光通信研究方向范文

导语：如何才能写好一篇光通信研究方向，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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【关键词】空间光通信技术 关键技术 天线技术

随着科学技术的不断进步，人们对空间通信技术的研究也愈加深入，目前空间技术中的大功率轨道运载技术以及大容量卫星技术已经趋于成熟，促进了空间光通信技术的发展。当前人们对网络传输的速率要求有明显提升，因此对空间通信技术的要求也高，空间光通信技术能够适应现代社会快速发展的需求，有效的提高通信数据的传输率，广泛的引用在保密通信、局域网互联、城域网扩展等领域，为现代社会的发展提供可靠高效的技术保障。

1 空间光通信技术概述

传统的空间通信技术的载体是微波，但是这种技术已经远远不能满足现代社会发展的需求，随着通信技术的研究发展，空间通信技术逐渐发展到以激光为载波、大气为传输介质的光通信技术，作为一种新型的宽带通信技术，这种技术一方面继承了微波通信的优势，另一方面还增加了光纤通信的特点，其基本的原理是激光传输技术和光电转换技术。该技术在进行两点传输时，发射端和接收端设置有高灵敏度的激光的发生器和接收器，以及配备光学望远镜，发射端将电信号调制为光信号发出后，是以直线传播的方式穿过自由空间到达接收端，其中光学望远镜控制激光的发射方向和接收方向，接收端在接收到光信号后再调制为电信号，实现双工通信。空间光通信的优势是通信容量大以及传输速度快，且成本低，安装简便。

2 我国空间光通信技术发展现状

一直以来，卫星技术是我国进行空间探测的重要手段，并提供相应的技术保障，但是以微波为载体的空间技术已经无法满足快速发展的社会需求。在发达国家空间光通信技术的研究已经取得了极大进展，但是在我国空间光通信技术还处于起步阶段，因此只能借鉴国外先进的研究结果。我国的光通信技术发展至今已经取得了不错的成就。在“十五”和“十一五”期间，我国首次成功的进行了星地激光通信实验，以海洋二号卫星平台为搭建平台，这次实验标志着我国的卫星光通信技术已经进入空间试验阶段。随着连续波大功率半导体激光器技术、空分复用技术、智能天线技术等的发展，光通信技术也不断的拉长传输距离，增大传输容量，提高了可靠性，拓宽了适用范围。在“九五”期间我国已经开始基于激光大气通信理论对空间光通信跟踪技术进行深入研究，并取得了一定成就。

3 空间光通信关键技术

3.1 原子探针层析技术

原子探针层析技术（APT）在空间光通信系统中负责实现通信连接的功能，是当前空间分辨率较高的分析测试技术，能够分辨原子种类，并对其空间位置进行直观的重构，比较真实的显示出不同元素原子的三维空间分布。APT是应用在空间光通信系统的服务器中，当服务器的网络探测到信息时，APT服务器开始扫描通信链路，确认信息双方的位置，确认后开始获取信息，并锁定通信目标，随后完成光通信连接。

3.2 天线技术

天线技术是采用收发一体的天线实现空间光通信系统中的双向互逆功能，提升空间光通信的传输性能。该技术的实现主要依靠天线阵、波束形成网络以及波束形成算法，在发射器将电信号转化为光信号后传输到发射天线后，天线技术利用波束形成算法计算发射功率，并发射出光束；接收天线对光束进行接收，主要是利用信号在不同的传播方向的差异性，将相同频率、相同时隙的信号进行区分，有效的降低了光信损失，使空间光通信更加稳定可靠。

3.3 捕获技术

捕获技术是空间光通信系统的关键技术，是能够实现通信的先决条件。主要原理是监视和跟踪目标特定的光电，来实现运动捕捉。利用捕获技术能够捕捉空间点的运行轨迹和具置，为实现空间光通信垫定基础。

4 空间光通信技术的发展及应用

当前空间光通信技术已经实现了可行性，并在各个领域都有应用，一定程度上推动了现代社会的发展，当前面临的主要问题是如何实现星际自由空间光通信。在信息高速增长的现代社会环境下，空间光通信技术的发展目标是提升传输的可靠性、提高传输速率以及扩展传输距离。随着三网融合，现代通信的发展方向是数字化和智能化，因此我国要想在激烈竞争的国际背景下有所突破，就要现空间光通信系统的智能化以及数字化。主要的研究方向如下：大气信道的研究，大气是对信号影响最大的干扰因素，会在接收端产生一定的信噪比，解决大气信道干扰能够提升空间光通信技术的通信速率和拓宽通信距离；传输可靠性的研究，主要是研究信号接收和信号源，需要激光器产生的信号具有光束窄、频率高的特丹，因此对其功率以及稳定性要进行深入研究；保密性的研究，当前自由空间光通信技术的通信信道是开放的，这样会造成不法分子在不切断光束的情况下窃取信息，因此要进一步完善空间光通信技术的保密性和安全性。今后空间光通信技术将会在宽带接入市场中成为主流，与微波通信技术互为补充，微波系统在大区域范围内实现低速通信，空间光通信技术在小区域范围内实现高速通信，更加便利的为用户提供可靠稳定的服务，还能在恶劣环境下充当备份通信服务。

5 结束语

综上所述，空间光通信技术在现代社会中逐渐发挥不可替代的作用，其发射率高、灵敏度高以及安全保密性良好的特点，可以满足卫星通信的需求，并与其他通信技术互为补充，实现了光纤的告诉传输，并带动了三网融合的发展，促进电子政务、电子商务、远程医疗等信息化建设领域。空间光通信技术的发展空间广阔，并会为我们生活带来更多的便捷。

参考文献

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

[2]廖淑玲.空间相干光通信零差OPSK系统相位佑计研究[D].长表理工大学，2011.

[3]吴从均，颜昌翔，高志良.空间激光通信发展概述[J].中国光学，2013（05）.

作者单位

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关键词：白光LED；可见光；通信技术；发展研究；社会建设

中图分类号：TN929 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2017）02-0071-01

在当今社会科技迅猛发展的今天，白光LED可见光通信技术的发展是推进我们国家社会建设的一项新兴行业，基于对白光LED可见光的通信技术的研究，我们深入的了解到通信技术发展中存在的问题，想要将白光LED可见光广泛的应用到通信技术发展上来，就需要不断的改进社会科技创新内容，充分的解决在通信技术发展中关于白光LED可见光在应用中所存在的各项问题，以此来完善我们国家社会经济建设改革的重要发展方向，推进社会经济前进的步伐。

1 白光LED可见光通信的使用

关于白光LED可见光在通信技术发展中的运用，我们通过推进社会科技创新理念来不断的完善其作用，促进国家社会经济改革建设，坚持以科技创新理念作为推进白光LED可见光在通信技术革命中的重点发展内容，促进我们国家社会科技建设与发展。

1.1 白光LED可将光在技术方面的研究

对于白光LED可见光在现实生活中的应用，需要不断完善社会科技建设，改进国家技术科学的发展理念，不断创新和改革社会经济的重要途径，以此来发展社会经济改革内容，推进在白光LED可见光在通信技方面上的改革。此外，在白光LED可将光的用途在改进社会科技的同时，有为通信光源不断完善和创新的重要作用，同时具有高度的保密性以及不断完善通信技术在无频谱中使用的方向及限制，将白光LED可见光的优点充分的体现到社会科技建设中来，以此促进我们国家社会经济发展与创新。对白光LED可见光在通信及其关键技术方面的研究和影响，将具有重要的改进完善作用，这是不断发展社会科技创新理念，完善社会经济发展目标的重要方式，同时实现当今社会经济发展的重要性能，对于通信技术发展的完善有着极为重要的促进功能，将白光LED可见光技术的改革充分的运用到通信技术发展的关键内容中，发展社会科技的全面领导作用，促进我们国家在整个社会经济发展建设中，不断的运用白光LED可见光使用的情况，以此来完善我们国家社会建设的重要方向。

