无中继光传输（精选6篇）
无中继光传输 篇1
由于现在的科学技术飞速的发展, 所以现在相关的电力系统的通信逐渐全面地应用智能的数字化设备和高度集成化的设备, 如果从原理上来说, 现代的光传输设备主要是应用的一些数字技术, 这将从最根本上来区分以前所谓的模拟系统[1]。
一、光传输设备维修与维护措施
1、光传输设备维修
通常在系统、整机维修出现问题时就必须是要从全局的光传输系统来切入, 具体来寻找和分析故障发生的原因。一般来说在系统出现中断的时候, 这时相关的工作人员就要通过一些现象冷静的执行必要的操作, 仔细查找和分析问题是出现在系统中具体的什么部分、什么设备, 然后来把故障进行初步的定位。比如一条载波电路突然发生中断, 这时候是高频通道还是载波机出现了故障而导致的;若是高频通道出现了故障, 这时就要弄清楚是高频电缆和结合滤波器出现了故障还是其他部位出现了故障题, 若是载波机出现了故障, 这时就要分析是本端机出现了故障还是对端机出现了故障。
2、光传输设备维护措施
维护环节中最关键的就是要使设备有一个良好的运行环境和空间。其中一般就有相关设备的供电质量保证, 在机房中的温度、湿度和防尘等工作是否到位且符合要求。通常这些维护措施就能够使设备寿命得到延长, 还可以降低故障率等。从目前实际情况来看, 现代一些相关的通信设备对周边环境的要求越来越高。但是这些现代通信设备也越来越节约人力物力了, 通常情况下就没必要再做那些日常的调整与测试工作, 这时就只需有规律的来使用一些相关的监控方式来进行预防性的监视管理, 若是没有出现故障或没有明显的故障迹象时, 最好不要在无专业人员的指导下随意乱动机器设备, 尽可能的来减少人为操作而导致设备出现故障。在进行插拔机盘的时候, 一定要牢记先断电源后插拔机盘, 在进行相关工作的时候也一定要养成戴防静电手钧的良好习惯。
二、光传输技术发展趋势
近些年来, 中国的光通信产业在政府的扶持下得到了很好的发展, 现在该项的技术已经达到了较先进的水平, 在国际上已经形成了竞争力。在这个时候我们更要清醒意识到, 光通信领域的前景是多么的大, 但我们所做的远远不够, 相当多的关键技术、设备和材料目前只能依赖进口来维持现状, 主要就是大量的核心技术都在外国人手里, 而我们只是在不停的复制。对于发展前景本人做了一下几点建议:
1、现在我国国内在光纤产业中存在很多的问题, 其中关键的问题就是总是在进行不必要的重复建设, 这个问题应当以最快的速度解决好, 这样才能有利于国内的光纤产业稳定顺利的发展[2]。
2、企业一定要具有强劲的动力, 当然这就需要有核心技术来作为支撑, 迅速建立相关的研发中心, 目前就要把中心偏移到研发与开发新产品中去。首先我们要做到充实国内市场, 站位脚步, 然后向国际发展。
3、现在急需把产业的结构做相应的调整, 完善产业链, 然后逐渐扩大产业规模, 把这个产业不仅要做大更要做强, 拥有自主的知识产权和核心技术, 打入国际市场。
总结:作为光传输设备相关的维护人员, 必须要有能力在工作的第一时间, 能够检查出设备哪里出现了故障, 而且要把原因弄清楚, 并要对故障进行最有效的处理, 若想提高维护水平, 给客户最优的服务, 就必须及时且准确地判断故障出现在哪里, 为什么会出现。高效的处理出现的故障, 这样才能使网络运行得到最好的保障。光传输技术的发展前景是不给估量的, 现今社会的每个角落都需要此项技术, 人们的生活与此息息相关, 值得我们百倍的投入。相信我国的光传输技术一定可以得到得更好的发展, 不仅可以满足国内的需求, 而且可以打入国际市场, 在国际市场上将占据一席之位。
参考文献
[1]徐牧.超长距离光纤无中继传输系统的研究[J].科技风, 2012年17期
[2]江尚军, 黄誉, 李亮.超长跨距无中继全光传输系统关键技术研究[J].广东通信技术, 2012年08期
无中继光传输 篇2
“十一五”以来,特高压电网和直流输电工程的大量建设推动了我国电网联网的进程,也对作为“智能电网”重要组成部分的光传输系统提出了更高的要求。输电线路及与之配套的光缆经过的往往是自然条件恶劣、交通不便的地区,中继站点的建设与维护十分困难,这就需要增大站间距离以减少光通信中继站的数量。300 km以上甚至400 km的站距的出现,对传统超长站距光通信系统提出了严峻的挑战,超长站距光通信技术已成为跨大区电网联网的重要技术基础[1]。因此,研究实用化的超长站距光传输技术,服务于我国电网的跨越式发展,具有非常重要的现实意义。为此,国家电网信息通信公司与武汉光迅科技、美国康宁公司展开合作,进行了超长站距光通信系统实验与研究。
1 SMF-28 ULL超低损耗光纤研究
