成反馈控制,实现位置和速度控制,通过信标光信号对视场中心的误差反馈信号使信标光出现在视场后完成通信两端的对准和跟踪。采用磁性编码器检测电机转子的位置速度和转向。位置检测器检测的位置信号送到控制器,通过CPU的计算,将实际转速与给定的进行比较从而控制电机的运转。

3.5 控制的运用设计

控制的运用设计涵盖以下主要内容:收发子系统的测量和控制,自动电压电流控制,自动功率控制,ATP的测量与控制,环境量的测量和控制,完成对光学天线的加温除湿除霜,自动温控等。另外,可以通过控制系统来提供管理功能,如告警管理,性能管理,安全管理等。控制子系统保证了设备能够正常工作并且给日常的管理提供方便。

4. 结束语

光通信技术在科学研究和军事领域有着极为重要的应用,在商业上的应用前景更为广泛,潜力巨大。目前,国内相关研究比较国外有很大的落后,因此对光通信领域前沿技术的运用研究有重要意义。

摘要：在明确光通信前沿技术重要性的基础上,概述了光波系统,并进一步研究了光通信技术的运用设计,涉及到:光发射、光接收、光天线,ATP以及控制等关键技术的运用设计。希望能对光通信领域前沿技术的应用与发展提供一定的借鉴作用。

关键词：光通信,前沿技术,光波系统

参考文献

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[2]徐安士.新型光通信技术研究与发展[J].中国通信,2009,(03):74-76.

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