1.2 改进白光LED可见光在通信科技

为了改进白光LED可见光的发展方向，我们以绿色光源的发展作为首要任务，对白光LED可见光的通信技术的发展研究，将是实现社会经济改革发展的重要前进方向。在白光LED可见光的技术发展上，我们对发光的二极管在寿命的长期使用上，是需要不断完善社会科技理念的重要发展途径，也是对电光源科技运用在白光LED可见光通信及其关键技术发展中不断完善的结构，以转换白光LED可见光的使用效率，促进科技创新理念对通信技术的发展，完善我们国家在高光度以及节能光源使用的重要特点。可见在通信发展的不断利用上，我们对于白光LED可见光的社会科技的发展对于通信技术的重要作用，将是如何推进社会经济前进的重要发展目标。对于白光LDE可见光的使用时间将是现实完善社会经济建设的重要保障。以促进和发展可见光通信科技的协调手段的特性研究，将对白光LDE可见光的信号如何完善改革发展方向。在对调整白光LED可见光的通信运用上，不断的对科技运行进行形式上的传输，以促进社会科技理念在整个通信技术中的使用和发展。

2 白光LED可见光对通信技术的研究

白光LED可见光的研究和使用，是当今社会建设经济发展的重要前进方向，也是我们国家社会科技创新改革的重要方向。为了不断的完善和促进社会经济建O的重要发展步伐，时刻关注社会科技创新的前行动力，将白光LED可见光的改革充分的运用到通信技术中来，是实现社会建设发展的重要保障。

在对白光LED可见光的运用中，主要是将节能这一特性充分的表现到通信技术的发展研究中，以对白光LED可见光使用的同时，将照明和无线光在通信技术的发展上不断的体现，以此来满足人们的日常生活对于通信技术发展的需求，促进我们国家社会经济改革建设的全新理念。通过社会科技创新完善国家在白光LED可见光通信技术方面的发展及研究，将社会经济改革的重要发展方向提高到科技发展性能上来，以促进国家建设完善国家科技创新理念为前提，不断的改进社会科技发展的重要方式，推进我们在白光LED可见光通信技术方面的要求。以创新科技理念为前提，时刻关注社会经济发展的动态，推进通信技术前行的脚步，促进社会经济的可持续发展。

3 结语

通过对白光LED可见光的了解和应用，我们可以清楚的看到，在通信技术方面的发展和研究中，对于可见光应用的重要性。作为当前可见光通信领域的热门研究，在白光LED可见光的发展探寻上都存在重要的意义，对于通信技术的改革与发展，在过去的几年里通过对社会科技创新和完善已经取得了可喜的突破，所以我们需要对白光LED可见光采取更为重要的发展手段，利用可见光在通信技术中的研究来发展白光LED可见光对社会科技的促进作用，以此完善我们国家社会经济建设的稳步进程。

参考文献

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关键词：自由空间光通讯；激光器；光电探测器；光学滤波器

中图分类号：TN929.11

自由空间的光通信技术是一种以激光为主要的信息载体的通信技术，按不同的传输介质可以分为大气激光和星际激光通信。而且由于自由空间光拥有速率高和频带以及安装方便，还有一定的高度保密性等的特点，近年来已经受到了人们的重视，得到了很好的发展。大气激光通信因为受到大气的信道和不良环境的影响，所以一般只能是作为短距离间的通信和应急的通信手段，因为宇宙空间是在真空的状态下的，所以激光束在这个空间是受不到任何的干扰的，所以星际的激光通信就越来越受到人们的关注，许多的国家都开始在加大对星际激光通信的研究，也取得了许多好的成果。由于通信技术的不断的发展，保密通信也开始运用到现代化的战争中，以前的有线和无线技术的保密性都够强，容易泄露军事机密，而自由空间的光通信是一种保密性嫉妒强的通讯技术。本文主要就是分析自由空间光通信技术中的主要的光电器件的现状。

1 自由空间光通信系统中的激光器

自由空间光通信系统中的激光器的作用就是产生激光信号并且形成一道光束发射到空中，激光器是整自由空间光通信系统中关键性的器件，自由空间光通信系统中的激光器的好坏会直接的影响到通信的可以达到的最远距离，还会对通信的质量造成很大的影响，对于整个通信系统的整体的性能也有较大的影响，所以选择好的激光器是十分的重要的。一般对于激光器的要求首先就是要有良好的输出功率，而发射出的波长要与传输的介质的低耗能区相配，其次发射的频率必须性对稳定，调节与设置比较的方便，有比较大的调制速率，最后就是体积一定要轻，重量要比较轻，耗电量要最少，使用寿命要长，运行的效率要高，还要方便集成和保养维护。当下在光通信中的最常见的激光器是CO2激光器和半导体的激光器等。

1.1 CO2激光器

CO2激光器是一种辉光放电混合体性质的激光器，它的激光辐射不仅仅是可以很好的透过大气传进行远距离的输送，它光束的相干性也十分的好。CO2激光器发射光的频率十分的稳定，还可以实现单模式的运行，它可以进行连续不断的辐射，还可以进行脉冲式的辐射。CO2激光器因为对能量有良好的转换效率，而且发射出的光束的质量好，运行的功率大，又可以连续的输出以及脉冲式的输出，运行所需的费用也比较的低，所以成为用途最广泛的一种激光器。伴随着对CO2激光器的不断研发，新的技术也开始运用到其中，将会研发出体积更小和功率更强以及光束质量更好的不同类型的CO2激光器。

1.2 半导体激光器

已有的半导体的激光工作物质有几十种，而且对其的研究也已经十分的成熟，比如砷化镓和掺铝砷化镓等。和其他的不同种类的激光器相比，这种半导体式的激光器是经由电子―光子的转换器，所以它的转换效率是极高的，而且半导体式的激光器可以覆盖的波段的范围也是十分的广泛的[1]。利用不同的半导体有源材料和多远化合物半导体不同的组分，可以得到更广的激光辐射波长，所以可以满足不同的需求。随着半导体激光器辐射的波长的不断的增大，半导体的使用的寿命也会增长许多，最长的使用寿命可以达到106个小时，因为半导体激光的体积和重量都很小，所以整个的半导体的激光器的制作工艺是可以和半导体的电子器件与集成电路的生产工艺进行结合的，这就给其他的器件实现单片光电子集成提供了很大的便利性。最近这几年随着对超晶格技术和器件结构研究的不断成熟，半导体激光器可以连续输出的功率增加到了120瓦，目前半导体激光器因为体积和重量小，还有对电光装换的效率极其的高，使用的寿命也长并且比较容易调节控制等一系列的优点已经成为了激光大气通信的首先激光器。半导体式的激光器有一个明显的缺点就是容易受到环境温度的影响。

2 自由空间光通信系统中的光电探测器

光电探测器是激光通信系统中的核心的部件，它是利用干光信号进行接收与转换的，一般对光通信系统候中光电探测器的要求就是能够对所有的光波有高度的敏感度，要与光源进行发射的谱线相匹配，而且要有足够的频带宽度可以满足接收的光信号的带宽，在对信号接收的整个的过程中，接受的信号中所夹杂的噪声要小，而且对于外界的环境的敏感度不可以太高，也就是在外界的环境有所改变时还是要保持一定的稳定性。

Si光电二极管是光伏探测器的一种，光伏探测器在对比较微弱的快速的光信号探测方面有很好的效果，而且伴随着光电技术的不断的发展，光信号在探测的灵敏度与频率等方面都有很好的提高，Si光电二极管拥有效率高和噪声小以及反映快等优点，而且它的耗电量少并且体积小寿命长，结构也十分的简单，使用起来也很方便。虽然它的光―电转换的速度缓慢以及探测是进行调制的频率也比较的低，但是还是利大于弊的。

3 自由空间光通信中的光学滤波器

自由空间中光通信中的光学滤波器可以对光源发出的光场进行接收时，可以最大限度的减少噪声。在光电通信系统中，对光学滤波器的要求有，首先是要有良好的波长，还要与激光器相适应。由于激光器的波长会随着温度的变化而改变，在对温度没有进行控制的情况下，如果外界的环境发生较大的改变，那么就会影响到激光器的波长产生改变，最终会影响对信号的有效接收。

干涉滤波器主要是运用反射的波之间的相互延长与抵消来提供选择性的滤波，这种光学滤波器可以设计成在某些波长的内部反射中，而且在波长上还可以进行相互的抵消，这种干涉滤波器可以被设计成很多的不同种类的多层的介质滤波器，经过适当的对折射率的安排，可以从衬底上反射的场所需要的波长进行一定程度的波长加强。一般的带有尖锐的干涉滤波器只是会沿着准直轴进入到滤波器的聚光的设计中，一般适度的相移都是经过材料的不同的厚度来维持的[2]。

