光纤通信的基本概念范文

导语：如何才能写好一篇光纤通信的基本概念，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：光纤通信 实验 OptiSystem

中图分类号：G642.44 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）09（b）-0006-04

光纤通信系统作为国家级电信网的骨干系统，光纤通信技术以其独特的优势成为我国发展最快的技术之一，因此“光纤通信”课程近年来一直作为我国理工科院校的重点专业课程。该课程开设的目的是使学生掌握光纤通信技术的基本原理、光纤通信系统的基本构成以及系统设计方法，了解光纤通信技术的实际应用和最新发展方向，为今后从事通信领域的工作打好必要的专业基础[1-2]。

由于课程涉及面广以及物理概念繁杂深奥，使学生理解起来非常困难。而且，由于光纤通信的设备器件都很昂贵，限制了国内大部分院校的实验仅通过简单的光纤实验箱完成，对实验过程中的每个器件的输出结果无法观察分析，导致学生对光纤传输系统并没有一个全局的认识。目前，针对“光纤通信”的教学实践中存在以下几个问题：（1）概念抽象难懂，器件构造原理复杂，不适合学生融会贯通掌握知识。（2）课堂教学模式单一，不能很好地调动学生的积极性与创造性[3]。（3）实验设备简单，实验内容涉及面窄。

目前国内研究光纤通信的主流软件包括VPI和OptiSystem。由于VPI软件昂贵，多用于科学研究，用于本科教学不现实。而OptiSystem是一款创新的光通讯系统模拟软件包，它集设计、测试和优化各种类型宽带光网络物理层的虚拟光连接等功能于一身，从长距离通讯系统到LANS和MANS都可使用。OptiSystem具有强大的模拟环境和真实的器件与系统的分级定义。它的性能可以通过附加的用户器件库和完整的界面进行扩展，而成为一系列广泛使用的工具。全面的图形用户界面控制光子器件设计、器件模型和演示，巨大的有源和无源器件库包括实际波长相关的参数[4]。

笔者将OptiSystem引入“光纤通信”教学中，以OptiSystem与课本相结合为主线，以知识构建和应用能力培养为重点，选择与专业核心要素有关的基础理论知识，用OptiSystem中的光器件理解抽象概念，用课本中的概念去指导实践中器件的选择。在此基础上进行光纤通信课程的实践教学体系的构建，将OptiSystem模拟仿真与实验相结合，增强学生对光纤通信系统的正确认知能力与创新能力。

1 建立基于OptiSystem的概念器件化的教学方法

突出基本理论基本分析方法和知识的应用，让学生在首次接触该课程时，从了解生动的发展历史入手，接|到一个开阔的视野，对所有相关课程的融会贯通，以突出“光纤通信”课程的理论性和完整的系统性，而不是让其产生理论堆积的错觉。所谓“概念器件化”就是将光器件引入基本概念的讲解中，每个光器件都对应着相关参数，而这些参数对光通信系统的影响，可以通过设置OptiSystem中相关光器件参数改变系统传输，从而让学生对抽象的概念有更加形象的认识。

以光纤通信课程中光纤一章为例，此章占全课程的课时最多，重要程度可见一斑。以光纤相关概念为例，课程涉及到光纤及光波导的基础知识，光波导中模式、色散、损耗和偏振等基本概念，以及光纤的类型。这些理论是相当抽象的，传统的教学无非是将一些动画Flash与PPT相结合，观察光线在光纤中的传播路径，而对于光纤的线性与非线性效应还是不能透彻理解。而OptiSystem中光纤的种类很多，引入光纤通信中的一些难懂的概念并对其进行模拟，就能将抽象的概念形象化，有助于学生的理解。以标准光纤为例，在OptiSystem中标准光纤的参数设定参数如图1所示。

图1（a）为标准光纤的主参数设置，其中主要包括光纤的参考波长，传输长度和衰减系数等。图1（b）中为标准光纤的色散参数相关设置，主要包括群速度色散，三阶色散和色散参数等。当然关于光纤的参数还有其他选项卡可以设置，常用的有偏振模选项卡和非线性选项卡等如图1（b）所示，这里就不一一介绍了。这些参数均在“光纤通信”课程中有理论讲解，但是概念非常抽象难懂。如果在OptiSystem中对这些参数进行设置与仿真，通过改变相关参数用频谱仪观察波形变化，可以使学生对这些概念的理解更加深入。

针对课程，笔者对所有章节所需要的相关光器件进行分类，在讲授相关章节时重点进行介绍。对于第三、四章，主要介绍标准单模光纤与非线性光纤。第五章光发送机主要将LED（发光二极管）与LD（激光器）引入课程。第六章接收机主要引入PIN（光电二极管）与APD（雪崩二极管）。第七章光网络中将引入伪随机序列，信号发生器，波分复用器，光调制器，掺饵光纤放大器，光滤波器，光频谱仪，电频谱仪，误码分析仪等。这些有源与无源光器件的引入有利于后续实验的设计与验证。

