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光通信技術論文:光通信技術現狀及其發展趨勢探討

【摘要】 隨著科學技術的不斷發展，通信技術的發展在一定的程度上滿足了人們工作、生活和學習的需求。尤其是光通信技術的發展，使得長距離、大容量傳輸成為可能。基于這樣的狀況，本文對光通信技術的發展現狀，以及未來的發展趨勢進行了簡要的分析與研究。

【關鍵詞】 光通信 光網絡 全光通信

前言：光通信是以光導纖維（即光纖）為傳輸媒質，以光波作為載波的一種通信方式。光通信涉及的技術領域包括光器件、光傳輸、光信號處理、光交換技術、光網絡技術以及光網絡的融合技術等等。光通信正朝著高速率、大容量。長距離、網絡化、智能化的方向發展。本文主要對光通信技術現今的發展狀況，以及在今后的發展趨勢進行了簡要的闡述。

一、目前光通信技術的發展現狀

1.1密集播分復用技術

密集波分復用技術簡稱DWDM，是光纖數據的一種傳輸技術，該種技術是利用激光的波長，按照比特位并行傳輸或字符串行傳輸方式在光纖內傳送數據。DWDM是光網絡的重要組成部分，它可以讓IP協議、ATM和同步光纖網絡、同步數字序列協議下承載的電子郵件、視頻、多媒體、數據和語音等數據都通過統一的光纖層傳輸。在被開發后，基于其能在很大的程度上提高了光纖系統對于信息數據的傳輸量，而被廣泛關注與應用。

1.2光纖接入網技術

光纖接入網，指的是在接入網過程中，利用光纖為核心的傳輸媒質，以此來實現用戶數據信息傳遞的形式。光纖接入網并不是傳統意義方面光纖傳輸系統，實際上是針對接入網環境中，所設計的較為特殊的光纖傳輸網絡。光纖接入網主要有以下幾方面的特點，其一是網絡覆蓋范圍一般較小，在實際應用過程中不需要中繼器，基于眾多用戶的信息數據共享光纖，導致光功率及波長的配比，存在需要利用光纖放大器來進行功率補償的狀況。其二是滿足各種寬帶業務的傳輸，并且傳輸質量好、數據信息傳遞的可靠性較高。其三是光纖接入網所應用的范圍較為廣闊。其四是，該項技術投放使用的過程中投資成本大，在網絡管理方面較為復雜，在遠端供電方面較難。

1.3 EDFA技術

EDFA是摻鉺光纖放大器的縮寫，是對數據信號光放大的有源光器件。基于EDFA工作時的波長為1550nm，與光纖的較低損耗波段較為一致，并且該種技術研發至今比較成熟，在實際中得到廣泛的應用。摻鉺光纖就是EDFA的核心元件，摻鉺光纖主要將石英光纖當做基質材料，在其纖芯當中融入了相應比例稀土原素鉺離子。在一定的泵浦光注入到摻鉺光纖中時，鉺離子從低能級直接被激發到高能級，基于鉺離子在高能級時壽命較短，這就使得較快以非輻射躍遷的狀態，直接到較高能級上，與此同時在該能級以及低能級間迅速形成粒子數反轉形式的分布。EDFA的特點是體積相對較小、功耗損耗較低、使用便捷等。能夠根據用戶實際使用的情況，安裝在不同的應用系統中。

二、光通信技術未來的發展趨勢

2.1全光網絡的發展

全光網絡是指信號只在進出網絡時才進行電和光，以及光和電的轉換，在網絡數據信息傳輸的過程中，將會以光的形式存在。因為在整個傳輸過程中沒有電的處理，所以PDH、SDH、ATM等各種傳送方式均可使用，提高了網絡資源的利用率。全光網絡在未來的發展中，實際的應用中數據會以更快的速度進行傳輸，因為數據信息僅是以光的形式進行編碼。消除光電轉換是全光網絡技術的關鍵工作，將使數據信息傳輸速率要達到萬億位級。一個經常引用的統計數據說光纖具有25萬億到75萬億位/秒的理論容量，并把這個數據與其速率通常以百萬位計的銅線來進行比較，進而體現其優勢。所以，在未來的發展中實現全光網絡將會是提高信息數據傳輸技術的有效途徑。

2.2 WDM技術的發展

對于WDM技術的研發和研究發現，該項技術最大的優勢基于是資金成本較低。WDM是光域上的一種復用技術，形成光層的網絡既全光網，是光通訊當中相對較高的階段。建立一個以WDM和光交叉連接為基礎光網絡層，實現用戶終端到終端形式的全光網連接，利用純粹的全光網來消除光電轉換的阻礙，將是未來的趨勢。這種技術仍是基于點到點的形式，但是點到點的WDM通信技術，是實現全光網通信最重要的一步，其應用和實踐將對全光網的發展起到重要的作用。

三、結論

在科學技術不斷發展的進程中，光通信技術的應用較為廣泛，從而使得網絡通信中的信息與數字的傳輸能力大大的提升。隨著光器件等關鍵技術的突破將加快全光網絡技術的實現。

光通信技術論文:光通信技術在物聯網中的應用探索

摘 要：物聯網技術與光通信技術的結合，對于現代信息發展具有 重大意義，也是技術發展的方向。文章通過認識光通信技術與物聯網，透視物聯網基本結構，探索兩個技術融合的現實應用，分析光通信技術在物聯網技術發展中的現實意義。

關鍵詞：光通信技術；物聯網；寬帶；媒介

中國通信技術近些年發展十分迅速，尤其電子通信技術日漸發達，普遍在全國領域內使用。光通信技術也發展成熟。光通信技術作為以光波作為傳輸媒介的技術，具有傳輸頻帶寬、容納信息量大、抵抗電磁干擾能力強等傳播特征。因此在結構復雜。內容龐大的物聯網當中得到很好的運用。物聯網的概念自從提出之后，就被社會各界高度關注，在全球范圍內翻起了以物聯網為中心的經濟與技術大潮。

1 基本概念

光通信技術，就是以光波作為傳送信息媒介的通信方式。與無線電波通信技術相同，光通信技術也屬于電磁波通信技術，然而光波頻率比無線電波的要高，波長較短，因此傳播時信息容量更大。光通信技術主要有兩種方式：光纖與無線，表現出高度帶動性、滲透性與創造性。在信號覆蓋與傳播上有著顯著優點。目前中國光通信技術發展相對成熟，以廉價靈活的傳輸特點，被運用到諸多領域內。

物聯網是通過射頻識別、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，依照原定程序協議，將現實中任何物體與互聯網連接，通過信息交換與通訊，實現智能化識別、定位、監控、管理物體的網絡。物聯網物體本身與網絡無關，是人們生產生活中存在的千萬事物，在安裝上傳感器之后，與目前網絡數據信息庫鏈接，讓人們直接去認識、管理這些事物。物聯網的概念隨著社會經濟與科技發展，是不斷演變，與概念剛提出時有了很大改進，涵蓋范疇日益豐富。物聯網核心能力是運輸可靠、感知全面以及處理職能化這三個方面。它可以將識別的物件信息，通過場景感知，將信息聚合一起進行無縫連接處理。

尚前，光通信技術在物聯網結構中發揮著巨大功能。兩者互相結合，在工業、環境、軍事、醫療、保健等人們各種日常生活與商務生產領域體現出優越的實用價值，造福人類生活。物聯網中光通信技術主要有：光纖傳感、射頻識別、WiFi等近距離無線光通信技術、還有GPRS、3G、4G 移動通信技術等長距離無線通信技術。科研工作者們已經開始著手將光通信技術引入互聯網終端，實現遠距離的互聯網檢測控制、維護管理與正常運營。

2 物聯網的基本結構

物質結構決定其用途，物聯網也如此。物聯網的分層結構模型，決定其工作環節依照順序進行，逐步實現每一項技術功能。現在，物聯網科研者普遍將物聯網結構分為三個層面：感知層、網絡層、應用層，每個層面的主要內容，見表1。

①感知層，物聯網最低層次組織，是物聯網技術的基礎層次，負責獲取物體信息感知與獲取。我們常見的硬件設施有攝像頭、傳感器網絡、二維碼標簽和識讀器、視頻檢測標識等。

②網絡層位于物聯網技術的中間層次，連接感知層與應用層，完成數據信息的長距離運輸與管理任務，直接地講就是信息傳播的橋梁，將感知層獲取采集的數據信息，傳送到終端應用層。其實現方式就是我們常見的各種通信網絡，如GPRS、3G、4G 移動通信網絡，蜂窩無線通信網絡、有線通信等方式。

③應用層，是物聯網最上層，主要對數據進行運用，或者進行智能處理，將具體數據信息應用在行業當中。其表達方式就是終端顯示器與數據庫等，能夠直接表現數據信息的平臺。

物聯網的基本結構決定了其對數據信息的感知、傳輸以及智能處理的功能。正是物聯網職能、便捷的功能，決定其廣泛的應用前景。

3 光通信技術在物聯網中的應用現狀

3.1 物聯網感知層的應用

光通信技術在物聯網感知層上的應用，主要形式是光纖傳感技術。在光導纖維與光纖通信技術的迅猛發展形勢下，光纖傳感技術也同步發展起來。它是以光為載體，光纖為煤質傳輸信息的嶄新傳感技術，屬于光子技術領域。光纖傳感技術基本工作原理，是光波在光纖中傳播時，光波主要性質會隨著外界環境變化而產生物理改變。將光纖傳感技術與光纖通信技術結合一起，是構建網絡化與矩陣化傳感體系的發展方向。光纖寬帶性的特點，可以將多種傳感器集中使用在單個光纖中，對多個目標進行測量，因此在物聯網感知層上可以表現明顯優勢。

光通信技術為互聯網感知層信息采集提供更好的質量保證，連接起物理世界轉向信息世界的關鍵環節。無線光通信技術，是光與無線通信技術的結合物，利用頻率高波長短特征，其通信寬帶是WiFi的104 倍，4G 移動通信的100倍。

光通信技術在在RFID系統中的運用。光傳感與通信技術在RFID系統上，實現電子標簽與讀寫器兩者近距離無線通信，準確識別物體上的電子標簽，讀取其中的數據信息。目前，光傳感技術主要讀取無源電子標簽，改變了傳統無線信號射頻短的不足，提高了RFID系統的感應能力。RFID讀寫器對于光通信技術應用，是與互聯網網絡層的接入當中，創建雙向功能的網關設備，將其與RFID系統相互協作與融合起來，對物品信息進行實時共享。在實際應用中，利用光通信技術的RFID系統，很好延長讀寫器與網絡層連接距離，將讀寫器直接變成職能終端，更方便地接入移動通信網絡。另外就是，光通信技術可以感應多個電子標簽，并能防止信息之間相互沖突，減少信息干擾，保證數據信息的安全。

光通信技術在無線傳感網絡中的運用。傳統無線網絡的傳感器隨機分布，處理單元與通信單元自行組織。這種不穩定結構只能完成近距離傳感、通信，傳輸距離也比較短。融合光通信技術之后，可以進行長距離傳輸，距離可以達到100 m。

3.2 物聯網網絡層應用

互聯網目前信息有線通信方式中，主要就是光纖通信。以光波為媒介的傳送形式，光纖通信技術可以容納更多信息量，實現快速傳播不受干擾，還可以進行長距離傳輸。無論是傳輸速度距離，還是信息安全方面，都具有無可替代的優勢。并且光通信技術建設便于鋪設，可以進行現20 THz 的寬帶接入，十分適合物聯網大數據傳輸需求。

GPRS在我國已成熟運營幾十年，網絡可靠性高，基站覆蓋范圍廣泛，適合物聯網無處不在的網絡要求，GPRS數據傳輸速率最高值為115 kbps。采用光通信技術的3G網絡技術可以提供最高2 Mbps數據傳輸速率，為日益增強的物聯網數據業務提供了支持和保障。而4G網絡技術的性能更加優越，采用正交頻分復與多端口輸入輸出技術，數據傳輸率高達201 Mbps，寬帶是3G的十倍。光通信技術大大提高了物聯網數據傳輸能力，大大優化了網絡層結構。移動通信的安全機制，是以人與人之間通信基礎，在物聯網中進行應用時，大量的數據會造成網絡堵塞，信息安全性降低。光通信技術創建了多個傳入傳出端口，簽訂物與物、物與人之間的安全協議，并可以根據通信需要與物聯網特征增強安全機制。