在空间的激光通信的过程中，有许多的随机和持续性的干扰，一些太阳的辐射在进行通讯的过程中就会利用星际和其他的散射体的散射在进入接受天线的过程中，就会造成很强的噪音。在整个的通信过程中，因为光通信信道已经建立了，所以使得通信激光的额发散角变小。在这种情况下，只有通过空间的滤波，才可以使得少量的背景光可以进入到接收机内，而且进入到接收机内的通信激光是比较的强的。所以在通信机中运用纳米宽带的干涉滤光器能够很好的消除背景光的干扰。

4 结束语

通过对自由空间光通信中光电子器件的现状的分析，可以看出目前在光通信中经常使用的激光器是CO2激光器，它是达到远距离的通信效果的首先设备。半导体的激光器因为其在方向性和相干性等方面比较的弱，所以是近距离之间的通信光源的首先。光电探测器是整个激光通信系统的核心部件，Si光电二极管因为光电转换速度较慢和探测调制频率较低等缺陷，所以比较的适应与小容量的光通信系统中。干涉滤光器是空间通信中十分常见的一种滤波器，它可以有效的减少背景光的干扰，可以很高的对准系统，可以接受的信号的噪比十分的高。自由空间光通信技术在将来会成为一种十分有效的通信手段。

参考文献：

[1]黄德修，刘雪峰.半导体激光器及其应用[M].北京：国防工业出版社，2009.

[2]杨祥林.光纤通信系统[M].北京：国防工业出版社，2010.

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【关键词】光纤通信技术发展现状未来态势探究

我国对光纤的技术的应用已经超过20多年，光纤通信技术有着低污染、大容量、小体积、抗干扰等许多优点，深受通信业内人士的青睐。当前，光纤技术在邮电、部队、广播等各个领域都有广泛的应用。虽然我国在光纤通信的技术上取得了较大的进步，但是，仍然存在许多急需改进的地方，本文对光纤技术进行深入的探究，以便于我国光纤技术更好的发展。

一、光纤通信技术的发展现状

1.光纤接入技术在通信技术中的应用。作为一个新的通信技术，光纤接入技术正在逐步的应用于通信技术，光纤接入技术的广泛应用可以实现信息传输的高速化，进一步的满足用户对于信息传输速度的要求。光纤接入技术主要包括用户接入端和宽度传输端两个部分，在这两个组成部分中用户接入端处于主导地位，光纤用户作为宽带连接的最后一个部分，其主要的任务是接入全光，使用户的宽带资源不受到限制。2.波分复用技术在通信中的应用。波分复用技术的最大优点是对单模光纤进行有效的运用，保证互联网使用者所得到的宽带使用的资源最为丰富，根据每一个不同波长和频率光学信号，波分复用技术可以有效的将光纤窗口变为一个个不受其他信号影响通信通道，将波分复用器设置在信号的发射端，集中发生所有信号，最后波分复用器再将光纤管道中的不同波长的光波进行分离。从20世纪末期波分复用技术以其独特的传输容量大的优点，被通信技术广泛的应用。3.相干光通信技术的广泛应用。相干光通信技术作为通信技术的研究热点，其优点是通过对光波增加了混频和本真光源，大大的提高了用户接收通信信号的灵敏度，相干光通信技术对光波的长度选择的效率突出，所以，其在波分复用技术中发挥着重要的作用，在当前的光纤通信技术中具有广泛的运用。4.通信光缆广泛的被电力系统运用。光和电自从以来就是相互依赖，相互辅助的。光纤和电缆都可以通过技术手段成为介质，光缆通过特殊技术的处理可以成为无金属性质的全介质，这种全介质在光纤通信中有着无可替代的作用。全介质光缆一般分为两种，一种是缠绕式结构，主要用于在空中进行相关电力资源的运输，大多数应于电力输入中，另一种是全电式自承式，其具有广泛的利用范围，在我国的电力输入中使用范围较大，市场对全电式自承式的需求量较大。

二、光纤通信技术的未来发展趋势

1.光纤通信未来向着长距离、大容量趋势发展。今年来除了对波分复用技术不断地研究以为，光纤通信技术人员也在加大对光时分复用的研究，光时分复用技术与波分复用技术的应用原理存在较大的差别，其主要是对单信道的传播速率的提高，实现传输容量的增大。未来的通信技术的主要研究方向是通过对波分复用技术以及光时复用技术的综合利用，对传输信号容量进一步加大，以便于更好的满足用户的需求。2.未来光纤通信实现全光化。目前的通信节点间已经实现了全光网，但是在整个网络节点处仍然使用电器件，对目前干信总容量的全面提高起到限制和阻碍作用，所以，全光化将是未来光纤通信的重要研究方向。用光节点代替传统的电节点，信息的传输一直以光信号作为载体进行交换和传递，改变了传统信号交换模式，用波长代替比特进行用户信息处理。互联网络信号传输具有可靠性、开放性、透明性等优点，可以给用户提供超大的信息量，更加迅速的信息传递速度以及灵活多变的网组，在不用安装处理设备和交换器的前提下简单的实现节点的增加。3.未来光纤通信技术，光电子器逐步实现集成化。随着科学技术的不断发展，电子器已经实现集成化的目标，正如电子器集成化一样，未来光电子器也将逐步实现集成化，当前研究热点的平面光波导线路就是光电子集成的载体，它既可以将光电子器进行组装，也可以自身集成为一个光电子器。随着光纤通信的不断进步，光电子集成技术也在不断发展，并取得了一定的成绩，随着相关难题的不断攻克，未来光纤通信技术实现光电子器集成化指日可待。

光纤通信技术作为一个国家科技水平的重要指标，在未来的通信技术中地位将会越来越突出，世界各国也都加强对光纤通信技术的研究。我国要结合自身发展的实际情况，不断地学习外国先进技术水平，加强对相关难题的攻克，争取为人民输送容量更大，速度更快的通信。

参考文献

[1]杨帅.刍议光纤通信技术的发展现状及前景[J]，城市建设理论研究，2013，（3）

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【关键词】 高速光通信 全光数字信号处理 光子神经元

一、全光逻辑与全光波长变换

1、全光逻辑。当下使用率比较高的逻辑门技术有两种，第一种，逻辑运算是通过SOA自身的非线性效应来进行的，比如交叉相位调制（XPM） 和四波混频效应 （FWM） 等；第二种的逻辑预算则是配有光纤结构或波导结构的干涉仪来完成的， 如Sagnac干涉仪、超高速非线性干涉仪等。

2、全光波长变换。全光波长变换技术能够顺利实现两个波长光信息之间的传递，完成对信息的切换，将波长再次利用起来，促进其利用率的提高，更好的为全光通信网络的建设做出贡献。SOA元件在集成性、使用性等方面的优势非常大，如输入功率小、集成性高等特点，所以它可以更好的适用于全光波长变换器件的构建。

二、全光缓存技术

1、基于光纤延迟线的全光缓存技术。FDL型全光缓存器有两种结构形式的光线结构： 第一种是由长度不等的光线延迟线构成的，当数据包通过延迟线时，会通过线的长短而实现延时缓冲作用； 第二种结构是环形的光纤单元，通过对光开关进行有效的调控来实现数据包的延时通过。虽然前一种光缓存器的操作以及结构都非常简单，但是延迟单元仅能够为光数据包进行一次处理，需要更多的光纤延迟线才能实现数据包的多次通过，集成性非常差； 而第二种形式的的光缓存器就可以有效解决这一问题，它的集成性非常好，并且可以使光信号在缓存单元内重复通过，它是以后FDL型全光缓存器的主要研究方向。

2、慢光型全光缓存技术。即便当下的慢光型缓存技术还不够成熟，经常会出现缓存要求不达标、信号失真等情况，然而慢光缓存却具有可调分辨率高、实用性强以及延时时间便于调控等优点，所以它对于全光缓存技术的研究还是具有很大的贡献。根据作用原理的不同可以将慢光型缓存技术分为以下几种：第一种利用的是受激布里渊散射 （SBS） 和受激拉曼散射 （SRS）现象；第二种利用是电磁诱导透明 （EIT）的原理；第三种利用的是具有特殊结构的介质；第四种利用的是相干布居振荡的原理。

