導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫好一篇光通信技術(shù)論文，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

1類平衡探測(cè)-正交頻分復(fù)用技術(shù)

類平衡探測(cè)-正交頻分復(fù)用技術(shù)（QBD-OFDM）結(jié)合類平衡探測(cè)編碼技術(shù)和OFDM技術(shù)[14]。OFDM信號(hào)數(shù)據(jù)被分為多個(gè)數(shù)據(jù)塊，每個(gè)數(shù)據(jù)塊有兩個(gè)符號(hào)的數(shù)據(jù)。在相同的數(shù)據(jù)塊，第二個(gè)符號(hào)中的信號(hào)是和第一個(gè)符號(hào)中的信號(hào)在運(yùn)算符號(hào)上是相反的。經(jīng)過(guò)理論推導(dǎo)，發(fā)現(xiàn)二階互調(diào)制失真、直流電流、可以完全消除，而且接收機(jī)的靈敏度可以提高3dB，因此可以提高信噪比。我們采用QBD-OFDM技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了可達(dá)到2.1Gb/s實(shí)際物理數(shù)據(jù)速率，并使傳輸距離達(dá)到2.5m。圖1為所提出的QBD-OFDM實(shí)驗(yàn)的原理。實(shí)驗(yàn)中，QBD-OFDM信號(hào)由任意波形發(fā)生器（AWG）產(chǎn)生，經(jīng)過(guò)低通濾波（LPF）、電放大器（EA）和偏置樹（BiasTee）后調(diào)制到紅綠藍(lán)發(fā)光二極管（RGB-LED）不同顏色的芯片上。經(jīng)過(guò)自由空間傳輸后，在接收端由棱鏡聚光后，用濾光片將3個(gè)波長(zhǎng)的光分開，最后采用雪崩光電二極管（APD）探測(cè)器接收。然后進(jìn)行后端的均衡與解調(diào)算法處理。結(jié)合波分復(fù)用（WDM）和類平衡探測(cè)子載波復(fù)用，很好地利用了多色LED的波分復(fù)用，提供了更多的傳輸信道。利用類平衡探測(cè)技術(shù)很好地避免了OFDM提供更多子載波時(shí)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(tǒng)誤碼率（BER）性能，同時(shí)增加了可見光通信的傳輸距離。圖2給出QBD-OFDM技術(shù)和直接探測(cè)光正交頻分復(fù)用（DDO-OFDM）技術(shù)的對(duì)比。兩個(gè)子信道帶寬為，Sub1：6.25~56.25MHz，Sub2：56.25~106.25MHz。每個(gè)子信道對(duì)應(yīng)的調(diào)制階數(shù)分別為，紅光：256正交幅度調(diào)制（256QAM）和128正交幅度調(diào)制（128QAM），綠光：128QAM和64QAM，藍(lán)光：128QAM和128QAM。因此，紅光、綠光和藍(lán)光的數(shù)據(jù)速率分別為750Mb/s、650Mb/s和700Mb/s，總數(shù)據(jù)速率達(dá)到2.1Gb/s，實(shí)驗(yàn)距離可以達(dá)到2.5m。在距離為0.5m時(shí)，紅綠藍(lán)3色對(duì)應(yīng)的Sub1、Sub2兩個(gè)子信道的BER提升為25.6dB、31dB、30.3dB、25.8dB、21.8dB和19.3dB。當(dāng)可見光通信系統(tǒng)的通信距離增加時(shí)，系統(tǒng)誤碼率會(huì)增加，這是因?yàn)榫嚯x增加導(dǎo)致系統(tǒng)接收到的光信號(hào)減弱，系統(tǒng)信噪比降低，誤碼率增加。繼續(xù)增加距離會(huì)使BER超過(guò)前向糾錯(cuò)碼的門限，為使距離增加，就要使系統(tǒng)的傳輸速率降低。藍(lán)光LED采用QBD-OFDM和DDO-OFDM的對(duì)應(yīng)的Sub1、Sub2兩個(gè)子信道的星座圖如圖2（d）的（i）、（ii）、（iii）和（iv）所示。

2無(wú)載波幅相調(diào)制技術(shù)

無(wú)載波幅度相位調(diào)制（CAP）是正交幅度調(diào)制的一個(gè)變種多階編碼調(diào)制技術(shù)，可以使用模擬或數(shù)字濾波器，實(shí)現(xiàn)靈活的子帶劃分和高階調(diào)制，減少了計(jì)算的復(fù)雜性和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，在數(shù)字用戶線路有著廣泛的應(yīng)用。無(wú)載波幅相調(diào)制信號(hào)可以表示如下:s(t)=a(t)?fI(t)-b(t)?fQ(t)（1）這里a（t）和b（t）是I路和Q路的原始比特序列經(jīng)過(guò)編碼和上采樣之后的信號(hào)。fI(t)=g(t)cos(2πf)ct和fQ(t)=g(t)sin(2πf)ct是對(duì)應(yīng)的整形濾波器的時(shí)域函數(shù)，它們形成一對(duì)希爾伯特變換對(duì)。假設(shè)傳輸信道是理想的，在接收機(jī)端兩個(gè)匹配濾波器的輸出可以表示如下：這里mI(t)=fI(-t)和mQ(t)=fQ(-t)是對(duì)應(yīng)的匹配濾波器的脈沖響應(yīng)。利用對(duì)應(yīng)的匹配濾波器在接收端就可以解調(diào)出原始信號(hào)。我們采用了無(wú)載波幅相調(diào)制技術(shù)，結(jié)合先進(jìn)預(yù)均衡與后均衡算，后均衡算法采用改進(jìn)級(jí)聯(lián)多模算法（CMMA），實(shí)現(xiàn)了1.35Gb/s可見光傳輸系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)[15]。實(shí)驗(yàn)原理圖和實(shí)驗(yàn)裝置圖如圖3所示。圖4（a）到圖4（c）為采用改進(jìn)CMMA均衡算法所測(cè)得BER和距離的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)中，每個(gè)波長(zhǎng)上采用頻分復(fù)用技術(shù)，將不同用戶的信號(hào)分別調(diào)制到3個(gè)子載波上，每個(gè)子載波調(diào)制信號(hào)帶寬為25MHz，調(diào)制階數(shù)為64QAM，因此每個(gè)子載波的傳輸速率為150Mb/s，每個(gè)波長(zhǎng)的傳輸速率為450Mb/s。在發(fā)射和接收的距離為30cm時(shí)，經(jīng)過(guò)波分復(fù)用后該系統(tǒng)總的傳輸速率達(dá)到1.35Gb/s。圖4（d）對(duì)比了CMMA和改進(jìn)CMMA的性能，改進(jìn)CMMA性能要優(yōu)于CMMA，尤其是在第3個(gè)子帶更為明顯。

3頻域均衡單載波調(diào)制技術(shù)

基于頻域均衡的單載波調(diào)制技術(shù)（SC-FDE）是基于單載波的高頻譜效率調(diào)制技術(shù)，該調(diào)制技術(shù)頻譜效率和OFDM一致，復(fù)雜度一致。可見光通信系統(tǒng)是一個(gè)非線性非常嚴(yán)重的系統(tǒng)，OFDM存在PAPR的缺點(diǎn)，高PAPR對(duì)于可見光系統(tǒng)是一個(gè)非常大的缺點(diǎn)，而SC-FDE相比于OFDM具有一定優(yōu)勢(shì)，因?yàn)镾C-FDE擁有更小的PAPR，其調(diào)制/解調(diào)原理如圖5所示。SC-FDE調(diào)制技術(shù)和OFDM過(guò)程基本一致，但SC-FDE技術(shù)把IFFT變換從系統(tǒng)發(fā)射端移到了系統(tǒng)接收端。采用SC-FDE技術(shù)，使用RGB-LED波分復(fù)用技術(shù)和高階調(diào)制格式，并在頻域采用預(yù)均衡和后均衡技術(shù)，可以在LED3dB帶寬只有10MHz的條件下取得3.25Gb/s的速率[16]。如圖6（a）所示。該速率是在發(fā)射和接收距離小于1cm條件下測(cè)得，預(yù)均衡后的帶寬為125MHz，紅光和綠光都采用512QAM，藍(lán)光則采用256QAM。圖6（b）、圖6（c）和圖6（d）分別為紅綠藍(lán)3色BER與距離的關(guān)系，并給出了每種顏色光有無(wú)預(yù)均衡的性能對(duì)比。

4結(jié)束語(yǔ)

篇2

筆者認(rèn)為,光纖通信技術(shù)尚有很大的發(fā)展空間,今后會(huì)有很大的需求和市場(chǎng)。主要是:光纖到家庭FTTH、光交換和集成光電子器件方面會(huì)有較大的發(fā)展。在此主要討論光纖通信的發(fā)展趨勢(shì)和市場(chǎng)。

光纖通信的發(fā)展趨勢(shì)

1、光纖到家庭(FTTH)的發(fā)展

FTTH可向用戶提供極豐富的帶寬,所以一直被認(rèn)為是理想的接入方式,對(duì)于實(shí)現(xiàn)信息社會(huì)有重要作用,還需要大規(guī)模推廣和建設(shè)。FTTH所需要的光纖可能是現(xiàn)有已敷光纖的2～3倍。過(guò)去由于FTTH成本高,缺少寬帶視頻業(yè)務(wù)和寬帶內(nèi)容等原因,使FTTH還未能提到日程上來(lái),只有少量的試驗(yàn)。近來(lái),由于光電子器件的進(jìn)步,光收發(fā)模塊和光纖的價(jià)格大大降低;加上寬帶內(nèi)容有所緩解,都加速了FTTH的實(shí)用化進(jìn)程。

發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)FTTH的看法不完全相同:美國(guó)AT&T認(rèn)為FTTH市場(chǎng)較小,在0F62003宣稱:FTTH在20-50年后才有市場(chǎng)。美國(guó)運(yùn)行商Verizon和Sprint比較積極,要在10—12年內(nèi)采用FTTH改造網(wǎng)絡(luò)。日本NTT發(fā)展FTTH最早,現(xiàn)在已經(jīng)有近200萬(wàn)用戶。目前中國(guó)FTTH處于試點(diǎn)階段。

FTTH[遇到的挑戰(zhàn):現(xiàn)在廣泛采用的ADSL技術(shù)提供寬帶業(yè)務(wù)尚有一定優(yōu)勢(shì)。與FTTH相比:①價(jià)格便宜②利用原有銅線網(wǎng)使工程建設(shè)簡(jiǎn)單③對(duì)于目前1Mbps—500kbps影視節(jié)目的傳輸可滿足需求。FTTH目前大量推廣受制約。

對(duì)于不久的將來(lái)要發(fā)展的寬帶業(yè)務(wù),如:網(wǎng)上教育,網(wǎng)上辦公,會(huì)議電視,網(wǎng)上游戲,遠(yuǎn)程診療等雙向業(yè)務(wù)和HDTV高清數(shù)字電視,上下行傳輸不對(duì)稱的業(yè)務(wù),AD8L就難以滿足。尤其是HDTV,經(jīng)過(guò)壓縮,目前其傳輸速率尚需19.2Mbps。正在用H.264技術(shù)開發(fā),可壓縮到5～6Mbps。通常認(rèn)為對(duì)QOS有所保證的ADSL的最高傳輸速串是2Mbps,仍難以傳輸HDTV?？梢哉J(rèn)為HDTV是FTTH的主要推動(dòng)力。即HDTV業(yè)務(wù)到來(lái)時(shí),非FTTH不可。

FTTH的解決方案:通常有P2P點(diǎn)對(duì)點(diǎn)和PON無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)兩大類。

F2P方案一一優(yōu)點(diǎn):各用戶獨(dú)立傳輸,互不影響,體制變動(dòng)靈活;可以采用廉價(jià)的低速光電子模塊;傳輸距離長(zhǎng)。缺點(diǎn):為了減少用戶直接到局的光纖和管道,需要在用戶區(qū)安置1個(gè)匯總用戶的有源節(jié)點(diǎn)。

PON方案——優(yōu)點(diǎn):無(wú)源網(wǎng)絡(luò)維護(hù)簡(jiǎn)單;原則上可以節(jié)省光電子器件和光纖。缺點(diǎn):需要采用昂貴的高速光電子模塊;需要采用區(qū)分用戶距離不同的電子模塊,以避免各用戶上行信號(hào)互相沖突;傳輸距離受PON分比而縮短;各用戶的下行帶寬互相占用,如果用戶帶寬得不到保證時(shí),不單是要網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容,還需要更換PON和更換用戶模塊來(lái)解決。(按照目前市場(chǎng)價(jià)格,PEP比PON經(jīng)濟(jì))。

PON有多種,一般有如下幾種:(1)APON:即ATM-PON,適合ATM交換網(wǎng)絡(luò)。(2)BPON:即寬帶的PON。(3)OPON:采用通用幀處理的OFP-PON。(4)EPON:采用以太網(wǎng)技術(shù)的PON,0EPON是千兆畢以太網(wǎng)的PON。(5)WDM-PON:采用波分復(fù)用來(lái)區(qū)分用戶的PON,由于用戶與波長(zhǎng)有關(guān),使維護(hù)不便,在FTTH中很少采用。

發(fā)達(dá)國(guó)家發(fā)展FTTH的計(jì)劃和技術(shù)方案,根據(jù)各國(guó)具體情況有所不同。美國(guó)主要采用A-PON,因?yàn)锳TM交換在美國(guó)應(yīng)用廣泛。日本NTT有一個(gè)B-FLETts計(jì)劃,采用P2P-MC、B-PON、G-EPON、SCM-PON等多種技術(shù)。SCM-PON:是采用副載波調(diào)制作為多信道復(fù)用的PON。

中國(guó)ATM使用遠(yuǎn)比STM的SDH少,一般不考慮APON。我們可以考慮的是P2P、GPON和EPON。P2P方案的優(yōu)缺點(diǎn)前面已經(jīng)說(shuō)過(guò),目前比較經(jīng)濟(jì),使用靈活,傳輸距離遠(yuǎn)等;宜采用。而比較GPON和EPON,各有利弊。GPON:采用GFP技術(shù)網(wǎng)絡(luò)效率高;可以有電話,適合SDH網(wǎng)絡(luò),與IP結(jié)合沒(méi)有EPON好,但目前GPON技術(shù)不很成熟。EPON:與IP結(jié)合好,可用戶電話,如用電話需要借助lAD技術(shù)。目前,中國(guó)的FTTH試點(diǎn)采用EPON比較多。FTTH技術(shù)方案的采用,還需要根據(jù)用戶的具體情況不同而不同。

近來(lái),無(wú)線接入技術(shù)發(fā)展迅速?？捎米鱓LAN的IEEE802.11g協(xié)議,傳輸帶寬可達(dá)54Mbps,覆蓋范圍達(dá)100米以上,目前已可商用。如果采用無(wú)線接入WLAN作用戶的數(shù)據(jù)傳輸,包括:上下行數(shù)據(jù)和點(diǎn)播電視VOD的上行數(shù)據(jù),對(duì)于一般用戶其上行不大,IEEES02.11g是可以滿足的。而采用光纖的FTTH主要是解決HDTV寬帶視頻的下行傳輸,當(dāng)然在需要時(shí)也可包含一些下行數(shù)據(jù)。這就形成“光纖到家庭+無(wú)線接入”(FTTH+無(wú)線接入)的家庭網(wǎng)絡(luò)。這種家庭網(wǎng)絡(luò),如果采用PON,就特別簡(jiǎn)單,因?yàn)榇薖ON無(wú)上行信號(hào),就不需要測(cè)距的電子模塊,成本大大降低,維護(hù)簡(jiǎn)單。如果,所屬PON的用戶群體,被無(wú)線城域網(wǎng)WiMAX(1EEE802.16)覆蓋而可利用,那么可不必建設(shè)專用的WLAN。接入網(wǎng)采用無(wú)線是趨勢(shì),但無(wú)線接入網(wǎng)仍需要密布于用戶臨近的光纖網(wǎng)來(lái)支撐,與FTTH相差無(wú)幾。FTTH+無(wú)線接入是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。

2、光交換的發(fā)展什么是通信?