移動通信網絡是以光通信技術為核心，在人與人、物與人、人與自然之間可以實現任意時間與地點的信息交換與交流。目前，中國已經形成較為成熟的移動通信網絡。物聯網以其作為網絡層，可以更好整合社會中任意物品的信息，減少技術成本，并能保證高效的信息傳輸率，為開發移動物聯網創造了優良的技術條件。

3.3 物聯網無線終端應用

M2M設備中的光通信技術，可以滿足許多數據請求，并自動包含其中的數據設備。將GPRS、3G、4G嵌入到M2M設備中，創建手機終端。這樣就將手機打造成為通信、感知、信息處理的職能終端。光通信技術在將物聯網終端塑造成移動通信終端上，具有十分重要的作用。他它符合移動通信網絡終端的管理方式，以人與人之間通信為基礎，在安全協議與多端口通信信息處理上效果良好。

在工程建設中，工作人員通過將光傳感技術嵌入到設備中，可以職能處理電網、橋梁、鐵路、建筑等信息，然后再與物聯網進行結合，將多種施工設備、機器與基礎設施等物理系統進行合理整合。讓施工的大小細節，在物聯網中得到科學規劃與配置，節約建設成本，管理生產生活。物聯網變現出的職能化特征，與數據信通過光通信技術在云計算平臺中自行處理是分不開的。

4 結 語

光通信技術在物聯網中的運用，不僅僅是過去幾年的發展形勢，也是未來發展方向。據科學家統計計算，光纖傳感器可以同時測量七十多個物理量，因此將其用在工程檢測、犯罪偵查、防偽識別等方面仍然很大空間。在物聯網規模集成化的發展形勢下，光通信技術對數據信息集束處理能力能夠得到更好的適用。人與人之間的通信，人對物的信息采集、物與物之間的信息交換等都可能將是光通信技術的用武之地。

光通信技術論文:無線光通信技術的應用

[摘 要]隨著信息化社會的到來，通信技術也得到了日新月異的發展。在過去的幾年中，人們對傳輸速率的要求越來越高，使用高速率數據傳輸的用戶數量每年都在遞增，光纖通信因為能傳輸高速率的數據，成為廣域通信網的骨干網絡，如今在廣域通信網中80%以上的信息是通過光纖傳輸的。

[關鍵詞]無線光通信技術高速率數據傳輸系統構成

1 前言

隨著信息化社會的到來，通信技術也得到了日新月異的發展。在過去的幾年中，人們對傳輸速率的要求越來越高，使用高速率數據傳輸的用戶數量每年都在遞增，光纖通信因為能傳輸高速率的數據，成為廣域通信網的骨干網絡，如今在廣域通信網中80%以上的信息是通過光纖傳輸的。但是從光纖骨干網到用戶之間的"最后一英里"，如果鋪設光纜，不僅花費大而且耗時；許多無線通信技術可以解決"最后一英里"的問題，但是這些技術需要向無線電管理委員會申請頻率執照，不僅要使用戶支付大量的頻率占用費，而且申請也要花費數月的時間。

2 無線光通信系統的構成

無線光通信系統是以大氣作為傳輸媒質來進行光信號的傳送的。只要在收發兩個端機之間存在無遮擋的視距路徑和足夠的光發射功率，就可以進行通信。

一個無線光通信系統包括三個基本部分：發射機、信道和接收機。在點對點傳輸的情況下，每一端都設有光發射機和光接收機，可以實現全雙工的通信。系統所用的基本技術是光電轉換。光發射機的光源受到電信號的調制，通過作為天線的光學望遠鏡，將光信號通過大氣信道傳送到接收機望遠鏡；在接收機中，望遠鏡收集接收到光信號并將它聚焦在光電檢測器中，光電檢測器將光信號轉換成電信號。由于大氣空間對不同光波長信號的透過率有較大的差別，可以選用透過率較好的波段窗口。對基于FSO的系統來說，最常用的光學波長是近紅外光譜中的850nm；還有一些基于FSO的系統使用1500nm的波長，可以支持更大的系統功率。

3 無線光通信系統的特點和優勢

3.1 頻帶寬，速率高

從理論上講，FSO的傳輸帶寬與光纖通信的傳輸帶寬相同，只

是光纖通信中的光信號在光纖介質中傳輸，而FSO的光信號在空氣

介質中傳輸。FSO產品目前最高速率可達，最遠可傳送4km。

3.2 頻譜資源豐富

與微波技術相比，FSO設備多采用紅外光傳輸，有相當豐富的

頻譜資源，不需要申請頻率執照，也不需要交納頻率占用費，這是一般微波通信和無線通信無法比擬的。

3.3 適用任何通信協議

適用于任何環境，不依賴某種協議。現在通信網絡常用的SDH、

ATM、以太網、快速以太網等都能通過，并可支持的傳輸速率，用于傳輸數據、聲音和影像等各種信息。

3.4 架設靈活便捷

FSO可以直接架設在屋頂，以及在江河湖海上進行通信，可以完成地對空、空對空等多種光纖通信無法完成的通信任務，而且無需埋設光纖，可以在幾小時內建立起通信鏈路，方便快捷，大大縮短了施工周期。

3.5 安全可靠

無線光通信的安全性是非常顯著的，由于光通信具有非常好的方向性和非常窄的波束，因此竊聽和人為干擾幾乎是不可能的。

3.6 經濟

光纖網絡的成本通常很高，鋪設過程耗時，而且投資不可撤回，而無線光通信技術可以在城域光網之外提供高帶寬連接，而成本只有在地下埋設光纜的五分之一。

4 無線光通信系統存在的問題

FSO是一種視距寬帶通信技術，發射機與接收機之間需要嚴格的視線傳播，當通信設備安裝在高樓的頂部時，在風力的作用下建筑物會發生擺動，這樣便會影響激光器的對準。由于大樓結構中某些部分的熱脹或輕微的地震等原因，有時也會導致發射機和接收機無法對準。

惡劣的天氣情況，會對傳播信號產生衰耗。空氣中的散射粒子，會使光線在空間、時間和角度上產生偏差。大氣中粒子還會吸收激光的能量，衰減信號的發射功率。

傳輸距離與信號質量的矛盾非常突出，傳輸距離越大，光束就會越寬，接收的光信號質量越差。

激光的安全問題必須考慮。發射功率必須限制在保證眼睛安全的功率范圍內。

5 無線光通信發揮的應用范圍

可以作為預防服務中斷的光纖通信和微波通信的備份；可以應用于移動通信基站間的互連，無線基站數據回傳；應用于近距離高速網的建設以及最后一英里接入；不宜布線或是布線成本高、施工難度大、經市政部門審批困難的地方；在軍事設施或其他要害部門需要嚴格保密的場合；用于企業內部網互連和數據傳輸。

6 國內外研究現狀

Canon主要產品有：CanobeamDT-50，速率從25Mbit/s到

622Mbit/s，可連接FastEthernnet、FDDI、ATM。特點是具有自動跟蹤系統，調整探測器件的位置以檢測激光束的光軸，所以不因建筑物的擺動而使傳輸中斷。同時，鏡頭自動跟蹤特性增加傳輸距離達2km。CanobeamIII：數據速率達到622Mbit/s，有不同的網絡接口，如ATM、FDDI、FastEthernet，并可選擇SNMP的TCP/IP。

桂林三十四所產品的主要性能參數有以下一些，傳輸速率：8Mbit/s，34Mbit/s，155Mbit/s；工作波長：850nm；通信距離：1～4km；光發射功率：小于40mW。

中科院成都光電技術研究所，開發的產品主要性能參數有傳輸速率：10Mbit/s；工作波長：850nm；通信距離：1～4km；發射功率：3～30mW。

深圳飛通有限公司開發出的樣機，其速率有155Mbit/s、622Mbit/s以及幾種，通信距離最遠可達4km。

7 FSO研究的發展趨勢

FSO目前存在的問題主要集中在下面幾個方面：針對大樓擺動的瞄準問題；大氣中粒子對光線的散射、吸收問題；提高傳輸速率問題。這些問題影響了傳輸的可靠性，所以對這些問題的研究成為FSO的發展方向。

7.1 發射、接收的瞄準的研究

在大風中或因地震引起大樓的擺動，發射機發送的光信號對不準接收機，產生的誤差大，甚至通信無法實現。目前的研究方向在于提高激光的瞄準，怎樣利用非機械裝置來實現精確的對準和快速瞄準；在接收機方面，散射光線也帶有信息，接收散射光線越多，接收的信號能量越大，但同時接收的噪聲也越大，所以盡量提高接收機接收信號總功率，又不能降低信噪比成為研究目標；

7.2 減小大氣對通信的影響

在不同的環境中不同波長的光線會有不同的傳播特性，這些不同的特性導致了在不同環境下，不同波長的光線會有不同的吸收窗口、不同的散射函數以及不同的折射率，需要尋求一種最優波長，在通信鏈路中找出波長與性能的最優組合。

7.3 傳輸速率的提高

FSO相對于其他接入設備最大的優勢之一就是帶寬。現在FSO產品的速率從2Mbit/s開始，形成多個系列，比較典型的有10Mbit/s、100Mbit/s、155Mbit/s、622Mbit/s。有的公司采用波分復用技術，速率可以達到、10Gbit/s。

綜上所述，FSO的發展方向是解決大樓的抖動引起的對不準問題、大氣微粒的散射問題、大氣湍流影響通信問題，提高系統可靠性，在此基礎上提高傳輸速率，使FSO發揮最大優勢。

8 結束語

無線光通信已經成為現實，它是連接寬帶網的一種快捷方法。文中詳細地介紹了國內外目前對FSO的研究以及研究成果，分析了目前存在的問題，如果這些問題能得到解決，那么必能發揮FSO的最大潛能和優勢。隨著無線光通信技術的不斷完善，它一定可以得到廣泛的應用。

光通信技術論文:應用于飛行試驗的無線光通信技術的探索及展望

【摘要】 本文主要針對應用于飛行試驗中的無線光通信技術進行探索及未來發展展望。詳細介紹機載無線光通信系統原理，對飛行試驗中應用無線光通信系統的方案進行探討，并對展望該技術在試飛測試領域發展方向。相比于傳統的視距微波遙測技術，無線光通信技術以其突出的優勢越來越受到研究者的重視，在飛行試驗領域應予以探索。

【關鍵字】 飛行試驗 無線光通信 遙測

隨著我國航空工業的發展，各種新型號飛機的機載系統發展突飛猛進，這樣對試飛測試提出了更高的要求，測試參數和種類的增多直接導致數據量的膨脹，同時也對遙測系統形成考驗。傳統遙測鏈路使用的是視距微波通信技術，可靠的數據傳輸速率在幾到幾十兆比特每秒量級。顯然，傳統遙測鏈路所能承載的數據量和數據種類很有限，隨著試飛需求的增加，這將成為未來遙測方案設計的瓶頸，尤其針對高清視頻等高速率信號傳輸，帶寬不足的問題會更為突顯。

為解決以上問題，本文旨在探索將無線光通信技術應用于飛行試驗中。無線光通信技術以光波為載頻傳輸信息，相比于微波技術傳輸容量大的多，遠距離傳輸可達Gbps級，將會給飛行試驗遙測提供極大的靈活性，并且還具有高度保密，無需頻譜牌照等先天優勢。

一、機載光通信技術

1.1 機載無線光通信技術應用案例

國外科學家很早之前就開始對機載光通信系統進行研究，并且做了豐富的試驗。

1980年在美國新墨西哥白沙導彈靶場進行飛機與地面之間的激光通信試驗，試驗持續三個月，總計工作200小時，激光通信設備安裝在USAF-KC-135飛機上，圍繞地面站飛行，相距10～100km之間，完成了用窄光束進行激光光束捕獲/跟蹤，對準試驗認證，實現下行1000Mbps，上行200kbps的信息傳輸。