3、滤波法实现PRBS和单脉冲信号的可调延时。以往所用的相干布居振荡会限制入射信号的工作带宽，但是如果使用上转型相干布居振荡就可以有效解决这一问题，以确保高频正弦信号慢光的实现。然而这种方法也是有缺陷的，它产生的慢光需要新的调制频率与其对应，而且其需要更为先进和精确的设备，比如高带宽矢量网络分析仪 ，它可以用于对输入频率的管控和对固频信号的检测。综合考虑各种条件的影响，选择采用优化后的光滤波法，该方法的实用性非常强，可以帮助改进以往布居振荡极限的SOA中高调制速率伪随机PRBS的快慢光。

三、光子计算

1、光子神经元。人之所以具备学习、思考和运动等能力，那是因为人的大脑中具有神经网络，而神经元则是神经网络中最重要的组成部分。神经元是由树突、 细胞体、 轴突等结构组成的， 它是构成神经网络的基础，它的功能有 延迟、时空整合、 阈值处理等等 （图1） 。现阶段将光学上用来模拟神经元功能的方法有两种，即分立器件模拟和激光器模拟，前者利用分立器件来代替神经元，后者利用激光器来代替神经元。

2、学习机制。学习是神经网络实现强大计算能力的基础， 学习实际上就是对神经元之间权重的调整过程。STDP（spike-timing-dependent plasticity） 是目前脉冲神经元使用较为普遍的学习机制。STDP学习函数如图2 （a） 所示， t pre 为突触前脉冲激发时间， t post 为突触后脉冲激发时间。当t pre

结论：从全光逻辑、 全光波长变换技术、 全光伪随机码发生器和速率倍增技术、 全光缓存技术等方面介绍了高速光通信中全光数字信号处理技术的研究进展。

参 考 文 献

[1] 董建绩， 张新亮， 黄德修. 基于半导体光放大器四波混频效应的多种调制格式的波长转换实验[J]. 光学学报， 2008， 28（7）： 1327-1332.

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【关键词】光纤通信; 现状;出路

引言

光纤通信技术从光通信中脱颖而出,已成为现代通信的主要支柱之一,在现代电信网中起着举足轻重的作用。光纤通信作为一门新兴技术,近年来发展速度之快、应用面之广是通信史上罕见的,也是世界新技术革命的重要标志和未来信息社会中各种信息的主要传送工具。

1 光纤的概述

光纤即为光导纤维的简称。光纤通信是以光波作为信息载体,以光纤作为传输媒介的一种通信方式。从原理上看,构成光纤通信的基本物质要素是光纤、光源和光检测器。光纤除了按制造工艺、材料组成以及光学特性进行分类外,在应用中,光纤常按用途进行分类,可分为通信用光纤和传感用光纤。传输介质光纤又分为通用与专用两种,而功能器件光纤则指用于完成光波的放大、整形、分频、倍频、调制以及光振荡等功能的光纤,并常以某种功能器件的形式出现。

光纤通信之所以发展迅猛,主要缘于它具有以下优点:1)通信容量大、传输距离远;2)信号串扰小、保密性能好;3)抗电磁干扰、传输质量佳;4)光纤尺寸小、重量轻,便于敷设和运输;5)材料来源丰富,环境保护好;6)无辐射,难于窃听;7)光缆适应性强,寿命长。

2 光纤通信技术发展的现状

光纤通信的发展依赖于光纤通信技术的进步。目前,光纤通信技术已有了长足的发展,新技术也不断涌现,进而大幅度提高了通信能力,并不断扩大了光纤通信的应用范围。

2.1 波分复用技术

波分复用WDM(Wavelength Division Multiplexing)技术可以充分利用单模光纤低损耗区带来的巨大带宽资源。根据每一信道光波的频率(或波长)不同,将光纤的低损耗窗口划分成若干个信道,把光波作为信号的载波,在发送端采用波分复用器(合波器),将不同规定波长的信号光载波合并起来送入一根光纤进行传输。在接收端,再由一波分复用器(分波器)将这些不同波长承载不同信号的光载波分开。由于不同波长的光载波信号可以看作互相独立(不考虑光纤非线性时),从而在一根光纤中可实现多路光信号的复用传输。自从上个世纪末,波分复用技术出现以来,由于它能极大地提高光纤传输系统的传输容量,迅速得到了广泛的应用。

1995年以来,为了解决超大容量、超高速率和超长中继距离传输问题,密集波分复用DWDM(Dens Wavelength Division Multi-plexing)技术成为国际上的主要研究对象。DWDM光纤通信系统极大地增加了每对光纤的传输容量,经济有效地解决了通信网的瓶颈问题。据统计,截止到2002年,商用的DWDM系统传输容量已达400Gbit/s。以10Gbit/s为基础的DWDM系统已逐渐成为核心网的主流。DWDM系统除了波长数和传输容量不断增加外,光传输距离也从600km左右大幅度扩展到2000km以上。

与此同时,随着波分复用技术从长途网向城域网扩展,粗波分复用CWDM(Coarse Wavelength Division Multiplexing)技术应运而生。CWDM的信道间隔一般为20nm,通过降低对波长的窗口要求而实现全波长范围内(1260nm～1620nm)的波分复用,并大大降低光器件的成本,可实现在0km～80km内较高的性能价格比,因而受到运营商的欢迎。

2.2 光纤接入技术

光纤接入网是信息高速公路的“最后一公里”。实现信息传输的高速化,满足大众的需求,不仅要有宽带的主干传输网络,用户接入部分更是关键,光纤接入网是高速信息流进千家万户的关键技术。在光纤宽带接入中,由于光纤到达位置的不同,有FTTB、FTTC、FTTCab和FTTH等不同的应用,统称FTTx。

FTTH(光纤到户)是光纤宽带接入的最终方式,它提供全光的接入,因此,可以充分利用光纤的宽带特性,为用户提供所需要的不受限制的带宽,充分满足宽带接入的需求。我国从2003年起,在“863”项目的推动下,开始了FTTH的应用和推广工作。迄今已经在30多个城市建立了试验网和试商用网,包括居民用户、企业用户、网吧等多种应用类型,也包括运营商主导、驻地网运营商主导、企业主导、房地产开发商主导和政府主导等多种模式,发展势头良好。不少城市制订了FTTH的技术标准和建设标准,有的城市还制订了相应的优惠政策,这些都为FTTH在我国的发展创造了良好的条件。

在FTTH应用中,主要采用两种技术,即点到点的P2P技术和点到多点的xPON技术,亦可称为光纤有源接入技术和光纤无源接入技术。P2P技术主要采用通常所说的MC(媒介转换器)实现用户和局端的直接连接,它可以为用户提供高带宽的接入。目前,国内的技术可以为用户提供FE或GE的带宽,对大中型企业用户来说,是比较理想的接入方式。

3 光纤通信技术的发展趋势

近几年来,随着技术的进步,电信管理体制的改革以及电信市场的逐步全面开放,光纤通信的发展又一次呈现了蓬勃发展的新局面,以下在对光纤通信领域的主要发展热点作一简述与展望。

3.1 向超高速系统的发展

从过去20多年的电信发展史看,网络容量的需求和传输速率的提高一直是一对主要矛盾。传统光纤通信的发展始终按照电的时分复用(TDM)方式进行,每当传输速率提高4倍,传输每比特的成本大约下降30%～40%;因而高比特率系统的经济效益大致按指数规律增长,这就是为什么光纤通信系统的传输速率在过去20多年来一直在持续增加的根本原因。目前商用系统已从45Mbps增加到10Gbps,其速率在20年时间里增加了20O0倍,比同期微电子技术的集成度增加速度还快得多。高速系统的出现不仅增加了业务传输容量,而且也为各种各样的新业务,特别是宽带业务和多媒体提供了实现的可能。目前10Gbps系统已开始大批量装备网络,全世界安装的终端和中继器已超过5000个,主要在北美,在欧洲、日本和澳大利亚也已开始大量应用。

3.2 向超大容量WDM系统的演进

采用电的时分复用系统的扩容潜力已尽,然而光纤的200nm可用带宽资源仅仅利用了不到1%,99%的资源尚待发掘。如果将多个发送波长适当错开的光源信号同时在一极光纤上传送,则可大大增加光纤的信息传输容量,这就是波分复用(WDM)的基本思路。采用波分复用系统的主要好处是:1)可以充分利用光纤的巨大带宽资源,使容量可以迅速扩大几倍至上百倍;2)在大容量长途传输时可以节约大量光纤和再生器,从而大大降低了传输成本;3)与信号速率及电调制方式无关,是引入宽带新业务的方便手段;4)利用WDM网络实现网络交换和恢复可望实现未来透明的、具有高度生存性的光联网。