2 先虚后实，先模拟后器件的分层次教学实验体系

分层次的实践教学模式，将实践教学划分为基础认知型、综合型和创新设计型3个层次。另外，由于目前 “光纤通信”课程的实验都是基础实验，由于光器件的昂贵和易损特性，因此这些基础性实验都是通过实验箱完成的。涉及的实验结果都是仅仅通过示波器观察最后的波形，结果形式单一，操作过于简单，而且几个实验的内容过于基础已经满足不了发展迅速的光通信现状，因此，采用低成本、更贴近实验的OptiSystem软件来更深入地学习“光纤通信”课程势在必行。在传统的“光纤通信”课程实验中，由于学生对器件的不了解和操作方法不当，实验箱上很多小器件的都被烧坏。如果在实验前，学生能够先使用Optisystem进行搭建与模拟仿真，就可以避免这种情况的发生。而且学生还可以通过频谱分析仪观察每个光器件的输出结果，这样有利于对结果的分析与对错误结果的调整，也有利于学生在实验箱上的正确操作和对实验结果的正确认知。此外，笔者还将在基础实验的基础上增加综合性实验和扩展性实验，以提高学生的综合分析能力和实践能力。

笔者将以一个扩展性实验实例来说明OptiSystem引入教学实验体系的重要性。该实例是复用信号的全光波长变换实验如图2。里面涉及到光纤通信的若干知识点，包括偏振复用，四波混频，光信号调制与解调等。此系统采用连续激光模块（CW laser）生成系统光载波，其中泵浦光CW1、CW2参数设置分别为：频率为193.24 THz、193.2 THz（，信号光参数设置为，频率为193.05 THz。信号光经过偏振器（Power Splitter）后成为一对正交的偏振光，调制后经偏振合束器（Polarization Combiner）合束后与两个平行的泵浦光经耦合器耦合并送入半导体光放大器（SOA）中进行全光波长变换。

调制部分用伪随机发生序列器（Pseudo Random Bit Sequence Generator）产生速率为2.5 Gbit/s的伪随机比特流，比特序列输入NRZ产生器（NRZ Pulse Generator）调制，经偏振分束器分两路驱动MZ（Mach-Zehnder Modulator）调制器，MZ调制器消光比为30 dB，偏振合束器实现两路MZ输出信号的耦合。

解调部分采用光电探测器（PD，Photo Detector PIN），PD响应度设为1 A/W，暗电流设为10 nA，在经过低通滤波器在接收端观察眼图。

图3（a）和（b）分别表示全光波长变换前后的频谱图，可以更直观的了解四波混频效应。图4（a）和（b）分别表示接收端的偏振复用信的眼图。该实验还可以通过改变泵浦之间的间距、信号速率、泵浦与信号光之间的间距来观察实验结果，得到最优化的参数。以SOA的注入电流项为例，图5为改变SOA注入电流后，得到偏振复用信号的眼图与误码率曲线。

通过这个扩展性实验，可以利用软件仿真的方式，更加直观地掌握各个参数对光通信系统的性能影响，弥补实验设备的局限性，开阔学生的视野与知识面同时提高学生的动手能力。

3 结语

该文将OptiSystem软件引入光纤通信课堂，提出概念器件化的课程体系与先虚后实，先模拟后器件的分层次教学实验体系，并利用OptiSystem设计了光纤通信实验的一个扩展实验，可以更加直观地掌握各个参数对光通信系统的性能影响，弥补实验设备的局限性，开阔学生的视野与知识面，同时提高学生的认知能力、动手能力。通过该文提出的教学改革与实践，可以解决光纤通信课程中的概念抽象难懂、器件构造原理复杂、课堂教学模式单一、实验内容涉及面窄等问题。

参考文献

[1] 黄永清，陈雪，李蔚，等.光纤通信课程的教学改革[J].电气电子教学学报，2010（6）：12-13.

[2] 黄震，毕卫红，张保军，等.光纤通信教学实践与总结[J].教学研究，2011，34（3）：58-59.

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光纤通信课程是一门多学科交叉渗透的专业课，其内容综合了通信、光波导和半导体光电子等相关的理论知识。本课程对本科生的培养要求是：通过对光纤通信的基本原理、光端机、光无源器件以及光网络进行阐述和讲解，使学生掌握光纤通信的基本概念，熟悉光有源器件、光无源器件的工作原理、特性以及光纤通信网基本设计方法，了解光纤通信技术实际应用和最新研究进展。经研究表明目前各专业光纤通信课程在授课过程中，普遍存在一下几个方面的问题：

1.课程设置有一定缺陷。

针对通信工程专业的学生，由于数学、物理基础相对薄弱，对课程的学习存在一定的难度。而且光纤通信课程本身与物理、材料、半导体光电子、光刻等技术知识联系密切，很多的知识点都是建立在大量理论物理和数学模型的基础上。如果学生对这些课程没有一定的涉猎，对一些基本器件，如半导体器件、光检测器等没有一定的物理概念的理解或者接触。那学生对光纤通信这门课程的学习将会比较困难。此外，对于通信、电子类专业，对于物理学科不重视，只学过普通物理的课程，导致学生对物理概念的理解以及物理模型的分析能力相对薄弱，造成学生在听课或学习时感觉内容过于抽象，对一些概念和公式理解很模糊，难以真正理解理论知识，往往知其然不知其所以然。