1996年12月美國Thermo Trex公司在San Diego進行了飛機-地面站遠距離的激光通信試驗。機上的APT系統，粗跟蹤萬向支架水平可在±180°、垂直+10°～-90°范圍內轉動，信標光束散角為2mrad，信號光束散角為100urad。

1.2 機載無線光通信技術簡介

機載光通信技術是以飛機為平臺，進行空-地或空-天無線光通信。如圖1.1為機載無線光通信系統上行通信原理框圖。

地面站一般是可移動式車載光端機及處理系統，根據飛行計劃在地面選取合適的區域駐扎。

信標光用來進行光端機之間的光束捕獲，即粗跟蹤，這項技術在大致方位（一般用全球衛星定位系統（GPS）系統引導到初始位置）掃描另一端光端機的信標光從而實現光束捕獲，將接收到的光信號引導到定位探測器上進行精跟蹤，最后調整收發端，使光束對準。

位置誤差模塊為位置探測器，可以探測出光信號光斑投射到其檢測面的位置，根據既定規則得出的特定位置誤差傳送給計算機處理，進而控制粗跟蹤系統和精跟蹤系統進行方位矯正，實現光束對準。

二、飛行試驗中應用無線光通信技術的探討

2.1 飛行試驗中的無線光通信技術

在飛行試驗中應用無線光通信系統的基本結構如圖2.1所示，采集器所采集到的全部或所有需實時監控的數據都可以和記錄器輸出的視頻數據或總線數據合路后，經過電光調制，直接通過機載無線光通信系統光端機下發給地面站。地面站將接收到的光信號經過光電轉換還原，解復用各路數據流以待后續處理分析。該系統還具有上行傳輸能力，可以遠程控制整個試飛測試系統，實現遙控遙測能力。

因為無線光通信系統的傳輸速率很高，應對目前飛行試驗遙測的強度綽綽有余，未來的飛機系統復雜，機載系統集成度以及交換信息量會越拉越大，再加上飛機航電系統的飛速發展，在未來飛行試驗中有必要加大試飛實時監控的力度，無線光通信技術應由其發展的一席之地。

2.2 飛行試驗中無線光通信技術的發展方向

飛行試驗遙測系統引入無線光通信技術將有效緩解及應對未來遙測數據量的增加，后期此項技術還可以繼續演進。

1）微波/無線光通信復合式遙測技術

微波與光波可分別應對不同的氣候狀況，若將微波技術與無線光通信技術結合使用，互為冗余，那么可靠性將極大的提高，確保遙測數據可靠下傳。

2）全光無線光通信技術

本文介紹的無線光通信系統整體為電-光-電類型，這種架構為系統擴容的瓶頸。所以本系統一個演進方向為全光型無線光通信系統，光信號由光纖放大器放大后直接由光纖發射，通過光學天線的整形準直發射出去，接收端由光學天線直接將光束耦合進入光纖繼續傳輸。這樣，無線光通信即可稱為真正的“虛擬光纖”，可協議透明的傳輸的光信號。并且波分復用技術，可以使系統容量成倍的增加，不同種類的信號可以調制到不同波長上同時傳輸。

三、總結

本文對無線光通信技術在飛行試驗中的應用進行了初步的探索與展望。無線光通信技術以其突出的優勢越來越受到研究者的重視，在很多領域已經商用，在飛行試驗領域尚無應用。今后，傳統的遙測技術會成為空地下行數據傳輸的瓶頸，無線光通信技術不乏為一種備選方案。因為無線光通信系統受天氣影響非常嚴重，所以目前應用受到一定限制，但是隨著技術的發展，我們有理由相信它的前途是光明的。

光通信技術論文:光通信技術在電力通信系統中的應用與組網方案研究

摘 要：隨著社會的不斷發展和經濟水平的不斷提高，電力系統的發展成為了我國社會主義市場經濟體制改革的關鍵。在電力通信系統中應用光通信技術能夠有效促進國家的發展。電力通信系統在我國電網資源的調度工作中起著至關重要的作用，所以，怎樣才能夠滿足電力系統對通信系統的可靠性需求成為了當下最重要的問題。要知道，在電力通信網中，應用EPON技術能夠降低成本，還能夠提高網絡的安全性。文章就電力通信網概述及其存在的問題進行分析，并通過研究光通信技術體制和組網方式，提出光通信技術在電力通信系統中的應用以及光通信技術在電力通信系統中的應用關鍵點。

關鍵詞：光通信技術；電力通信系統；組網方案

1 電力通信網概述以及其存在的問題

1.1電力通信網概述

電力系統是一項非常復雜的系統，它集發電廠、變電站、輸電、配電以及用電為一體。我國電網公司曾在2009年的時候公布了智能電網建設的計劃，計劃中說要到2020年全面建設有中國特色的堅強智能電網，也就是說利用先進的測量設備，并且在可靠的通信信息平臺支撐下，將電力系統與堅強的電網網架高度融合，實現經濟高效、透明開放的現代化電網。電力通信網主要分為電力調度網和電力配電網兩種，電力調度網是指35kV-500kV的電壓，而電力配電網則是指110kV以下的電壓。在電力調度網的層次劃分上，通常將35kV-110kV的層面稱為接入層，將220kV的層面稱為匯聚層，將500kV層面的稱為核心層，而在電力配電網的劃分層次上，則是將35kV-110kV層面稱為高壓配電網，10kV層面稱為中壓配電網，220V和380V層面稱為低壓配電網。電力調度網主要負責傳送各種調度指令，它在電力系統中具有至關重要的作用，而電力配電網則是主站系統和各種配電終端的通信橋梁，在電力系統實現自動化控制上起著決定性的作用。

1.2 電力通信網存在的問題

1.2.1 電力調度網

從電力調度網的層次劃分上，不難看出，其與電信運營商的層次劃分大致相同，目前的電網中，有很多省份都在使用以前的MSTP設備組網，只有少數省份在使用DWDM設備組網，隨著我國智能電網的不斷發展，網絡負荷越來越大，DWDM設備組網已經不能滿足電力通信網的需要了，更何況是MSTP設備組網，所以迫切地需要各個層級的電力通信網升級。

1.2.2 電力配電網

長久以來，我國電網存在著“重發輕供不管用”的現象，這種思想嚴重影響著電力系統的發展。實際上，配電系統是電力接入系統，通常情況下，都是由10kV以下的電壓構成的。由于我國配電網的覆蓋面積很廣，并且技術和手段也很多樣，再加之，我國落后的“重發輕供不管用”思想，使得我國的配電設備自動化程度很差，而且還存在網架結構薄弱的現象，這些都影響了人民的生活和國民經濟的發展。為此，要想實現智能化的建設目標，就要提高供電水平，讓其向著自動化的方向發展，以此來實現配電系統的正常運行。

2 光通信技術體制和組網方式研究

2.1 光傳送網

光網絡速率是隨著光傳送網絡的傳輸增多而提升的，圖1是光傳送網總體結構圖，從圖中可以看出光傳送網正在朝著全光化的趨勢發展。

[圖1 光傳送網總體結構圖]

在光通信技術體制中，有MSTP、DWDM、ASON等光傳送網，其中，MSTP、DWDM已經發展的非常成熟，但是ASON正在發展中，以下就是對ASON技術體制的具體分析：

ASON網絡是指在其指令下，完成光傳送網鏈接和交換的網絡，它主要是通過控制平面來實現資源的分配情況，進而實現智能化的網絡。ASON是由ITU-T將智能光網絡標準化的產物，實際上，它的發展與光網絡是沒有聯系的，只是人們習慣將其和光網絡聯系在一起，如果非要將其聯系在一起，只能說，ASON是智能光網絡的分支，同時也是智能光網絡的主流技術。ASON的技術優勢在于它在自身的控制下完成光網絡鏈接和自動交換。要知道，傳統的傳輸網有兩個層面，是網管層面和設備層面，但是ASON有三個層面，分別是網管層面、設備層面以及最重要的控制層面，它是通過控制層面來實施交換和傳輸的。這也是ASON網絡的特點。

ASON控制平面的功能就是自動發現功能、信令功能和路由功能，ASON的協議有很多，主要是開放最短路徑優先協議、鏈路管理協議以及基于流量工程的資源預留協議，這些協議可以統稱為GMPLS協議，以下就是GMPLS各協議之間的關系，具體如圖2：

圖2 GMPLS協議之間的關系

2.2 光傳送網組網方式

2000-2006年一直都在使用32波X2.5G的DWDM設備組網，在2006-2009年期間，采用的是80波X10G的DWDM設備組網，并逐漸向OTN過渡，而且設備也轉向了ASON設備。

2.3 EPON組網方式

使用EPON技術的組網方式，如果是32個節點，那么在EPON技術中，光纖是在局端和分光器之間產生的，一共有32個光纖，那么就是32個分光器，也就是說需要33個光收發器。

EPON的組網優勢有很多，比如，網絡覆蓋范圍大、網絡可靠性高，并且提供高寬帶，而且具有簡化網絡層次的優勢，EPON在光纖傳輸的過程中，不需要額外的電源，這樣就能夠使維護變得簡單，只需對分光器和ONU進行維護即可。

3 光通信技術在電力通信系統中的應用

就目前光通信技術發展的情況來看，將其應用在電力通信系統中就是國家未來的發展方向。光通信技術已經有了三次變革，這三次變革都加快了我國走向國際的步伐，就是從SDH技術-MSTP技術-ASON技術，現在的ASON技術已經廣泛應用在社會上了，ASON技術能夠解決提供電路、傳送電路等問題，同時還具有保護電路的作用，這些問題都是SDH技術和MSTP技術不能做到的，可見ASON光通信技術的重要性。可以說，光通信技術改善的同時，也給國家的用電量帶來了挑戰，國內用電量正在增加，電力工程所需的電纜量也在增加，在一定程度上促進了電力網格格局的形成，并且，為光通信技術提供了物理載體，在此種環境下，人們對電力的需求也在不斷上升，只有光通信技術就能滿足人們的需求，并形成較強的網絡，增強我國電力系統的穩定性和高效性，提高我國電力輸送網的質量，因此，在未來電力通信系統中一定要應用光通信信息技術。

4 光通信技術在電力通信系統中的應用關鍵點

4.1 組網方案的制定

現階段，我國的光通信技術組網方案有兩種，一種是在所組建的粗函數平面上開展網絡創建工作，另一種是在現有的網絡技術下，引進光通信技術，同時還要對網絡傳輸工作進行改造，進而完成網絡傳遞的工作。實際上，這兩種組網方案都存在著不足，所以，在選擇的時候一定要得當，這樣才能保證光通信技術滿足電力通信系統的性能需求，這就要求電力工作人員在進行選擇的時候要從電力系統的實際情況出發，綜合比較，挑選出有效的網絡組建模式，以此來實現光通信技術在不同層次和構造上的需求。

4.2 業務規劃分析

由于目前光通信技術的網絡傳輸工作能夠提供不同層次和性能上的服務，所以，工作人員在開展業務的時候應該制定效益最大的方案，在制定方案的時候要注意以下問題，第一，保證網絡跳數出現的最少；第二，縮短業務與業務之間的距離；第三，對光通信技術的應用情況實時監督；第四，保證網絡負載均衡，只有保證以上四點要求，才能使光通信技術良好地應用在電力通信系統中。

4.3 設備的選擇

目前，我國光通信技術所涉及的設備還存在弊端，要想讓光通信技術的優勢充分地展現出來，就需要建設規范化的電力傳輸網，并且選擇合理的設備，因此，電力工作人員在選擇通信技術設備的時候，要注意以下幾點，第一，要保證設備具備有效的安全性，設備網絡節點的槽位數量要多，這樣才能落實電力系統的性能；第二，電力工作人員在挑選卡板的時候，要保證設備應用的卡板是熱備份的；第三，要保證設備能夠負荷低階業務項目的基本要求；第四，應該選擇多方向的線路，并且讓其集中在多個業務卡板內，以此來提升光通信技術在電力通信系統中的應用安全。