實(shí)際上可表示為:通信輸+交換。

光纖只是解決傳輸問(wèn)題,還需要解決光的交換問(wèn)題。過(guò)去,通信網(wǎng)都是由金屬線纜構(gòu)成的,傳輸?shù)氖请娮有盘?hào),交換是采用電子交換機(jī)?，F(xiàn)在,通信網(wǎng)除了用戶末端一小段外,都是光纖,傳輸?shù)氖枪庑盘?hào)。合理的方法應(yīng)該采用光交換。但目前,由于目前光開關(guān)器件不成熟,只能采用的是“光-電-光”方式來(lái)解決光網(wǎng)的交換,即把光信號(hào)變成電信號(hào),用電子交換后,再變還光信號(hào)。顯然是不合理的辦法,是效串不高和不經(jīng)濟(jì)的。正在開發(fā)大容量的光開關(guān),以實(shí)現(xiàn)光交換網(wǎng)絡(luò),特別是所謂ASON-自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)。

通常在光網(wǎng)里傳輸?shù)男畔?一般速度都是xGbps的,電子開關(guān)不能勝任。一般要在低次群中實(shí)現(xiàn)電子交換。而光交換可實(shí)現(xiàn)高速XGbDs的交換。當(dāng)然,也不是說(shuō),一切都要用光交換,特別是低速,顆粒小的信號(hào)的交換,應(yīng)采用成熟的電子交換,沒(méi)有必要采用不成熟的

大容量的光交換。當(dāng)前,在數(shù)據(jù)網(wǎng)中,信號(hào)以“包”的形式出現(xiàn),采用所謂“包交換”。包的顆粒比較小,可采用電子交換。然而,在大量同方向的包匯總后,數(shù)量很大時(shí),就應(yīng)該采用容量大的光交換。目前,少通道大容量的光交換已有實(shí)用。如用于保護(hù)、下路和小量通路調(diào)度等。一般采用機(jī)械光開關(guān)、熱光開關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)。目前,由于這些光開關(guān)的體積、功耗和集成度的限制,通路數(shù)一般在8—16個(gè)。

電子交換一般有“空分”和“時(shí)分”方式。在光交換中有“空分”、“時(shí)分”和“波長(zhǎng)交換”。光纖通信很少采用光時(shí)分交換。

光空分交換:一般采用光開關(guān)可以把光信號(hào)從某一光纖轉(zhuǎn)到另一光纖?？辗值墓忾_關(guān)有機(jī)械的、半導(dǎo)體的和熱光開關(guān)等。近來(lái),采用集成技術(shù),開發(fā)出MEM微電機(jī)光開關(guān),其體積小到mm。已開發(fā)出1296x1296MEM光交換機(jī)(Lucent),屬于試驗(yàn)性質(zhì)的。

光波長(zhǎng)交換:是對(duì)各交換對(duì)象賦于1個(gè)特定的波長(zhǎng)。于是,發(fā)送某1特定波長(zhǎng)就可對(duì)某特定對(duì)象通信。實(shí)現(xiàn)光波長(zhǎng)交換的關(guān)鍵是需要開發(fā)實(shí)用化的可變波長(zhǎng)的光源,光濾波器和集成的低功耗的可靠的光開關(guān)陣列等。已開發(fā)出640x640半導(dǎo)體光開關(guān)+AWG的空分與波長(zhǎng)的相結(jié)合的交叉連接試驗(yàn)系統(tǒng)(corning)。采用光空分和光波分可構(gòu)成非常靈活的光交換網(wǎng)。日本NTT在Chitose市進(jìn)行了采用波長(zhǎng)路由交換的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),半徑5公里,共有43個(gè)終端節(jié),(試用5個(gè)節(jié)點(diǎn)),速率為2.5Gbps。

自動(dòng)交換的光網(wǎng),稱為ASON,是進(jìn)一步發(fā)展的方向。

3、集成光電子器件的發(fā)展

如同電子器件那樣,光電子器件也要走向集成化。雖然不是所有的光電子器件都要集成,但會(huì)有相當(dāng)?shù)囊徊糠质切枰沂强梢约傻?。目前正在發(fā)展的PLC-平面光波導(dǎo)線路,如同一塊印刷電路板,可以把光電子器件組裝于其上,也可以直接集成為一個(gè)光電子器件。要實(shí)現(xiàn)FTTH也好,ASON也好,都需要有新的、體積小的和廉價(jià)的和集成的光電子器件。

日本NTT采用PLO技術(shù)研制出16x16熱光開關(guān);1x128熱光開關(guān)陣列;用集成和混合集成工藝把32通路的AWG+可變光衰減器+光功率監(jiān)測(cè)集成在一起;8波長(zhǎng)每波速串為80Gbps的WDM的復(fù)用和去復(fù)用分別集成在1塊芯片上,尺寸僅15x7mm,如圖1。NTT采用以上集成器件構(gòu)成32通路的OADM。其中有些已經(jīng)商用。近幾年,集成光電子器件有比較大的改進(jìn)。

中國(guó)的集成光電子器件也有一定進(jìn)展。集成的小通道光開關(guān)和屬于PLO技術(shù)的AWG有所突破。但與發(fā)達(dá)國(guó)家尚有較大差距。如果我們不迎頭趕上,就會(huì)重復(fù)如同微電子落后的被動(dòng)局面。

光纖通信的市場(chǎng)

眾所周知,2000年IT行業(yè)泡沫,使光纖通信產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模爆炸性地發(fā)展,產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)剩。無(wú)論是光傳輸設(shè)備,光電子器件和光纖的價(jià)格都狂跌。特別是光纖,每公里泡沫時(shí)期價(jià)格為羊1200,現(xiàn)在價(jià)格Y100左右1公里,比銅線還便宜。光纖通信的市場(chǎng)何時(shí)能恢復(fù)?

根據(jù)RHK的對(duì)北美通信產(chǎn)業(yè)投入的統(tǒng)計(jì)和預(yù)測(cè),如圖2.在2002年是最低谷,相當(dāng)于倒退4年?，F(xiàn)在有所回升,但還不能恢復(fù)。按此推測(cè),在2007-2008年才能復(fù)元。光纖通信的市場(chǎng)也隨IT市場(chǎng)好轉(zhuǎn)。這些好轉(zhuǎn),在相當(dāng)大的程度是由FTTH和寬帶數(shù)字電視所帶動(dòng)的。

篇3

【關(guān)鍵詞】光纖光纜技術(shù)發(fā)展

一、光纖技術(shù)發(fā)展的特點(diǎn)

1.網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展對(duì)光纖提出新的要求

(1)擴(kuò)大單一波長(zhǎng)的傳輸容量。目前，單一波長(zhǎng)的傳輸容量已達(dá)到40Gbit/s，并進(jìn)行160Gbit/s的研究。40Gbit/s以上傳輸對(duì)光纖的PMD提出一定要求。(2)實(shí)現(xiàn)超長(zhǎng)距離傳輸。無(wú)中繼傳輸是骨干傳輸網(wǎng)的理想，目前一些公司已采用色散齊理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)2000-5000km的無(wú)電中繼傳輸;有的采用拉曼光放大技術(shù)，更大地延長(zhǎng)光傳輸距離。(3)適應(yīng)DWDM技術(shù)的運(yùn)用。目前運(yùn)用32×2.5Gbit/sDWDM系統(tǒng)，該系統(tǒng)對(duì)光纖的非線性指標(biāo)提出了更高要求;ITU-T對(duì)光纖的非線性屬性及測(cè)試方法的標(biāo)準(zhǔn)(G.650.2)已完成，對(duì)光纖的有效面積提出相應(yīng)指標(biāo)，對(duì)G.655光纖的非線性特性會(huì)有改善。

2.新型光纖產(chǎn)品的不斷出現(xiàn)

(1)用于長(zhǎng)途通信的新型大容量長(zhǎng)距離光纖?？祵幑就瞥龅腜ureModePM系列新型光纖，利用了偏振傳輸和復(fù)合包層，用于10Gbit/s以上的DWDM系統(tǒng)中，很適合于拉曼放大器的開發(fā)與應(yīng)用。Alcatelcable推出的TeralightUltra光纖，已有傳輸100km長(zhǎng)度以上單信道40Gbit/s、總?cè)萘?0.2Tbit/s的記錄。一些公司開發(fā)負(fù)色散大有效面積的光纖，提高了非線性指標(biāo)的要求，簡(jiǎn)化了色散補(bǔ)償方案，在長(zhǎng)距離無(wú)再生傳輸和海底光纜長(zhǎng)距離通信中效果很好。

(2)用于城域網(wǎng)通信的新型低水峰光纖。在城域網(wǎng)設(shè)計(jì)中，要考慮簡(jiǎn)化設(shè)備、降低成本和非波分復(fù)用技術(shù)應(yīng)用的可能性。低水峰光纖在1360-1460nm的延伸波段使帶寬被大大擴(kuò)展，使CWDM系統(tǒng)被優(yōu)化，增大了傳輸信道、增長(zhǎng)了傳輸距離。一些城域網(wǎng)設(shè)計(jì)，要求光纖的水峰低和具有負(fù)色散值，可抵消光源光器件的正色散，可組合運(yùn)用這種負(fù)色散光纖與G.652光纖或G.655標(biāo)準(zhǔn)光纖，利用它來(lái)做色散補(bǔ)償，避免色散補(bǔ)償設(shè)計(jì)，節(jié)約成本。

(3)用于局域網(wǎng)的新型多模光纖。隨著局域網(wǎng)、用戶住地網(wǎng)的高速發(fā)展，大量綜合布線系統(tǒng)采用多模光纖代替數(shù)字電纜，多模光纖市場(chǎng)份額逐漸加大。選用多模光纖，是因?yàn)榫钟蚓W(wǎng)傳輸距離較短，雖然多模光纖比單模光纖價(jià)格貴50%-100%，但它所配套的光器件可選用發(fā)光二極管，價(jià)格比激光管便宜，且多模光纖有較大的芯徑與數(shù)值孔徑，易連接與耦合，相應(yīng)的連接器、耦合器等元器件價(jià)格也低。ITU-T至今未接受62.5/125μm型多模光纖標(biāo)準(zhǔn)，因局域網(wǎng)發(fā)展的需要，它仍然得到了廣泛使用。而ITU-T推薦的G.651光纖，即50/125μm的標(biāo)準(zhǔn)型多模光纖，其芯徑較小、耦合與連接困難一些。針對(duì)此問(wèn)題，有的公司進(jìn)行了改進(jìn)，研制出新型的5O/125μm光纖漸變型(G1)光纖，區(qū)別于傳統(tǒng)的50/125μm光纖纖芯的梯度折射率分布，將帶寬的正態(tài)分布進(jìn)行了調(diào)整，以配合850nm和1300nm兩個(gè)窗口的運(yùn)用。

3.光纜技術(shù)發(fā)展的特點(diǎn)

(1)光纜結(jié)構(gòu)使用網(wǎng)絡(luò)環(huán)境有明確的光纖類型選擇，如干線網(wǎng)光纖、城域網(wǎng)光纖等，這決定了大范圍內(nèi)光纜光纖傳輸特性的要求，具體運(yùn)用的條件，還有可依據(jù)的細(xì)分的標(biāo)準(zhǔn)及指標(biāo)。(2)光纜結(jié)構(gòu)除考慮光纜使用環(huán)境條件外，與其施工和維護(hù)方法有關(guān)，必須統(tǒng)一考慮，配套設(shè)計(jì)。(3)光纜新材料的出現(xiàn)，促進(jìn)了光纜結(jié)構(gòu)改進(jìn)，如干式阻水料、納米材料、“干纜芯”式、生態(tài)光纜、海底和淺水光纜、微型光纜、全介質(zhì)自承式光纜、架空地線光纜等的采用，使光纜性能有明顯改進(jìn)。

二、光纖光纜技術(shù)發(fā)展值得思考的問(wèn)題

1.積極創(chuàng)新開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新技術(shù)。1997年以來(lái)，國(guó)內(nèi)光通信核心技術(shù)專利是90件，自主申請(qǐng)的有9件。作為世界第二光纜大國(guó)，應(yīng)該把開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)，作為工作的重中之重，爭(zhēng)取創(chuàng)造更多的光纖光纜專利。

2.開發(fā)具有先進(jìn)技術(shù)水平、與使用環(huán)境、施工技術(shù)相配套的新產(chǎn)品。光纜的結(jié)構(gòu)依賴于使用的環(huán)境條件和施工的具體要求，今后，光纜建設(shè)的重點(diǎn)將會(huì)隨著接入網(wǎng)、用戶住地網(wǎng)的建設(shè)不斷展開，新一代的光纜結(jié)構(gòu)和施工技術(shù)會(huì)基于，如微型光纜、吹入或漂浮安裝，及迷你型微管或小管系統(tǒng)的全套技術(shù)，有一系列新的變化，充分利用有限的敷設(shè)空間。目前我國(guó)創(chuàng)新的成份太少，在接入網(wǎng)、用戶住地網(wǎng)中，多采用一些國(guó)產(chǎn)的光電纜產(chǎn)品。

3.利用已有設(shè)備和技術(shù)，改善HYA市話電纜的相應(yīng)特性，為數(shù)字業(yè)務(wù)提供更好的服務(wù)。對(duì)于已經(jīng)敷設(shè)的銅電纜，只能在現(xiàn)有條件下，利用其特性開通數(shù)字新業(yè)務(wù)?，F(xiàn)有的HYA電纜，雖然可開通ADSL等一些新業(yè)務(wù)，但容量有限，當(dāng)ADSL數(shù)量增大到一定限度后會(huì)出現(xiàn)干擾問(wèn)題，影響以前開通的業(yè)務(wù)。因此，對(duì)新敷設(shè)的銅電纜，希望能提出一些新的寬帶指標(biāo)要求，為將來(lái)開通更多的新業(yè)務(wù)作好準(zhǔn)備。

篇4

1.1通過(guò)設(shè)計(jì)Mach-Zehnder調(diào)制器的偏置電壓可以產(chǎn)生強(qiáng)度和相位調(diào)制信號(hào)及RZ信號(hào)。其工作原理是利用兩個(gè)平行偏振的調(diào)相波合成實(shí)現(xiàn)調(diào)制功能[2]，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。在LiNbO3襯底上制造一對(duì)平行的條形波導(dǎo)，波導(dǎo)兩端各連接一個(gè)分支波導(dǎo)，構(gòu)成調(diào)制臂，條形波導(dǎo)的中間和兩側(cè)各有一對(duì)表面電極。輸入的光信號(hào)分成兩束，分別進(jìn)入Mach-Zehnder調(diào)制器的兩個(gè)調(diào)制臂，對(duì)兩個(gè)調(diào)制臂施加電壓后，波導(dǎo)的折射率隨電壓大小而變化，引起附加相移，使得兩束光在輸出端發(fā)生干涉。通過(guò)控制施加在調(diào)制臂上的電壓大小即可實(shí)現(xiàn)對(duì)光信號(hào)的調(diào)制。Mach-Zehnder調(diào)制器的調(diào)制公式如下。式中，Vπ代表調(diào)制器工作時(shí)光強(qiáng)由最大變?yōu)樽钚∷璧拈_關(guān)電壓，又稱為半波電壓。