为延长无中继传输距离,各种超长距传输方案无一例外地使用了大功率掺铒光纤放大器(EDFA)、单向/双向拉曼放大器、遥泵放大技术、增强型前向纠错(FEC)编码技术,甚至高级码型调制技术[1,2,3]。受光纤中各种非线性效应的影响以及安全的考虑,通过进一步提高入纤光功率来延长传输距离变得不再现实;差分相移键控(DPSK)等高级调制码型光模块现阶段还较昂贵,无法大规模商用。于是,提高传输距离的探索又回到了光纤发明之初的头几十年里人们所追求的不断降低光纤损耗的努力之中——这也是延长传输距离最有效的方法。此前国外的超长站距传输系统,尤其是海底超长传输,普遍采用G.654光纤来延长传输距离[4],由于G.654光纤成本较高,同时与陆地网络中大量应用的G.652光纤存在兼容问题,因此并未在国内应用。本次实验系统采用的是一种新型的符合G.652标准的SMF-28 ULL超低损耗光纤,表1列出了其与普通G.652光纤相关参数的对比。其在1 550 nm传输窗口的损耗典型值为0.168 dB/km,这大大低于普通G.652光纤0.20 dB/km的典型损耗,因此可以有效地延长系统的传输距离。此外,在1 310、1 625 nm的传输窗口及1 450 nm附近的拉曼工作波长范围,该光纤的损耗和偏振模色散(PMD)值也是所有商用G.652光纤中最低的,能充分支持40 Gbit/s与未来100 Gbit/s系统的长距离传输。
图1列出了不同系统配置下两种光纤无中继极限传输距离的比较。从图中可以看出,在相同的2.5 Gbit/s系统配置下,SMF-28 ULL光纤传输距离平均比普通G.652光纤多出了22.7%。因此SMF-28 ULL光纤的使用可以大幅提高中继站之间的距离,以减少中继站的建设。比如某输电工程总长1 200 km,采用普通G.652光纤配合传统BA+FEC+PA方案,中继站间距为250 km,共需建设5个中继站,如果采用SMF-28 ULL光纤后中继站间距延长至307 km,则只需建设4个中继站。考虑到中继站大量的设备投资与后期人员维护成本,使用SMF-28 ULL光纤所节省的费用是非常可观的;而如果保持中继站间距不变,则可以提高整体链路的光信噪比(OSNR),从而使系统有更高的OSNR预算,这样就可以大幅降低系统的复杂程度,并减少设备投资。
①:BA+PA;②:BA+PA+FEC;③:BA+RFA+PA+FEC;④:BA+BiRFA+PA+FEC;⑤:BA+RFA+ROPA+PA+FEC注:BA:掺铒光功率放大器;PA:掺铒前置光放大器;RFA:后向拉曼放大器;BiRFA:双向拉曼放大;ROPA:远程泵浦光放大
2 系统关键技术及工作机理
本文所介绍的实验系统如图2所示。该系统除了使用SMF-28 ULL光纤延长传输距离外,还主要运用了以下关键技术:
(1) ROPA技术:ROPA简称遥泵放大器,主要用于无中继系统中,用来提高系统的功率预算,延长传输距离。其原理可以描述为将铒纤与相关的无源器件放置在同一盒体中,在传输光纤的特定位置接入,作为远程增益单元(RGU)。1 450～1 490 nm波长的泵浦源放置在终端,通过随路或旁路方式将泵浦光注入RGU中的铒纤,对经光纤传输衰减后的信号起放大作用,增加传输距离。其作用类似于线路放大器,但由于置于线路中的RGU不包含任何有源器件,因此无需设置中继站提供供电和维护,工程成本大为降低。
(2) 拉曼放大技术:拉曼放大器的机理源自于受激拉曼散射(SRS)效应,即强泵浦光与介质分子相互作用发生散射,在散射过程中一部分泵浦光的能量转移到信号光上,使信号光得到放大。拉曼放大器由于采取了分布式放大的机理,相比具有负的等效噪声指数的EDFA,可以更有效地提高传输距离。
(3) 相位扰动器:根据受激布里渊散射(SBS)阈值与光谱线宽成正比的原理,系统采用铌酸锂(LiNbO3)外调制器对信号光相位进行调制以增大光信号的谱宽,达到提高SBS阈值、增加入纤光功率的目的[5]。
(4) 光栅型色散补偿模块(DCM):利用光栅对不同波长具有不同反射特性的原理对链路色散进行补偿。由于本实验传输距离达521 km,如果采用色散补偿光纤(DCF)则至少需要400 km以上的DCF,此时DCF损耗高达40 dB,信号经DCF衰减后无法满足接收机灵敏度的要求。而DCM插入损耗小且与补偿距离无关,非常适合长站距无中继传输系统中的色散补偿。
(5) FEC技术和EDFA技术:由于这两项技术在实际系统中应用比较广泛,本文就不再详细介绍,具体可参考文献[1]。