5 結束語

綜上所述，光通信技術能夠促進社會的進步和國家的發展，并且在人民生活方面也起著至關重要的作用。雖然現在光通信技術在電力通信系統中存在一定的問題，但是電力工作人員要完善地處理，對業務規劃進行透徹的分析，選擇合理的設備，制定有效地組網方案，只有這樣，才能提高網絡的安全性和穩定性，降低電力企業的成本，才能夠在電力通信系統甚至國家的發展中起到促進作用，進而促進國民經濟不斷增長。

光通信技術論文:電域正交頻分復用與光纖通信技術相結合的光通信技術

【摘 要】所謂光通信，是指傳輸媒質為光波的通信方式。無線電波和光波共同屬于電磁波，但是光波相比于無線電波波長短、頻率高，由此光波具有通信容量大、傳輸頻帶寬、抗電磁干擾能力強的優點。光通信按照傳輸介質的不同分為有線光通信和無線光通信，按照光源特性的不同分為激光通信和和非激光通信。其中常用的光通信技術分為大氣激光通信、光纖通信、藍綠光通信、紅外線通信、紫外線通信。光纖通信是一種有線通信，隨著現代光通信技術的飛速發展，在單一的通信技術基礎上融合了二到三種其它的先進技術，本文主要闡述將電域正交頻分復用與光纖通信技術相結合的一種光通信技術。

【關鍵詞】信息科學；光纖；光通信；光正交頻分復用；通信技術

有人在上世紀30年代提出這樣的觀點：“總有一天光通信會取代有線和微波通信而成為通信主流”。隨著現代通信技術飛速發展，光通信技術日益成熟，光通信的地位也日益凸顯，甚至在歐美國家已達到戰略地位。目前，光纖通信已經成為各種通信網的重要傳輸方式，其在信息高速公路的建設上也十分重要。以下將分別介紹電域正交頻分復用技術和光纖通信技術，以及在兩者相結合的情況下產生的新一代光通信技術。

1.電域正交頻分復用與光纖通信技術

光纖通信技術是有線光通信技術中最為普遍、最為重要的傳輸技術，具有應用廣、傳輸快、使用便捷等優點；而正交頻分復用技術可以解決電磁信號在傳輸過程中相互干擾的問題。下面將分別介紹這兩種典型技術的概念、原理及其應用。

1.1電域正交頻分復用技術

正交頻分復用（OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing），簡稱為OFDM，是多載波調制技術的一種。其基本原理是將主信道分為若干個并行的正交子信道，再通過傅立葉變換將高速的數據信號產生出一組并行的低速數據流，并且把低速數據流調制到每個子信道上傳輸，從而完成高速數據信號的傳輸。這個過程有一個突出的優點，即提高系統的頻譜利用率，同時降低計算復雜性。正交頻分復用技術的使用具有以下幾個優勢：

（1）有效補償光纖色散。根據現代通信技術的不斷發展和人們對通信技術要求的提高，光通信正朝著兩個方向發展：一是大幅度提高單信道的傳輸速率，目前正趨近于100Gb/s；二是快速的網絡動態調節能力。但是這兩種要求是互相矛盾的，當單信道的傳輸速率達到100Gb/s的時候，傳統光纖的色散補償能力就變得昂貴和耗時。而正交頻分復用技術在電子領域內的應用就恰到好處的解決了這一問題，通過在頻域內的復數運算，利用此技術優良的計算性，從而方便的對光纖色散進行補償。

（2）提升信道傳輸速率。2008-2009兩年間，W.Shieh（澳大利亞墨爾本大學）和S.Jansen分別進行了“107Gb/s信號在單模光纖傳輸1000km的實驗（無光色散補償和放大的情況下）”和“12*121.9Gb/s信號在單模光纖傳輸1000km的實驗（采用偏正復用和正交通帶調制技術）”.兩人主導的科學實驗打破了制約數字通信高速發展的瓶頸，從而有效的提升了光通信的整體傳輸速率。

（3）減少信號相互干擾。由于光通信是一種以光波為載體的通信方式，其信號在傳輸的過程中會受到電磁波的干擾，而通過正交頻分復技術則可以采用一定的技術在接收端分離正交信號，從而減少各個子信道之間的互相干擾。其原理在于：在使用正交頻分復用技術的傳播過程中，將單通道高速信息數據流分配到若干低速速率的子信道中，這樣子信道信號帶寬就小于總信道帶寬，每個子信道上的衰落就趨于平坦，干擾降低；采用此種技術還可以增加子信道符號周期，減少碼間干擾。而且由于分離開的每個子信道僅占原來整個信道的很小一部分，相對將容易達到信道均衡。

1.2光纖通信技術

光纖通信就是指以光導纖維作為傳輸介質傳輸信號，從而實現信息傳遞的一種通信方式。光導纖維通信就是光纖通信的簡稱。光纖通信是光通信的一種，屬于有線通信，也可以看成是以光導纖維作為傳輸介質的“有線”光通信。通常光纖通信系統并不是指一根單獨的光纖，通常情況下的光纖系統都是由無數光纖組成的光纜。

光纖的組成主要包括三部分，內芯是幾十微米或者幾微米的纖芯；中間層是包層，光信號利用纖芯和包層的不同折射率實現在纖芯的內的全反射，也就是光信號的傳輸；外層是圖層，其主要作用就是增加光纖的韌性從而對光纖起到保護作用。光纖通信是以光為載體、以光導纖維為傳輸介質，把信息從一端傳輸到另一端的技術方式。光纖通信技術可以大致分為光纖光纜技術、光交換技術傳輸技術、光有源器件、光無源器件以及光網絡技術等。通過不同的技術手段可達到低損耗、低色散、大容量的數據信息傳輸。

2.現代技術相結合的光通信技術

傳統光通信技術包括大氣激光通信、光纖通信、藍綠光通信、紅外線通信和紫外線通信幾種。為進一步推進光通信技術的發展，緊跟目前通信的發展趨勢，符合用戶對現代通信的要求，將電域正交頻分復用技術和光纖通信技術有機融合，從而利用兩種技術的優點為用戶提供服務。

對于光通信而言，結合正交頻復用技術與光纖通信技術的優點，合理互補兩種技術的缺點，能夠實現光通信技術超高速度、超大容量、超長距離傳輸的效果，達到為用戶群更快的傳輸數據、更多的輸送內容、更遠的服務用戶的目的。

3.結語

經反復的實驗論證，在光通信的傳播過程中，利用電域正交頻分復用技術可以有效的實現光纖色散補償、信道傳輸速率提升、減少信道干擾三大優勢；采用光纖通信技術可以逐步實現在更廣闊的光譜范圍內，低損耗、低色散的傳輸，是傳輸容量能夠成千倍級甚至萬倍級的增長。通過兩種技術的結合，產生現代化的電域正交頻分復用與光纖通信技術相結合的光通信技術。

光通信技術論文:光通信技術課程虛擬實驗教學改革研究

摘 要：引入虛擬實驗教學是緩解省屬地方高等院校科研設備短缺的有效方法。本文以光通信技術課程為例，研究了虛擬實驗課程開設的背景與意義，詳細闡述了對應的課程內容與具體的實驗室建設與實施方法。最后，依據所取得的成果評價了虛擬實驗課程的效果，證實了該教學改革的可行性。

關鍵詞：虛擬實驗教學；光通信技術；教學改革

光通信技術是當今信息技術領域的前沿與支撐技術之一。2013年，國務院頒布“寬帶中國”計劃，進一步提升了光通信技術在國家發展戰略中的地位。簡言之，光通信技術是光纖技術與通信技術的綜合體，它具有高速、大容量的優點，但亦存在高成本、高復雜度和多學科交叉的特點。這成為該門課程實踐教學開展的主要困難。而且，對于省屬地方高等院校，同時面臨生源基數大、實驗教學經費短缺、設備更新緩慢等難題，使得該問題更加凸顯。為緩解這一問題所帶來的影響，基于專業光通信仿真軟件，引入虛擬實驗教學時必然趨勢。

一、虛擬實驗教學改革的背景與意義

作者所在的黑龍江大學電子工程學院，《光通信技術》實驗需為兩個本科專業（光電子技術系和通信工程系）學生（約180人/年）提供課程資源。原有《光通信技術》包含“光纖低損耗熔接”“光纖纖芯分布測量”“光纖微彎損耗測量”“光時域分布反射測量”和“可視光通信傳輸系統演示”5個基礎專業實驗，僅能覆蓋《光纖技術》和《光通信技術》兩門專業必修課程的實驗教學任務，學生缺乏對“光電子器件”應用的認知。而且，光纖與光通信技術是本專業最重要的兩個研究方向之一，是專業學生就業與求學的主要支撐技術。近10年來，光通信技術在“光傳輸”“光交換”“光接入”和“可見光電力線通信”等領域高速發展。然而，現有實驗教學設備多購置于2001年，部分已陳舊、老化。與此同時，面臨教學經費不足，設備臺套數有限，儀器價格昂貴，由于普通高校擴招導致生源劇增的雙重壓力，對應的實驗內容無法得到更新，課程講授內容與實驗教學脫節，學生學習興趣低下。

圖1 原有專業基礎實驗方案

與之相比，專業仿真軟件具有價格低廉，覆蓋領域廣，專業性強，靈活性、操作性好等系列優點，可實現光放大器設計，光電轉換器件測試，多光通信系統實時在線模擬等功能，與本專業光纖技術、光電器件與檢測、光通信技術課程內容吻合。鑒于此，將虛擬實驗與原有的專業實驗相結合，以專業實驗為基礎，虛擬實驗為進階，二者相互補充、取長補短，將可有效緩解專業實驗教學中所面臨的困難。

二、虛擬實驗教學改革的具體實施方法

（一）方案設計與實驗室建設

1.保留原有的“光纖低損耗熔接”“光纖纖芯分布測量”“光纖微彎損耗測量”作為基礎實驗，刪除“光時域分布反射測量”和“可視光通信傳輸系統演示”兩個實驗，節省6學時的課程資源。

2.開設“光通信仿真設計”課程設計，以虛擬實驗教學方式提高學生對于“光通信系統架構”“光纖放大器設計”“光電子器件工作特性”的掌握能力。課程設計采用機房集中教學模式，包含“光發射機/光接收機的實現”，“誤碼率與質量因子評價”“色散補償特性測試”“光放大器性能優化”“格式生成與轉換”五個模塊，共計32學時。其中，講授學時8學時，實驗學時24學時，第一、二模塊為必選，后三個模塊至少任選其一。

3.將原有機房進行升級與改造，新購置計算機50臺套，服務器1臺套，投影教學設備1臺套。更新原有網絡布線與系統，實現教師與學生互動能力，提升學生間的交互學習能力，改善學生個人的實驗學習平臺環境。購置專業光通信仿真軟件OptiSystem（12.0版）1套，可同時滿足30人在線仿真需求。

圖2 虛擬實驗設計方案

（二）虛擬實驗教學實施方法

在實際的教學過程中，該門課程對于光電子技術專業學生（年均60人）為必修課程，分成2個教學班級循環教學；對于通信工程專業學生為選修課程，根據以往統計，選修課程人員約60―80人，亦分成2個教學班級循環教學。除講授8學時外，學生需在2周內完成24實驗學時，教學資源采用開放模式提供，學生可自行安排學習時間，學時計算由智能管理系統完成。教學模式除課上教學、實驗外，還包括師生在線交流與在線答疑。課程考試采用報告模式提交，3人一組，需分工明確，格式統一，數據與分析清楚有效。