鉴于上述应用的巨大好处及近几年来技术上的重大突破和市场的驱动,波分复用系统发展十分迅速。预计不久实用化系统的容量即可达到1Tbps的水平。

3.3 实现光联网

上述实用化的波分复用系统技术尽管具有巨大的传输容量,但基本上是以点到点通信为基础的系统,其灵活性和可靠性还不够理想。如果在光路上也能实现类似SDH在电路上的分插功能和交叉连接功能的话,无疑将增加新一层的威力。根据这一基本思路,光的分插复用器(OADM)和光的交叉连接设备(OXC)均已在实验室研制成功,前者已投入商用。

实现光联网的基本目的是:1)实现超大容量光网络;2)实现网络扩展性,允许网络的节点数和业务量的不断增长;3)实现网络可重构性,达到灵活重组网络的目的;4)实现网络的透明性,允许互连任何系统和不同制式的信号;5)实现快速网络恢复,恢复时间可达100ms。鉴于光联网具有上述潜在的巨大优势,发达国家投入了大量的人力、物力和财力进行预研。光联网已经成为继SDH电联网以后的又一新的光通信发展。

3.4 新一代的光纤

近几年来随着IP业务量的爆炸式增长,电信网正开始向下一代可持续发展的方向发展,而构筑具有巨大传输容量的光纤基础设施是下一代网络的物理基础。传统的G.652单模光纤在适应上述超高速长距离传送网络的发展需要方面已暴露出力不从心的态势,开发新型光纤已成为开发下一代网络基础设施的重要组成部分。目前,为了适应干线网和城域网的不同发展需要,已出现了两种不同的新型光纤,即非零色散光纤(G.655光纤)和无水吸收峰光纤(全波光纤)。

3.5 光接入网

过去几年间,网络的核心部分发生了翻天覆地的变化,无论是交换,还是传输都已更新了好几代。不久,网络的这一部分将成为全数字化的、软件主宰和控制的、高度集成和智能化的网络。而另一方面,现存的接入网仍然是被双绞线铜线主宰的(90%以上)、原始落后的模拟系统。两者在技术上的巨大反差说明接入网已确实成为制约全网进一步发展的瓶颈。唯一能够根本上彻底解决这一瓶颈问题的长远技术手段是光接入网。接入网中采用光接入网的主要目的是:减少维护管理费用和故障率;开发新设备,增加新收入;配合本地网络结构的调整,减少节点,扩大覆盖;充分利用光纤化所带来的一系列好处;建设透明光网络,迎接多媒体时代。

4 结束语

21世纪以来,光通信技术取得了长足的进步,在上文中我们主要讨论了光通信技术及其应用的现状和发展趋势,但这些进步的取得,是包括光传输媒质、光电器件、光通信系统,以及网络应用等多方面技术共同进步的结果。随着光通信技术进一步发展,必将对21世纪通信行业的进步,乃至整个社会经济的发展产生巨大影响。

参考文献

[1]张明德,孙小菡.光纤通信原理与系统[M].南京:东南大学出版社,2004.

[2]李业.浅论我国光纤通信的现状及发展出路[J].信息技术,2008(9).

[3]李玲，黄永清.光纤通信基础.国防工业出版社.2003，9：1～6.

[4]毛谦，张继军.光纤技术的现状与反展趋势.中国电信建设.2009

[5]中华人名共和国邮电部 光导纤维通信系统简介2009-07-02

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【关键词】光纤通信；未来发展；应用

光纤通信技术其实就是一种采用光纤和光纤进行传输信息的方式，我国在二十世纪七十年代开始，就对光纤通信技术进行了初步的研究。后来随着科技的不断进步及市场需求的越来越高，我们和通信技术的关系也越来越密切。由于我们生活水平的不断改善，我们对生活的需求也有了潜移默化的改变。我们开始追求生活的舒适便捷，并希望能通过目前发达的科技手段，来过上自己想要的现代化生活。而光线通信技术就顺应着我们的需求而生，它是信息传输的载体，把光纤当作传输的介质，以它通信容量高、损耗低及频带宽等特性，快速的推动着通信领域的不断发展。

一、光纤通信技术的发展趋势

（一）光纤的发展趋势

目前正是信息高速发展的时代，整个世界都处于信息发展的状态下，因此，电视会议、网络传输、节目点播和有线电视等许多技术，都被称为这个时代的信息产物。所以在目前多元化的网络发展情况下，我们对构建光纤通信就有了更高的标准。由于当前光纤通信主要是用强度调制的检测方式，而在相干的光纤通信系统中，一般用相干的检测方式。如果使用这个检测方式，就能帮助我们提升检测的灵敏度及系统运作的效率。由此可知，这种检测方式不仅提升了传输的距离，而且还会让提升我们在应用时的便捷性。

（二）光纤通信技术高速化的发展趋势

随着我们对容量需求的不断增加，光纤通信同样需要中继距离不断增长，这样才可以确保偏光纤的正确方向。我们在应用的过程中，可以通过使用相干光纤通信，来达到无中继的通信效率。但是，值得我们注意的是，必需要保证光的偏振方向，不能进行改变，这样才能达到我们预期的探测效率。因此，我们必需在一般的单模光纤上进一步的向偏光纤技术方向发展，这也是一种不可避免的发展趋势。

（三）光纤通信技术网络化的发展趋势

由于目前互联网的飞速发展，导致光纤网络也随着计算机网络不断构建；因此，信息量的传送就变得越来越多，具有突发性及随机性的分组信号码流的比例也随之增加。从它的技术方面我们可以发现，它的发展方向一般是通过不停的增加信道的容量，并把实用化距离的传输尽量做到标准化。如今，光纤入网通常是用软件来控制的，还是全数字化系统，并拥有高集成性和智能化等特性；因此，它也成为了通信网中最不可缺少的一部分。光纤通信今后将会面对越来越多的用户，而且业界人士预计它将会为我们带来一个高速的智能信息时代。

二、光纤通信技术的应用

（一）光弧子通信技术

根据科学实验证明，对于运作在零色散波长处的单信道通信系统而言，光弧子通信技术在性能上和工作常规系统相比并不具有很大的优势；可是，工作常规系统比较容易被群色散所影响，这样会导致它的传输速率受到一定的限制，尤其是在多信道的系统中，这种影响还会限制它的传输容量。而光弧子通信系统却能把不同的波长的多信道复用到同一根光纤中进行传输，所以，多信道光弧子通信技术的应用前景将会十分广阔。

（二）全光通信网

全光网的概念是指用户和用户间的信号传输和交换都使用光波技术，它通常由电网络层和光网络层所组成。全光网通过波长去选择路由，在传输速率及数据格式等方面都具有透明性。它不仅能和现有的通信网络进行兼容，而且能支撑将来宽带业务数字网络的升级。全光通信网还具有可扩展性、可重建性；因为全光网的光网络层里有许多光器件，所以它的可靠性就高，而且平时维护的经费也比较低。

（三）高速光纤计算机网络

光纤分布式的接口环网已经成为计算机网络中一个重要的研究领域，作为光纤传输的主要令牌，它在局域网的应用上，表现出来非常高的工作效率；一旦把它应用在我们目前的校园网构建中，它的实用性将会更加清晰的呈现在我们的面前。目前，因为客户端拥有多样化的需求，所以我们也需要体工程相对应的服务来满足用户的需求；而且在构建网络的过程中，节点很设备都会很繁复，状态也会分散，这时候它的优势就体现出来了，它的高开发性和创新性非常就适应这个构建环境。

三、光纤通信的应用实例分析

（一）应用于舰载高速光纤网

目前的舰艇装备都拥有许多的通信雷达、武器指挥及导航系统等高科技电子设备，但如果和另外的电气设备混在一起，就容易形成射频干扰和电磁干扰等问题。在舰船上应用了光纤网之后，就可以最大避免这些问题，从而提升了我们指挥作战的能力。