系统工作机理:SDH分析仪产生223-1样式、速率为2.488 Gbit/s的伪随机序列,经编码增益为8 dB的FEC编码后通过中心波长为1 550 nm的分布反馈(DFB)激光器发射进入LiNbO3相位扰动器进行相位扰动,以抑制高入纤功率造成的SBS非线性代价。随后信号进入BA放大至12.4 dBm,并与功率为800 mW、波长为1 450 nm的拉曼泵浦光一同进入总长度为402.9 km、线路损耗为69.75 dB的前段SMF-28 ULL光纤中传输,同时得到拉曼分布式放大。信号光到达RGU进行集总式放大。后段光纤长度为118.29 km,线路损耗为20.3 dB,位于线路末端的大功率激光器将功率为30.5 dBm、波长为1 480 nm的远程泵浦光通过WDM合波器反向注入到信号链路中,到达RGU时衰减至8.2 dBm,此时RGU产生15 dB的增益,噪声指数为5.79 dB。信号光经RGU放大后进入后段光纤中传输,在传输过程中同时受到反向传输的1 480 nm泵浦光的拉曼放大作用,最终到达接收端。由于大功率泵浦激光器的应用,进入接收端PA的光信号中混有大量的带外噪声,严重影响了PA对信号光的放大效率,因此必须在PA前加入窄带光滤波器。信号光经PA放大后进入DCM补偿链路积累的色散,随后进入FEC接收机进行FEC解码,最后送回SDH分析仪进行误码分析。
文献[2]、[6]分别报道了507 km、529 km 2.5 Gbit/s无中继传输系统,但是由于其系统中使用双向旁路ROPA占用了额外的光纤资源,实际工程中开通与维护难度较大。而本系统仅使用了前置随路ROPA方案,泵浦光同信号光在同一根光纤中传输,不占用宝贵的光纤资源,工程易于开通与维护,同时泵浦光还能对信号光起到显著的拉曼放大作用,因此该系统配置具有更高的实用价值。
3 实验内容和结果
为了获得系统极限传输损耗,我们在前段200 km光纤处加入可调衰减器(VOA)配合实验。据文献[6]介绍,利用大功率EDFA产生26.4 dBm入纤功率,并使用前置ROPA,在纯石英低损耗光纤中实现了距离为490 km、链路损耗为87.4 dB的无中继传输。本文所述实验系统是在该系统上增加了分布式前向拉曼放大器,从而提高了等效入纤功率,有效地改善了系统接收OSNR,帮助我们进一步将链路损耗提高到了90.05 dB。图3中实线为在图2所示系统配置下(有前向拉曼),通过调节BA输出功率测得的无误码时链路最大传输损耗曲线。作为对比实验,我们去掉前向拉曼,调高BA输出光直接进入光纤,重做之前的实验,实验结果如图3中虚线所示。可以看出,在有前向拉曼配置下,最大传输损耗得到了2.5 dB左右的改善。当等效入纤功率超过24 dBm后,系统便会因非线性效应产生明显的通道代价。
图4所示为本次实验所用RGU的注入泵浦光功率与RGU增益、噪声指数的关系。由图可知,当注入RGU泵浦功率为8.5 dBm左右时,后段传输距离达到(30.5-8.5)/0.20=110 km,此时后段传输距离、ROPA增益与ROPA噪声指数达到最佳平衡点[7]。
另外,为了观察相位扰动器抑制SBS效应的效果,我们在30 km光纤后插入环行器,观察反射光功率与入纤光功率之间的关系,如图5所示。
可以看出,加入相位扰动器之后,因入纤功率大于SBS阈值,产生的后向SBS散射光得到了有效抑制。图6(a)、(b)分别是在传输了472 km之后无相位扰动器和加相位扰动器观察到的信号眼图,从图中可以明显地看出,加入相位扰动器后信号眼图张开度更大,经测量,信号OSNR有1 dB左右的改善。
图7所示为滤波器输入输出光谱图。从图7(a)可以看出高功率远程泵浦光(1 480 nm)的使用给传输信道带来了大量的噪声,主要包括经SRS放大积累的ASE噪声和二次瑞利散射噪声等。图7(b)显示了带宽为0.8 nm的窄带光滤波器能将绝大部分带外噪声滤除,滤波效果十分明显。如果没有前级窄带滤波器,受噪声影响的前置放大器将无法有效放大有用信号。
经测量,前向拉曼开关增益为11.5 dB,泵浦光经后向链路传输到达ROPA时光功率为8.2 dBm,此时ROPA增益为15.1 dB,噪声指数NF为5.79 dB,后向ROPA激光器等效拉曼开关增益为20.15 dB。实验中光纤链路为总长521.176 km的SMF-28 ULL光纤,总损耗达90.05 dB,此时系统留有0.5 dB的余量。据查阅相关文献,这是在采用前置随路ROPA方案下所能达到的最远传输距离和最大链路损耗。系统经SDH分析仪测试,累计48 h无误码。
4 结束语
本文首次介绍了基于新型SMF-28 ULL低损耗光纤,使用相位扰动、前向拉曼、增强型FEC以及前置随路ROPA技术所进行的2.5 Gbit/s系统521 km无中继超长站距无误码传输实验。这也是迄今所报道的利用前置随路ROPA技术所实现的最远距离的传输。本文的研究及实验成果对实际工程建设具有指导性意义。
参考文献
[1]姜利民,罗玉兴,印新达,等.电力系统光纤通信超长站距传输技术的研究[J].电力系统通信.2008,29(185):24-25.