2.教学形式以及教学模式陈旧。

光纤通信是一门应用十分广泛的应用学科。但是在目前的教学过程中，教师更多的照本宣科，按书上的内容进行每一章节的讲解，在不自觉中，学生就以为光纤通信就是一门理论课程和讲解器件原理的课程，而忘记了光纤通信课程的实际应用，导致学生更多地认为这是一门与物理、数学相关的课程，特别是对于光纤传导模式内容，学生更多的认为学习的重点是如何求解方程，而不是一门应用类的课程，导致学生认为本课程对于实践指导的意义不大。同时，教材的更新无法和光纤通信发展的实际情况吻合，造成教材的内容过于老化，使得学生对整门课程的学习感觉乏味、枯燥，无法提高对课程的学习兴趣。

3.教学内容设置有缺陷。

光纤通信课程是一门交叉学科，涉及的内容很广泛。一般来讲，由于课程教学学时的限制，不可能把所有关于光纤通信的内容以及光纤器件全部囊括。这就导致在教学内容的选择方面存在一定的随意性和盲目性，教师往往根据自身对课程的理解来讲解，或完全依附于所选教材，导致教学的片面性、重点不突出。而对于学生来说，感觉课程的知识点过于零散和繁琐，没有连贯性。

4.教学方法不科学。

由于光纤通信课程涉及内容广泛，信息量大，使得教师在授课时主要将注意力放在课堂讲授和板书上。学生在上课过程中的普遍反应是缺乏课堂活力，感觉课程比较枯燥。由于课堂讲授的理论性很强，使得学生不能将所学理论知识和实际应用结合起来，虽然学到了一些理论知识，但不知道这些知识用在何处、如何运用。另外，光纤通信的考试方法比较传统，无法全面涵盖课程的核心内容。针对教学中出现的上述问题，本文针对教学中出现的上述问题进行了系统深入的研究，提出一个比较合理的课程设置方案，而且提出一个教学模式的改革方案。

二、光纤通信课程教学改革的探索

针对目前光纤通信课程教学过程中出现的问题，结合通信工程专业的学生以及光纤通信这门学科本身的特点，我们主要从优化课程设置、优化教学方法、科研促进课程深化改革以及改进考核体系这四个方面进行考虑，具体的讨论内容如下：

1.优化课程设置。

光纤通信课程的应用范围非常广泛，很多专业都开设了光纤通信课程，但不同专业对光纤通信的要求是不一样的，同时各专业掌握的基础知识也差别很大。考虑到光纤通信对材料、物理、数学的要求相对较高，而光纤通信又是一门与通信息息相关的学科，因此学生在学习光纤通信课程之前，应具备一定程度的数学物理通讯基础，使得学生在学习光纤通信课程是有一定通信背景以及数理知识。此外，由于通信工程专业是一门实用性很强的专业，我们培养的学生应该从事通信、电子类的工作，因此也需要开设一些专业课程（如移动通信、现代通信网概论、光网络技术等）来强化光纤通信的运用。

2.优化教学方法，激发学习热情。

光纤通信是一门交叉学科，涉及学科知识比较多。因此，教学方法的优化要从理论教学和实践教学两方面来考虑。理论是学好一门课的基础，对学生充分掌握理解系统、器件本身的特性以及应用具有重要作用。对于学生反映比较难懂的理论，有计划地复习和补充一些前导知识进行理论铺垫。例如信息光学、高等数学、导波光学等知识都是本课程中要用到的重要理论。同时课堂内容的讲授要特别注重思路，对于难以理解的概念采用不同的分析方法，由浅入深，由宏观到微观，先通过介绍器件的理论模型架构，再用严格的理论分析推导，说明器件工作原理、特性以及应用。由于课时的限制，想要把所有的理论内容都讲深讲透是不切实际的。因此，根据专业需要在课堂讲授时，要抓住重点、突破难点，做到主次分明，以点盖面，每次课只讲一个重点内容。不需要所有内容都要面面俱到，在有限的时间内让学生获得最有价值、最重要的信息。在课堂教学中主要采用板书和多媒体相结合的授课方式。传统的板书教学模式使得教学内容框架清晰、重点突出，方便理解，学生有充分的时间整理笔记，思路清晰。其缺点是信息量小、形式古板，内容缺乏生动性和形象性。因此可适时、适当、适度地引入多媒体辅助教学，其优点是有利于提高教学质量和效果，增加上课的趣味性，而且能加快教学速度，减少教学难度，加深理解教材的深度。例如在课件中，插入一些图片、动画、影音等多媒体文件，除了可以帮助学生能够形象直观地理解专业知识、增强教学效果外，还可以增加上课的趣味性，活跃课堂气氛，提高学生学习的兴趣。实践教学主要从课堂实践、课后团体实践等方面进行加强。通过课堂演示、课堂讨论，强化学习效果，激发学生的思考和探索。例如借助光学仿真软件，在课堂上直接演示光纤色散对光传输线路的影响，通过改变光纤长度来说明光纤色散对光信号传输特性的影响。另外开设实验课，可以借助光学模拟软件以及光纤通信实验设备来进行光纤连接以及光学传输系统特性的操作实验，加深学生对光纤通信系统的理解，提高学生学习的积极性，让学生知道所学知识有什么用，怎么用。