1.2NRZ碼與RZ碼光信號(hào)的碼型分為非歸零碼和歸零碼2種。NRZ是占空比為100%的碼型，通過(guò)對(duì)半導(dǎo)體激光器的外調(diào)制或直接調(diào)制即可產(chǎn)生NRZ碼，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單。但NRZ碼受光纖非線性效應(yīng)的影響較大，帶寬受器件特性的限制，在接收端容易出現(xiàn)誤碼，僅適于在低速率、短距離的系統(tǒng)中使用。目前，NRZ在光接入網(wǎng)和城域網(wǎng)中應(yīng)用較為廣泛。NRZ碼的產(chǎn)生過(guò)程如圖2所示。RZ碼是指占空比小于100%的碼型，與NRZ碼相比，具有更大的非線性容忍度。根據(jù)占空比的不同，RZ碼型又可以分為占空比為33%的RZ33、占空比為50%的RZ50及占空比為67%的RZ67。RZ67信號(hào)由于抑制了載波，又稱載波抑制的歸零碼（CSRZ：carrier-suppressedreturn-to-zero）。目前，有兩種方法產(chǎn)生RZ信號(hào)：一種是通過(guò)對(duì)歸零脈沖源與信號(hào)的同步來(lái)產(chǎn)生RZ信號(hào)；另一種是產(chǎn)生NRZ信號(hào)后對(duì)其進(jìn)行切割。第二種方法成本較低，且能夠產(chǎn)生各種占空比的歸零信號(hào)，因而應(yīng)用較為廣泛。RZ碼由于信號(hào)占空比小，脈寬窄，在高速時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)中有很大的優(yōu)勢(shì)。圖3是RZ碼的產(chǎn)生過(guò)程。NRZ碼頻譜寬度較窄，適用于WDM系統(tǒng)。RZ碼在一個(gè)比特周期內(nèi)的脈沖寬度較窄，平均光功率低，因而受非線性效應(yīng)的影響較小，另外對(duì)偏振模色散（PMD：polarizationmodedispersion）的容忍度較好，適用于長(zhǎng)距離傳輸系統(tǒng)。

2強(qiáng)度調(diào)制技術(shù)

強(qiáng)度調(diào)制技術(shù)采用光信號(hào)的振幅作為調(diào)制對(duì)象，即用有光信號(hào)通過(guò)代表二進(jìn)制碼元‘1’，無(wú)光信號(hào)通過(guò)代表二進(jìn)制碼元‘0’，因此又稱為開關(guān)鍵控（OOK：on-offkeying）調(diào)制格式。在發(fā)射端，通過(guò)強(qiáng)度調(diào)制器將電數(shù)據(jù)信號(hào)加載到光載波上，形成強(qiáng)度調(diào)制信號(hào)。OOK信號(hào)有2種生方案：1）采用內(nèi)調(diào)制技術(shù)，利用電信號(hào)改變激光二極管的注入電流來(lái)實(shí)現(xiàn)有無(wú)光信號(hào)的輸出，生成‘0’碼和‘1’碼。2）采用外調(diào)制技術(shù)，利用電吸收調(diào)制器或Mach-Zehnder調(diào)制器產(chǎn)生強(qiáng)度調(diào)制信號(hào)。在接收端，采用直接檢測(cè)的方案，利用光電探測(cè)器將光信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)進(jìn)行抽樣判決。設(shè)定判決閾值為‘1’碼光信號(hào)強(qiáng)度的一半，抽樣時(shí)刻電信號(hào)強(qiáng)度大于閾值則判為‘1’碼，否則判為‘0’碼，從而還原出數(shù)據(jù)信號(hào)。

3相位調(diào)制技術(shù)

相位調(diào)制技術(shù)通過(guò)調(diào)制器將所需要傳輸?shù)碾姅?shù)據(jù)信號(hào)調(diào)制到光載波的相位上，即用0相位代表二進(jìn)制碼元‘0’，用π相位代表二進(jìn)制碼元‘1’，‘0’碼和‘1’碼信號(hào)的強(qiáng)度相同。在接收端，通過(guò)Mach-Zehnder延遲干涉儀將相位信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閺?qiáng)度信號(hào)進(jìn)行解調(diào)。相位調(diào)制技術(shù)在接收端普遍采用平衡檢測(cè)的方式，接收機(jī)靈敏度相比強(qiáng)度調(diào)制信號(hào)提高了一倍，因此相位調(diào)制信號(hào)可以傳輸更遠(yuǎn)的距離。同時(shí)，由于接收機(jī)判決的閾值電平為零，與接收機(jī)輸入的光功率無(wú)關(guān)，因而相位調(diào)制信號(hào)相比強(qiáng)度調(diào)制信號(hào)而言，對(duì)光功率的變化具有更高的容忍度。此外，由于光功率均勻分布在相位調(diào)制信號(hào)的每個(gè)比特中，因而使得碼間串?dāng)_所導(dǎo)致的信號(hào)失真大大降低。這些優(yōu)點(diǎn)，使得它在抗噪聲方面優(yōu)于強(qiáng)度調(diào)制信號(hào)，已逐步取代強(qiáng)度調(diào)制信號(hào)成為光纖通信系統(tǒng)的主要調(diào)制格式。在相位調(diào)制格式中，目前應(yīng)用較廣泛的是DPSK和DQPSK，實(shí)驗(yàn)室中已經(jīng)產(chǎn)生了D8PSK信號(hào)。

3.1DPSK調(diào)制格式DPSK是差分編碼的相位調(diào)制格式，它利用相鄰碼元之間的相位變化{0，π}來(lái)對(duì)載波信號(hào)進(jìn)行調(diào)制。若數(shù)字信息為“0”，則前后碼元的相位保持不變，；若為“1”則前后碼元之間的相位差為π。電數(shù)據(jù)信號(hào)首先經(jīng)過(guò)差分預(yù)編碼再進(jìn)行相位調(diào)制。DPSK信號(hào)的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)結(jié)構(gòu)如圖4所示。在發(fā)射端，電數(shù)據(jù)信號(hào)首先經(jīng)過(guò)差分預(yù)編碼后加載到調(diào)制器，將激光器射出的光信號(hào)調(diào)制成具有0、π相位的信號(hào)，式①是調(diào)制后的DPSK信號(hào)表達(dá)式，其中，是預(yù)編碼后的電信號(hào)：①在接收端，采用Mach-Zehnder延遲干涉儀將相位信號(hào)變成強(qiáng)度信號(hào)解調(diào)，延遲干涉儀的延遲時(shí)間設(shè)為一個(gè)比特周期。干涉相加和干涉相減的兩路光信號(hào)，在平衡探測(cè)器中轉(zhuǎn)變成電信號(hào)并相減，消去一部分噪聲。最后經(jīng)抽樣判決，恢復(fù)出輸入的數(shù)據(jù)信號(hào)。與強(qiáng)度調(diào)制信號(hào)不同的是，相位調(diào)制信號(hào)的判決閾值為0，即無(wú)論進(jìn)入判決器的電信號(hào)強(qiáng)度是多少，閾值始終不變，降低了光信號(hào)強(qiáng)度擾動(dòng)對(duì)接收機(jī)的影響。與OOK信號(hào)相比，DPSK具有相同的比特率，但接收端卻提高了3dB的靈敏度，在相同的輸入功率下可以傳輸更遠(yuǎn)的距離。

3.2DQPSK調(diào)制格式DPSK調(diào)制格式中每個(gè)符號(hào)僅能攜帶一個(gè)比特，近年來(lái)，DQPSK調(diào)制格式由于有2bit的容量而逐漸成為研究的熱點(diǎn)，并開始被商用。DQPSK又稱為差分正交相位調(diào)制。與DPSK一樣，DQPSK也是差分編碼的相位調(diào)制格式，它用相鄰碼元之間的相位差承載信息，每一種相位代表2bit的信息。DQPSK系統(tǒng)如圖5所示。輸入的電數(shù)據(jù)信號(hào)首先經(jīng)過(guò)串并變換，變成兩路電信號(hào)，這兩路電信號(hào)經(jīng)過(guò)差分預(yù)編碼，加載到DQPSK調(diào)制器的兩臂，將光信號(hào)調(diào)制成具有上述4種相位的信號(hào)。在接收端，采用兩個(gè)Mach-Zehnder延遲干涉儀將相位信號(hào)變成強(qiáng)度信號(hào)，再由兩個(gè)平衡探測(cè)器得到兩路電信號(hào)進(jìn)行抽樣判決。判決后的兩路信號(hào)經(jīng)并串變換后恢復(fù)出輸入數(shù)據(jù)。與OOK、DPSK等調(diào)制格式相比，DQPSK調(diào)制格式具有較窄的頻譜寬度和較高的頻譜利用率。研究表明，DQPSK信號(hào)對(duì)光纖的色度色散、非線性及偏振模色散等具有較大的容忍度。

3.3D8PSK調(diào)制格式D8PSK也是差分編碼的相位調(diào)制格式，它利用相鄰符號(hào)間的相位差。D8PSK信號(hào)的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)結(jié)構(gòu)如圖6所示。D8PSK信號(hào)可以通過(guò)在DQPSK調(diào)制器后再級(jí)聯(lián)一個(gè)制深度為π/4的相位調(diào)制器產(chǎn)生。將預(yù)編碼后的兩路信號(hào)分別加載到并聯(lián)的兩個(gè)Mach-Zehnder調(diào)制器上，另一路信號(hào)延遲1bit后加載到π/4的相位調(diào)制器上。在接收端，需要4個(gè)Mach-Zehnder延遲干涉儀和4個(gè)平衡探測(cè)器。將延遲干涉儀的相位延遲分別設(shè)定為，前兩個(gè)延遲干涉儀輸出的信號(hào)經(jīng)判決后得到兩路信號(hào)，后兩個(gè)延遲干涉儀輸出的信號(hào)經(jīng)判決后進(jìn)行異或得到第三路信號(hào)。D8PSK調(diào)制格式與DPSK、DQPSK相比，具有更高的比特/符號(hào)率，同時(shí)非線性效應(yīng)和PMD的容忍度更高。但由于預(yù)編碼及調(diào)制解調(diào)方案相對(duì)復(fù)雜，目前還處于實(shí)驗(yàn)階段。

4結(jié)束語(yǔ)

篇5

關(guān)鍵詞：光纖通信技術(shù)特點(diǎn)發(fā)展趨勢(shì)光纖鏈路現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試

一、光纖通信技術(shù)

光纖通信是利用光作為信息載體、以光纖作為傳輸?shù)耐ㄐ欧绞??？梢园压饫w通信看成是以光導(dǎo)纖維為傳輸媒介的“有線”光通信。光纖由內(nèi)芯和包層組成，內(nèi)芯一般為幾十微米或幾微米，比一根頭發(fā)絲還細(xì)；外面層稱為包層，包層的作用就是保護(hù)光纖。實(shí)際上光纖通信系統(tǒng)使用的不是單根的光纖，而是許多光纖聚集在一起的組成的光纜。由于玻璃材料是制作光纖的主要材料，它是電氣絕緣體，因而不需要擔(dān)心接地回路；光波在光纖中傳輸，不會(huì)發(fā)生信息傳播中的信息泄露現(xiàn)象；光纖很細(xì)，占用的體積小，這就解決了實(shí)施的空間問(wèn)題。

二、光纖通信技術(shù)的特點(diǎn)

2.1頻帶極寬，通信容量大。光纖的傳輸帶寬比銅線或電纜大得多。對(duì)于單波長(zhǎng)光纖通信系統(tǒng)，由于終端設(shè)備的限制往往發(fā)揮不出帶寬大的優(yōu)勢(shì)。因此需要技術(shù)來(lái)增加傳輸?shù)娜萘浚芗ǚ謴?fù)用技術(shù)就能解決這個(gè)問(wèn)題。

2.2損耗低，中繼距離長(zhǎng)。目前，商品石英光纖和其它傳輸介質(zhì)相比的損耗是最低的；如果將來(lái)使用非石英極低損耗傳輸介質(zhì)，理論上傳輸?shù)膿p耗還可以降到更低的水平。這就表明通過(guò)光纖通信系統(tǒng)可以減少系統(tǒng)的施工成本，帶來(lái)更好的經(jīng)濟(jì)效益。

2.3抗電磁干擾能力強(qiáng)。石英有很強(qiáng)的抗腐蝕性，而且絕緣性好。而且它還有一個(gè)重要的特性就是抗電磁干擾的能力很強(qiáng)，它不受外部環(huán)境的影響，也不受人為架設(shè)的電纜等干擾。這一點(diǎn)對(duì)于在強(qiáng)電領(lǐng)域的通訊應(yīng)用特別有用，而且在軍事上也大有用處。

2.4無(wú)串音干擾，保密性好。在電波傳輸?shù)倪^(guò)程中，電磁波的傳播容易泄露，保密性差。而光波在光纖中傳播，不會(huì)發(fā)生串?dāng)_的現(xiàn)象，保密性強(qiáng)。除以上特點(diǎn)之外，還有光纖徑細(xì)、重量輕、柔軟、易于鋪設(shè)；光纖的原材料資源豐富，成本低；溫度穩(wěn)定性好、壽命長(zhǎng)。正是因?yàn)楣饫w的這些優(yōu)點(diǎn)，光纖的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣。

三、不斷發(fā)展的光纖通信技術(shù)

3.1SDH系統(tǒng)光通信從一開始就是為傳送基于電路交換的信息的，所以客戶信號(hào)一般是TDM的連續(xù)碼流，如PDH、SDH等。伴隨著科技的進(jìn)步，特別是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，傳輸數(shù)據(jù)也越來(lái)越大。分組信號(hào)與連續(xù)碼流的特點(diǎn)完全不同，它具有不確定性，因此傳送這種信號(hào)，是光通信技術(shù)需要解決的難題。而且兩種傳送設(shè)備也是有很大區(qū)別的。

3.2不斷增加的信道容量光通信系統(tǒng)能從PDH發(fā)展到SDH，從155Mb/s發(fā)展到lOGb/s，近來(lái)，4OGB/s已實(shí)現(xiàn)商品化。專家們?cè)谘芯扛笕萘康模?60Gb/s(單波道)系統(tǒng)已經(jīng)試驗(yàn)成功，目前還在為其制定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。此外，科學(xué)家還在研究系統(tǒng)容量更大的通訊技術(shù)。

3.3光纖傳輸距離從宏觀上說(shuō)，光纖的傳輸距離是越遠(yuǎn)越好，因此研究光纖的研究人員們，一直在這方面努力。在光纖放大器投入使用后，不斷有對(duì)光纖傳輸距離的突破，為增大無(wú)再生中繼距離創(chuàng)造了條件。

3.4向城域網(wǎng)發(fā)展光傳輸目前正從骨干網(wǎng)向城域網(wǎng)發(fā)展，光傳輸逐漸靠近業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)。而人們通常認(rèn)為光傳輸作為一種傳輸信息的手段還不適應(yīng)城域網(wǎng)。作為業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)，既接近用戶，又能保證信息的安全傳輸，而用戶還希望光傳輸能帶來(lái)更多的便利服務(wù)。

3.5互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展需求與下一代全光網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢(shì)近年來(lái)，互聯(lián)網(wǎng)業(yè)發(fā)展迅速，IP業(yè)務(wù)也隨之火爆。研究表明，隨著IP業(yè)的迅速發(fā)展，通信業(yè)將面臨“洗牌”，并孕育著新技術(shù)的出現(xiàn)。隨著軟件控制的進(jìn)一步開發(fā)和發(fā)展，現(xiàn)代的光通信正逐步向智能化發(fā)展，它能靈活的讓營(yíng)運(yùn)者自由的管理光傳輸。而且還會(huì)有更多的相關(guān)應(yīng)用應(yīng)運(yùn)而生，為人們的使用帶來(lái)更多的方便。綜上所述，以高速光傳輸技術(shù)、寬帶光接入技術(shù)、節(jié)點(diǎn)光交換技術(shù)、智能光聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為核心，并面向IP互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的光波技術(shù)是目前光纖傳輸?shù)难芯繜狳c(diǎn)，而在以后，科學(xué)家還會(huì)繼續(xù)對(duì)這一領(lǐng)域的研究和開發(fā)。從未來(lái)的應(yīng)用來(lái)看，光網(wǎng)絡(luò)將向著服務(wù)多元化和資源配置的方向發(fā)展，為了滿足客戶的需求，光纖通信的發(fā)展不僅要突破距離的限制，更要向智能化邁進(jìn)。

四、光纖鏈路的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試

4.1現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的目的對(duì)光纖安裝現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試是光纖鏈路安裝的必須措施，是保證電纜支持網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的重要方式。它的目的在于檢測(cè)光纖連接的質(zhì)量是否符合標(biāo)準(zhǔn)，并且減少故障因素。