（二）应用于雷达和微波系统

如果用光纤连结雷达的控制中心和雷达的天线，就可以扩大两者间的距离。将光纤作为传输介质，它的频带就能覆盖X波段或者KU波段。

（三）应用于光纤水听器

如果我们利用光纤技术来探测水下的声波，就能比普通压电水听器的灵敏度高，而且动态范围也比普通的大，并具有抗电磁干扰能力及系统湿端质量轻等许多的优点。

（四）应用于点对点的数据传输及网络应用

我们飞机上的点对点光纤链路就主要应用在航空电子装置黑盒子的数据传输，实际表现一直不错，数据传输速率也很高。

（五）应用于航天飞行器

光纤通信技术还可以应用于运载火箭的起飞倒计时的脐带系统、监控传感器及航空电子设备网中，从而去达到增加运载火箭可靠性的目的。

四、结语

综上所述，光纤通信技术在日益的发展中，已经成为我们信息化生活中越来越重要的组成部分之一。我相信，随着我们对这项技术的不断研究、开发，它会在未来为我们带来更加成熟的技术和更广泛的应用领域，比如应用于未来的预警等方面，将会满足现代化社会的广大需求。

参考文献：

[1]李迪.王龙稳.光纤通信发展与技术的探讨[J].硅谷.2011（17）

[2]赵.浅论光纤通信技术发展趋势[J].中国新技术新产品.2011（17）

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赵曼汪正进殷晓虎苗璐

(西安科技大学通信与信息工程学院，陕西西安710054)

【摘要】对通信原理实验教学现状进行深入分析，提出了依托专业特色的实验教学课程建设方案。研究提出建立两类实验教学体系，调整实验课程内容，突出矿业信息特色的技术研究方向；开发综合型、设计型、创新型实验项目，并结合科研及竞赛，实现突出技术研究优势的、以创新能力培养为目标的实验教学体系。

关键词 通信原理；矿业信息；实验教学；创新；教学改革

0引言

近几年，就业形势的日趋严峻，社会对大学生综合素质的要求逐渐升高，学校依势提出了对教育教学方向的新思路。在实践教学方面，不但要求学生通过实验加深理解基础理论，而且要求具有团队合作意识和创新思维，能够灵活的综合应用本专业知识解决实际工程问题。

为此，实验教学团队以通信原理实验课程为试点，进行了一系列的教学改革，以矿业信息技术为重点，实现了从基础到专业、从基本到提高、从单一到综合，最终达到培养学生具备较强的知识应用能力、创新能力、团队协作能力、工程设计能力的目标。[1]

1实验教学现状分析

“通信原理”是通信专业重要的专业基础课程，涉及“信号与系统”、“概率论与数理统计”和“高频电子线路”等多门先修课程，通信原理实验基于相应的理论课程，同时又高于理论课程，在学生能力培养和综合素质提高方面有着独特作用。对比我校现行的通信原理实验课程培养方案及实验大纲，并结合教学过程中发现的问题，发现实验课程存在许多弊端：

1）实验教学课程无法体现矿业信息技术特色的优势。以学校特色专业为依托，本学院的特色研究方向即为矿山通信、矿山信息化建设，教师团队也研发出诸多新型技术成果。但在实践教学过程中，仍然按照教学大纲规定的学时数安排实验课程，实验内容主要是验证基本概念和理论数据或是简单的基本技能训练，例如基本信号测试、脉冲编码调制、移频键控等内容的验证，内容偏于简单，没有突出本学院的专业特色，学生对当前技术发展趋势没有任何的了解，在就业时没有专业技术优势。

2）实验项目主要以单元验证性实验为主，综合实验、应用创新型实验项目比例小，学生的创新能力、知识综合应用能力无法得到有效提升。现有的实验教学内容多数为单元实验，且为演示性、验证性实验项目，占到了总实验课程的90%以上，这样的实验教学很大程度上是成为理论教学的辅助手段，实验课程安排也使学生完全处于被动状态，不能充分调动和发挥学生的主观能动性，无法适应创新教育对人才的培养要求。[2]

3）实验教学体系一条线，专业不同，其教学大纲、课程内容安排相同，无法凸显各专业技术研究方向，不能体现因材施教的方针。涉及通信原理实验共有四个专业，但实验安排的课程内容与实验要求完全相同，没有区分各专业的实验教学侧重点，没有突出各专业技术特色。同时，学生水平参差不齐，对实验指导教师存在不同程度的依赖，需要教师根据学生自身的特点，引导学生加强创新思维和科学研究素质的培养。

因此，结合本校办学特色，对通信原理实验教学体系进行研究及改革成为通信原理实验教学亟待解决的重要课题。本项目在认真分析专业技术研究方向的基础上，以矿业信息方向为重点，改进实验教学体系、教学内容、教学手段及方法。

2实验教学改革方案

通信原理实验教学改革是创新活动为重点，突出矿业信息技术研究优势，按照不同的专业方向，构建两类实验教学新体系，使实验教学成为大学生掌握理论与学科前沿知识、从事创新活动的主要平台，实现实验教学全方位开放。

2.1建立两类实验教学体系

为满足培养学生实践与创新能力的要求和不同专业培养目标的要求，设置了矿业信息类及电子信息类两类实验教学体系。矿业信息类包含通信工程、电子信息工程专业，研究方向为矿山信息化建设、数字矿山通信、系统仿真；电子信息类包含电子信息科学与技术、电子科学与技术专业，研究方向为现代网络技术、软件设计、光通信技术。

实验课程方面，设立与专业技术研究方向对应、合理的验证性实验内容及综合实验内容。以验证性实验为基础，增加综合性、设计性实验项目，通过引入科研项目、建立创新技术小组、参与科技竞赛等方式，开设应用创新性实验项目，达到基础实验及综合设计实验占总实验课程项目的70%~80%，创新应用类实验课程内容占总实验课程项目的20%~30%。对于矿业信息类专业，减少基础实验比例，增加综合实验与应用创新实验项目，对于电子信息类专业，以基础实验为主，增加综合实验比例，增设应用创新实验项目。

2.2改革实验教学方法与手段

推行多样化的实验方法与手段，采用实验教学仿真和虚拟操作软件完善实验教学，结合硬件仪器实验和软件仿真实验；合理运用多媒体辅助实验教学手段，对综合性、设计性实验提供支持，方便实验教师进行指导；同时，利用QQ、电子邮箱、微信等软件，与学生建立实验交流平台，在—定程度上解决硬件资源短缺、实验课时不足、师生互动不够等问题，明显提高综合性、设计性实验的成功率。[3]

2.3实现实验室全开放

实验室全开放是以完善的实验室开放制度作为保证，鼓励学生自主设计实验项目，进行实践验证，使学生在加深理解和掌握理论基础知识的基础上，从事工程设计和科研活动，突出学生创新实践能力培养。实验室全开放不仅包含对本科生、研究生的实验开放，也包含对教师的科研开放。对学生开放，即学生可自由选择实验内容，实验室提供实验仪器及所需的元器件，教师参与指导。对科研开放是鼓励教师和工程技术人员充分利用中心的仪器设备，开展教学与科研工作。[4]

3结束语

实验教学改革打破了“实验课和实验内容附属于理论课程”的传统实验教学体系，实验课程体系实现了从简单验证到综合设计、从实验模拟到工程实际，增强了学生的实践能力，提高了学生的知识综合应用能力及工程创新能力，缩短了学生与企业环境、岗位需求间的距离。同时，实验团队的实验教学能力和水平也得到了较大提高。

参考文献

［1］傅彩芬,高谨．高校实验教学改革与培养学生创新能力的探讨[J]．中国电力教育,2012(12)：74-76.

［2］齐永钦．创新教育与高校实验教学改革[J]．实验室研究与探索，2002，21(6)：9-10.

［3］战春梅,战也非．多媒体辅助教学在高校理工科综合性设计性实验中的应用[J]．牡丹江大学学报，2007，17(7)：134-135.