[2]夏江珍,谢同林,贾小铁,等.507km超长站距无中继光传输系统[J].电力系统通信,2009,30(197):10-12.
[3]Lucero A,Foursa D G,Cai J X.Long-Haul RamanROPA-Assisted EDFA Systems[A].2009 OSA/OFC/NFOEC 2009[C].San Diego,CA,USA:OSA,2009.OThC3.
[4]Downie J D,Hurley J,Khrapko R,et al.PerformanceComparison of a New Low-Attenuation Fibre with G.652Fiber in Unrepeatered Single-Span Systems[A].32th ECOC 2006[C].Cannes,France:Nexus MediaLimited,2006.1-2.
[5]Eskildsen L,Hansen P B,Grubb S G,et al.490-kmtransmission in a“single-fiber”2.488Gb/s repeater-less system with remote pre-amplifier and dispersioncompensation[A].22nd ECOC’96[C].Oslo,Nor-way:Nexus Media Limited,1996.TuD.2.4.
[6]Hansen P B,Eskilden L,Grubb S G.529km unre-peatered transmission at 2.488GBit/s using dispersioncompensation,forward error correction and remotepost-and pre-amplifiers pumped by diode-pumped Ra-man lasers[J].Electron Lett,1995,31(17):1460-1461.
无中继光传输 篇3
目前,电力单跨 超长距传 输实际长 度均在400km以内,有些跨段 实际需求 已经远超 过400km,而目前应用的单跨超长距的技术很难满足需求,需要寻找新的技术方向。电力传输具有独特的传输方式,其传输线架设在电力铁塔内,电力铁塔除了用于电力线支撑外,也可用于小型中继站的安装,因此研究塔内光中继的传输方式将是解决电力光通信的又一发展方向。
1塔内光中继的理论依据
多跨段光通信的传输距离可达上千公里,这是单跨超长距无中继光传输方式无法达到的。制约光通信系统传输距离的主要因素之一是OSNR(光信噪比),可通过“58”公式进行计算,OSNR = 58+ Pout-Loss-NF-10lgN,式中,Pout为信道发射光功率,Loss为跨距衰 耗,NF为光放大 器的噪声 指数,N为跨段数目。
对于相同速率的传输系统,所需OSNR的要求是一致的,以10Gbit/s单波长传输系统为例,系统要求OSNR为13dB,对于10Gbit/s单跨超长距无中继系统,由OSNR计算公式 可得Loss = 52dB (N =1,Pout=12dBm,NF =5dB),即允许跨段衰耗为52dB,换算成传输距离为260km(光缆衰耗按照0.2dB/km计算,以下同)。
对于10Gbit/s多跨段系统,若每100km安装一个光线路放大器,则Loss =20dB。由于传输距离长,为了减少光纤的非线性效应,发射功率需要减小至+4dBm,放大器需要采用中间级带DCF(色散补偿光纤)的EDFA(掺铒光纤放大器),噪声指数按照8dB计算,可得N =125,整个链路衰耗为20× 125=2 500dB,换算成传输距离为12 500km,相比单跨超长距无中继光传输系统传输260km要远得多,主要是因为公式中10lgN带来的好处。
当N =125,10lg125= 20.97dB时,将此换算成单跨段传输距离,只能增加传输衰耗20.97dB,对单跨段传输如适当提高入纤光功率,并采用拉曼放大器和遥泵放大器,可适当增加传输距离。
2塔内光中继总体设计方案
塔内光中继是将光中继所需的设备安装在线路铁塔内,采用光线路放大器实现光信号的放大,以弥补光信号的衰耗,提升传输距离。光线路放大器要求体积小、功耗低且温度范围宽,同时需要解决供电问题。
2.1塔内光中继供电
塔内光中继可以用太阳能、风能配合蓄电池为塔内设备供电,有条件提供市电的地方可安装市电供电接口;另外可以借鉴海底光缆的供电方式,采用远程馈电技术以及各种利用电力线本身取电的方式供电。目前比较成熟的供电方式是采用风光互补及提供市电接口。