4.2現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)目前光纖鏈路現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)分為兩大類：光纖系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。①光纖系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)：光纖系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)是獨(dú)立于應(yīng)用的光纖鏈路現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于不同的光纖系統(tǒng)，它的標(biāo)準(zhǔn)也不同。目前大多數(shù)的光纖鏈路現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)應(yīng)用的就是這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。②光纖應(yīng)用系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)：光纖應(yīng)用系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)是基于安裝光纖的特定應(yīng)用的光纖鏈路現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。這種測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)是固定的，不會(huì)因?yàn)楣饫w系統(tǒng)的不同而改變。

4.3光纖鏈路現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試光纖通信應(yīng)用的是光傳輸，它不會(huì)受到磁場(chǎng)等外界因素的干擾，所以對(duì)它的測(cè)試不同于對(duì)普通的銅線電纜的測(cè)試。在光纖的測(cè)試中，雖然光纖的種類很多，但它們的測(cè)試參數(shù)都是基本一致的。在光纖鏈路現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試中，主要是對(duì)光纖的光學(xué)特性和傳輸特性進(jìn)行測(cè)試。光纖的光學(xué)特性和傳輸特性對(duì)光纖通信系統(tǒng)對(duì)光纖的傳輸質(zhì)量有重大的影響。但由于光纖的特性不受安裝的影響，因此在安裝時(shí)不需測(cè)試，而是由生產(chǎn)商在生產(chǎn)時(shí)進(jìn)行測(cè)試。

4.4現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試工具①光源：目前的光源主要有LED（發(fā)光二極管）光源和激光光源兩種。②光功率計(jì)：光功率計(jì)是測(cè)量光纖上傳送的信號(hào)強(qiáng)度的設(shè)備，用于測(cè)量絕對(duì)光功率或通過(guò)一段光纖的光功率相對(duì)損耗。在光纖系統(tǒng)中，測(cè)量光功率是最基本的。光功率計(jì)的原理非常像電子學(xué)中的萬(wàn)用表，只不過(guò)萬(wàn)用表測(cè)量的是電子，而光功率計(jì)測(cè)量的是光。通過(guò)測(cè)量發(fā)射端機(jī)或光網(wǎng)絡(luò)的絕對(duì)功率，一臺(tái)光功率計(jì)就能夠評(píng)價(jià)光端設(shè)備的性能。用光功率計(jì)與穩(wěn)定光源組合使用，組成光損失測(cè)試器，則能夠測(cè)量連接損耗、檢驗(yàn)連續(xù)性，并幫助評(píng)估光纖鏈路傳輸質(zhì)量。③光時(shí)域反射計(jì)：OTDR根據(jù)光的后向散射原理制作，利用光在光纖中傳播時(shí)產(chǎn)生的后向散射光來(lái)獲取衰減的信息，可用于測(cè)量光纖衰減、接頭損耗、光纖故障點(diǎn)定位以及了解光纖沿長(zhǎng)度的損耗分布情況等。從某種意義上來(lái)說(shuō)，光時(shí)域反射計(jì)(OTDR)的作用類似于在電纜測(cè)試中使用的時(shí)域反射計(jì)（TDR），只不過(guò)TDR測(cè)量的是由阻抗引起的信號(hào)反射，而OTDR測(cè)量的則是由光子的反向散射引起的信號(hào)反射。反向散射是對(duì)所有光纖都有影響的一種現(xiàn)象，是由于光子在光纖中發(fā)生反射所引起的。

雖然目前光通信的容量已經(jīng)非常大，但仍有大量應(yīng)用能力閑置，伴隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，對(duì)信息的需求也會(huì)隨之增加，并會(huì)超過(guò)現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)承載能力，因此我們必須進(jìn)一步努力研究更加先進(jìn)的光傳輸手段。因此，在經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的推動(dòng)下，光通信一定會(huì)有更加長(zhǎng)久的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]王磊，裴麗.光纖通信的發(fā)展現(xiàn)狀和未來(lái)[J].中國(guó)科技信息.2006.(4).

[2]何淑貞，王曉梅.光通信技術(shù)的新飛躍[J].網(wǎng)絡(luò)電信.2004.(2).

篇6

[論文摘要]光纖通信因其具有的損耗低、傳輸頻帶寬、容量大、體積小、重量輕、抗電磁干擾、不易串音等優(yōu)點(diǎn)，備受業(yè)內(nèi)人士青睞，發(fā)展非常迅速。目前，光纖光纜已經(jīng)進(jìn)入了有線通信的各個(gè)領(lǐng)域，包括郵電通信、廣播通信、電力通信和軍用通信等領(lǐng)域。綜述我國(guó)光纖通信研究現(xiàn)狀及其發(fā)展。

近年來(lái)，光纖通信技術(shù)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，這大幅提高了通信能力，并使光纖通信的應(yīng)用范圍

不斷擴(kuò)大。

一、我國(guó)光纖光纜發(fā)展的現(xiàn)狀

（一）普通光纖

普通單模光纖是最常用的一種光纖。隨著光通信系統(tǒng)的發(fā)展，光中繼距離和單一波長(zhǎng)信道容量增大，G.652.A光纖的性能還有可能進(jìn)一步優(yōu)化，表現(xiàn)在1550rim區(qū)的低衰減系數(shù)沒(méi)有得到充分的利用和光纖的最低衰減系數(shù)和零色散點(diǎn)不在同一區(qū)域。符合ITUTG.654規(guī)定的截止波長(zhǎng)位移單模光纖和符合G.653規(guī)定的色散位移單模光纖實(shí)現(xiàn)了這樣的改進(jìn)。

（二）核心網(wǎng)光纜

我國(guó)已在干線(包括國(guó)家干線、省內(nèi)干線和區(qū)內(nèi)干線)上全面采用光纜，其中多模光纖已被淘汰，全部采用單模光纖，包括G.652光纖和G.655光纖。G.653光纖雖然在我國(guó)曾經(jīng)采用過(guò)，但今后不會(huì)再發(fā)展。G.654光纖因其不能很大幅度地增加光纖系統(tǒng)容量，它在我國(guó)的陸地光纜中沒(méi)有使用過(guò)。干線光纜中采用分立的光纖，不采用光纖帶。干線光纜主要用于室外，在這些光纜中，曾經(jīng)使用過(guò)的緊套層絞式和骨架式結(jié)構(gòu)，目前已停止使用。

（三）接入網(wǎng)光纜

接入網(wǎng)中的光纜距離短，分支多，分插頻繁，為了增加網(wǎng)的容量，通常是增加光纖芯數(shù)。特別是在市內(nèi)管道中，由于管道內(nèi)徑有限，在增加光纖芯數(shù)的同時(shí)增加光纜的光纖集裝密度、減小光纜直徑和重量，是很重要的。接入網(wǎng)使用G.652普通單模光纖和G.652.C低水峰單模光纖。低水峰單模光纖適合于密集波分復(fù)用，目前在我國(guó)已有少量的使用。

（四）室內(nèi)光纜

室內(nèi)光纜往往需要同時(shí)用于話音、數(shù)據(jù)和視頻信號(hào)的傳輸。并目還可能用于遙測(cè)與傳感器。國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)在光纜分類中所指的室內(nèi)光纜，筆者認(rèn)為至少應(yīng)包括局內(nèi)光纜和綜合布線用光纜兩大部分。局用光纜布放在中心局或其他電信機(jī)房?jī)?nèi)，布放緊密有序和位置相對(duì)固定。綜合布線光纜布放在用戶端的室內(nèi)，主要由用戶使用，因此對(duì)其易損性應(yīng)比局用光纜有更嚴(yán)格的考慮。

（五）電力線路中的通信光纜

光纖是介電質(zhì)，光纜也可作成全介質(zhì)，完全無(wú)金屬。這樣的全介質(zhì)光纜將是電力系統(tǒng)最理想的通信線路。用于電力線桿路敷設(shè)的全介質(zhì)光纜有兩種結(jié)構(gòu)：即全介質(zhì)自承式(ADSS)結(jié)構(gòu)和用于架空地線上的纏繞式結(jié)構(gòu)。ADSS光纜因其可以單獨(dú)布放，適應(yīng)范圍廣，在當(dāng)前我國(guó)電力輸電系統(tǒng)改造中得到了廣泛的應(yīng)用。ADSS光纜在國(guó)內(nèi)的近期需求量較大，是目前的一種熱門產(chǎn)品。

二、光纖通信技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

對(duì)光纖通信而言，超高速度、超大容量和超長(zhǎng)距離傳輸一直是人們追求的目標(biāo)，而全光網(wǎng)絡(luò)也是人們不懈追求的夢(mèng)想。

（一）超大容量、超長(zhǎng)距離傳輸技術(shù)波分復(fù)用技術(shù)極大地提高了光纖傳輸系統(tǒng)的傳輸容量，在未來(lái)跨海光傳輸系統(tǒng)中有廣闊的應(yīng)用前景。近年來(lái)波分復(fù)用系統(tǒng)發(fā)展迅猛，目前1.6Tbit/的WDM系統(tǒng)已經(jīng)大量商用，同時(shí)全光傳輸距離也在大幅擴(kuò)展。提高傳輸容量的另一種途徑是采用光時(shí)分復(fù)用(OTDM)技術(shù)，與WDM通過(guò)增加單根光纖中傳輸?shù)男诺罃?shù)來(lái)提高其傳輸容量不同，OTDM技術(shù)是通過(guò)提高單信道速率來(lái)提高傳輸容量，其實(shí)現(xiàn)的單信道最高速率達(dá)640Gbit/s。僅靠OTDM和WDM來(lái)提高光通信系統(tǒng)的容量畢竟有限，可以把多個(gè)OTDM信號(hào)進(jìn)行波分復(fù)用，從而大幅提高傳輸容量。偏振復(fù)用（PDM）技術(shù)可以明顯減弱相鄰信道的相互作用。由于歸零（RZ）編碼信號(hào)在超高速通信系統(tǒng)中占空較小，降低了對(duì)色散管理分布的要求，且RZ編碼方式對(duì)光纖的非線性和偏振模色散（PMD）的適應(yīng)能力較強(qiáng)，因此現(xiàn)在的超大容量WDM/OTDM通信系統(tǒng)基本上都采用RZ編碼傳輸方式。WDM/OTDM混合傳輸系統(tǒng)需要解決的關(guān)鍵技術(shù)基本上都包括在OTDM和WDM通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)中。

（二）光孤子通信。光孤子是一種特殊的ps數(shù)量級(jí)的超短光脈沖，由于它在光纖的反常色散區(qū)，群速度色散和非線性效應(yīng)相互平衡，因而經(jīng)過(guò)光纖長(zhǎng)距離傳輸后，波形和速度都保持不變。光孤子通信就是利用光孤子作為載體實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離無(wú)畸變的通信，在零誤碼的情況下信息傳遞可達(dá)萬(wàn)里之遙。

光孤子技術(shù)未來(lái)的前景是：在傳輸速度方面采用超長(zhǎng)距離的高速通信，時(shí)域和頻域的超短脈沖控制技術(shù)以及超短脈沖的產(chǎn)生和應(yīng)用技術(shù)使現(xiàn)行速率10~20Gbit/s提高到100Gbit/s以上；在增大傳輸距離方面采用重定時(shí)、整形、再生技術(shù)和減少ASE，光學(xué)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。當(dāng)然實(shí)際的光孤子通信仍然存在許多技術(shù)難題，但目前已取得的突破性進(jìn)展使人們相信，光孤子通信在超長(zhǎng)距離、高速、大容量的全光通信中，尤其在海底光通信系統(tǒng)中，有著光明的發(fā)展前景。

（三）全光網(wǎng)絡(luò)。未來(lái)的高速通信網(wǎng)將是全光網(wǎng)。全光網(wǎng)是光纖通信技術(shù)發(fā)展的最高階段，也是理想階段。傳統(tǒng)的光網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了節(jié)點(diǎn)間的全光化，但在網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)處仍采用電器件，限制了目前通信網(wǎng)干線總?cè)萘康倪M(jìn)一步提高，因此真正的全光網(wǎng)已成為一個(gè)非常重要的課題。

全光網(wǎng)絡(luò)以光節(jié)點(diǎn)代替電節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)之間也是全光化，信息始終以光的形式進(jìn)行傳輸與交換，交換機(jī)對(duì)用戶信息的處理不再按比特進(jìn)行，而是根據(jù)其波長(zhǎng)來(lái)決定路由。

目前，全光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展仍處于初期階段，但它已顯示出了良好的發(fā)展前景。從發(fā)展趨勢(shì)上看，形成一個(gè)真正的、以WDM技術(shù)與光交換技術(shù)為主的光網(wǎng)絡(luò)層，建立純粹的全光網(wǎng)絡(luò)，消除電光瓶頸已成為未來(lái)光通信發(fā)展的必然趨勢(shì)，更是未來(lái)信息網(wǎng)絡(luò)的核心，也是通信技術(shù)發(fā)展的最高級(jí)別，更是理想級(jí)別。

三、結(jié)語(yǔ)

光通信技術(shù)作為信息技術(shù)的重要支撐平臺(tái)，在未來(lái)信息社會(huì)中將起到重要作用。雖然經(jīng)歷了全球光通信的“冬天”但今后光通信市場(chǎng)仍然將呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。從現(xiàn)代通信的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，光纖通信也將成為未來(lái)通信發(fā)展的主流。人們期望的真正的全光網(wǎng)絡(luò)的時(shí)代也會(huì)在不遠(yuǎn)的將來(lái)到來(lái)。

參考文獻(xiàn)：

[1]辛化梅、李忠，論光纖通信技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展[J].山東師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2003，（04）

篇7

關(guān)鍵詞：無(wú)線網(wǎng)絡(luò)；軍隊(duì)；安全；物理層安全；可見光通信

中圖分類號(hào)：TN 929.3

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI： 10.3969/j.issn.1003-6970.2015.08.004

0 引言

進(jìn)入二十一世紀(jì)的第二個(gè)十年以來(lái)，信息已經(jīng)成為人類社會(huì)文明進(jìn)步的要素資源，成為現(xiàn)代社會(huì)持續(xù)發(fā)展的基本條件。信息網(wǎng)絡(luò)空間已經(jīng)成為繼陸、海、空、天之后的第五大國(guó)家疆域，成為世界各國(guó)戰(zhàn)略競(jìng)爭(zhēng)的重要領(lǐng)域。信息安全已成為與國(guó)防安全、能源安全、糧食安全并列的四大國(guó)家安全領(lǐng)域之一。

近些年來(lái)，以美國(guó)為代表的信息技術(shù)強(qiáng)國(guó)利用自身所壟斷的全球信息技術(shù)優(yōu)勢(shì)，加緊構(gòu)建信息安全保障和攻擊體系，以進(jìn)一步鞏固其在網(wǎng)絡(luò)空間的統(tǒng)治地位。在美國(guó)現(xiàn)有的國(guó)家信息安全體系中，政府、IT企業(yè)和社會(huì)團(tuán)體分工協(xié)作，相互配合，共同推進(jìn)美國(guó)國(guó)家和軍隊(duì)的信息安全體系建設(shè)。當(dāng)前，美國(guó)政府部門作為信息安全戰(zhàn)略制定、網(wǎng)絡(luò)和信息安全項(xiàng)目策劃、網(wǎng)絡(luò)情報(bào)偵查、網(wǎng)絡(luò)防御以及網(wǎng)絡(luò)進(jìn)攻的主導(dǎo)者，引領(lǐng)了整個(gè)美國(guó)信息安全領(lǐng)域的發(fā)展和規(guī)劃。其主要部門包括國(guó)土安全部、國(guó)防部、美軍網(wǎng)電司令部、商務(wù)部、聯(lián)邦調(diào)查局以及中央情報(bào)局；美國(guó)的IT企業(yè)則是網(wǎng)絡(luò)攻防的具體實(shí)施機(jī)構(gòu)和重要支撐單位，是美國(guó)政府和軍隊(duì)海量情報(bào)數(shù)據(jù)的來(lái)源，同時(shí)也是實(shí)施網(wǎng)絡(luò)作戰(zhàn)的實(shí)施主體；而美國(guó)及其盟國(guó)中一些非營(yíng)利性團(tuán)體和學(xué)術(shù)組織則為美國(guó)政府和軍隊(duì)提供了輿論和技術(shù)層面的支持，同時(shí)進(jìn)行了人才的輸出，以支撐日益強(qiáng)大的美國(guó)信息作戰(zhàn)部隊(duì)。