圖3 虛擬實驗教學的實施與執行

三、效果與評價

對于通信工程專業，該門課程設置在第六學期，需學習前期的光纖基礎實驗。對于光電子技術專業，該門課程設置在第七學期。作為中間環節，他是專業實驗的進階，同時作為本科畢業設計的前期訓練，起到承上啟下作用。運行一年來，效果顯著。主要體現在：（1）增加了實驗教學資源，緩解了實驗設備臺套數少的困難，提升了學生的實踐實訓能力；（2）完成了課堂教學與實驗教學的完整對接，教學內容與深度得到進一步提升；（3）激發學生學習興趣，為教師的科學研究提供有效輔助。截至2014年12月，已有11名專業學生參與到教師的科研團隊中，并在光通信設計領域發表EI檢索科研論文3篇，申報發明專利1項，獲授權實用新型專利2項，獲批省級、校級創新創業課題2項。

四、結論

針對省屬高等院校理工科實驗教學的實際情況，以“光通信技術”課程為例，引入了虛擬教學環節，有效彌補了原有專業基礎實驗教學在內容更新、基礎設備受限等方面的不足。虛擬實驗教學作為專業實驗的進階，可有效提升本科學生畢業設計的質量，成為二者間連接的紐帶，承上啟下。此外，虛擬實驗教學還具有投入低、見效快的特點，它應作為一種重點的教學模式在今后的理工科實驗教學課程中得到廣泛推廣。

光通信技術論文:光通信技術在寬帶通信中的應用

摘要：光通信是一種以光波為傳輸媒質的通信方式。光波和無線電波同屬電磁波，但光波的頻率比無線電波的頻率高，波長比無線電波的波長短。因此，光通信具有傳輸頻帶寬、通信容量大和抗電磁干擾能力強等優點。

關鍵詞：光通信技術；寬帶通信；應用

引言

光波按其波長長短，依次可分為紅外線光、可見光和紫外線光。紅外線光和紫外線光屬不可見光，它們同可見光一樣都可用來傳輸信息。光通信按光源特性可分為激光通信和非激光通信；按照傳輸媒介的不同，可分為有線光通信和無線光通信。常用的光通信有大氣激光通信、光纖通信、藍綠光通信、紅外線通信和紫外線通信。

1.光纖通信技術

光纖通信是利用光作為信息載體、以光纖作為傳輸的通信方式。在光纖通信系統中,作為載波的光波頻率比電波的頻率高得多,而作為傳輸介質的光纖又比同軸電纜或導波管的損耗低得多,所以說光纖通信的容量要比微波通信大幾十倍。光纖是用玻璃材料構造的,它是電氣絕緣體,因而不需要擔心接地回路,光纖之間的串繞非常小;光波在光纖中傳輸,不會因為光信號泄漏而擔心傳輸的信息被人竊聽;光纖的芯很細,由多芯組成光纜的直徑也很小,所以用光纜作為傳輸信道,使傳輸系統所占空間小,解決了地下管道擁擠的問題。

光纖通信在技術功能構成上主要分為:(1)信號的發射;(2)信號的合波;(3)信號的傳輸和放大;(4)信號的分離;(5)信號的接收。

2.光纖通信技術發展的現狀

2.1波分復用技術。波分復用技術可以充分利用單模光纖低損耗區帶來的巨大帶寬資源。根據每一信道光波的頻率(或波長)不同，將光纖的低損耗窗口劃分成若干個信道，把光波作為信號的載波，在發送端采用波分復用器(合波器)，將不同規定波長的信號光載波合并起來送入一根光纖進行傳輸。在接收端，再由一波分復用器(分波器)將這些不同波長承載不同信號的光載波分開。由于不同波長的光載波信號可以看作互相獨立(不考慮光纖非線性時)，從而在一根光纖中可實現多路光信號的復用傳輸。

2.2光纖接入技術。光纖接入網是信息高速公路的“最后一公里”。實現信息傳輸的高速化，滿足大眾的需求，不僅要有寬帶的主干傳輸網絡，用戶接入部分更是關鍵，光纖接入網是高速信息流進千家萬戶的關鍵技術。在光纖寬帶接入中，由于光纖到達位置的不同，有FTTB、FTTC、FTTCab和FTTH等不同的應用，統稱FTTx。FTTH(光纖到戶)是光纖寬帶接入的最終方式，它提供全光的接入，因此，可以充分利用光纖的寬帶特性，為用戶提供所需要的不受限制的帶寬，充分滿足寬帶接入的需求。目前，國內的技術可以為用戶提供FE或GE的帶寬，對大中型企業用戶來說，是比較理想的接入方式。

3.網絡的寬帶化和光纖通信

20世紀70年代后半期，光纖作為使用傳輸技術引進以來，其研究開發的歷史一直走傳輸容量大和應用領域擴大的路。支撐互聯網通信量爆炸性增加的是光纖預計今后將推進圖像信息等高速信息流的配送服務和TV會議等豐富的雙向多媒體通信等寬帶服務的引入，網絡的寬帶化是必然的，其中，作為構建未來寬帶遍布網絡的技術，光纖和移動通信無疑是璀璨的雙壁。綜上所述，可以把光纖通信技術的研究開發動向概括為以下三個方面。

3.1傳輸介質的大容量化。大傳輸容量技術是極大限度地利用傳輸介質的能力，以提高傳輸效率的技術，是以往所有傳輸系統開發一貫專注的技術。從這方面講，具有很大潛在傳輸頻帶的光纖的大容量化是今后研究的重點。大容量化是光放大波段的擴大，在波段中信道的高密度復用、信道傳輸速率的高速化、遠距離傳輸技術。即光放大波段擴大是從初期1550nm波段附近的20-30nm，大了1450-1650nm的200nm，將近擴大一個數量級。這與波長信道高密度復用和頻率利用率的提高相結合。可以進行超過100信道的波分復用傳輸。而且每個信道的傳輸速率也可用以往電子式時分復用，現在達到40Gbit/s。對于光領域的TDM（Time Division Multiplexing）技術，達到了數百吉比特每秒的高速率。為實現寬波段遠距離超高速傳輸，必須實現全信道均勻傳輸特性，必須進行放大器、傳輸碼、色散管理等技術及其綜合技術的研究。

3.2網絡化技術。隨著WDM的引入，因鏈路的大容量化，而使鏈路容量超過節點處理能力，則出現電子瓶頸這一新問題。因此，關于網絡的研究正在飛速發展。這項研究是將光分插復用器或光交叉連接引入節點內，不僅是鏈路，而且節點也光化，利用光級別的接通技術，要有效地構建性能價格比很高的網絡。光子網絡的技術基礎是WDM技術。但WDM技術不僅僅是點對點鏈路技術，其最大特點是作為網絡技術來使用[3]。

3.3使用光纖的接入系統寬帶化的相關技術。目前的光接入系統有兩種，一種是改造現有設備的經濟上較為合算的系統；另一種是可以提供新服務項目的系統。

4.超寬帶通信技術的應用

通過極窄的脈沖方法來進行無線信號發射和接受的特別技術就是廣義上的超寬帶技術。它具有抗干擾力強、低能耗低成本高速率且系統保密性高等優勢，解決了傳統無線通信技術上的不足。超寬帶通信技術在軍事活動、雷達測試、通信領域等方面得到廣泛使用。

4.1超寬帶技術在國內的應用

在我國，早在“十五”863計劃中，就把超寬帶無線通信兼容性技術和其核心技術共存作為無線通信創新技術和共性技術的研究內容，以此來加強國內對這方面的深入研究，眼前國內僅在雷達系統方面對超寬帶系統有比較深入的研究，但還沒形成規模性的研究。

4.2 超寬帶技術在國外的應用

在國外，超寬帶系統早就已經運用在軍事和民用方面。美國早在1965年就確定了超寬帶技術的基礎，現如今，美國在軍事方面的研究已經衍生到與之相關的機關團體和企業，美國國防部已經開發了包括戰場竊聽網絡系統在內的幾十種超寬帶通信系統。民用方面，近年來，國外對此研究相對比較熱門，主要因為它的優點在無線電通信方面有著很大的發揮潛力，超寬帶系統在國外主要應用于雷達、個人家庭等通信網絡和精準定位系統。國際對超寬帶無線通信的研發隨著科技進步和社會發展需求越來越深入。美國早在2002年初，就正式通過了超寬帶技術應用于民間的方案，確定了包括車載雷達、成像和測量與通信等系統，并給出相應的規定。

4.3超寬帶技術實際應用

超寬帶無線通信組網是根據超寬帶技術的特點建立的管理系統，由若干裝甲車的超短波和超寬帶電臺組成的。為能更方便的適應現存的復雜電磁環境，同時更好的增強網絡通信組網的可靠性，專家們把超寬帶系統和裝甲車機械化部隊裝備的VHF/UHF頻段有效結合起來進行使用，加上其成本低功、率消耗低使得部隊可以長久作戰。基于超寬帶技術的穿透能力，不僅可以研發穿地雷達，發現埋藏的地雷，保護地面的安全，并找出敵人地下工作室給予毀滅打擊，同時也可以制成成像雷達，運用在裝甲機械化得部隊中，幫助炮擊手射擊隱藏敵人。隨電磁環境的復雜化和信息量的劇增，抗干擾問題和部隊信息安全問題日益突出，超寬帶技術的使用就解決了這一問題。因為超寬帶技術功率頻譜密度低、信號頻譜極寬，對方不知道精確的信號參數是很難恢復，具有很強的保密性，加之其抗干擾能力強，能在噪聲中順利傳輸，在超復雜的環境中也能正常傳送，減少對方的偵查機率。超寬帶技術不僅可以滿足信息安全且保密，還可以實現裝甲部隊通信的抗干擾性，完全符合現代軍事作戰的要求。

5.結束語

現在光通信網絡的容量雖然已經很大, 但還有許多應用能力在閑置, 今后隨著社會經濟的不斷發展, 作為經濟發展先導的信息需求也必然不斷增長,一定會超過現有網絡能力, 推動通信網絡的繼續發展。因此, 光纖通信技術在應用需求的推動下, 一定不斷會有新的發展。

光通信技術論文:電力通信系統中光通信技術應用管窺

摘 要：在我國，尤其是經濟飛速發展的現代社會，電力系統已經成為我國經濟發展的支柱產業。在電力系統中使用光通信技術已經成為電力通信技術發展的趨勢。當今社會電力通信系統中的光通信技術已經的得到了廣泛的應用。本文以ASON為例，簡單介紹了光通信技術的應用現狀，發展前景和在在應用過程中值得注意的地方。

關鍵詞：電力通信系統 光通信 ASON 應用

隨著我國電力通信技術的發展，我國的電力系統已經和世界先進水平越來越近。我國的電力系統中光通信技術經過了三代的發展，第一代主要是大規模發展的SHD技術；第二代是以MSTP為代表的技術；第三代也就是現代較為典型的ASON技術。第一二代的光通信技術已經取得了很大的發展，至于第三代技術，雖然也應用了近十年但是仍然有很多值得注意的地方。

1 ASON通信技術在電力通信系統中的應用前景

作為新一代的光通信技術的代表的ASON光通信技術是通過信令控制實現對用戶發起的業務請求等內容的建立或者拆除，使交換和傳送融為一體的新技術。ASON光通信技術是在第一二代技術的基礎上發展起來的，它不僅僅繼承了第一二代通信技術的優點，還可以解決電力通信系統中的快速提供電路、快速傳輸電路以及快速對電路進行恢復和保護這三個問題。隨著社會平均用電量的不斷增加，對于電力光纜的應用規模也在逐漸擴大，這種網絡格局的形成為ASON技術的應用和發展創造了良好的物理平臺。除此之外，由于社會的發展對電網運行過程中的安全性要求在不斷增加，使用ASON光通信技術已經成為電力通信技術發展的必然趨勢。和傳統的SHD技術相比，ASON技術在快速布置等方面有著無可比擬的優越性，并且可以給電力通信系統提供分布式的網絡控制能力。并且，在電力通信系統中應用ASON技術可以提高電力光傳輸網的質量和性能。