采用风光互补供电方式,在太阳能及风能控制模块前加入功率继电器,当太阳能板及风机无法为蓄电池提供能量时将对应输入模块断电。使用蓄电池最高功率点跟踪技术,通过对蓄电池环境温度的监控提供合适的充电电压,并引入锂电池组代替原有的铅酸或胶体电池以减小蓄电池组的体积和重 量。同时加强对蓄电池保温技术的研究,将蓄电池箱内温度控 制在一个 相对恒定 的范围内 (-5~ 45 ℃),并通过网管系统对负载电源状态进行监控。
2.2塔内光放大系统设计
电力光传输系统传输的信号是继保信号,信息量有限,单波长10Gbit/s传输容量即能满足需求。 除了用户继电保护信号,塔内放大器设备自身的信息及塔内机房的温度、湿度、太阳能、风能和蓄电池使用情况等均需要监控并将监控信息传输到中心机房,因此塔内放大器设备除了具有光信号放大功能还需要提供管理信息通道。
图1所示为只采用一个塔内光中继的442km传输方案。
采用单纤双向方式传输管理信息,前262km传输C波段信号光,后180km同时传输C波段信号光及塔内光中继站的管理信号。
整条实验线 路包括359km超低损耗 光缆, 33km普通G.652D光缆及50km G.652D裸光纤, 整个线路衰耗为82dB。系统光功率及OSNR变化分别如图2、图3所示。接收端OSNR为15.7dB, 极限要求在13dB,仍有2.7dB系统余量。
3结束语
无中继全球电视信号传输的可能性 篇4
1 现行电视信号传输系统存在的缺陷
现在的电视信号传输系统,不是采用地面微波站中继的,就是卫星中继的,都需要庞大的投资。一旦微波中继站、卫星地面站等传输系统中的任何一环出现故障,或是遭到地震、战争等自然因素或者人为因素破坏时,整个系统将崩溃,系统呈现出脆弱性。同时整个系统的建设成本和使用成本高。
此外,现在的电视信号使用微波频段,其方向性好,按直线传播,这就造成了边远地区由于远距离发射台和地球表面为球面的影响而处于电视发射台与地平线连线之下从而接收不到电视信号。同时,在山区等复杂地形地区,由于山体对微波的阻挡使山后、低洼等地带也接收不到电视信号,这就造成了现行传输系统存在覆盖面小而且有传输盲区的缺陷,从而造成了这些地区用户收看上的不便。
现在,利用新兴的数字压缩技术,可望彻底解决这些问题,使收看电视与收听收音机一样方便。
2 无中继传输方式的优点
无中继,顾名思义,就是去掉中继站,让发射台的信号直接除数到接收机中的信号传输方式。目前使用的中波和短波广播都没有中继站,只要发射台的功率足够大,中波就可以按地波方式传播成百上千公里,短波更可以利用电离层的反射传遍全球。
利用数字压缩技术,是可望通过短波的电离层反射作用实现全球电视信号传输的。这样,除发射台之外,大量的耗资巨大的中继站、卫星地面站等都可以省去。电视信号直接由发射台传输到接收机,从而提高了传输的可靠性,降低了整个系统的运营成本,同时,电离层反射的信号可以很容易地传到边远地区、复杂地形等地区,可使信号覆盖面大大提高。总之,这一传输方式投资少,运营成本低,覆盖面大,可靠性高,有着明显的优越性。
3 电视信号无中继传输的可行性
3.1 短波电离层反射信道的可行性
目前的短波广播系统,已成功地实现了利用电离层的反射达成的全球无中继站信号传输。虽然这一方式受电离层波动的影响而使信号有较大的涨落,但是现有的技术条件下,是可以较圆满地解决的。
据统计,短波电离层反射信道由于存在对电波的吸收,光照、季节变化,多径传播等影响,信号存在着快、慢两类衰落,合在一起,使接收到的信号电平在秒量级内的变化可达30dB左右。经用不同频率、不同时间不同传输距离对我国不同地区多次测试,发现其平均衰落深度在10～20dB之间,短波信号的衰落大致在5～50次/min之间。对于这种程度的信号电平变化,现在普通的电视机中放大级的AGC控制范围可达60dB以上,足以解决这种信号衰落所造成的不利影响,使接收机输出的信号强度基本保持不变。所以这种衰落现象对利用这一信道传输电视信号不存在阻碍。
3.2 传输电视信号所需要的信道带宽问题
由于短波频段频率范围为3～30MHz,其中民用短波频率主要集中在6～22MHz之间,有16MHz宽。根据奈奎斯特定理可知:“对于具有理想带通矩形特性的通信系统,最高波形速度为1baud/Hz。若采用单位波形信息传输率最低的二元制调相波,如2DPSK波传输时,其信息传输量为1bit/Hz,这就意味着16MHz的民用短波信道工可传输16Mbit/s,而现在VCD的数码率约为1.2Mbit/s(每张光盘最大容量为650MB,记录时间74min,650×8/74×60=1.2Mbit/s)。所以利用现在的VCD数据压缩方式,在现行民用短波频段至少可以传输13套达到VCD清晰度电视信号。若采用压缩率更高的压缩方式减少每套信号的信息量后,还可以使传输的电视节目数成倍地增加。若采用四元制调相波时,1baud=2bit,则整个频段可传输26套节目。所以,这一频段用于传输信号是足够的。