隨著無(wú)線與移動(dòng)通信技術(shù)的高速發(fā)展，拋開有線束縛的無(wú)線通信技術(shù)為國(guó)家和軍隊(duì)的指揮和作戰(zhàn)帶來(lái)了極大的便利性，然而也埋下了極大的安全隱患。截至2014年年底，美國(guó)情報(bào)和軍隊(duì)相關(guān)部門在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中偵收和攻擊獲得的情報(bào)已經(jīng)占到美國(guó)情報(bào)總量的約57.6%，凸顯了當(dāng)前國(guó)家和軍隊(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)安全的嚴(yán)峻態(tài)勢(shì)。美軍網(wǎng)電司令部2015年戰(zhàn)略規(guī)劃指南顯示，未來(lái)美軍網(wǎng)電部隊(duì)將把無(wú)線領(lǐng)域作為網(wǎng)絡(luò)攻防作戰(zhàn)的重點(diǎn)，這對(duì)我國(guó)國(guó)防和軍隊(duì)網(wǎng)絡(luò)安全體系和技術(shù)提出了新的考驗(yàn)。本論文從歷史出發(fā)，對(duì)交換技術(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)要的回顧，指出了當(dāng)前交換網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的瓶頸以及問(wèn)題，并基于前沿的下一代智能網(wǎng)絡(luò)以及大數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)提出了展望和設(shè)想。

1 軍隊(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)安全現(xiàn)狀

我國(guó)的互聯(lián)網(wǎng)、電信網(wǎng)、廣電網(wǎng)和各類專網(wǎng)（包含軍網(wǎng)）組成的國(guó)家基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)是國(guó)家和軍隊(duì)信息安全防護(hù)的重要對(duì)象，但是這些基礎(chǔ)社會(huì)建設(shè)過(guò)程中普遍存在著重建輕防，甚至只建不防的問(wèn)題，造成網(wǎng)絡(luò)信息安全體系構(gòu)建的極大障礙。

當(dāng)前，我軍無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信手段主要包含戰(zhàn)場(chǎng)衛(wèi)星通信、短波電臺(tái)通信、水下潛艇長(zhǎng)波通信等戰(zhàn)時(shí)通信手段，以及軍隊(duì)日常辦公所使用的蜂窩網(wǎng)移動(dòng)手機(jī)通信、單位無(wú)線局域網(wǎng)（Wi-Fi）以及家庭使用的寬帶及家庭無(wú)線局域網(wǎng)等非戰(zhàn)時(shí)通信手段。由于戰(zhàn)時(shí)通信技術(shù)具有較強(qiáng)的應(yīng)用層加密以及物理層跳頻和擴(kuò)頻保障，傳統(tǒng)的竊密和攻擊手段并不能很快奏效，反而是和平時(shí)期工作用無(wú)線局域網(wǎng)、個(gè)人手機(jī)、家庭Wi-Fi等上網(wǎng)和通話極易被偵聽和竊密，導(dǎo)致無(wú)意識(shí)泄密。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2014年以來(lái)軍隊(duì)、軍工企業(yè)等軍事相關(guān)單位因手機(jī)、家庭寬帶/Wi-Fi等被攻擊及竊聽的事件約470起，造成不可估量的軍事、經(jīng)濟(jì)以及國(guó)家核心技術(shù)損失。

美國(guó)憑借其在信息領(lǐng)域的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，不斷將其技術(shù)和設(shè)備輸出到中國(guó)，而國(guó)產(chǎn)化設(shè)備的低性能、高價(jià)格等不足進(jìn)一步導(dǎo)致了黨政軍系統(tǒng)中日常無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備國(guó)產(chǎn)化程度極低，使得日常無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的安全防線處于近乎失靈的狀態(tài)。在美國(guó)IT跨國(guó)公司和美國(guó)網(wǎng)絡(luò)部隊(duì)等諸如“棱鏡”項(xiàng)目面前，我軍的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)和重要信息系統(tǒng)幾乎完全處于不設(shè)防狀態(tài)。諸如思科、微軟、英特爾、IBM等IT企業(yè)幾乎完全控制了我國(guó)高端IT產(chǎn)品的生產(chǎn)及應(yīng)用。據(jù)Gartner數(shù)據(jù)顯示，Windows系列操作系統(tǒng)在我國(guó)市場(chǎng)占有率超過(guò)9成，英特爾在微處理器市場(chǎng)上占有率也超過(guò)8成，谷歌的安卓操作系統(tǒng)在我國(guó)市場(chǎng)占有率達(dá)到8成。即使是國(guó)產(chǎn)的聯(lián)想、酷派等手機(jī)，其核心芯片和操作系統(tǒng)也多是國(guó)外生產(chǎn)，使得我國(guó)無(wú)法從技術(shù)層面根除安全隱患。

2 解決方案：物理層安全技術(shù)和可見光通信技術(shù)

針對(duì)目前日常軍隊(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)安全性的問(wèn)題，本文提出了兩種可行的改進(jìn)方案，能夠在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，從防止無(wú)線信號(hào)被偵收和泄漏的角度實(shí)現(xiàn)日常狀態(tài)下部隊(duì)營(yíng)區(qū)無(wú)線通信的安全保密。

在現(xiàn)有的通信系統(tǒng)中，通信的保密性主要依賴于基于計(jì)算密碼學(xué)的加密體制，早在20世紀(jì)初就已有人提出將傳輸?shù)男畔⑴c密鑰取異或的方法來(lái)增強(qiáng)信息傳遞的安全性。這種基于密鑰的加密方法首次由Shannon于1949年給出了數(shù)學(xué)的理論分析。假設(shè)發(fā)送者希望把信息M秘密地發(fā)送給接收者，稱M為明文信息。則加密的過(guò)程為，在發(fā)送端，發(fā)送者通過(guò)密鑰K以及加密算法f對(duì)所要傳輸?shù)拿魑腗進(jìn)行加密，得到密文S。在接收端，接收者通過(guò)密鑰K以及與加密算法相應(yīng)的解密算法，我們用f-1標(biāo)記，來(lái)進(jìn)行解密，從而得到明文M。通過(guò)對(duì)加解密過(guò)程的觀察，可以得知，有兩個(gè)方法防止竊聽者從竊聽到的S中獲取明文M： 一個(gè)是竊聽者不知道密鑰K，另外一個(gè)是解密算法非常困難，竊聽者難以在有限的時(shí)間用有限的資源進(jìn)行解密。基于這兩個(gè)方法，延伸出了現(xiàn)代通信系統(tǒng)中非常常見的兩種加密形式，一個(gè)是對(duì)稱密鑰加密，一個(gè)是非對(duì)稱密鑰加密。

現(xiàn)代密碼學(xué)的加密體制主要是在物理層之上的幾層來(lái)實(shí)現(xiàn)的，譬如MAC層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層等等，故有時(shí)也稱基于現(xiàn)代密碼學(xué)的安全為上層安全。物理層對(duì)于現(xiàn)代密碼學(xué)加密體制來(lái)說(shuō)是透明的，即物理層安全與上層安全是獨(dú)立的。下面分別介紹物理層安全的兩個(gè)基礎(chǔ)知識(shí)，分別是：竊聽信道模型和安全傳輸速率。竊聽信道模型是物理層安全所研究的基本信道模型，安全傳輸速率是衡量物理層安全系統(tǒng)性能的重要指標(biāo)。

物理層安全主要是利用特殊的信道編碼和無(wú)線信道的隨機(jī)特性使得秘密通信得以進(jìn)行，它與現(xiàn)代密碼學(xué)不同之處在于，其安全程度并不依賴于Eve的計(jì)算強(qiáng)度，而是依賴無(wú)線信道環(huán)境的隨機(jī)特性。但是，從保密環(huán)節(jié)上來(lái)說(shuō)，物理層安全與傳統(tǒng)的計(jì)算密碼學(xué)的安全卻有著本質(zhì)的相似之處。如圖1所示。物理層安全中的編碼調(diào)制環(huán)節(jié)和信道的隨機(jī)性是安全通信的必要條件，正如現(xiàn)代密碼學(xué)體制中的加密算法和密鑰。編碼調(diào)制環(huán)節(jié)是指Alice根據(jù)Alice-Bob和Alice-Eve信道的信道條件，通過(guò)獨(dú)特的信道編碼來(lái)保證Alice與Bob之間安全又可靠的通信。從安全的角度來(lái)說(shuō)，編碼調(diào)制環(huán)境可以被看作現(xiàn)代密碼學(xué)中的加密過(guò)程，信息加密后生成的密文記為Xn。密文經(jīng)過(guò)無(wú)線信道和解調(diào)譯碼可以等同為現(xiàn)代密碼學(xué)中的解密環(huán)節(jié)，其中信道信息{h，g}可以看作公共密鑰，而Bob接收端的噪聲可以看作Bob的私鑰，Eve是沒(méi)有辦法獲得的。因此密文通過(guò)Bob的無(wú)線信道和解調(diào)譯碼，可以被Bob正確地譯碼解密；而此密文通過(guò)Eve的無(wú)線信道和解調(diào)譯碼，Eve是不能獲得任何信息的。由此可見，雖然物理層安全與傳統(tǒng)的基于現(xiàn)代密碼學(xué)的加密原理是完全不同的，但是它們?cè)趯?shí)現(xiàn)框架上卻也能夠找到共同點(diǎn)。物理層安全可以看作是以調(diào)制編碼等發(fā)送端的技術(shù)為“加密算法”，充分利用Alice-Bob和Alice-Eve之間無(wú)線信道的差異性，把無(wú)線信道看作“加密密鑰”，從而使得Alice與Bob之間形成了安全可靠的通信。

物理層安全技術(shù)由于可以獨(dú)立于上層而單獨(dú)實(shí)現(xiàn)秘密通信，因此在無(wú)線通信系統(tǒng)中，可以在保證現(xiàn)有上層安全措施不變的情況下，補(bǔ)充物理層傳輸?shù)陌踩?。這使得通信系統(tǒng)的安全性能得到額外一層的保護(hù)。另一方面，將物理層安全用來(lái)傳輸現(xiàn)代密碼學(xué)中的密鑰，也是增強(qiáng)系統(tǒng)的安全性的一種方法。

從實(shí)現(xiàn)的角度講，當(dāng)前傳統(tǒng)的無(wú)線路由器等均使用了全向天線進(jìn)行傳輸，有可能導(dǎo)致無(wú)線信號(hào)泄漏至營(yíng)區(qū)外部造成泄密。由于物理層安全技術(shù)方案的存在，除了進(jìn)行傳統(tǒng)的上層密碼和傳輸加密以外，考慮利用物理層定向天線和波束賦形技術(shù)使得無(wú)線信號(hào)定向的向營(yíng)區(qū)內(nèi)部輻射，使得竊聽者獲取的信息量近乎為0，從而進(jìn)一步降低失泄密的風(fēng)險(xiǎn)，這是物理層安全技術(shù)在現(xiàn)有無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用改進(jìn)。

根據(jù)香農(nóng)公式，假設(shè)發(fā)射端信號(hào)表示為：y=hx+z，那么正常接收者bob收到的信號(hào)可以表示為：

此時(shí)人造噪聲設(shè)計(jì)對(duì)Bob沒(méi)有產(chǎn)生干擾的方向上均勻分布，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)目標(biāo)用戶的正常信號(hào)發(fā)送，但是使得竊聽用戶獲得的干擾最大化，可用信息最小。

可見光通信（Visible Light Communications）是指利用可見光波段的光作為信息載體，不使用光纖等有線信道的傳輸介質(zhì)，而在空氣中直接傳輸光信號(hào)的通信方式，簡(jiǎn)稱“VLC”。

普通的燈具如白熾燈、熒光燈（節(jié)能燈）不適合當(dāng)作光通信的光源，而LED燈非常適合做可見光通信的光源。可見光通信技術(shù)可以通過(guò)LED燈在完成照明功能的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的覆蓋，用戶可以方便地使用自己的手機(jī)、平板電腦等移動(dòng)智能終端接收這些燈光發(fā)送的信息。該技術(shù)可廣泛用于導(dǎo)航定位、安全通信與支付、智能交通管控、智能家居、超市導(dǎo)購(gòu)、燈箱廣告等領(lǐng)域，特別是在不希望或不可能使用無(wú)線電傳輸網(wǎng)絡(luò)的場(chǎng)合比如飛機(jī)上、醫(yī)院里更能發(fā)揮它的作用。可見光通信兼顧照明與通信，具有傳輸數(shù)據(jù)率高、安全性強(qiáng)、無(wú)電磁干擾、節(jié)能、無(wú)需頻譜認(rèn)證等優(yōu)點(diǎn)，帶寬是Wi-Fi的1萬(wàn)倍、第四代移動(dòng)通信技術(shù)的100倍，是理想的室內(nèi)高速無(wú)線接人方案之一。

據(jù)美國(guó)DAPRA報(bào)道，美軍已經(jīng)生產(chǎn)出軍用可見光網(wǎng)絡(luò)及相關(guān)設(shè)備，用于國(guó)防部等軍事機(jī)關(guān)和設(shè)施的高速無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信。由于可見光室內(nèi)傳輸光源直接指向用戶且傳輸距離遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)的微波無(wú)線通信，在不考慮人為主動(dòng)泄密的情況下，可見光通信信號(hào)是無(wú)法截獲的，從技術(shù)上為通信的有效性和可靠性提供了強(qiáng)有力的支撐。

圖2給出了微波無(wú)線通信和可見光通信之間的比較。對(duì)于手機(jī)、Wi-Fi等微波無(wú)線通信手段，除了目標(biāo)用戶能夠接收到無(wú)線信號(hào)以外，由于無(wú)線電波是全向發(fā)射的，竊聽者完全可以收到相同的信號(hào)，從而進(jìn)行破譯或者攻擊，帶來(lái)安全隱患；而可見光通信依賴于室內(nèi)的LED燈具，通常燈具會(huì)直接部署在工位上方，而照明具有定向發(fā)射的特點(diǎn)，因此位于營(yíng)區(qū)外部的竊聽者無(wú)法收到任何信號(hào)，不能進(jìn)行竊聽。從實(shí)現(xiàn)上講，可見光通信可以方便的利用LED臺(tái)燈、屋頂燈等照明燈具，通過(guò)加裝調(diào)制解調(diào)模塊即可使得燈具具有高速數(shù)據(jù)傳輸功能，可供營(yíng)區(qū)內(nèi)臺(tái)式機(jī)、筆記本電腦、平板電腦等高速無(wú)線上網(wǎng)，滿足高清視頻會(huì)議等高帶寬需求。

目前，關(guān)于可見光通信在室內(nèi)外各種復(fù)雜環(huán)境下的信道測(cè)量與建模的工作還很欠缺，只有少量的研究結(jié)果。尤其是在有強(qiáng)光干擾、煙霧和灰塵遮擋的環(huán)境下的信道干擾模型，更是需要亟待解決的問(wèn)題。

3 結(jié)論

軍隊(duì)作為國(guó)家的武裝力量，其信息安全問(wèn)題尤為重要。在和平時(shí)期，如何從技術(shù)手段保證軍隊(duì)手機(jī)、Wi-Fi等無(wú)線通信安全，防止和平時(shí)期敵對(duì)勢(shì)力進(jìn)行的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)信號(hào)偵收和網(wǎng)絡(luò)攻擊，是當(dāng)前要重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題。

篇8

關(guān)鍵詞：光纖通信；理論教學(xué)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

中圖分類號(hào)：G642.41 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2017）08-0167-03