3科研促进课程的深化改革。

光纤通信技术由于发展迅速快，专业知识更新快，新技术更新快，导致教材内容相对滞后。教材中现有的新技术主要包括光波分复用技术、光交换技术、光孤子技术和相干光通信、光接入网等，这些技术中有的已经相当的成熟，而且很多技术还在不断更新，同时很多新出现的技术还没有涉及到。为了让学生了解光纤通信技术发展的最近前沿，可以尝试将将最近的科技进展融入到教学方法和教学环节中，课堂上针对不同的教学内容引入最新的研究成果，一方面可以以丰富教学形式，加深学生对相关教学内容的理解，另一方面可以为学生打开一扇科研的窗口，充分发挥学生的创新能力，鼓励和引导探索式、研究式的学习，相应的以科研推动光纤通信精品课程建设。

4改革考核体系。

闭卷考试一直是考察学生对所学知识的掌握程度的唯一方式。而这种方式往往易造成学生死记硬背，扼杀学生学习的主动性以及创造性。光纤通信课程的考核方式应当根据课程本身的特点以及教学要求加以重新设置，既要体现学生对基本知识的掌握能力，还要突出学生的实践能力与创新能力。因此在成绩考核方面应当包括基础知识考核、实践能力考核、创新能力考核等方面。基础知识考核可通过学生对每堂课课后习题作业的完成情况来考察；实践能力主要考核学生对光纤系统组建、光纤熔接、光纤损耗测量等实验情况的考察；创新能力考核可通过只提出对于光纤系统的总体要求（传输容量、带宽、响应度等），要求学生通过模拟软件以及试验箱进行相关的仿真实验，同时对仿真过程中出现的问题进行分析，提出改进问题的方法，解决问题。

三、结论

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1.1符合高职特色的“对口”教材欠缺

目前的各级高职院校选用的光纤通信教材，主要来自以下几个方面：一是借用通信类重点本科院校同类教材，结合本专业人才培养方案的要求，适当删减和增加内容而成；二是由不同高职院校专业课教师联合出版的教材；三是使用由专业课教师编写的讲义。这些教材共同特点是：知识的系统性较强，内容全面，但是理论知识和技能训练比例不当，侧重理论讲授，忽略技能训练培养，高职教育的特征没有从根本上体现出来。

1.2缺乏实践理论的支持，课程内容存在不足

由于教材编写人员缺少对行业企业的的深入调查研究，针对职业岗位或岗位群的专项能力的分析不够细致和深入，教材内容缺少实践理论的支撑，出现重复或脱离实际、岗位能力针对性不强等时有发生。

1.3教学方法单一

由于教材内容设置未突破重理论轻技能的限制，富有高职特色的内容结构体系难以形成，新的教学形式、教学方法、教学模式没有充分应用，知识传授仍未摆脱以教师为主导的羁绊。

1.4与教材内容配套的实践内容缺失

实践内容建设在高职教育中应占有非常重要的地位，由于各校实践条件存在差异，实践教学难以形成严格统一的标准，内容繁杂，教学规范性较差，实践教学教材内容与岗位能力要求不对应，教材建设普遍不够重视等，已成为制约高职人才培养的薄弱环节。

1.5传统教学内容与相关职业资格

证书制度缺乏有效衔接“双证制”是目前大多数高职院校基本要求，也是职业教育的特色所在。而目前光纤通信教学实践教学内容不足，造成学生获取部门颁发的职业资格证书比例较低。

二、改进思路

2.1教学内容

参照通信类相关行业技术领域的职业资格标准，改革本课程的教学内容，根据企业发展需要和完成目标职业岗位工作任务，确定本专业学生需要掌握的知识、能力、素质要求，依此选取对应的教学内容；最后由专业建设指导委员专家按照课程目标和工作任务要求，确定具体课程内容和要求。针对现有通信类教材重理论教学轻实践训练，重知识传授轻教法引导的问题，本课程做了相应改革，以SDH光传输系统为例，教材的内容与实际工作情境相结合，将教学过程通过四个具体的工作情境实现。

2.2教学方式、教学方法与手段

(1)与通信企业、行业深度合作，借鉴企业、行业的培训方法和手段，以项目为导向，以任务为驱动，形成以“岗位任务驱动型”教学方法。①教材任务模块化的构架依据通信行业的岗位任务和职责，以具体任务模块的形式组织教材内容，明确具体任务要求和目标。使学生获得任务后就明白学什么，怎么学。②实训内容分层次每门课程中的实训内容以模块化形式呈现，每个模块即教学的核心。实训的要求是步步递进的关系，即分层。③模拟岗位职业能力形成以任务驱动的方式进行模拟岗位能力要求，以模块任务形式分配给学习小组，小组在完成实训操作同时提高不同成员协作能力，最后不同小组交流讨论。