当然,如果我们增加每套信号的信息量,则可提供清晰度更高、音响效果更好的电视节目。
3.3 具体调制的可行性
在数字压缩技术飞速发展的今天,对一帧有176×144个像素构成的九英寸屏幕普通清晰度画面采用H.261,H.263等软件压缩之后,其信息量仅为300B/帧,即为7.5kB/s=60kbit/s。在普通收音机中,中波最低频率为525kHz,即每秒有525千个正弦波形,经计算,平均以8～9个波形相位翻转一次为传输一比特信息量是可行的,至于短波频段,由于频率更高,则更为可行。
当然在压缩图像的同时,声音也可以采用G723.1等软件压缩,同图像信号混合编码,用调相波的方式发射。
4 应用前景
我们知道,现在的可视电话压缩技术可将音、视频信号压缩在现行载波电话8kHz的信道带宽内,而现在的中波调幅广播信道带宽为9kHz,所以直接利用这一技术,在采用技术措施,确保频谱能够得到正确分离的情况下,还有可能将已调相完毕的含有音频视频信号的等幅正弦波(即调相波)再进行调幅,那么,普通的收音机略做或不做改进就有可能直接接收这一新型电视信号的伴音了,有利于新旧制式的兼容,这也正是笔者调相波作为分析主体的原因。
如果这一系统投入使用,可使现在的电视卫星、微波中继站从传输电视信号的工作中退出,去从事更有价值的信息传递工作。而整个电视传播系统和广播系统则可合二为一,极大地提高设备利用率,降低运营成本。同时,由于中、短波可安置电台数可达1 900个以上,(中波:525～1625kHz/9kHz≥12个,短波:22～6MHz/9kHz≥1778个),则可有近两千个电视节目供人们选择,频率利用率可以极大的提高,人们的文化生活也可望极度丰富。同时,这一系统的开发可以振兴我国的电子工业,具有广阔的发展前景。
参考文献
[1]陈晓燕.无中继海底光缆通信系统概述.光纤与光缆及其应用技术,2002,(1)
[2]吴晓蓉,张文俊,杨斌.一种用于H.263的快速块匹配算法.上海大学学报(自然科学版),2000,6(1)
[3]International Telecommunication Union Draft,ITU-T Recommendation H.263:Video Coding for Low Bit Rate Communication.May,1996
[4]周漩,余松煜,张文军.一种适用于低码率图像压缩的运动估计算法.上海交通大学学报,1998,32(4):133~134
[5]高文.多媒体数据图像压缩技术.北京∶电子工业出版社,1995,31~33
[6]ISO/IEC1172(MPEG1DIS).Coding of Moving Pictures and Associated Audio for Digital Storage Media at up to about1.5Mbps.Nov1991
[7]孔宪正.数字信息传输基本原理.北京:国防工业出版社
无中继光传输 篇5
关键词：单通道10Gbit/s,线路无中继传输,光纤通信系统
在网络信息迅速膨胀的今天, 信息的传播速度越来越快, 大量的信息都是通过网络的传输来实现信息交流和共享。网络的普遍化和大众化, 以及逐渐增加的用户, 使得互联网的传输速度越来越慢。网络传输可以大范围、跨区域的传送信息文件。但是, 这些传送在传输的过程中都会受到自然地理环境和信号等的影响而滞后传送时间。为了加快传输的速度, 减少信息在传输过程中的损失, 需要降低传输线路受到的环境影响, 加强传输过程中, 网络的信号强度。以保证信息完整、安全、快速的到达, 无中继线路的传输系统能够在技术上弥补传统通信系统的劣势, 减少信号站的建设、传输成本。
1 数据传输的时代
在信息技术高速发展的高速度、高效率数字通信系统时代, 信息的传输范围越来越广, 传输量越来越大, 光电网络系统的传输压力也越来越大, 同时, 在大批量远距离的传输过程中, 信息的传输速度缓慢, 效率越来越低。影响传输效率和速度的因素有很多, 其中包括目前的社会现状和时代背景。二十一世纪是高智能、高科技的网络数字化时代, 互联网用户越来越多, 如今, 互联网早已渗入到千家万户的生活和工作中, 与此同时, 越来越多的人加入到互联网中。信息的传输从最初的信件传达到如今方便快捷电子邮件传送, 只需要几秒钟的时间, 就能完成信息的交流和传播, 大量信息的传输和文件的下载不断地增加光电系统的传输速度的压力, 最终系统会陷于瘫痪状态[1]。
2 无中继信息传输技术的紧迫性