當(dāng)代信息高速公路的骨干網(wǎng)絡(luò)是由光纖通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的，若沒(méi)有光纖的發(fā)明及相關(guān)有源和無(wú)源光纖器件的發(fā)明和發(fā)展，當(dāng)今的高速信息網(wǎng)絡(luò)是無(wú)法想象的。但是當(dāng)今信息產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展得益于微電子學(xué)、光電子學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)及通信工程等多門學(xué)科的快速發(fā)展及它們之間的交叉融合。因此，要想成為一名信息技術(shù)領(lǐng)域的電子信息工程師、計(jì)算機(jī)工程師或通信工程師，除了需要掌握本專業(yè)的課程知識(shí)以外，也應(yīng)該熟悉現(xiàn)代信息技g的其他相關(guān)主要知識(shí)，比如光纖通信網(wǎng)絡(luò)及其相關(guān)器件等。本文從光纖通信技術(shù)的研究?jī)?nèi)容、應(yīng)用及發(fā)展等方面說(shuō)明其在電子信息工程專業(yè)教育中的重要性，并研討電子信息工程專業(yè)中的光纖通信課程的理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法。

一、光纖通信技術(shù)簡(jiǎn)介

1960年，美國(guó)人梅曼（Maiman）發(fā)明了第一臺(tái)紅寶石激光器[1]，給光通信帶來(lái)了新的希望。和普通光相比，激光具有波譜寬度窄，方向性極好，亮度極高，以及頻率和相位較一致的良好特性。激光是一種高度相干光，它的特性和無(wú)線電波相似，是一種理想的光載波。繼紅寶石激光器之后，氦―氖（He-Ne）激光器、二氧化碳（CO2）激光器先后出現(xiàn)，并投入實(shí)際應(yīng)用。激光器的發(fā)明和應(yīng)用，使沉睡了80年的光通信進(jìn)入一個(gè)嶄新的階段。

1966年，英籍華裔學(xué)者高錕（C.K.Kao）和霍克哈姆（C.A.Hockham）發(fā)表了關(guān)于傳輸介質(zhì)新概念的論文，指出了利用光纖（Optical Fiber）進(jìn)行信息傳輸?shù)目赡苄院图夹g(shù)途徑，奠定了現(xiàn)代光通信――光纖通信的基礎(chǔ)[2]。在以后的10年中，波長(zhǎng)為1.55μm的光纖損耗：1979年是0.20 dB/km，1984年是0.157 dB/km，1986年是0.154 dB/km，接近了光纖最低損耗的理論極限。1970年，作為光纖通信用的光源也取得了實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展。1977年，貝爾實(shí)驗(yàn)室研制的半導(dǎo)體激光器壽命達(dá)到10萬(wàn)小時(shí)（約11.4年），外推壽命達(dá)到100萬(wàn)小時(shí)，完全滿足實(shí)用化的要求。由于光纖和半導(dǎo)體激光器的技術(shù)進(jìn)步，使1970年成為光纖通信發(fā)展的一個(gè)重要里程碑之年。在今后的幾十年中，光纖通信網(wǎng)絡(luò)的逐步商用化帶動(dòng)了相關(guān)信息產(chǎn)業(yè)鏈的蓬勃發(fā)展[3]。

由于在光纖通信系統(tǒng)中，作為載波的光波頻率比電波頻率高得多，而作為傳輸介質(zhì)的光纖又比同軸電纜或波導(dǎo)管的損耗低得多[4]，因此相對(duì)于電纜通信或微波通信，光纖通信具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。綜上所述，可見光纖通信技術(shù)在現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)技術(shù)中的重要地位，因此，光纖通信技術(shù)這門課程不僅是光學(xué)工程專業(yè)的基礎(chǔ)必修課程[5]，也應(yīng)該作為電子信息工程專業(yè)的專業(yè)選修課程來(lái)開設(shè)。

二、光纖通信課程教學(xué)研究

（一）光纖通信課程的理論教學(xué)

電子信息工程專業(yè)的光纖通信課程的理論知識(shí)可以分為四個(gè)相互關(guān)聯(lián)的層次和內(nèi)容，它們分別是：第一部分，光纖技術(shù)的基礎(chǔ)；第二部分，光纖通信器件技術(shù)基礎(chǔ)；第三部分，光纖通信系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)；第四部分，光纖與光纖通信系統(tǒng)測(cè)量。這四個(gè)部分的關(guān)系層層遞進(jìn)，逐漸深入。理論學(xué)時(shí)總共32學(xué)時(shí)。

第一部分，光纖技術(shù)的基礎(chǔ)。可以先講解光纖通信技術(shù)的一些概念性和歷史性的知識(shí)，比如：電信技術(shù)的發(fā)展，光通信的必要性及技術(shù)基礎(chǔ)，光纖通信技術(shù)的歷史、現(xiàn)狀與未來(lái)。此處，可詳細(xì)介紹人類對(duì)光通信探索的歷史及現(xiàn)代光纖通信技術(shù)從學(xué)術(shù)研究到商業(yè)應(yīng)用的發(fā)展里程，并附帶介紹微波通信的發(fā)展里程，然后通過(guò)比較使用光波進(jìn)行通信和使用微波進(jìn)行通信的優(yōu)缺點(diǎn)及使用光纖材料和使用同軸電纜進(jìn)行通信的優(yōu)缺點(diǎn)，讓學(xué)生了解光纖通信的巨大優(yōu)勢(shì)。然后可以簡(jiǎn)單介紹光纖傳輸?shù)幕A(chǔ)理論――電磁場(chǎng)與電磁波理論中的一些基本概念和現(xiàn)象，重點(diǎn)介紹麥克斯韋方程。最后介紹光纖的模式理論、光纖的結(jié)構(gòu)和類型、光纖的傳輸特性、光纖制造技術(shù)與光纜等知識(shí)。其中，光纖傳輸特性包括光纖的損耗特性和色散特性，這是該部分的重點(diǎn)知識(shí)?？傊?，筆者認(rèn)為，第一部分內(nèi)容的講解方法和手段是非常重要的，不宜講得深?yuàn)W，而應(yīng)該結(jié)合動(dòng)畫或者視頻講解光纖的傳光原理，使學(xué)生易于接受，才能提高學(xué)生對(duì)這門課程的興趣，從而繼續(xù)學(xué)習(xí)往后部分的相對(duì)枯燥的知識(shí)。該部分學(xué)時(shí)安排為6H。

第二部分，光纖通信器件技術(shù)基礎(chǔ)。這部分講述光纖通信系統(tǒng)中的有源和無(wú)源光通信器件，這些器件是構(gòu)成一個(gè)完成的光纖通信系統(tǒng)必不可少的部件，學(xué)好這部分內(nèi)容有利于理解后面學(xué)習(xí)的光纖通信網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)容。這部分內(nèi)容包括：基本光纖器件、光學(xué)濾波器、光纖放大器和半導(dǎo)體光電子器件。基本光纖器件包括分波/合波器、光纖活動(dòng)連接器、光隔離器、環(huán)形器和衰減器等；光學(xué)濾波器的內(nèi)容包括Fabry-Perot濾波器、介質(zhì)膜濾波器、HiBi光纖Sagnac濾波器、Mach-Zender型濾波器、光纖光柵等；光纖放大器的內(nèi)容包括：摻餌光纖放大器（EDFA）、光纖Raman放大器等。半導(dǎo)體光電子器件的內(nèi)容包括：普通的半導(dǎo)體激光器（LD）和發(fā)光二極管（LED）、FP型雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)激光器、動(dòng)態(tài)單縱模激光器、半導(dǎo)體光放大器（OSA）、PN結(jié)光電二極管、PIN光電二極管、APD雪崩光電二極管等。對(duì)于每一個(gè)光纖器件，講解內(nèi)容包括這些光纖器件的結(jié)構(gòu)、工作原理、具體參數(shù)、應(yīng)用場(chǎng)合等，應(yīng)結(jié)合動(dòng)畫或者視頻講解，甚至如果有條件的話，可以在課題上帶上一些體積很小的光纖器件實(shí)物給學(xué)生講解，比如光纖活動(dòng)連接器、LD、LED、光纖光柵、PIN光電二極管價(jià)格便宜、體積小的光纖器件。該部分學(xué)時(shí)安排為10H。

第三部分，光纖通信系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)。這部分是本門課程的核心和精華部分，包括光纖傳輸系統(tǒng)、光纖通信網(wǎng)、全光網(wǎng)技術(shù)及其發(fā)展三大部分。其中，光纖傳輸系統(tǒng)的內(nèi)容包含：光纖傳輸系統(tǒng)的基本組成、光發(fā)送機(jī)組件、光接收機(jī)組件、光放大噪聲及其級(jí)聯(lián)、色散調(diào)節(jié)技術(shù)、光纖傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)、光纖傳輸系統(tǒng)性能評(píng)估。光通信網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)容包含：通信網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和分類、準(zhǔn)同步數(shù)字系統(tǒng)（PDH）、同步數(shù)字系統(tǒng)（SDH）、異步傳輸模式（ATM）、互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議、光纖通信網(wǎng)的管理/保護(hù)/恢復(fù)。全光網(wǎng)技術(shù)及其發(fā)展的內(nèi)容包含：通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展過(guò)程、全光網(wǎng)絡(luò)中的傳輸技術(shù)（WDM、OTDM、OCDMA和分組交換技術(shù)）、無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)（G-PON、E-PON、WDM-PON）、光傳送網(wǎng)（G.709OTN）、自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)、全光網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)管理、全光網(wǎng)的安全問(wèn)題。對(duì)于每一種光纖網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，講解內(nèi)容包括這些光纖網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、功能、應(yīng)用場(chǎng)合等，應(yīng)盡量使用PPT的圖片、動(dòng)畫進(jìn)行講解，PPT上要盡量避免文字上描述。該部分學(xué)時(shí)安排為12H。

第四部分，光纖與光纖通信系統(tǒng)測(cè)量。該部分主要介紹光纖通信工程實(shí)施、檢測(cè)中一些常用的設(shè)備和儀器，在本門課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中都要使用到這些設(shè)備，是培養(yǎng)光纖通信工程師的基礎(chǔ)技能知識(shí)部分。該部分的內(nèi)容包括：光功率計(jì)的使用、光纖幾何參數(shù)的測(cè)量、光纖衰減測(cè)量、光纖色散測(cè)量、光纖偏正特性測(cè)量、光纖的機(jī)械特性和強(qiáng)度測(cè)量、光時(shí)域反射計(jì)（OTDR）的使用；光接收機(jī)靈敏度和動(dòng)態(tài)范圍的測(cè)量、光纖通信系統(tǒng)誤碼率和功率代價(jià)的測(cè)量、眼圖及其測(cè)量、光譜分析儀、光纖通信系統(tǒng)的在線監(jiān)測(cè)技術(shù)。其中，重點(diǎn)講解光功率計(jì)、OTDR、眼圖示波器、光譜分析儀等儀器設(shè)備的功能和使用方法。該部分學(xué)時(shí)安排為4H。

（二）光纖通信課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)

對(duì)于電子信息工程本科專業(yè)而言，畢竟培養(yǎng)的學(xué)生不屬于光學(xué)工程或光電子技術(shù)領(lǐng)域的人才，而且電子信息工程專業(yè)本身都有很多屬于自己專業(yè)的實(shí)驗(yàn)課程及課程設(shè)計(jì)，因此，筆者認(rèn)為光纖通信技術(shù)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)根據(jù)該專業(yè)學(xué)生的理論基礎(chǔ)和將來(lái)他們最可能需要的工程能力而設(shè)置。因而，筆者建議光纖通信課程的總學(xué)時(shí)設(shè)置為48學(xué)時(shí)，理論教學(xué)學(xué)時(shí)為32學(xué)時(shí)，7個(gè)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)學(xué)時(shí)為16學(xué)r。

根據(jù)筆者10年來(lái)給電子信息工程專業(yè)本科學(xué)生講授這門課的經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為具體的實(shí)驗(yàn)課程設(shè)置如下。

1.插入法測(cè)光纖的平均損耗系數(shù)。采用插入法測(cè)量待測(cè)光纖在1310nm和1550nm處的平均損耗系數(shù)。掌握插入法測(cè)量光纖損耗系數(shù)的原理，熟悉光纖多用表的使用方法。學(xué)時(shí)設(shè)置為2個(gè)課時(shí)。

2.光時(shí)域反射計(jì)（OTDR）測(cè)光纖鏈路特性。用光時(shí)域反射計(jì)測(cè)量光纖鏈路的平均損耗、接頭損耗、光纖長(zhǎng)度和故障點(diǎn)位置。了解光時(shí)域反射計(jì)工作原理及操作方法，學(xué)習(xí)用光時(shí)域反射計(jì)測(cè)量光纖平均損耗、接頭損耗、光纖長(zhǎng)度和故障點(diǎn)位置。學(xué)時(shí)設(shè)置為2個(gè)課時(shí)。

3.光波分復(fù)用（WDM）系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)及其誤碼率測(cè)量構(gòu)建1310nm/1550nm光纖波分復(fù)用系統(tǒng)并測(cè)試其誤碼率，了解光波分復(fù)用傳輸系統(tǒng)的工作原理和系統(tǒng)組成熟悉誤碼、誤碼率的概念及其測(cè)量方法。學(xué)時(shí)設(shè)置為2個(gè)課時(shí)。

4.數(shù)字光纖通信系統(tǒng)信號(hào)眼圖測(cè)試。構(gòu)建數(shù)字光纖通信系統(tǒng)并且用數(shù)字示波器觀測(cè)系統(tǒng)的信號(hào)眼圖，并從眼圖中確定數(shù)字光纖通信系統(tǒng)的性能。了解眼圖產(chǎn)生的基礎(chǔ)，根據(jù)眼圖測(cè)量數(shù)字通信系統(tǒng)性能的原理；學(xué)習(xí)通過(guò)數(shù)字示波器調(diào)試、觀測(cè)眼圖；掌握判別眼圖質(zhì)量的指標(biāo)；熟練使用數(shù)字示波器和誤碼儀。學(xué)時(shí)設(shè)置為3個(gè)課時(shí)。

5.光纖切割與焊接技術(shù)演示實(shí)驗(yàn)。利用全自動(dòng)熔接機(jī)向?qū)W生演示光纖熔接的全過(guò)程，了解光纖的結(jié)構(gòu)和光纖電弧放電焊接原理；了解全自動(dòng)焊接光纖的過(guò)程和使用方法。學(xué)時(shí)設(shè)置為2個(gè)課時(shí)。

6.光纖光柵光譜特性測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。測(cè)量光環(huán)行器的插入損耗、隔離度、方向性、回波損耗參數(shù)；利用PC光譜儀、光環(huán)行器和光纖光柵設(shè)計(jì)光纖光柵光譜特性的測(cè)試系統(tǒng)；了解光環(huán)行器的工作原理和主要功能；了解光環(huán)行器性能參數(shù)的測(cè)試原理；了解光纖光柵的光譜特性；學(xué)習(xí)PC光譜儀的使用方法。學(xué)時(shí)設(shè)置為3個(gè)課時(shí)。

7.光帶通濾波器的設(shè)計(jì)。測(cè)量光耦合器的插入損耗、分光比和附加損耗等參數(shù)；利用光耦合器或者光環(huán)行器和光纖光柵設(shè)計(jì)光帶通濾波器。了解2X2光耦合器的工作原理，了解光耦合器各項(xiàng)參數(shù)的測(cè)試方法。學(xué)時(shí)設(shè)置為2個(gè)課時(shí)。

通過(guò)以上實(shí)驗(yàn)課程，能夠使電子信息工程本科學(xué)生對(duì)光纖通信系統(tǒng)的基本器件、基本測(cè)量系統(tǒng)等有一個(gè)比較感觀的認(rèn)識(shí)，而且能夠更加深刻地掌握它們工作的基本原理和基本特性，為將來(lái)在具體的工程設(shè)計(jì)及進(jìn)一步深造中奠定基礎(chǔ)。

三、結(jié)束語(yǔ)

光纖通信技術(shù)在國(guó)家的信息產(chǎn)業(yè)、國(guó)防工業(yè)中具有舉足輕重的地位，電子信息技術(shù)與光學(xué)信息技術(shù)的結(jié)合也越來(lái)越緊密。對(duì)于當(dāng)今的電子信息工程專業(yè)的學(xué)生而言，除了需要掌握本專業(yè)牢固的知識(shí)和技能以外，了解和掌握光纖通信技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)和相關(guān)的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)也是必不可缺的。本文通過(guò)對(duì)電子信息工程專業(yè)特點(diǎn)和光纖通信課程內(nèi)容的分析，討論了該門課程與該專業(yè)的內(nèi)在聯(lián)系，分析其重要性，并根據(jù)筆者10年來(lái)在重慶理工大學(xué)電子信息工程專業(yè)講授該門課程的經(jīng)驗(yàn)，提出了本門課程在電子信息工程專業(yè)中的理論及實(shí)驗(yàn)的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)重點(diǎn)、教學(xué)方法及課程設(shè)置等方面的一些意見和建議。

參考文獻(xiàn)：

[1]高D.激光技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀與分析[J].物理通報(bào)，2007，（11）：50-52.