(2)文献专题研究在实际教学过程中开展文献专题研究性教学，让学生初步掌握光纤通信的基本概念、基本理论基础上，了解光纤通信的最新发展状况。该方法打破了单纯依靠理论授课教学方法，对其自探究学习能力的提高有很大帮助。

(3)仿真软件学习光纤通信课程理论基础复杂，涉及多学科内容，新知识、新技术更新快，教学中涉及数学知识难以理解等问题，利用仿真处理，则使上述问题变得直观、简单、形象。将Matlab软件使用引入光纤通信教学。该软件将课程中抽象的概念和理论用直观的图形演示，大大提高了学生理解和掌握课程内容的能力，提高教学效率。

2.3实验、实训方面

(1)校内开展的实验。在实验环节中，主要采取教师演示实验，每个学生自己设计和动手实验。实验内容包括光纤参数的测量，光纤损耗和色散的测量，光有源和无源器件的测量等。这部分实验覆盖光纤通信的基本理论和基本参数，增加学生感性认识，提高学生的学习积极性(2)校外的实践。学校定期组织师生到实训现场实习，结合实际工作情景，加深对所学知识的理解掌握。(3)其他手段。定期组织学生积极参加技能大赛，提高学生应用所学解决问题的能力，加快学生从知识型向实用技能型的转化。

2.4课程评价

采用行业企业专家、校内督导、同行评价及学生评价相结合的方式进行，评价如下：

(1)制定与职业能力配套的学生能力鉴定方案。采用百分制，实行“双考”模式，即“过程考核”与“结果考核”相结合，突出对学生实践能力考核。其中“，过程考核”占40%，“结果考核”占60%。平时考核包括：学生的职业态度、课堂答问、平时作业（含实验报告）等。职业态度占平时成绩的20%，课堂问答占平时成绩的20%，平时作业占平时成绩的60%。

(2)采用学生、小组和教师三方评价结合的体系。学生自评内容主要包括课堂问答、职业态度、实验报告；小组互评和教师点评相结合；平时作业主要由教师点评。

三、结论

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关键词：通信传输 自动保护 传输 系统

中图分类号：TN929.11 文献标识码：A 文章编号：1007-9416(2012)06-0045-01

光纤通信是指利用光纤来传输携带信息的光波以达到通信之目的，要使光波成为携带信息的载体，必须对之进行调制，在接收端再把信息从光波中检测出来。光纤自动保护系统是一个独立于通信传输系统，完全建立在光缆物理链路上的自动保护系统。当工作光纤损耗增大导致通信质量下降或工作光纤发生阻断时，系统能够实时自动地将光通信传输系统从工作光纤切换至备用光纤，恢复通信，实现光缆线路的保护。

1、光纤通信自动保护系统结构和工作原理

1.1 光纤通信自动保护系统结构

光纤通信自动保护系统分三个层次，最上层为远程控制中心，它统一管理和调度整个系统，中间层为监测站，它的作用是向上与远程控制中心通信，接收各种命令和数据，向下管理各个光保护盘，向光保护盘发送告警门限，接收光保护盘上传的光功率，强制复位或切换光开关，最下层为光保护盘，它的作用是监测光纤线路中光信号的功率值，并将光功率与绝对门限和相对门限比较，需要倒换光路时，控制光开关切换屯路进行倒换。

1.2 光纤通信自动保护系统原理

在通信建设中，光纤通信自动保护系统采用1：1保护方法。利用备份光缆对主路实施保护，当主路出现故障时，系统立即切换光开关，将工作线路倒换到各路。光纤通信自动保护系统保护的对象是光纤线路，它通过监测线路中光信号的功率值，来了解通信线路是否出现断裂故障或者光信号功率是否衰减到了无法容忍的程度。光保护盘每采集一次光功率就与告警门限值比较，根据比较结果判断是否出现故障。告警门限根据通信系统实际状况设定，包括绝对门限和相对门限。

2、光纤通信自动保护系统电路设计

2.1 光保护盘工作原理

光保护盘是一个典型的数据采集和控制系统。光保护盘的控制核心采用单片机，它负责控制器件实现对通信线路的监控并与监测站通信。通信光纤中的光信号由分光器分成两路信号，一路占原信号的97％，用来完成正常的通信任务，另一路3％的光信号用于线路通信状态的监测。3％的光信号先经过光电转换，成为光电流信号。此信号幅度较小，为了保证A／D转换结果的精确性，需要利用噪声比较小的放大电路将光电流信号放大，称之为前置放大电路。为保证最好的转换精度和分辨率且电压信号不超出A／D转换器的输入电压范围，需要利用程控放大电路调整待转换信号幅度大小。将采集到的光功率值与绝对门限比较，如果前者小于后者，则认为发生光纤断裂故障。