光纤通信系统的传输会受到应用网络、互联网通信、自然地理环境尤其是信号的影响。我国地袤广大, 地形地势复杂多样, 东西南北的跨纬度大, 使得我国许多高纬度、山区等偏远的地区接收不到光电信号, 通不了网络信息系统。长距离的通信系统和光纤系统的应用, 需要大量短距离的建设多个线路站, 以加强信号薄弱地区的信号。同时还容易使得信息在传输的过程中由于信号的失真造成信息传输的缺失, 造成巨大的损失。对于长距离跨区域性的网络信息传输的距离越来越大和越来越高的要求, 网络传输所受到的限制也就越来越大。这样导致网络信息在传输的过程中速度越来越慢, 造成信息传输速度缓慢的主要原因是线性失真和非线性的失真, 这两种失真都属于信号失真。其中线性失真有光纤颜色的扩散和减弱。光纤的色散和减弱都会导致信号缺失。对于信号的衰减可以通过维护光纤的保养, 减小光纤线路的损耗和连接器、融接口的损坏。对于光纤的色散可以通过拉曼放大器和补光补色技术降低光纤的损耗和损坏[2]。
3 单通道10 Gbit/s线路
10 Gbit/s线路是一种新型信息数据传输线路, 10 Gbit/s是一种数据传输单位, bit是二进制空间中的一个位, 有0和1两种取值, 其中8bit等于一字节, Gbit等于0.125GB, 10 Gbit/s等于1.25GB/s, 在数据传输过程中, 是一种比较快的传输速度。10Gbit/s的线路传输属于一种线路无中继的数据信息传输。这种光纤信息数据传输极大地加快了信息数据的传输。
在10Gbit/s光纤信息通信系统中, 光纤放大系统器内部的EDFA是等距离安置的, 光纤放大器系统中由光反射机、EDFA和接收机构成。而光纤包括了DCF和SMF。研究10Gbit/s光纤信息通信系统在光纤传输中是否能够运用在远距离无中继线路的传输, 需要建立10Gbit/s光纤信息通信系统的计算模型。
在计算模型的过程中, 要注意加以利用光信号在级联EDFA光纤放大器的光纤通信的传输和补光及补色等。要考虑光纤、连接器、融接口的损耗, 尽量避免相位调制、群速色散、噪声等的干扰。在放大器的放大距离的非线性薛定谔方程中, 对光纤传输的长度、传输延迟的时间一定要精确, 色散和色散的斜率有一定的关系, 在群传输的速度为零时, 色散的参数也会受到一定的影响, 从而对信号造成严重的失真影响。
在无损耗单通道模拟光纤信号的传输过程中, 在补偿关系系统的光电色之前, 需要假设这个系统中的DCF补偿没有损耗。它们的常数分别为1.555 m, 和95ps。随着传输数量的增加和传输距离的扩大, 光纤通信系统中的信号损失越来越大, 在光电信号达到最高峰值功率的情况下, 信号就会恶化。无中继线路的应用能够放宽信号站光纤系统站的建设, 减低信号的损失, 降低网络光纤的通信成本。
4 结语
无中继线路的传输在大批量长距离的传输系统中起到了重要作用, 克服了光纤系统在长途电信传输过程中光纤的损耗和信号的失真, 加强了信息的真实性, 降低了在信号薄弱区建立中继站的成本和资金, 节省了人力物力财力。无中继线路的光纤传输也减少了互联网光纤传输线路的维护和保养[3], 加强了光纤电信传输的适应性。
参考文献
[1]马永红, 孙凤杰.长跨距无中继光纤传输系统的实验与分析[J].电力系统通信, 2009 (8)
[2]杨帆.通信光缆线路施工与测试技术分析[J].吉林大学, 2008 (10)
中继协作传输的吞吐量分析 篇6
协作分集作为一种虚拟多天线分集技术, 可以为单天线网络终端提供分集增益, 是解决无线信道多径衰落的一种有效技术, 这对于能量受限网络具有重要的价值。
关于协作分集技术, Laneman等深入研究了分集的实现策略, 提出了固定中继、选择中继和增量中继三种策略对于协作中继的选择。Bletsas[3]首先将MAC层的机会性中继选择与物理层的协作分集相结合, 在文献[2]提出的方案中, 候选中继利用MAC层的RTS/CTS获得源与中继以及中继与目的之间的信道状态信息, 并根据不同准则将这两个信道的信息进行综合, 从而获得了一个信道的综合量度。
本文提出的协议是基于机会协作的, 根据相关的信道条件来选择中继节点, 中继节点以目的节点解调所要求的最小信噪比来调节发送功率, 从而达到减小能耗和干扰范围的目的。
二、系统模型
网络中所有节点相对静止, 且所有节点可以通过与另一节点交互信息获得当前信道的衰落信息。交换信息主要有RTS, CTS, RTH等。
与之前的协作协议最大不同是, 本协议中继节点的发送功率是可调节的, 发送功率大小可通过下式决定:
其中Pr-min是要求中继节点提供的最小发送功率, Hrd是中继节点和目的节点之间的信道衰落参数, Hsd是源节点和目的节点之间的信道衰落参数, N是噪声功率, SNR0是目的节点正确解调所要求的最小信噪比阈值。中继节点根据Pr-min调节自身的发送功率。
三、协作协议的设计
本协议是基于802.11设计的, 如图 (1) 所示, 假设S为本次传输的源节点, D为本次传输的目的节点。