2 以ASON為代表的第三代光通信技術的應用

ASON光通信技術的應用范圍主要是骨干網和城域網。對于城域網來說，由于我國的城域網的業務量相對較大，對業務調度的動態性性要求比較高，再加上電力業務自身的特殊性，使得在局域網中率先應用ASON技術。城域網的特點就是電路調度頻繁、對電路的開通時間等方面的要求較高并且數據業務是動態性變化的。鑒于這種特點，在城域網中就可以現在骨干層中應用ASON光通信技術，之后根據城域網的特點，進行逐漸的使用范圍的延伸，最終實現在城域網中端到端的光電網絡形式。在實際的電力通信系統當中應用ASON光通信技術構建城域網的例子相對較少，但是，隨著電力業務逐漸向著專業化和復雜化發展的趨勢以及對各種電力業務之間的關聯和流通的要求的增加，這門光通信技術將逐漸投入應用。尤其是對于電力多媒體業務的應用方面，通過使用ASON光通信技術建立城域網既可以實現對業務和網絡的保護又可以更好地實現對電力系統資源的保護。

3 在電力通信系統中應用ASON應注意的事項

應用ASON光通信技術已經成為一個必然的趨勢，但是仍然值得考慮的就是在我國現階段應用較為廣泛的仍然還是第二代光通信技術。因而，在實現這種新舊技術之間的交替使用的過程中仍然有很多值得注意的地方，在應用這門技術之前首先要做好經濟方面的評估，選擇合適的交替方案，在實際應用時還應注意組網方案以及設備的選擇和業務規劃等方面的問題。

3.1 組網方案的選擇

現階段在選擇ASON光通信技術中使用時的組網方案主要有兩個：第一個方案是以現有的網絡技術為主，在現有的網絡技術的基礎知識引進ASON的控制平臺，并且通過對現有的傳送網絡的改進，利用現有的網絡實現業務的傳輸；另一個方案是在現有的傳送平面的基礎之上重新進行網絡建設。這兩種不同的方案有著各自的優缺點，可以實現對ASON不同層面上功能的利用。因而，在實際的組網方案的選擇過程中要根據自身建網的功能需要，選擇合適的組網方式，之后如果對其他的功能還有需求的話可以在逐步增加。

3.2 設備的選擇

在國內目前生產ASON相關設備的廠家主流有華為、中興、烽火等，相對而言各有利弊。由于廠家較多，為了實現傳輸網的統一和完整，使得ASON的優勢可以被充分發揮就要選擇合適的設備。在進行設備選擇時應注意以下幾方面：第一方面，網絡節點的槽位數量多，總線帶寬大并且具有良好的通用性的設備；第二方面，在選擇卡板時要根據實際的需要選擇，但是主要的卡板都要使用熱備份；第三方面，設備可以滿足低階業務交叉調度工作；第四方面，多個方向的線路應集中在多個業務卡板上，避免集中到一個卡板上容易造成的多方向業務中斷的事故。

3.3 業務規劃

由于ASON光通信網絡技術可以提供不同等級的服務，因而在進行業務規劃時要從業務保護的角度出發，選擇合適的業務保護恢復策略。在進行路徑設計時應注意以下幾點：第一點，業務經過的距離最短；第二點，在距離相同的情況下，跳數最少；第三點，負載均衡。通過注意路徑設計的要點保證業務的可靠性；第四點，對ASON的管理也是不容忽視的內容，在進行業務規劃時要做好相關的網絡管理工作，從而充分發揮ASON的作用。

4 結語

ASON光通信技術作為目前較為先進的光通信技術，對于大規模的電力通信系統有著不可替代的作用，雖然現階段的應用并不廣泛，但是，隨著經濟的不斷發展和技術的完善，這門技術將成為構建電力通信網絡的核心技術。

光通信技術論文:基于先進調制的高速可見光通信技術

摘要：基于發光二極管（LED）調制帶寬限制了可見光通信（VLC）系統傳輸速率這一問題，從VLC系統的先進調制技術出發，探討了類平衡-正交頻分復用、無載波幅相調制和頻域均衡單載波調制3種調制技術。對這3種調制技術原理和實驗結果的分析與討論，驗證了先進調制技術在提升VLC系統傳輸容量上的可行性。

關鍵詞： 可見光通信;正交頻分復用;無載波幅相調制;頻域均衡單載波調制;類平衡探測

可見光發光二極管（LED）具有高亮度、高可靠性、能量損耗低和壽命長等許多優良的特性，可用于全色顯示、交通信號指示和照明光源等，是公認的下一代綠色照明產品。此外，可見光LED還具有調制性能好、響應靈敏度高的優點，利用LED的這種特性，我們還可以將信號調制到LED所發出的可見光上進行傳輸。LED可以將照明與數據傳輸結合起來，促進了一種新型的無線通信技術，即可見光通信（VLC）技術的發展[1]。VLC利用的可見光波段是未受到管制的頻譜，無需授權即可使用。與傳統的射頻無線通信技術相比，VLC具有如下優點[2-4]：

（1）綠色通信，安全環保，沒有射頻電磁輻射，且LED發出的白光對于人眼安全。

（2）能夠同時實現通信與照明。

（3）白光不可穿透墻壁等物體，因此可見光通信具有高度的保密性。

（4）可見光不受射頻信號的電磁干擾，可以應用在電磁敏感環境中，如機艙、醫院等。

（5）由于頻譜無需授權即可使用，所以可見光通信應用靈活，可以單獨使用，也可以作為射頻無線設備的有效備份。

目前，VLC得到了全球研究者越來越多的關注[5-13]。VLC技術已經取得迅猛發展，傳輸速率從最開始的幾十兆比特每秒[5-6]到500 Mb/s[7]再到800 Mb/s[8]，目前已經突破了吉比特每秒[9-10]。隨著與VLC相關系統器件的開發，系統通信速率還會有更高的提升。

但是VLC技術通信速率的提高也存在著很多限制因素，其中最主要的挑戰是LED有限的調制帶寬。目前，普通商用白光LED的3 dB調制帶寬都低于10 MHz，這很大程度上限制了VLC系統的傳輸速率。為突破調制帶寬這一“瓶頸”，許多技術都被應用到VLC系統，如系統多維復用技術[11]、預均衡技術[12]、后均衡技術[13]等等，來提升VLC系統傳輸速率。采用先進調制技術，是克服可見光通信系統調制帶寬限制，提升系統傳輸容量的有效方法。在VLC系統中，可以采用的先進調制技術包括類平衡探測-正交頻分復用（OFDM）[14]、無載波幅相調制（CAP）[15]和頻域均衡單載波調制技術（SC-FDE）[16]。本文從提升VLC系統傳輸容量出發，分析這3種先進調制技術的特點與實現方式，實現了高速VLC傳輸系統。通過對這3種調制技術原理和實驗結果的分析與討論，驗證了先進調制技術在提升VLC系統傳輸容量上的可行性。

1 類平衡探測-正交頻分

復用技術

類平衡探測-正交頻分復用技術（QBD-OFDM）結合類平衡探測編碼技術和OFDM技術[14]。OFDM信號數據被分為多個數據塊，每個數據塊有兩個符號的數據。在相同的數據塊，第二個符號中的信號是和第一個符號中的信號在運算符號上是相反的。經過理論推導，發現二階互調制失真、直流電流、可以完全消除，而且接收機的靈敏度可以提高3 dB，因此可以提高信噪比。

我們采用QBD-OFDM技術，實現了可達到2.1 Gb/s實際物理數據速率，并使傳輸距離達到2.5 m。圖1為所提出的QBD-OFDM實驗的原理。實驗中，QBD-OFDM信號由任意波形發生器（AWG）產生，經過低通濾波（LPF）、電放大器（EA）和偏置樹（Bias Tee）后調制到紅綠藍發光二極管（RGB-LED）不同顏色的芯片上。經過自由空間傳輸后，在接收端由棱鏡聚光后，用濾光片將3個波長的光分開，最后采用雪崩光電二極管（APD）探測器接收。然后進行后端的均衡與解調算法處理。

結合波分復用（WDM）和類平衡探測子載波復用，很好地利用了多色LED的波分復用，提供了更多的傳輸信道。利用類平衡探測技術很好地避免了OFDM提供更多子載波時的峰均功率比（PAPR）限制，有效提升了多色LED傳輸速度，提高了系統誤碼率（BER）性能，同時增加了可見光通信的傳輸距離。圖2給出QBD-OFDM技術和直接探測光正交頻分復用（DDO-OFDM）技術的對比。兩個子信道帶寬為，Sub1：6.25～56.25 MHz，Sub2：56.25～106.25 MHz。每個子信道對應的調制階數分別為，紅光：256正交幅度調制（256QAM）和128正交幅度調制（128QAM），綠光：128QAM和64QAM，藍光：128QAM和128QAM。因此，紅光、綠光和藍光的數據速率分別為750 Mb/s、650 Mb/s和700 Mb/s，總數據速率達到2.1 Gb/s，實驗距離可以達到2.5 m。在距離為0.5 m時，紅綠藍3色對應的Sub1、Sub2兩個子信道的BER提升為25.6 dB、31 dB、30.3 dB、25.8 dB、21.8 dB和19.3 dB。當可見光通信系統的通信距離增加時，系統誤碼率會增加，這是因為距離增加導致系統接收到的光信號減弱，系統信噪比降低，誤碼率增加。繼續增加距離會使BER超過前向糾錯碼的門限，為使距離增加，就要使系統的傳輸速率降低。藍光LED采用QBD-OFDM和DDO-OFDM的對應的Sub1、Sub2兩個子信道的星座圖如圖2（d）的（i）、（ii）、（iii）和（iv）所示。

2 無載波幅相

調制技術

無載波幅度相位調制（CAP）是正交幅度調制的一個變種多階編碼調制技術，可以使用模擬或數字濾波器，實現靈活的子帶劃分和高階調制，減少了計算的復雜性和系統結構，在數字用戶線路有著廣泛的應用。

無載波幅相調制信號可以表示如下：

[st=at?fIt-bt?fQt] （1）

這里a（t）和b（t）是I路和Q路的原始比特序列經過編碼和上采樣之后的信號。[fIt=gtcos2πfct] 和[fQt=gtsin2πfct]是對應的整形濾波器的時域函數，它們形成一對希爾伯特變換對。

假設傳輸信道是理想的，在接收機端兩個匹配濾波器的輸出可以表示如下：

這里[mIt=fI-t] 和[mQt=fQ-t]是對應的匹配濾波器的脈沖響應。利用對應的匹配濾波器在接收端就可以解調出原始信號。

我們采用了無載波幅相調制技術，結合先進預均衡與后均衡算，后均衡算法采用改進級聯多模算法（CMMA），實現了1.35 Gb/s可見光傳輸系統實驗[15]。實驗原理圖和實驗裝置圖如圖3所示。

圖4（a）到圖4（c）為采用改進CMMA均衡算法所測得BER和距離的關系。實驗中，每個波長上采用頻分復用技術，將不同用戶的信號分別調制到3個子載波上，每個子載波調制信號帶寬為25 MHz，調制階數為64QAM，因此每個子載波的傳輸速率為150 Mb/s，每個波長的傳輸速率為450 Mb/s。在發射和接收的距離為30 cm時，經過波分復用后該系統總的傳輸速率達到1.35 Gb/s。圖4（d）對比了CMMA和改進CMMA的性能，改進CMMA性能要優于CMMA，尤其是在第3個子帶更為明顯。

3 頻域均衡單載波調制技術

基于頻域均衡的單載波調制技術（SC-FDE）是基于單載波的高頻譜效率調制技術，該調制技術頻譜效率和OFDM一致，復雜度一致。可見光通信系統是一個非線性非常嚴重的系統，OFDM存在PAPR的缺點，高PAPR對于可見光系統是一個非常大的缺點，而SC-FDE相比于OFDM具有一定優勢，因為SC-FDE擁有更小的PAPR，其調制/解調原理如圖5所示。SC-FDE調制技術和OFDM過程基本一致，但SC-FDE技術把IFFT變換從系統發射端移到了系統接收端。