2.2 光保护盘硬件电路结构

光保护盘硬件电路由单片机，信号调理电路，光开关控制电路，串行通信接口电路，时钟和复位电路、电源电路组成。单片机是光保护盘的控制核心。系统所用的单片机内部带有ADC模块．因此可将待转换的模拟电压信号直接输入到单片机中。通过计算，单片机将AD转换结果转换为光功率值，并与门限值比较。根据比较结果，单片机可以控制光开关控制电路切换光开关，信号调理电路的作用是保证输入ADC模块的模拟信号电压在合适的范围内。

2.3 光保护盘硬件电路设计

2.3.1 系统的控制核心

系统的控制核心PICl6F877A单片机是微芯(Microchip)公司推出的8位单片机。这种14位指令宽度的中档单片机片内功能模块种类齐全，组合灵活多交，价位适中，应用领域极其广阔。采集光功率涉及到A／D转换，此工作由A／D转换器完成。PICl6F877A自带IO位分辨率的A／D模块，最多可同时接8路模拟输入信号，可轮流对它们进行A／D转换。A／D转换所需的参考电压可用单片机的工作电源电压，对于要求较高的应用，可以在单片机引脚外接参考电压。

2.3.2 信号调理电路

光功率采集是将光功率尽量真实地转换为单片机能处理的数字信号的过程：先通过光电转换将光信号转换为光电流信号，光电流信号通过电流／电压变换、程控放大、滤波等一系列处理后进行A／D转换，再经过计算．最终得到数字光功率。其中的变换、放大、滤波称为信号的调理。由于光电流信号的幅度范围比较宽，且其值可能比较小，因此采用前置放大电路和程控放大电路组合的方式对光电流信号进行放大，经过前置放大后的光电流信号成为电压信号，但仍不能直接对其进行AD转换，因为光电流信号的范围比较宽，最小可达pA级，最大为mA级。

2.3.3 光开关控制电路

当光纤线路中光信号的功率小于绝对门限，或者参考门限与光功率之差大于相对门限时，单片机向光开关控制电路发送信号，切换光开关。

2.3.4 串行通信接El电路

串行通信端口(RS232)是计算机上的标准配置，因此串行通信技术被广泛应用于单片机和PC机问的通信。只要具备UART(通用异步收发器)模块，MCU就能与PC通信。MCU发送信号时，将TTL电平信号转换为RS-232电平信号，如果传输距离比较近，可直接通过电缆送人PC串13，PC发送的RS-232电平信号被转换为TTL电平信号即可被MCU接收。

2.3.5 时钟电路和复位电路

对于时钟，PIC单片机有多种工作配置方式。如果需要用到PICl6F877A内部的A／D转换模块，应该尽量为A／D转换提供“安静”的环境。在休眠模式下进行A／D转换最大的好处是可以消除单片机内部所有数字电路运行时所产生的噪声，可以保证A／D转换结果的误差最小。因此，PICl6F877A的时钟电路采用了晶体振荡和外部RC振荡可选方式，用跳线选择其中一种振荡方式。

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关键词:教学方法；课堂气氛；教学效果

1课程介绍

《光纤通信技术与设备》课程是光纤通信专业的专业核心课程之一,主要给学生建立光纤通信的基本概念、基本理论和基本分析方法。该课程教师通过加强与企业的联系,及时了解企业对人才在知识、能力等方面的需求变化,适时调整课程具体的教学内容。考虑到学生的接受能力以及实际工作岗位需求,经过学术委员会开会讨论,人才培养方案修订,课时数由原来的78课时调整成72课时,理论课时54,实践课时18。

2课堂气氛沉闷的主要原因

作为实现教学目标、保证教学质量的方式、手段与途径,高校教学方法引起了国内外学者的关注与研究[1]。所谓教学方法就是围绕着一定的教学目标,依据教学内容和学生身心发展的特点以及手段条件因素,设计教学要采用的策略、方法和组合[2]。在新一轮教学改革的促进下,职业教育正由注重知识的传授向注重能力的培养转变,课堂教学中也要求教师要改变过去的教学模式,营造一种轻松、活跃的教学气氛。课堂教学气氛,又称班级社会气氛、课堂教学心理气氛。课堂教学心理气氛是在课堂教学中,教育者、受教育者和教育情境相互作用的结果,是教师在科学的教学思想指导下,通过行之有效的调节方式引导的结果[3]。教师在授课过程中发现课堂气氛沉闷,教学效果差,针对这些问题,与学生在课下进行了交流,原因大致有四个方面,现罗列出来,并进行了分析。

2.1专业基础薄弱

光纤通信专业招收的学生,高中的数学和物理基础不是很好,对原子能级的基本概念不是很清楚,对半导体PN结的形成原理掌握得不是很好,二进制数和十进制数的转换原理不清楚。因此在课堂教学中要对相关高中知识进行补充。与学生进行交流,在确认学生在听懂了前面的内容之后再进行后面的教学,因为知识讲究一个逻辑性,前面的内容学生没有搞懂,再讲后面的内容,学生也无法掌握。