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关键词：智能电网AMI塑料光纤智能电表

中图分类号：TN929.11文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2012）03-0000-00

1、引言

智能电网具有显著的综合效益和广阔的发展前景，已经成为全球电力工业应对未来挑战的共同选择。在这种背景下，多个国家提出了加快建设智能电网的目标，以全面提高电网的资源优化配置能力和电力系统的运行效率，保障安全、优质、可靠的电力供应。

智能电网主要由四部分构成：高级计量架构（AMI）、高级配电运行（ADO）、高级输电运行（ATO）、高级资产管理（AAM）。技术上智能电网是通过以上四部分之间的密切配合来实现的。发展智能电网的顺序会影响成本和效益，一般来讲AMI的实施是实现智能电网的第一步[1]。AMI系统是一个使用智能电表通过多种通信介质，按需或以设定的方式测量、收集并分析用户用电数据、提供开放式双向通信的系统，是智能电网的基础信息平台[2]。

目前在国内AMI系统普遍遇到了采集成功率难以提高和维护工作量较大的问题，其主要原因是智能电表的数量巨大，要在系统主站和每个智能电表之间建立一个实时、可靠、而且成本较低的通信通道是一件非常困难的事情，也就是说，通信是其中的核心问题。本文结合塑料光纤的特点，提出了一种采用塑料光纤作为本地通信方式的设计方案，可以有效解决智能电表和系统主站之间难以实时通信的难题。

2、国内AMI系统对通信的需求与现状

2.1 国内AMI对通信的需求

国家电网公司在建设AMI系统之初，就对智能电表和AMI系统整体提出了全覆盖、全采集、全费控的总体要求。我们认为国内AMI系统对通信的要求有以下几个重要特点：

(1)通信准确性、实时性要求高：由于用电信息采集涉及到计量等结算数据，对数据的准确性要求很高；另由于预付费、远程通断电以及阶梯电价等功能的需要，用电信息采集系统需要能及时实现和电表的可靠通信。

(2)支持电表主动上报的能力：电表档案不清晰是AMI系统实用化的一个大难题，最主要的原因是电表档案清理起来工作量巨大，也容易出错，还有一个重要原因是在运行过程中会不断新增、拆除、或者更换电表，档案将不断变化，需要通信技术来支撑表计档案的自动上报。

(3)安装设置简单：由于电表的安装人员不具备专业的通信知识，难以理解通信中的各类参数设置，因此，必须让通信的设置非常简单，最好是不让他做任何设置，能通过简单的指示灯来判断是否安装完成；

(4)成本、功耗等指标要求严格：由于电表的数量巨大，仅中国在运行的电表数量就达数亿只，通信通道的成本、功耗需要控制在合理的范围。

2.2 用电信息采集系统的通信现状

目前，一般将AMI系统中的通信部分分为两类，一类是终端到系统主站之间的通信，即远程通信；另一类是终端到智能电表之间的通信，即本地通信，系统结构如图1。

远程通信目前主要采用GPRS、CDMA、Ethernet、光纤等方式，其中GPRS采用最广泛，技术和应用都比较成熟，从行业总体情况来看，目前在运行的GPRS数据采集终端的上线率在97%左右，总体情况较好。本地通信目前主要有电力线载波（PLC）、RS485总线和短距离无线三种方式，这三种方式都有一定量的实际应用。近几年来，PLC技术有了较大的进步，但由于电力线信道固有的诸多缺陷，其在不同台区、不同时段，通信成功率有较大差异，还不能达到实时的可靠通信；RS485总线应用时间很长，通信稳定可靠，但RS485初始安装工程量比较大，对安装工人的要求较高；短距离无线具有通信速度快的优点，但存在无法穿越屏蔽、容易受到干扰的缺点。

正是在这种状况下，我们设计了一种低成本的塑料光纤通信方案，以解决目前智能电表和采集系统间本地通信的难题。

3、塑料光纤通信应用

塑料光纤（Plastic Optical Fiber，简称POF）近几年发展迅速，塑料光纤是由高透明聚合物如聚苯乙烯（PS）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚碳酸酯（PC）作为芯层材料，PMMA、氟塑料等作为皮层材料的一类光纤[3]。塑料光纤与石英光纤相比，塑料光纤在高速段距离通信网络中具有显著地竞争优势，特别在1000m范围内带宽可达数GHz，而成本则与对称电缆相当[4]。同时，塑料光纤具有易连接，可绕性好，易于弯曲，成本低等优势。

结合塑料光纤的优点，我们提出了一种以塑料光纤做为本地通道的通信方案，系统结构如图2：

图2中是一个智能电表箱的典型结构，在每个智能电表箱中，安装一个集中器，集中器再分别采用一根塑料光纤和每个智能电表通信做为本地通信通道。每个集中器最多可接入16只智能电表，集中器的面板上具有16个指示灯来分别指示每个光通道中的智能电表通信状态。每个智能电表中含有一个POF光通信模块，此模块和国网智能电表的载波、无线模块兼容，可直接替换，每个POF光纤模块上也有一个连接指示灯，此指示灯的闪烁状态可以指示塑料光纤模块和集中器之间、塑料光纤模块和智能电表之间的通信是否正常，用于现场简单判断故障类型。

4、特点与优势

4.1 档案主动上报

由于每只智能电表到集中器之间有一个单独的通信通道，因此智能电表可以主动向集中器上报档案和各类事件，无论是新装、拆除、还是更换智能电表，主站可以立即接到档案变动的事件报告，这个特点具有重大的现实意义，可以彻底改变目前智能电表档案难以核对的问题，并且主站的档案将和现场同步变化，不会因为各种拆换表而造成混乱，大大简化电力公司的管理流程。

4.2 安装维护方便

工程人员在安装智能电表时，仅比安装普通机械电表多一个动作，即连接智能电表和集中器之间的塑料光纤，其它不需要做任何的设置，连接完之后，还可以通过指示灯来判断是否连接好，只要指示灯指示正确，就说明安装工作全部完成，其余都由智能电表和集中器自动完成，解决了PLC 、RS485总线、RF短距离无线等通信方式现场故障非常难以排查的问题，大大简化了安装工作流程。并且在平时的故障排查中，也可以通过集中器和智能电表上的指示灯，简单地判断出是集中器、光纤、塑料光纤通信模块、还是智能电表的故障，普通的工程人员经过简单培训就可以很快完成这类工作。

4.3 支持智能电表的高级应用

智能电表的核心问题是通信，这是目前大家的共识，解决好通信问题，其它问题都将迎刃而解。显而易见，塑料光纤通信方案为智能电表和主站之间提供了一个可靠、实时的通信通道，不但目前的远程通断电、预付费、阶梯电价等功能能够轻易实现，未来智能电表的各种高级应用也能通过这个通信通道来完成。

4.4 成本、功耗都能有效控制

由于塑料光纤的光收发器件比较便宜，批量使用时，智能电表中的光通信模块成本低于目前载波模块的成本。而且塑料光纤通信模块的平均功耗仅100mW，峰值功耗不超过250mW，使用这种光通信模块，智能电表的本体不需要做改动。

5、结语

采用塑料光纤通信作为本地通讯方式的集中器与智能电表产品，较好的解决了数据采集可靠性与实时性不高、档案设置与安装维护繁琐等问题，较好的满足了用电信息采集对于通信技术的需求，因此具有在未来AMI系统建设中广泛应用的巨大潜力。

参考文献

[1] 谢开,刘永奇,朱治中.面向未来的智能电网[J].中国电力,2008,41(6):19-22.

[2] 刘连永,陈锋.基于智能电网的AMI系统[J].江苏电机工程,2010,29(2):21-24.