如果SD间信道的通信状态良好 (hSD≥h0, h0为预先确定的阈值) , 则采用直接传输;如果SD间的信道条件较差 (hSD≤h0) , 则采用协作传输。协作传输首先要确定协作节点, 如图 (1) , 假设节点R1={r1, r2, r3, …rn, r≥0}都是源节点S和目的节点D的邻居节点, 收到目的节点广播的CTS后, 与目的节点间信道条件比较差的邻居节点, 不采取任何动作;与目的节点间信道条件比较好的节点R2={r1, r2, r3, …rm, r≥0}, 向源节点S发送请求协作的信令RTH, S节点根据收到的RTH, 计算出最好的中继节点, 即
最大的节点, 假设为节点rk。在数据传输时, 源节点S以固定地功率P0同时给中继节点rk和目的节点D发送数据, 中继节点rk计算出满足目的节点要求信噪比下的最小发送功率Pr, 并以Pr的功率转发数据给目的节点D。
四、性能分析
为了分析网络的总吞吐量, 必须分析单次传输的平均吞吐量以及网络中可激活的链路条数。首先, 从干扰范围的角度分析网络的总链路条数。
现在, 分析下单次直接传输和协作传输下的干扰面积, 假设单个发射节点的干扰面积用S=βP2表示:P为发送功率, β为固定常数。协作传输链路的干扰范围CLIR可以用一个椭圆等效表示[4], 椭圆大小约等于源节点、中继节点和目地节点三个节点干扰范围的并集。可以根据几何关系计算出直接传输和协作传输下的平均干扰面积Sd和Sc, 与已激活单条链路不发生干扰的概率为Q=1-S/St;
则在总链接数为n, k条可激活的概率为
激活链接条数的期望值为
单条链路的平均吞吐量, 可参考文献[5], 总时延时MAC层时延和数据传输时延的和:
平均吞吐量:
网络总的吞吐量为
我们假设在瑞利衰落信道下, 每个数据包的数据长度L=900 Bytes, 接收端要求的误码率阈值为pM=10-5, 并分析计算三种协议的网络吞吐量, 就会发现, 在发送节点提供的信噪比比较低时, 协作传输的吞吐量比直接传送的要高, 这是因为直接传输误码率较高, 大量丢包, 而采用协作传输, 可以提高接收端的信噪比, 减小误码率, 提高网络吞吐量。随着发送节点提供的信噪比逐渐变大, 三种协议的网络吞吐量都是先变大后变小, 这是因为, 发送信噪比提高, 有利于减小单条链路的误码率, 提高单条链路的吞吐量, 但信噪比变大, 链路干扰范围也会随之变大, 整个网络中可激活的链路条数变少, 因此总的网络吞吐量才会呈现出先变大后变小的趋势。此外, 中继节点发送功率可调比固定中继节点发送功率的协作协议有更高的吞吐量, 这是因为中继节点根据目的节点接收灵敏度要求适当降低发送功率, 可以减小协作传输的干扰范围, 使得网络中链路间的相互干扰减小, 从而提高了网络的传输效率。
参考文献
[1]Laneman J N, Tse D N, Wornell G W.“Cooperative diversity in wireless networks-efficient protocols and outage behavior, ”IEEE Trans.Inf.Theory, vol.50 (12) , pp.3062-3079, 2004.
[2]A.Bletsas, A.Khisti, D.P Reed, A.Lippman, “A simple cooperative diversity method based on network path selection, ”Journal on selected areas in communication, vol.24 (3) , pp.659-672, March 2006.
[3]A Bletsas, D P Reed, A Lippman, “A simple distributed methodfor relay selection in cooperative diversity wireless networks based on reciprocity and channel measurements, ”Proceeding of 61st IEEE semiannu Vech Technol Conf[C], Stockholm, Swede, pp.1484-1488, May 2005.
[4]Yong Zhou, Weihua Zhuang, “Beneficial Cooperation Ratio in Multi-hop Wireless Ad Hoc Networks, ”Department of Electrical and Computer Engineering, University of Waterloo, Waterloo.