2.2注意力不集中

课程的上课时间是每周三下午的5、6节课,学生状态不好,大部分学生在听课过程中容易困倦。教师在上课的过程中要走下讲台,调动学生的学习积极性。要注意课程纪律的把控,遇到有睡觉的同学要进行提醒。

2.3电子设备干扰

电子设备的普及导致部分学生带手机和PAD上课,干扰了部分学生的听课效果。学生带手机进课堂,无法集中精力学习。手机对学生有着不同程度的负面影响。学生的自制力较差,一旦带了手机就控制不住自己。学生在上课期间QQ聊天、玩游戏、发短信息所带来的声响将直接影响教师授课的质量。经过实际调研,学生很少用手机软件来进行学习。手机更多的是用于同学之间联系、上网闲聊、玩游戏、听音乐等。因此,教师要把课上得精彩,与学生进行互动,让学生跟着教师的节奏走,这样学生无暇去玩手机。

2.4成绩评定标准模糊

学生对平时成绩的构成不清楚,觉得听与不听一个样,只要来到班级点名点到就能拿到平时成绩。学生来到课程只是凑个人数,并不关心教师的教学内容。因此,要细化平时成绩,将课堂提问纳入平时成绩。积极回答问题的同学会得到更高的平时成绩。

3课堂气氛活跃方法

针对课堂气氛沉闷的原因,对授课过程做了相应的调整。在教学方法上,坚持以“学生为本位”、以“能力为核心”的职业教育理念,通过实施多种教学方法,教学效果有了改进,学生的听课积极性得到了提高。下面结合实际教学中的部分案例,谈下如何改善课堂教学。

3.1沟通情感法

课堂上教师的感情主要流露在语言、神态、手势等方面。专科学生可以说是高考中的失败者,本身就带有高中阶段的一些不良学习习惯,如果教师一味地批评,会导致学生的逆反心理,更加不愿意学习,进而放弃自己,沉迷于网络和游戏。有经验的教师都很注意满怀激情,进入角色,带动课堂气氛。同时教师要幽默风趣,在教学的过程中穿插一些知识典故、笑话和时事新闻,也能吸引学生的注意力。此外,利用课前时间或课后时间和学生交谈,了解学生的学习状态,进行有针对性的指导。教师采用简短的攻心战术,以加深感情沟通。一般来说,学生喜欢一位教师,就会喜欢这位教师所讲授的内容。反之,如果学生不喜欢授课教师,他很难从心理上接受课堂教学内容。所以与学生的沟通交流比课堂上的说教更有用处,因为在校的学生是大学生,已经成年,有着自己的独立思维,喜欢平等的交流,不喜欢居高临下的说教。教师与学生要打成一片,成为朋友,这样更有利于课堂教学的开展。

3.2挑起矛盾法

矛盾是打开学生思维大门的钥匙。有了矛盾,才能激发学生思考的兴趣。这里所说的矛盾,通俗地说就是学习中的疑惑和不解。对这些疑惑和不解,教师要根据学生的解开能力一层一层地逐步挑起,也可由学生自己挑起,教师再有选择地交给学生。这好比平静的水面投入一颗石子,学生思考、争辩、究底的兴趣被激发起来了。

3.3激励竞争法

(1)教学内容:复结学习过的内容。(2)教学过程:①在幻灯片上显示出:“为了庆祝新年的到来,该节课最后设置有奖问答,5个问题全答对者可以获得教师送出的神秘纪念品。”②逐次显示出5个问题。第一，光纤通信的概念？第二，光纤的结构和分类？第三，光与物质的作用方式？第四，我们学过的无源光器件有哪些？(说出5种)第五，SDH网元有哪些？③选出一位成绩较好的,预计5个问题能够全部回答上来的同学回答问题。(3)教学效果:同学们的情绪被调动起来,为了保证纪念品能正常送出,教师最后选择了一位平时学习比较认真的同学回答问题。第一、第二个问题难度一般,所以学生迅速回答出来,第三个问题有点难度,学生采取了场外求助,在另一位同学的帮助下也回答上来了,第四个问题,每位同学至少可以说出一种无源光器件,因此在全班的提示下也回答上来了。最后一个问题比较简单,全班同学都回答上来了,在送出纪念品的那一刻,全班的课堂气氛达到,获得了良好的教学效果。

4结语

教无定法,无论采用什么方法,其目的都在于激发学生的学习兴趣,点燃他们智慧的火花,让他们积极地、主动地学习。当然,各种方法并不是孤立的,而是相互联系的。在实际的教学中应当是随机应变的灵活运用各种方法。盲目的、随心所欲的、游离于教学内容之外的方法,教学效果将适得其反。

参考文献

[1]姚利民.高校教学方法研究述评[J].大学教育科学,2010(1):21.

[2]李娜.高校教学方法探讨[J].中国科技创新导报,2011(23):176.