[2]龍泉.光通信發(fā)展的回顧與展望電信網(wǎng)技術(shù)[J].2008，（2）：30-32.

[3]曲鵬.光纖通信技術(shù)的應(yīng)用及展望[J].硅谷，2014，7（24）：2-2.

篇9

光纖通信是一種以光線為傳媒的通信方式，它主要利用光波實(shí)現(xiàn)信息的傳送。光纖通信技術(shù)最基本的系統(tǒng)組成有三大板塊，主要有：光的發(fā)射、接受和光纖傳輸。該通信系統(tǒng)可以單獨(dú)進(jìn)行數(shù)字信號(hào)或者模擬信號(hào)的傳輸，也可以進(jìn)行類似于多媒體信息和話音圖像多種不同類別的信號(hào)的混合傳輸。光纖通信的基本特征如下。1.1寬頻帶，大容量在光纖通信技術(shù)中，光纖可容納的傳輸帶寬高達(dá)50000GHz。光源的調(diào)制方式、調(diào)制特性以及光纖的色散特性確定了光纖通信技術(shù)系統(tǒng)的容許頻帶。比如說(shuō)，有一些單波長(zhǎng)光纖的通信系統(tǒng)，通常使用的是密集波的分復(fù)用等復(fù)雜一些的技術(shù)，從而避免通信設(shè)備存在瓶頸效應(yīng)等電子問(wèn)題，促使光纖寬帶發(fā)揮積極的效應(yīng)，增加光纖傳輸?shù)男畔⒘俊?.2抗干擾光纖通信有一個(gè)特別好的優(yōu)點(diǎn)，就是它擁有極強(qiáng)的抗電磁干擾能力。由于光纖通信的主要制作原料——石英，具有極強(qiáng)的絕緣性、抗腐蝕性，所以光纖通信具有極強(qiáng)的抗干擾能力。光纖通信也不會(huì)受到電離成的變化、太陽(yáng)黑子的活動(dòng)和雷電等電磁干擾，更不會(huì)在意人為釋放電磁的影響，石英為光纖通信技術(shù)帶來(lái)了巨大的優(yōu)勢(shì)。光纖的質(zhì)量輕、體積小，既能有效節(jié)省空間又能保證安裝方便。而且，制作光纖的原始材料來(lái)源豐富，成本低廉，溫度穩(wěn)定度高、穩(wěn)定性能好，所以使用壽命一般都很長(zhǎng)。光纖通信優(yōu)勢(shì)明顯，促成了光纖通信技術(shù)在現(xiàn)代生活中的廣泛應(yīng)用，并且這個(gè)應(yīng)用過(guò)的范圍還在不斷的拓展。

2光纖通信技術(shù)發(fā)展特點(diǎn)

2.1擴(kuò)大了單一波長(zhǎng)傳輸?shù)娜萘?/p>

當(dāng)今社會(huì)僅單一波長(zhǎng)傳輸?shù)娜萘烤透哌_(dá)40Gbit/s，并且相關(guān)部門在這個(gè)基礎(chǔ)上已經(jīng)開始研究160Gbit/s的傳輸技術(shù)。在研究40Gbit/s以上的傳輸技術(shù)時(shí)，應(yīng)該對(duì)光纖的PMD做出具體的要求。2002年，美國(guó)優(yōu)先在LTU-TSG15會(huì)議中提出了將新的光纖類別引入40Gbit/s系統(tǒng)的倡議。并且認(rèn)為在PMD傳輸中一些問(wèn)題有待探討。我們堅(jiān)信在不久的將來(lái)，舉世矚目的專門的40Gbit/s的光纖類型將會(huì)出現(xiàn)。

2.2超長(zhǎng)距離的傳輸

在傳輸網(wǎng)絡(luò)的骨干中，理想的傳輸形式莫過(guò)于無(wú)中繼的傳輸。迄今為止，一部分公司正在采用的技術(shù)是色散齊理，它能夠?qū)崿F(xiàn)：最短2000千米至最長(zhǎng)5000千米的無(wú)電中繼類型的傳輸。另一部分公司正在不斷改進(jìn)，提升完善光纖指標(biāo)，應(yīng)用拉曼光，放大光傳輸距離的延長(zhǎng)。

2.3適應(yīng)DWDM運(yùn)用

普遍應(yīng)用的是32×DWDM系統(tǒng)，64×和32×10Gbit/s的系統(tǒng)正在研發(fā)中，已經(jīng)取得了不小的進(jìn)展。DWDM技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，各研究機(jī)構(gòu)必須加強(qiáng)光纖非線性標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)格控制。最新推出的ITU-T技術(shù)很好地針對(duì)光纖制定了測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)，完成了非線性屬性的標(biāo)準(zhǔn)。明確非線性的測(cè)試指標(biāo)，提出有效面積的相應(yīng)指標(biāo)，尤其要完善光纖的非線性的特性。

3光纖通信發(fā)展現(xiàn)狀

3.1普通光纖發(fā)展現(xiàn)狀

我們最常見的光纖就是普通光纖。光通信技術(shù)的進(jìn)步，系統(tǒng)逐步發(fā)展，單一波長(zhǎng)信息容量和光中繼距離的加大G652光纖的性能產(chǎn)生了進(jìn)一步提升的可能，表現(xiàn)在不同的區(qū)域，一種符合ITUTG654規(guī)定截止波長(zhǎng)的單模光纖，還有符合G653規(guī)定的單模光纖，做出了發(fā)展性完善。

3.2核心網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀

我國(guó)的幾大干線已經(jīng)全面地采用了光纜，多模的光纖遭到合理淘汰，全面實(shí)施單模光纖。常用的有G652和G655兩種光纖。G653在我國(guó)初步使用后，今后不會(huì)繼續(xù)發(fā)展。G654也因?yàn)椴荒軐?shí)現(xiàn)該種通信方式系統(tǒng)容量的大幅度增加，因此從來(lái)沒(méi)有使用到我國(guó)陸地光纜中。干線光纜主要在室外，多數(shù)使用分立光纖，這些光纜中的舊式結(jié)構(gòu)已經(jīng)停用。

3.3接入網(wǎng)光纜發(fā)展現(xiàn)狀

接入網(wǎng)的光纜具有分支多、距離短、分差頻繁等特點(diǎn)，通常通過(guò)增多光纖芯數(shù)的方法來(lái)增加網(wǎng)容量。由于市內(nèi)管道的管道內(nèi)徑一定，結(jié)合光纖的芯數(shù)增多和集裝密度的增大減輕光纜重量，縮小光纜直徑十分重要。接入網(wǎng)通常采用的是G652單模光纖或者是G652C低水峰的單模光纖。后者在我國(guó)只有少量投入使用。

3.4室內(nèi)光纜發(fā)展現(xiàn)狀

室內(nèi)光纜通常需要能夠滿足不同的要求，具備多種功能。比如說(shuō)數(shù)據(jù)、話音以及視頻信號(hào)的傳送，還可能在遙控和傳感器中得到應(yīng)用。IEC的電纜分類中，指出了室內(nèi)光纜。它至少要包括兩大部分，即局內(nèi)光纜與綜合布線。綜合布線的光纜一般布放在室內(nèi)的用戶端，主要用途就是供用戶使用，因此必須要全面考慮到它的易損性。局用光纜主要布放在中心局以及其他各類電信機(jī)房?jī)?nèi)，布放的位置相對(duì)固定。

3.5通信光纜在電力線路內(nèi)

光纖只是一種介電質(zhì)，光纜卻可以是一種全介質(zhì)，而且是完全無(wú)金屬的。這種全介質(zhì)的光纜將會(huì)成為電力系統(tǒng)中最理想的線路。在電線桿的敷設(shè)中普遍應(yīng)用兩種全介質(zhì)光纜的兩種主要結(jié)構(gòu)：一種是用于架空地線的纏繞式的結(jié)構(gòu)，另一種是全介質(zhì)自承式的結(jié)構(gòu)。因?yàn)槿橘|(zhì)自承式的結(jié)構(gòu)可以單獨(dú)地布放，適應(yīng)范圍廣，在我國(guó)當(dāng)下的電力系統(tǒng)改造過(guò)程中得到了廣泛實(shí)施。國(guó)內(nèi)已經(jīng)生成許多種類達(dá)到市場(chǎng)要求的ADSS光纜，但是在其產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和性能等方面還需要更進(jìn)一步的完善。

4光纖通信的主要應(yīng)用形式

在光纖通信的各種應(yīng)用形式中，最普遍最常見的就是電子公文。當(dāng)代社會(huì)的信息化逐漸發(fā)達(dá)，網(wǎng)絡(luò)用戶需求不斷上漲，無(wú)紙化辦公成為一種時(shí)尚。這就出現(xiàn)了電子公文。

4.1電子公文與紙質(zhì)公文的共性和差別

紙質(zhì)辦公是一種傳統(tǒng)的辦公模式，在歷經(jīng)了多年的傳承之后，在為人們傳遞信息的同時(shí)也暴露出了許多的問(wèn)題，類似于容易流失，耗費(fèi)資源，流轉(zhuǎn)較慢等。電子公文的產(chǎn)生就有了很大的區(qū)別。雖然兩者都是信息流傳的載體，但是電子公文具有顯而易見的優(yōu)越性?，F(xiàn)代化信息社會(huì)必須有無(wú)紙化，在此基礎(chǔ)上朝著網(wǎng)絡(luò)化、信息化、科學(xué)化、自動(dòng)化、智能化的趨勢(shì)快速發(fā)展。

4.2電子公文的必要性

傳統(tǒng)觀念認(rèn)為電子公文要應(yīng)用計(jì)算機(jī)操作，十分不便，更加依賴于直觀的紙質(zhì)公文，但是紙質(zhì)公文存在嚴(yán)重的資源浪費(fèi)、信息遺失和字跡模糊等缺陷，所以，電子公文代替紙質(zhì)公文始終是必然的趨勢(shì)。相對(duì)于紙質(zhì)公文在日常工作中的收文登記，承辦傳閱過(guò)程中對(duì)手工以及腿功的依賴，以及在領(lǐng)導(dǎo)外出時(shí)，公文傳遞的不便，電子公文只需要一臺(tái)電腦和一根網(wǎng)線就能夠輕松地解決問(wèn)題，而且保證省時(shí)省力，可復(fù)制，可粘貼，可備份，超值又有效。利用空間小，保存時(shí)間久，受外界因素影響小。

4.3電子公文技術(shù)問(wèn)題

電子公文要想能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)紙化的辦公條件，必須依靠人們的共同努力，制造出一套良好的、完善的、實(shí)用的管理制度，保證電子公文的高效性和安全性，避免公文的非法泄露。電子公文是信息傳播的載體，是傳遞訊息的渠道，隨著現(xiàn)代化辦公水平的提高，電子公文的質(zhì)量也必須精益求精。所以，必須明確電子公文的幾項(xiàng)專業(yè)技術(shù)，抓住進(jìn)步的空間。電子公文不能滿足于現(xiàn)有的硬件配置。在軟件設(shè)計(jì)方面存在功能上、安全性、操作中的缺陷。實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，計(jì)算機(jī)操作人員的技術(shù)掌握和應(yīng)用能力不到位。軟件的后續(xù)升級(jí)不及時(shí)，其他軟件系統(tǒng)的兼容性存在問(wèn)題。

5光纖通信的發(fā)展與展望

就光纖通信的具體應(yīng)用的詳細(xì)分析，讓我們更好地了解了光纖通信技術(shù)。光纖通信技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代化信息時(shí)代的必要性存在。現(xiàn)在從關(guān)鍵點(diǎn)回復(fù)到光纖通信的全局考慮，光纖通信的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)十分可觀?？砂l(fā)展的趨勢(shì)涉及很多領(lǐng)域，下面就讓我們進(jìn)入深入詳細(xì)的探討。

5.1光網(wǎng)絡(luò)智能化

光網(wǎng)絡(luò)智能化的實(shí)現(xiàn)是在光纖通信技術(shù)當(dāng)中十分關(guān)鍵的研發(fā)方向，在光纖通信技術(shù)將近40年的發(fā)展歷程中，傳輸一直占據(jù)著主要地位，成為光通信技術(shù)的干線。伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的連續(xù)進(jìn)步和發(fā)展，完美地將通信技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合起來(lái)，促使網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)生更高層次的發(fā)展和進(jìn)步?，F(xiàn)代光網(wǎng)絡(luò)在實(shí)現(xiàn)傳輸?shù)耐瑫r(shí)，結(jié)合了連續(xù)控制技術(shù)、自動(dòng)發(fā)現(xiàn)能力和更加完善實(shí)用的保護(hù)和恢復(fù)功能系統(tǒng)，真正實(shí)現(xiàn)了光網(wǎng)絡(luò)的智能化。

5.2全光網(wǎng)絡(luò)

全光網(wǎng)絡(luò)是光纖通信技術(shù)在發(fā)展過(guò)程中的最高層次，是光線技術(shù)發(fā)展到頂端的最理想階段，也是未來(lái)通信網(wǎng)絡(luò)將要發(fā)展成為的最終目標(biāo)，也就是說(shuō)未來(lái)的通信網(wǎng)絡(luò)就是屬于全光的時(shí)代。原始的全光網(wǎng)絡(luò)對(duì)于實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)處的全光化雖然是可操作的，但是在各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)處采用的仍然是電器件，這就會(huì)阻礙光纖通信容量的穩(wěn)步提升，所以，全光網(wǎng)絡(luò)就是光纖通信網(wǎng)絡(luò)不斷發(fā)展的終極目標(biāo)。

5.3光器件集成化

在光電子器件發(fā)展的過(guò)程中，追求的就是光器件集成化的真正實(shí)現(xiàn)?？紤]到全光通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)過(guò)程中的關(guān)鍵點(diǎn)，器件的集成十分重要，器件的集成更是全光網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的核心技術(shù)。將檢測(cè)器、激光器、調(diào)制器和其他類型的集成芯片集成到一個(gè)芯片中才能完成光子集成芯片的制造。這些集成是通過(guò)往不同材料的各種薄膜介質(zhì)表層上的連續(xù)沉積來(lái)實(shí)現(xiàn)的，主要應(yīng)用的材料有磷化銦和砷化銦鎵等等。這是一種十分復(fù)雜的技術(shù)，但是由于傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)接入技術(shù)有限，接入帶寬不足，以及現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)多媒體的發(fā)展需求，單純地通過(guò)改良設(shè)備來(lái)擴(kuò)大寬帶，提高速度的做法是很不現(xiàn)實(shí)的，我們必須實(shí)現(xiàn)光器件的集成，從而保證光纖通信的發(fā)展核心堅(jiān)固扎實(shí)。

6結(jié)語(yǔ)