采用SC-FDE技術，使用RGB-LED波分復用技術和高階調制格式，并在頻域采用預均衡和后均衡技術，可以在LED 3 dB帶寬只有10 MHz的條件下取得3.25 Gb/s的速率[16]。如圖6（a）所示。該速率是在發射和接收距離小于1 cm條件下測得，預均衡后的帶寬為125 MHz，紅光和綠光都采用512QAM，藍光則采用256QAM。圖6（b）、圖6（c）和圖6（d）分別為紅綠藍3色BER與距離的關系，并給出了每種顏色光有無預均衡的性能對比。

4 結束語

本文針對可見光通信系統的調制帶寬低問題，采用先進調制方式，突破帶寬限制，實現可見光通信系統大容量傳輸。本文分析了類平衡-正交頻分復用、無載波幅相調制和頻域均衡單載波調制技術。通過對這3種調制技術原理和實驗結果的分析與討論，驗證了先進調制技術在提升VLC系統傳輸容量上的可行性。因此，先進調制格式技術是實現高速VLC系統非常重要的途徑。

光通信技術論文:LED可見光通信技術專利申請分析

【摘要】 2000年可見光通信的概念橫空出世，其利用發光二級管（LED）作為光源，使LED照明的同時可以進行高速通信。本文對LED可見光通信技術領域的專利申請趨勢及優勢、專利申請產出國和申請人分布進行了統計分析。

【關鍵詞】 LED 可見光 通信 專利分析 技術綜述

一、數據庫的選擇和檢索

根據數據庫收集的文獻量及分布特點對中文和外文數據庫進行選擇，其中中文數據庫選擇CNABS 數據庫，外文數據庫選擇VEN數據庫。

CNABS 數據庫收錄了自1985 年至今在中國申請的全部專利文獻，其中整合了所收集到的中國專利數據信息、中國專利英文文摘數據、外文數據庫如DWPI 和SIPOABS 中收錄的中國文獻的信息，以及深加工數據庫的信息，并且包含大量豐富的字段，便于檢索和后期的技術分析。

VEN 數據庫收集了自1927 年至今的約97個國家和組織的專利文獻，其中整合了SIPOABS、DWPI中收錄的信息，涵蓋了兩個主要國外數據產品的全部數據，擴大了數據范圍，結合各庫特有的加工特點數據數據項，以互補的形式提高了數據質量，使對外文文獻的檢索入口統一，簡化多庫、轉庫的檢索操作，檢索結果可關聯出各單庫文獻內容，在保證查全、查準的同時兼顧文獻閱讀的便捷性。

考慮到本文所分析主題的特點，筆者采用了以關鍵詞為主的檢索方式，在專利庫中使用的關鍵詞為：可見光通信（Visible Light Communication，VLC）；發光二級管（light emitting diode，LED），檢索時間截止到2014 年5 月29 日，排除實用新型專利申請，共獲得287篇發明專利文獻。

二、LED可見光通信專利技術的整體情況

2.1專利申請量趨勢分析

下圖1 為LED可見光通信技術全球專利申請趨勢圖。由圖可見，檢索到的LED可見光通信技術的專利最早出現在2004年，此后申請量有所上升，在2008年有所下降，原因可能是受金融危機的影響，自2009年以后，申請量增長極為迅速，并在2012 年達到高峰；2013年的數據有所下降，主要原因可能是近兩年申請的專利還有大量未公開。

相對于其他類型的無線通信的技術，如射頻通信等，LED可見光通信技術的研究起步較晚。隨著無線頻譜資源日趨緊張以及對節能降耗、綠色環保技術的逐漸重視，對該技術的研發將保持持續的熱度，該領域的專利申請量也將繼續保持穩步增長的狀態。

2.2專利申請產出國和申請人分布

專利申請產出國一般是指一項技術的原創技術國，一般而言，一個國家擁有的原創技術越多，說明其在該技術領域的研發能力和技術實力越強。

通過對所檢索到的專利文獻產出國進行統計分析（如下圖2 所示），排名靠前的國家依次為中國、日本和韓國，并且排名前三位的國家的申請量遠遠高于其他國家，顯示出極高的開發研究活躍度。

進一步地，對在華申請人進行統計分析發現（如下圖3 和圖4 所示），約45% 的申請來自企業，高校及科研院所的申請量占約43%，剩余約12%的申請來自個人申請。

中國的企業申請人中，以深圳光啟創新技術有限公司代表，其相關申請量為22 件，遠高于韓國三星和日本東芝；另外值得引起注意的是，個人申請人郭豐亮，其相關申請量達13件；高校及科研院所的申請量相對較少，其中清華大學、中國科學院半導體研究所的申請量排名靠前。

光通信技術論文:光通信技術實驗的教學模式與實踐探討

摘 要：闡述了省屬高校光通信技術實驗教學存在的問題，結合我校通信技術專業實驗教學實踐情況，提出了創新式的教學模式-實踐與仿真相結合模式和研究生參與實驗教學管理等措施，新教學模式與實踐措施激發了學生的學習興趣，同時也提高了教學效果。

關鍵詞：光通信技術實驗 教學模式 創新

引言

隨著高校就業壓力的逐漸攀升，各個高校均想通過提高實驗實踐教學質量來提升學生的就業競爭力。與部屬高校相比，省屬高校的經費少、底子薄，實驗教學條件、師資條件有限而往往導致實驗教學質量不高。為了改變目前的現狀，省屬高校紛紛出臺相關政策來提高實驗實踐教學質量。比如湖北工業大學提出721人才培養模式，其中的1就是要培養具有創新性的具有很強實踐能力的人才培養模式，其主要措施之一就是通過改變目前實驗實踐教學環節的教學模式來提高教學質量。為此，本文結合我校光通信技術實驗的實驗教學經驗，提出了創新式的教學模式-實踐與仿真相結合模式，激發了學生的學習興趣，同時也提高了教學效果。[1]

一、實驗教學存在的問題

我校光通信技術實驗的學時為24，每個實驗約占2個學時，約開12個實驗項目，即約有12套不同的實驗設備，由于省屬高校的經費少、底子薄，導致實驗室沒有配實驗員，同一個實驗項目的實驗設備一般約為兩套，這導致我們只能每班分成12組，每組3人，每組做不同的實驗項目，這種做法的最大好處是節約儀器設備成本和教學成本，但指導教師一個人一堂課要兼顧12個不同的實驗項目，導致實驗指導教師的任務量很大而很難監管好學生。此外，沒有正規的實驗教材，這些因素導致部分學生心里上不重視實驗。由于存在以上問題，實驗課教學效果不是很理想，學生的實踐動手能力較差，在就業競爭中往往處于劣勢。[2]

二、新教學模式與實踐探討

針對上述存在的問題，提出了如下的教學模式和實踐措施。

1.監管措施

由于以前教學存在監管難問題，本實驗室提出研究生參與實驗教學的新思路，得到了學院和校的認可，研究生指導費由學校以勤工儉學的方式支付研究生的勞務費。目前光通信技術實驗室有兩個本專業的研究生參與輔助實驗教學。其任務主要是和老師一起檢查學生的實驗預習情況，監管實驗過程和檢查驗收實驗結果，這樣每人每堂課全程負責4個實驗。指導老師的任務量可大大減少，提高了監管力度，經過今年的實踐，取得了明顯的效果，受到了學生的好評。

2.實踐與仿真相結合模式

由于學生對理論理解不是很透徹，加上光學實驗光路調整較難，大部分學生對實驗現象缺乏了解，往往導致學生不知道要調出什么樣的實驗現象。針對這種情況，目前指導老師立項申請了光通信技術實驗的Matlab Gui仿真的教研項目，并立項獲批。仿真界面與實際實驗一致，給出了實驗現象。學生在做實驗前可先看Matlab Gui仿真結果，知道自己要調出的實驗現象到底是怎樣的，同時，程序代碼公開給學生學習，鼓勵學生修改代碼，做出更好的界面和實驗效果，采取這個新的教學模式，大大提高了學生的學習興趣，同時可增強學生做出實驗的信心。此外，這種新模式也符合學校對創新的要求。[3]

3.實驗教材的編寫

由于缺正規的實驗教材，部分學生會因為這個原因不重視實驗課。針對這種情況，本實驗室組織其他老師參與實驗教材的編寫，實驗教材按基礎實驗必修實驗排在前，選修實驗排在后，創新實驗排在最后。且根據理論課內容的先后順序編寫實驗內容。目前，實驗教材正在交付出版社出版，相信有正規的實驗教材的出現會給實驗教學帶來更好的教學效果。[4]

三、結論

我校光通信技術實驗室經過近10年的摸索，逐漸找到了一些好的教學經驗。比如引進研究生參與實驗教學的監管、實踐與仿真相結合模式、編寫教材等。這些新的教學模式和措施激發了學生對實驗課學習的興趣，同時監管得力也使得教學效果大大提升。

光通信技術論文:光通信技術現狀及其發展趨勢探討

摘 要 光通信技術在現代電信網建設中發揮著巨大作用，不斷改變著人們的通訊生活，它是世界新技術革命的重要標志，更是未來通訊必不可少的工具。本文對光通信技術現狀進行概述，并探討了其未來的發展趨勢。

【關鍵詞】光通信技術 現狀 發展趨勢

1 光通信技術現狀

1.2 DWDM技術

寬帶城域網的建目前正成為電信建設的熱點。由于DWDM技術的巨大帶寬以及傳輸數據的透明性，人們一直希望能把DWDM作為城域網中的傳輸平臺。在長途傳輸時，由于DWDM采用了EDFA將光信號直接放大，節省了許多的電中繼設備，從而在很大程度上節約了成本。再者由于電中繼傳輸距離加長，對激光器的色散容限以及啁啾特性也提出了較高要求。這些技術的應用又提高了系統成本。盡管這些高性能的器件和部件價格不菲，但是由于廣域網傳輸距離很長，DWDM系統中很多波長通道共用光纖和放大器，所以依然可大幅降低成本。

1.2 光纖寬帶接入技術

在各種寬帶接入技術中，光纖寬帶接入的技術是最有潛力發展的。在光纖寬帶接入時，因為光纖所到達的位置不同，有FTTB、FTTC、FTTCab、FTTH等不同的應用（統稱FTTx）。在FTTx中，除了FTTH是光纖已經到達最終用戶之外，另外幾種光纖離最終和用戶都還差一段距離，光信號終接后，還需要采用金屬線或者無線接入的技術，才能達到最終接入。FTTH是光纖寬帶接入最終方式，它可以提供全光的接入，因此它能充分利用光纖的寬帶特性，為更多用戶提供所需要不受限制的帶寬，充分滿足了寬帶接入的需求。在FTTH應用中，主要采用點到點的P2P技術和點到多點的xPON技術，也可以稱作是光纖有源接入技術和光纖無源接入技術。

1.3 走進電信基礎網絡的城域光以太網技術

光以太網技術在光城域網構建中最為主流技術之一，它使得以太網的優越性擴展到了城域網范圍，并且也是具有很好的擴展性，它能非常方便地擴展用戶的數量。達到提高光以太網的可運營、可管理能力，該技術一直是主要發展方向。為了提高以太網的可運營和可管理能力，人們通過附加各種技術對傳統以太網進行改造，試圖提高其智能化的程度，具體包括一下四點：利用MPLSoE、帶寬控制等技術實現對以太網的控制和分等級的QoS，利用VLAN、策略路由、Web認證等技術增強以太網的安全性和可管理性；利用AAA等技術實現對以太網接人用戶的計費和行為審計；將CDN技術、L4-L7交換技術應用于以太網交換設備中，提供面向用戶的個性化網絡服務。

2 光通信技術發展趨勢

對光纖通信而言，超高速度、超大容量和超長距離傳輸一直是人們追求的目標，全光網絡也是人們堅持不懈追求的夢想。

2.1 超大容量、超長距離傳輸技術

波分復用技術在很大程度上提高了光纖傳輸系統的傳輸容量，在未來跨海光傳輸系統中有廣闊的前景應用。近年來波分復用系統發展也很迅速，目前1.6Tbit/的WDM系統已經大量商用，同時全光傳輸距離也在很快擴展。提高傳輸容量的另一種方法是采用 OTDM技術，與WDM通過增加單根光纖中傳輸的信道數來提高其傳輸容量不同，OTDM技術是通過提高單信道速率來達到提高傳輸容量的，它實現的單信道最高速率達640Gbit/s。