[3] 江 源.刘玉庆.塑料光纤的发展史[J].广东照明电器,2003,(5):21-24

[4] 杨同友.光纤通信技术[M].北京:人民邮电出版社,1986.31－54

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【关键词】网络；OTN；分组设备；MSTP

1.前言

随着电信市场开放步伐的日益加快，电信市场的竞争也日趋激烈，如何提高服务质量，吸引更多的用户，作为电信网重要组成部分的城域网将担负起不可忽视的作用。未来电信市场的竞争，是市场、技术和产品的竞争，在激烈的市场竞争形势面前，各个运营商都会利用自己的优势，把握商机，抢占市场，只有充分利用电信经营的新理念、电信网络建设的新模式和新技术，建立起一个安全可靠、高效的城域传送网平台，才能在激烈的市场竞争面前立于不败之地。

随着市场的发展需求，其业务已从单一的语音为主的TDM业务，逐步转向移动、固定数据、多媒体等综合业务方面。因而目前所说的城域传送网，实质上是要求能够满足多种电信业务接入的综合传送平台，即采用多种传送技术，以多元化综合接入为基础，支持端到端话音、数据、图像、多媒体、互联网和各类增值业务的传送。

2.城域传送网的结构

目前国内各家运营商典型的城域传送网组网结构（如图1），光缆作为整个传送网的光通信物理传输媒介，城域传送网传输系统采用多种设备技术组网，网络结构一般分为三层：核心层、汇聚层和接入层，由于城域传送网支持的业务种类多，各运营商拥有的网络资源差异性又非常大，因此，各种传输技术在城域传送网中都有可能被使用到。考虑到传送质量及网络扩容的可能性，城域传送网采用的技术应以光传输技术为主，无线传输技术为辅，在确无网络资源或业务量小时可先考虑使用无线传输技术，一旦条件成熟应以有线传输为主。现有城域传送网主要采用的传输设备形态有WDM/OTN、PTN/IP—RAN、MSTP、EPON/GPON、PDH以及微波设备等。

3.城域传送网总体建设思路

为了更好地实现业务的传送，城域传送网的规划和建设必须依据自身的网络资源情况、业务网络的规模和结构及未来的发展潜力而定，其总体思路如下。

（1）传输系统建设应以业务需求为先导，充分考虑现实及未来业务承载要求，因地制宜、统一规划、分步实施。城域传送网作为基础网络，应适当超前于业务网络的建设。

（2）传送网络结构应按核心、汇聚和接入分层建设规划、核心汇聚层网络尽量保持稳定，减少因频繁调整对主干网络造成的冲击和影响。核心、汇聚层容量应能满足移动、重要大客户等的综合需求。

（3）根据本地承载与传送网络的目标架构，区分业务价值和类型，明确分组网络的引入策略和OTN网络建设原则，提高传输网的综合传送能力和应变能力，使其更好的满足各类业务承载需求。

（4）网络规划应充分利用和挖潜现有网络资源，从节省投资和适应未来业务发展需要，严控MSTP网的建设，核心汇聚层不进行大规模扩容。加强网络优化工作，提高资源利用效率和提升网络的安全可靠性。

（5）为配合传输设备层网络的建设，要先期建好光缆物理网，光缆资源短缺的，应及早进行建设。

4.城域传送网具体实施策略

4.1 光缆线路实施策略

光缆和管道作为光通信传输重要的基础承载媒介，相对于传输系统建设，具有建设难度大、周期长的特点，因而必须提前规划，提前实施建设。

4.1.1 光缆网实施策略

光缆网要站在更全面的高度来搭建，应能满足核心、汇聚、接入层设备组网，以及小区、专线和大客户的接入需要，因而可看做是一张光缆网，采取整体规划，分层、分区、逐步进行建设。

（1）核心、汇聚层光缆的建设，主要根据两个方面来考虑，一是对于现有纤芯占用紧张的段落进行补建；二是根据新组网络或对现网优化的需要，为核心、汇聚机房搭建直达光缆。

（2）接入层根据业务密度、道路分布、行政区划分来设置综合业务接入区，并遵循分区规划、分层建设原则，分区规划：即以综合接入业务功能区为单位进行光纤物理网的规划，围绕汇聚业务功能区汇聚点，开展光纤物理网建设。分层建设：即将综合接入区分为主干层光缆段、接入汇接层光缆段和末端接入光缆段，分段开展光缆建设。综合接入区主干光缆可提前规划建设，采用大芯数光缆，一个为了节省现网管孔资源，另一个是为了满足后期末端新建基站、大客户、小区等等新业务的快速接入，快速响应以赢得客户。

4.1.2 管道实施策略

（1）管道建设应统筹近期和中远期各类业务接入需求，结合城市发展及建设情况，管道建设满足业务需求，在投资允许的情况下，可适当超前建设。

（2）管道建设需根据现有管道资源，对现有管道进行完善，解决管道断点，以形成管网，提高管道使用率。

（3）要充分结合城市市政道路改造，弥补城区空白区域管道覆盖。

（4）主干管道（主要道路）是城区管道网的核心，主干管道建设应满足近期网络需要，并完善网络架构。

（5）支线管道的建设应以用户接入为中心（如基站、集团客户等用户接入），并体现光缆网络的多路由和环形结构的要求。围绕城区内新建小区、业务密集区、管道资源稀缺区域的市政道路开展管道建设，针对基站和有潜在需求的集团客户或小区适度提前建设管道。尽量与小区内部管道相连或缩短与内部小区管道连接的距离。

4.2 传输系统实施策略

城域传输设备组网应根据自身地理位置、光缆资源情况来合理搭建网络结构，根据承载不同业务的特点和需要选择不同的传送技术，构建不同的城域传送平台，不同的传送技术又可混合组网。目前主流的城域传送网技术有OTN、分组设备、MSTP、PON技术，分别侧重于承载不同的业务，OTN主要是用于承载大颗粒带宽业务，分组设备主要用于承载3G基站业务，MSTP主要用于承载TDM及专线业务，PON技术主要用于大客户、小区等QOS等级较低的宽带业务。

4.2.1 核心层传输系统实施策略

核心层的主要是用于转接TMSC、GMSC及MSC的中继电路和CMNET城域核心节点之间的链路，主要特点是网络节点少，业务容量大，电路调度频繁，对业务的安全性、网络可靠性要求高。

对于核心层，可采用OTN、分组设备和MSTP设备组网，OTN主要用于转接GE及以上的大颗粒电路，分组设备用于转接GE以下的分组业务，MSTP用于转接TDM和专线业务。OTN可开40Gb/s或10Gb/s波道，分组设备和MSTP建议开10Gb/s环网。

4.2.2 汇聚层传输系统实施策略

汇聚层由具有重要意义的汇接BSC、BTS节点或其他节点构成，负责一定区域内的业务汇聚和疏导，要求具有强大的业务调度能力和多业务接入能力。汇聚点应具有强大的交叉能力和多业务接入能力，组网灵活，升级简便。

汇聚层对于分组设备和MSTP，建议采用10Gb/s环网结构，新搭建环路时要按区域分区规划环路结构，并对环路容量留有一定的富裕路，以保持在一定时间内的结构稳定性，因为汇聚环的调整必然导致下挂的接入层设备跟着调整，并带来一定的电路割接量。对于业务量较大的区域，我们建议采取OTN+分组设备（或MSTP）的混合组网方式，即通过OTN网络为分组设备（或MSTP）汇聚环路提供透明传输通道，业务仍在分组（或MSTP）网络上实施保护，后续分组环（或MSTP）扩容增建环路时OTN网继续随着扩容增开波道。通过OTN+分组设备（或MSTP）的混合组网方式，既节省了汇聚层光缆纤芯，又方便后期环路扩容。

4.2.3 接入层传输系统实施策略

接入层网络多由移动通信基站BTS、宽带业务接入节点组成，对上就近接入业务汇聚层。接入层传送网节点数目多，扩容频繁，单个节点的业务量相对较少，对网络的可扩展性和设备性能价格比要求较高。组网结构建议尽量以环形为主，辅以少量支链接入，考虑到设备的稳定性和带宽提高能力，接入点的接入设备尽量使用光通信设备，不具备条件的再考虑微波设备。

由于各运营商现网的MSTP网络运行多年，网络容量的承载已接近于极限，今后业务的增长点主要是3G或4G分组业务，所以全网也不适合大规模进行新建或扩容，因而需要尽量控制MSTP网络的业务接入量。对于2G基站接入，如果分组网络和MSTP网络同时都覆盖的区域，选择采用分组设备接入，分组网络覆盖不到的则通过MSTP接入；对于3G基站，尽量通过分组设备接入；末端的大客户、商业楼宇、小区宽带等对QOS要求较低的业务，建议通过EPON或GPON网络接入，通过OLT机房汇聚后的大颗粒带宽则建议通过城域OTN网络承载。

5.总结

综上所述，现今城域传送网作为一个多业务综合传送平台，需要综合考虑各方面的业务需求，需要对网络进行合理、并有前瞻性地规划建设。对于城域传送网的建设，一个要抓好基础网络资源的建设，包括光缆网和管道两方面，另一个则是根据不同业务特点选择合理的城域网传送技术，最终才能构建出“高速、安全、灵活”的承载网络

参考文献

[1]YD 5024—2005《SDH本地网光缆传输工程设计规范》.

[2]YD/T 5080—2005《SDH光缆通信工程网管系统设计规范》.