篇10

論文摘要：針對(duì)DSP原理與應(yīng)用課程的特點(diǎn)，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段和實(shí)踐教學(xué)方面對(duì)DSP原理與應(yīng)用課程的教學(xué)改革進(jìn)行了探索與實(shí)踐。通過(guò)改革，提升了教學(xué)效果，激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新能力，提高了學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力，為學(xué)生畢業(yè)后從事DSP相關(guān)的工作奠定了良好的基礎(chǔ)。

受高校擴(kuò)招的影響，大學(xué)生就業(yè)成了各高校普遍面臨的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。相對(duì)地，3G、物聯(lián)網(wǎng)等通信相關(guān)產(chǎn)業(yè)具有巨大的人才缺口。通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，電子科技大學(xué)實(shí)驗(yàn)課程必然要緊密結(jié)合當(dāng)今的科技發(fā)展。要抓住機(jī)遇，培養(yǎng)具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的專業(yè)人才，就要在專業(yè)教學(xué)過(guò)程中著重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力，成為市場(chǎng)所需要的人才。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為高等學(xué)校教學(xué)工作的重要組成部分，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、分析解決問(wèn)題的能力、正確的思維方法及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)等方面起著不可替代的作用，它是培養(yǎng)實(shí)踐型人才的重要途徑?；谏鲜稣J(rèn)識(shí)，實(shí)驗(yàn)課程應(yīng)與現(xiàn)代科技同步發(fā)展，從而制訂出實(shí)驗(yàn)課教學(xué)改革的具體實(shí)施方案。

1通信原理實(shí)驗(yàn)課程特點(diǎn)

通信原理是通信、電子工程等專業(yè)的主干課程之一，是移動(dòng)通信、光纖通信、衛(wèi)星通信、計(jì)算機(jī)通信等后繼專業(yè)課程的基礎(chǔ)，也是許多高校研究生入學(xué)考試的課程之一。課程主要講述信號(hào)傳輸?shù)幕驹?、方法和性能，結(jié)合實(shí)際的有線與無(wú)線通信系統(tǒng)的工作原理，使學(xué)生系統(tǒng)地了解和掌握現(xiàn)代通信的基礎(chǔ)理論和設(shè)計(jì)思想。該課程內(nèi)容豐富、理論抽象，對(duì)工程數(shù)學(xué)及其應(yīng)用能力要求高，從而導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)的難度偏大，很容易“畏難而退”。通過(guò)開設(shè)通信原理實(shí)驗(yàn)課程，使理論與實(shí)踐的結(jié)合，既有助于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加強(qiáng)理論知識(shí)的掌握，又可以培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，將大大提升通信工程專業(yè)人才的培養(yǎng)質(zhì)量。

鑒于目前通信原理實(shí)驗(yàn)課程的內(nèi)容單一，以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，效果一般，重新規(guī)劃通信原理實(shí)驗(yàn)課程，從教學(xué)資源和教學(xué)方法兩個(gè)方面進(jìn)行整合改革。

2多種實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的整合

基于通信原理課程的特點(diǎn)以及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的目的，實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的選擇是至關(guān)重要的。在現(xiàn)有條件下，適合應(yīng)用在通信原理實(shí)驗(yàn)當(dāng)中的平臺(tái)主要有通信原理實(shí)驗(yàn)箱、計(jì)算機(jī)仿真平臺(tái)以及設(shè)計(jì)平臺(tái)。在操作不同類型的通信原理實(shí)驗(yàn)過(guò)程中， 這些平臺(tái)各有優(yōu)缺點(diǎn)，應(yīng)針對(duì)各種實(shí)驗(yàn)方式的特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，達(dá)到最佳效果。

2.1 實(shí)驗(yàn)箱平臺(tái)

實(shí)驗(yàn)箱平臺(tái)一直是通信原理實(shí)驗(yàn)使用的傳統(tǒng)教學(xué)方式，這種平臺(tái)對(duì)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)比較適用，有利于加深通信原理單個(gè)知識(shí)點(diǎn)的理解。對(duì)實(shí)驗(yàn)箱的使用，需著重考慮實(shí)驗(yàn)課和理論課的協(xié)調(diào)配合，避免出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與理論內(nèi)容脫節(jié)，超前或滯后的方式，針對(duì)這一問(wèn)題，在具體教學(xué)中可采用課程組長(zhǎng)負(fù)責(zé)制，由課程組長(zhǎng)整體協(xié)調(diào)理論課和實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容，以達(dá)到最佳實(shí)驗(yàn)效果。

2.2 軟件仿真平臺(tái)

可用于通信原理實(shí)驗(yàn)的仿真軟件主要有兩款：Systemview和Matlab。這兩款軟件都可進(jìn)行通信系統(tǒng)的仿真設(shè)計(jì)與分析，有助于學(xué)生構(gòu)建系統(tǒng)整體概念，是對(duì)理論課所學(xué)知識(shí)的一種綜合應(yīng)用。可讓學(xué)生自己動(dòng)手，對(duì)常用的模塊自己編寫文件，從具體模塊的實(shí)現(xiàn)到整體系統(tǒng)的架構(gòu)，可很好的加強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握，有助于培養(yǎng)綜合思維能力。

2.3 EDA的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

EDA實(shí)驗(yàn)平臺(tái)相對(duì)于傳統(tǒng)的通過(guò)一些專用集成芯片搭建通信系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方式，可以避免使用種類繁多的專用集成芯片，從而簡(jiǎn)化了電路。學(xué)生用硬件描述語(yǔ)言編寫程序，可以在同一可編程邏輯器件上完成各種不同的通信技術(shù)，避免了連線的繁瑣。并且可以在一個(gè)通用的基于EDA的硬件平臺(tái)上，來(lái)實(shí)現(xiàn)所有的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。而且要采用EDA技術(shù)，學(xué)生必須自己在充分掌握實(shí)驗(yàn)理論的基礎(chǔ)上自己編寫程序，這有別于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中學(xué)生只需按照實(shí)驗(yàn)步驟連接電路甚至不需要了解原理也可以完成實(shí)驗(yàn)。這將大大調(diào)動(dòng)學(xué)生的創(chuàng)造性和主觀能動(dòng)性，對(duì)提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣也有很大的幫助。

總體而言，實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的選擇主要是充分利用學(xué)校現(xiàn)有的教學(xué)條件，盡量在現(xiàn)有條件下為學(xué)生提供更多的實(shí)驗(yàn)機(jī)會(huì)，充分培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力，提高學(xué)生的競(jìng)爭(zhēng)力。

3教學(xué)方法和內(nèi)容的改革

實(shí)驗(yàn)開設(shè)是否成功和教學(xué)方法是分不開的。因此，為了融多種實(shí)驗(yàn)平臺(tái)于通信原理的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，必須對(duì)傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法及內(nèi)容進(jìn)行相應(yīng)的改革。從單一的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)向多種實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ较嘟Y(jié)合轉(zhuǎn)變，從僅1個(gè)學(xué)期的單一通信原理實(shí)驗(yàn)，向穿插于整個(gè)大學(xué)時(shí)期的多種方式的混合實(shí)驗(yàn)課程轉(zhuǎn)變。充分利用現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)條件，將通信原理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容調(diào)整為驗(yàn)證性、綜合性和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)3部分。

3.1 驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)

驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是與理論知識(shí)的緊密結(jié)合，輔助學(xué)生理解掌握理論知識(shí)，因此從實(shí)驗(yàn)時(shí)間、實(shí)驗(yàn)方式、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的安排上都應(yīng)與理論課相協(xié)調(diào)，才能達(dá)到最好的實(shí)驗(yàn)效果。因此在驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的改革調(diào)整中應(yīng)貫穿這一原則，以期找到最佳的實(shí)驗(yàn)方案。針對(duì)這一情況，對(duì)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)內(nèi)容以及實(shí)驗(yàn)方式進(jìn)行改革。

(1)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)課應(yīng)與理論課同步進(jìn)行，緊密結(jié)合，實(shí)驗(yàn)時(shí)間應(yīng)與理論課的主講教師協(xié)調(diào)，靈活調(diào)整。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容應(yīng)配合理論課的教學(xué)需要，著重對(duì)理論理解中的重點(diǎn)和難點(diǎn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)加強(qiáng)學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解掌握。

(2)實(shí)驗(yàn)方法：可以采用學(xué)生動(dòng)手和教師演示相結(jié)合的方式進(jìn)行。學(xué)生以實(shí)驗(yàn)箱進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)為主，教師上課的過(guò)程可輔助以Matlab仿真結(jié)果，以加強(qiáng)學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解掌握。實(shí)驗(yàn)箱除了驗(yàn)證通信原理理論知識(shí)外，還和通信原理知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用結(jié)合起來(lái)，譬如它還會(huì)要求學(xué)生對(duì)通信信號(hào)的時(shí)延和同步等問(wèn)題進(jìn)行分析，為實(shí)際通信電路的設(shè)計(jì)奠定較好的基礎(chǔ)。

3.2 綜合性實(shí)驗(yàn)

綜合性實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是讓學(xué)生構(gòu)建完整的通信系統(tǒng)概念，能將所學(xué)知識(shí)連貫起來(lái)，綜合應(yīng)用。因此在綜合性實(shí)驗(yàn)的改革調(diào)整中應(yīng)貫穿這一原則，以期找到最佳的實(shí)驗(yàn)方案。

(1)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：綜合性實(shí)驗(yàn)強(qiáng)調(diào)對(duì)通信系統(tǒng)整體的掌握。學(xué)生在理論課和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)課上學(xué)習(xí)了通信系統(tǒng)各組成模塊的內(nèi)容，通過(guò)綜合性實(shí)驗(yàn)，將信號(hào)的調(diào)制解調(diào)、編碼解碼、復(fù)用解復(fù)用、信道、濾波等多個(gè)環(huán)節(jié)結(jié)合在一起，構(gòu)架一個(gè)完整的通信系統(tǒng)，完成信號(hào)的傳輸，培養(yǎng)綜合運(yùn)用能力。

(2)實(shí)驗(yàn)方法：以實(shí)驗(yàn)箱和仿真實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方式進(jìn)行。對(duì)于一些簡(jiǎn)單的綜合系統(tǒng)，可以利用實(shí)驗(yàn)箱完成，讓學(xué)生利用之前做過(guò)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的模塊，搭建一些簡(jiǎn)單的通信系統(tǒng)。對(duì)于大型通信系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)箱無(wú)法完成就可以采用軟件仿真的方式進(jìn)行。其中Systemview軟件平臺(tái)對(duì)設(shè)計(jì)綜合性實(shí)驗(yàn)具有操作簡(jiǎn)單、貼切實(shí)際的硬件實(shí)現(xiàn)。因此，對(duì)大型的難度較大的通信系統(tǒng)，可以建議學(xué)生采用這個(gè)平臺(tái)。但是對(duì)系統(tǒng)架構(gòu)較簡(jiǎn)單的數(shù)字通信系統(tǒng)，建議學(xué)生采取Matlab的模塊仿真加EDA設(shè)計(jì)進(jìn)行操作，EDA實(shí)驗(yàn)平臺(tái)對(duì)數(shù)字通信系統(tǒng)有很好的優(yōu)勢(shì)，也是結(jié)合實(shí)際工程設(shè)計(jì)的要求來(lái)進(jìn)行。

3.3 設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)

通信原理課程的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)主要目的是將理論與實(shí)際相結(jié)合，讓學(xué)生根據(jù)給定的技術(shù)要求實(shí)現(xiàn)一些簡(jiǎn)單的通信模塊，為以后的實(shí)際工作預(yù)演。

(1)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：主要是按照要求的技術(shù)指標(biāo)，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)具有一定功能的通信模塊，比如實(shí)現(xiàn)一個(gè)用于普通電話機(jī)的話音信號(hào)編碼器，或者實(shí)現(xiàn)一個(gè)具有一定增益要求的放大器等。 轉(zhuǎn)貼于

(2)實(shí)驗(yàn)方法：模塊仿真和EDA設(shè)計(jì)相結(jié)合。當(dāng)前在實(shí)際通信模塊產(chǎn)品開發(fā)過(guò)程中，大多采用Matlab仿真加EDA或DSP設(shè)計(jì)工具實(shí)施，其中DSP工具對(duì)普通高等學(xué)校的學(xué)生來(lái)說(shuō)難度較大，因此一般可考慮采用EDA設(shè)計(jì)工具，條件允許的情況下可為學(xué)生提供EDA和DSP兩種平臺(tái)，學(xué)生可以按照個(gè)人的興趣自愿選擇設(shè)計(jì)手段。譬如卷積編碼模塊的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，可以采用Matlab對(duì)確定的卷積編碼器進(jìn)行功能仿真，如果仿真和理論分析結(jié)果一致，則說(shuō)明設(shè)計(jì)思路正確。在這基礎(chǔ)上，再采用EDA開發(fā)系統(tǒng)或DSP開發(fā)系統(tǒng)對(duì)卷積編碼器進(jìn)行系統(tǒng)選型、實(shí)驗(yàn)和測(cè)試，并對(duì)其運(yùn)行速率等性能進(jìn)行分析，以便重新設(shè)置參數(shù)，進(jìn)一步提高它的性能等。該實(shí)驗(yàn)過(guò)程可以縮短開發(fā)流程，降低開發(fā)成本，可以使學(xué)生掌握實(shí)際工程的設(shè)計(jì)方法，能更好地為今后的學(xué)習(xí)和工作做準(zhǔn)備。

(3)教學(xué)安排：這部分實(shí)驗(yàn)不在實(shí)驗(yàn)教學(xué)學(xué)時(shí)內(nèi)安排，目前主要以兩種形式開展，一是作為畢業(yè)設(shè)計(jì)，二是在高年級(jí)開設(shè)專門的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)課程，此時(shí)學(xué)生相關(guān)的軟硬件知識(shí)已經(jīng)學(xué)習(xí)了，通過(guò)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)可以將各種知識(shí)整合，綜合利用。在整個(gè)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)室對(duì)學(xué)生全天候開放，學(xué)生可以在課余時(shí)間來(lái)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行設(shè)計(jì)、制作和調(diào)試。此時(shí)學(xué)生沒(méi)有其他因素干擾，可專心投入，收獲較大，且對(duì)后面的就業(yè)非常有利。

設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是偏重于應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)過(guò)程，使學(xué)生具備一定的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)真正成為培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié)。

4結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)目前通信原理實(shí)驗(yàn)僅采用實(shí)驗(yàn)箱進(jìn)行驗(yàn)證類實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)方式單一，效果較差，未充分利用現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)條件的情況，將多種類型的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行整合，在學(xué)院及系里教學(xué)規(guī)劃和實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)允許的情況下，將課程內(nèi)容調(diào)整為驗(yàn)證性、綜合性和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)3部分，使實(shí)驗(yàn)內(nèi)容既配合理論課程的教學(xué)，又與現(xiàn)代通信技術(shù)同步發(fā)展，使實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)從內(nèi)容到形式上都有較大改觀。

總之，通過(guò)采取多種實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ较嘟Y(jié)合的靈活教學(xué)方法，最終目的只有一個(gè)，就是希望使學(xué)生經(jīng)過(guò)大學(xué)4年的學(xué)習(xí)，成為具有扎實(shí)理論基礎(chǔ)、較強(qiáng)動(dòng)手能力的高素質(zhì)人才，同時(shí)又具有較強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

參考文獻(xiàn)

[1] Luo Yuanqiu， Wang Ting， Weinstein Steve， et al. Integrating optical and wireless services in the access network[C]. 2006 Optical Fiber Communication Conference， and the 2006 National Fiber Optic Engineers Conference，2006

[2] Liu Qingchong， Qiao Chunming， Mitchell Gregory， et al. Optical wireless communication networks for first-and last- mile broadband access[J]. Journal of Optical Networking， vo14， n12， 2005， 12:807～828

[3] Rockwell， David A， Mecherle G. Optical wireless: Low-cost， high-speed， optical access[J]. Proceedings of SPIE-The International Society for Optical Engineering， 2001

[4] .基于RoF技術(shù)的EPON和WiMAX融合方案的研究[J].光通信技術(shù)，2010，16(3)：53～54