提高光通信系統的容量僅靠OTDM和WDM畢竟有限，所以能把多個OTDM信號進行波分復用， 傳輸容量也能大幅提高。偏振復用（PDM）技術可以明顯減弱相鄰信道的相互作用。由于歸零（RZ）編碼信號在超高速通信系統中占空很小，對色散管理分布的要求也會降低，且RZ編碼方式對光纖非線性和偏振模色散（PMD）的適應能力較強，因此現在的超大容量WDM/OTDM通信系統大都采用了RZ編碼傳輸方式。WDM/OTDM混合傳輸系統需要解決的關鍵技術基本上都包括在OTDM和WDM通信系統的關鍵技術中。

2.2 光孤子通信

光孤子是一種特殊的ps數量級的超短光脈沖， 由于在光纖的反常色散區，群速度色散和非線性效應相互平衡，經過光纖長距離傳輸后，速度和波形都保持不變。利用光孤子作為載體實現長距離無畸變的通信這就是光孤子通信，在零錯誤碼的情況下信息的傳遞可以達到萬里之遙。

光孤子技術的發展前景：在傳輸速度上是采用超長距離的高速通信，頻域和時域的超短脈沖控制技術以及超短脈沖的產生和應用技術使現在行速率10～20Gbit/s提高到100Gbit/s以上；在增大傳輸距離方面采用減少ASE、再生技術、重定時和整形等，光學濾波使傳輸距離提高到100000km以上；在高性能EDFA方面是獲得低噪聲高輸出EDFA。

2.3 全光網絡

全光網將會成為未來的高速通信網。全光網是指網絡中端到端用戶節點之間的信號通道保持著光的形式，信號傳輸與交換也是全部采用光波技術，因為網絡中不用光電轉換器，也就允許存在各種不同的協議和編碼形式，信息傳輸也就具有透明性。全光網的主要技術有光纖技術、SDH、光交換技術、OXC、光復用/去復用技術、無源光網技術、光纖放大器技術等。

2.3.1 全光網面臨的挑戰

（1）網絡管理 。

除了基本的功能之外，核心光網絡的網絡管理應包括光層波長路由管理、端到端性能監控、保護與恢復、疏導和資源分配策略管理。

（2）互連和互操作。

目前ITU和光互連網論壇（OIF）正致力于互操作和互連的研究并且已取得一些進展。ITU的研究集中在開發光層內實現互操作的標準。然而OIF更多的是關注光層和網絡其他層之間的互操作性，并能集中進行客戶層和光層之間接口定義的開發。

（3）光性能監視和測試。

目前光層的性能監視和性能管理大部分還沒有標準定義，但正在開發之中。

2.3.2 發展前景

通信網發展的目標是全光網，是由兩個階段完成。全光傳送網為第一個階段，即在點對點光纖傳輸系統中，全程不需要任何光電的轉換。長距離傳輸完全靠光波沿光纖傳播，稱為發端與收端間點對點全光傳輸。完整的全光網為第二個階段。在完成上述用戶間全程光傳送網以后，還有不少的信號處理、儲存、交換以及多路復用/分用、進網/出網等功能都要由光子技術完成。完成端到瑞的光傳輸、交換和處理等功能，這是全光網發展的第二階段，即完整的全光網。

光通信技術論文:淺談無線光通信技術的發展

摘要：現如今，人們的生活伴隨著信息化的發展而日新月異，在光通信方面，人們對傳輸的速度的要求愈來愈高，高速率數據的使用量更是在大幅度的增加。正是由于光纖通訊的這一特點，使之成為了廣域通信網中的中堅力量。在當今社會的廣域通信網絡中，約八成以上的信息是通過光纖通信來傳遞的。從這些信息來看，光纖通信百利而無一害。但是凡事有利必有弊，從光纖網絡到用戶之間的門戶地區，假如架設光纜將產生巨大的浪費且費時費力。那該如何是好呢？筆者將通過無線光纖通信技術的實施來解決這個問題。

關鍵詞：FSO技術；光纖；成本節約

光通信分為有限光通信和無線光通信兩種，有線光通信即光纖通信，已經成為廣域網，城域網的主要傳輸方式之一。無線光通信又稱為自由空間光通信。（FSOfreespaceopticalcommunication）。FSO技術以激光為載體，用點對點或者點對多點的方式來實現連接。

一、無線光通信的簡介。

光通信的出現其實比無線電通信還要早一些。波波夫發送與接收第一封無線電報是在1896年。但是已發明電話而著名的，家喻戶曉的貝爾，在1876年發明電話之后，就想到了利用光來通電話的問題。1880年，他利用太陽光作為光源，用硒晶體（為一種鏈狀自然金屬單質礦物、三方晶系，空間群為93.21，晶體沿Z軸延長呈針狀、柱狀、灰色、條痕紅色，解理平行三組完全，晶體易彎曲，具撓性。莫氏硬度2.25～3。密度4.8克/立方厘米，為硒化物的風化產物，由硒鉛礦變來，常與褐鐵礦共生。）作為光的接收器件，成功的完成了光電話的試驗。而通話的最長距離已經達到了213米。在筆者看來，在貝爾畢生的發明中，光電話應該當之無愧為最偉大的發明。

無線光通信的系統組成可如圖所示

如圖可以看出，一個無線光通信系統包括三個基本的組成部分，發射機，信道和接收機。FSO系統的傳播介質是大氣，它是憑借大氣進行光的信號傳播。所以，只要在發射機和接收機之間存在足夠的光發射功率，并且存在無遮擋的視距路徑，就可以完成FSO的通信了。

對于一個無線光通信的系統來說，最經常使用的光學波長為近紅外光譜―850nm，如若要支持更大的系統功率的話，也可以使用紅外光譜―1500nm的波長。在FSO點對點的傳輸過程中，發射機和接收機的設置都是雙向的，即每一端都可發射光信號和接受光信號。以便于實現雙邊通信。而FSO所采用基本技術則是光電的轉換（photovoltaicconversion），光電轉換過程的原理是光子將能量傳遞給電子使其運動從而形成電流。這一過程有兩種解決途徑，最常見的一種是使用以硅為主要材料的固體裝置，另一種則是使用光敏染料分子來捕獲光子的能量。染料分子吸收光子能量后將使半導體中的帶負電的電子和帶正電的空穴分離。

二、FSO系統的一些關鍵技術。

FSO的關鍵技術主要包括：高功率激光光源技術，光收發天線和精密可靠的光束控制技術，大氣信道的研究，高靈敏度的信號探測和處理技術，高精度的捕獲、跟蹤和瞄準（ATP）技術等。

高功率激光器的選擇是FSO技術中十分重要的一環，激光器是用來產生激光信號，并形成光束射向空間。激光器的好壞直對通信質量及通信距離有著十分重要的影響，對系統整體性能影響更大，因而對它的選擇是一個重點。空間光通信的傳輸距離長，空間損耗大，因此激光器輸出功率大，調制速率高是對光發射器的一個重要要求。

一般用于空間通信的激光器有三類，其中的.二氧化碳激光器。，輸出功率最大（>10kw），輸出波長有10.6m、9.6m，但缺點是體積較大，壽命較短，因為它只適合于衛星與地面間的通信而不適合FSO系統的運用。

快速、精確的捕獲、跟蹤和瞄準（ATP）技術，是保證實現空間遠距離光通信的必要核心技術。該系統的組成包括兩個部分：捕獲（粗跟蹤）系統。“它比較適合在較為寬廣的范圍內捕獲目標，捕獲范圍約達±1°～±20°或更大。通常采用CCD陣列來實現，并常與帶通光濾波器、信號實時處理的伺服執行機構共同完成粗跟蹤，即目標的捕獲。捕獲的視場角為幾mrad，靈敏度約為10pW，跟蹤精度為幾十mrad；”跟蹤、瞄準（精跟蹤）系統。該系統是在最終完成目標捕獲后，對相應目標進行瞄準和實時跟蹤。通常采用四象限紅外探測器（QD）或Q-APD高靈敏度位置傳感器來實現，并配以相應伺服控制系統。精跟蹤要求視場角為幾百ad，跟蹤精度為幾rad，跟蹤靈敏度大約為幾nW。

大氣信道：對于大氣對激光通信信號的干擾的分析比比較有局限性，目前僅存在于大氣的吸收和散射等，很少涉及到大氣湍流所引起的一系列問題比如閃爍、光束漂移、擴展以及大氣色散等。其實這些因素都直接影響著接收端信號的信噪比，進而影響系統的誤碼率和通信距離、通信帶寬。因此，筆者認為有必要在這方面進行更加深入的探討，并合理提出以上問題的解決方案。例如，采用自適應光學技術就是一個非常不錯的研究方向。

三、FSO系統的優點與不足。

FSO系統是不需要向無線管理委員會申請頻率執照的，所有比其他的技術都要便捷很多，而且該系統所使用的機型小巧，容易架設。能夠很便捷的解決寬帶接入的問題，不失為一種省錢省時省力的好方法。

1.FSO系統的頻帶很寬，速率很高。這是由于FSO系統的傳輸介質與其他的不同，它是以空氣為傳輸介質的，所以所產生的阻礙會相對于光纖傳輸會更小，在相同的帶寬之下，有著更大的優勢。

2.FSO系統適合多種通信協議，在之前的通信系統中，一個普遍的比較麻煩的問題就是依賴與某種協議，但是FSO系統完全突破了這一限制，在現今通用的通信網絡中，比如以太網，ATM等，都支持FSO的傳輸速率。

因此又節約了一大批的資源成本。

3.FSO系統的搭建相當方便，不論是在江河海灘上，還是辦公大樓，屋頂上均能方便的架設，除了能實行地面架設以外，更不可思議的是可以直接進行空間架設。并且架設時間相當短，一般幾個小時之內便可以完成，大大節約了人力資源成本。

4.FSO系統的安全性能高，由于該系統具有非常窄的波束以及良好的方向性，因此很難以被干擾或者竊聽。同時，相對于價格昂貴的光纖網絡來說，FSO系統的成本很低，大概只有光纖系統的百分之二十的成本。

此外，FSO系統在很多方面都可以得到合理的運用，比如可以用于軍事設施或者國家保密部門的內部系統，用于施工難度高，技術難度大的省市或者邊遠地區，還可以作為防止光纖通信服務以外中斷的后備計劃，以及用于公司內部，家庭內部的局域網的連接。

當然，任何的網絡通信系統都是有自身的缺點和不足的，FSO作為一種通信技術，自然界對其影響還是很大的。因為激光對位置的精準度要求很高，如果由于大自然的風，雨，雷等原因而造成了激光發射器或者接收器位置的稍微偏離，便會影響光信號的對準與接收。除了惡劣的天氣，空氣質量也是影響其工作的因素之一，空氣中的散射粒子同樣的會使發出的光信號產生偏差，所以FSO系統對于空氣質量也是有一定的要求的。

由于FSO系統多半是用于短距離的傳輸，因此長距離傳輸也就成為了它的弱點。這使得該系統的運用范圍變得很窄。同時，由于是采用激光技術，對人體的安全也是不容忽視的因素之一。

中國的FSO技術引進時間比較晚，所以無線光技術到目前為止仍然處于研究起步的階段，尚未投入到大規模的使用和生產。少數的幾家公司率先實驗制制作出了成品，但是也還沒有投入到生產。究其主要的原因，還是對該技術存在著技術拿捏上的不足以及對其可靠性有所懷疑，因而不敢進行大規模的使用。但是，在筆者看來，無線光通信在國外已經有了良好的發展，說明其大規模的使用已經成為了必然的趨勢。它的便捷性，快速性以及對成本的要求較低，使得其成為了不可代替的一種通信技術手段。筆者相信，經過廣泛的研究和對突出問題的解決，FSO技術將在國內有著非常大的發展前景。（作者單位：華中科技大學文華學院）