篇6

关键词：现代通信技术；公选课；教学探索；教学实践

中图分类号：G642　文献标识码：B　文章编号：1672-5913(2009)04-0109-02

公选课是以人文素质与科学素质为核心的综合素质类教育课程，是高校人才培养计划的重要组成部分，目的在于扩大大学生视野，提高大学生的科学素养和人文素养。

通信技术和通信产业是20世纪80年代以来发展最快的领域之一。纵观通信技术的发展，虽然只有短短一百多年的历史，却发生了翻天覆地的变化，从当初的人工交换到后来的电路交换，以及现在的分组交换和程控交换：从当初单一的固定电话到现在的光纤通信，卫星通信，移动通信，通信和计算机结合的各种其他业务，以及目前炙手可热的3G通信技术和以后的第四代通信。

随着通信技术的发展，人类已经逐渐步入信息化社会。在信息化社会中，现代通信技术与个人日常生活息息相关。在提倡素质教育、鼓励拓宽大学生知识面的今天，学习并掌握现代通信技术是必要的。基于上述考虑，我校在本科生中开设了“现代通信技术”公选课。

1　教学内容安排

“现代通信技术”属于通信及计算机相关专业的专业课范畴，该课程涉及多门通信及计算机专业的专业基础课程，专业性很强。而选修课的生源绝大部分来自非通信、非计算机专业，甚至非工科类专业，相关知识比较欠缺，因此在确定教学内容和选择教材时要非常慎重，综合考虑多方面的因素，把传授知识、科学普及与思想教育密切结合起来。

公选课一般只有32学时，从广度上来说，面面俱到既不可能也没有必要，只要能够涉及大多数主流通信方式及技术即可，这就要求精选内容、突出重点；从深度上来说，部分知识点的介绍不能太深，要把教学内容简化，做到把一般工作原理解释清楚为止。这一点非常重要，因为“现代通信技术”涉及到很多通信原理的内容，如果进行大量数学推导和公式计算，教学将变得非常枯燥，学生也不容易听懂，从而失去了开设公选课的意义。

经过综合考虑，确定教学内容包括六部分：通信系统概述、电话通信、无线电通信、光纤通信、移动通信和计算机网络。通信系统概述主要介绍通信系统的基本概念、相关模型和组成，以及通信复用方式、交换技术，让学生对通信系统建立初步概念；电话通信则以公共交换电话网PSTN为基础，让学生了解载波通信的基本过程，理解电话交换的概念与作用；无线电通信介绍无线电通信的基本组成及工作过程，另外通过短波通信、微波通信和卫星通信加深学生对无线电通信的了解；光纤通信从光源和传输介质两个角度进行讲解，突出光纤通信的优势；移动通信部分则以学生熟悉的GSM系统为基础，介绍移动通信过程中的位置登记、越区切换等概念，讲解3G标准及发展历史；计算机网络主要介绍网络组成、IP地址、TCP/IP协议，着重突出网络的应用，如WWW、FTP、E-mail等。

2　教学方法及手段

课堂教学的目的是利用有限的教学时间，使学生充分理解、掌握和运用该门课程的知识，完成教学计划。

2.1　传统教学方法的采用

2.1.1　授课由浅入深，语言通俗易懂

公选课的学生来自全校不同专业，学生相关知识基础参差不齐，这就要求教师在授课过程中要从最简单、最根本的源头谈起，逐步过渡，由浅入深，使学生把握问题的来龙去脉。比如，在通信系统概述中讲解“通信”这一概念时如果直接给出其定义，学生很难有透彻的认识。我从成语“千金买笑”谈起，讲马拉松的故事，再谈到击鼓、烽火台和信鸽等，这些具体例子让学生对“通信”有了很直观的认识，在此基础上给出其概念就容易接受得多。

“现代通信技术”专业性和理论性都很强，作为公选课，我在授课过程中尽量采用通俗易懂的语言，避免大量术语的堆砌。比如，把光纤容量的巨大与传统介质容量的甚小比喻成“高速公路”与“羊肠小道”；把调制过程比作“人坐船过河”，其中“人”相当于原始信号，“船”相当于载波。

2.1.2　课堂设置悬念

教师在讲课过程中提出一些问题，有些问题当时就回答，而有些问题则不做回答，在课堂中设置问题悬念，让学生带着问题听课，在听课过程中找答案，激发他们的求知欲。

2.1.3　互动教学

课堂教学要吸引学生注意力，使学生积极参与教学，活跃课堂气氛，这一点是至关重要的。上课时，教师不能采用满堂灌的方式滔滔不绝，而要注意学生的反应，不时与学生互动，调动学生的情绪，引导他们主动思考。

2.1.4　与学生建立融洽关系

教师在授课过程中态度要诚恳，不能给学生一种高高在上夸夸其谈的感觉，使学生产生反感和抵触情绪。在课堂互动的同时，利用课间多接触学生，加强师生交流，与学生建立融洽关系。课下交流还能从学生中获取有用的反馈信息，指导教师改进教学方式与方法，调整教学内容，以便取得更好地教学效果。

2.2　多媒体教学

多媒体教学以图文并茂、声像集成、动静配合、交流互动的表现形式，一扫传统单一、呆板的板书教学表达方式，将教学内容准确、直观、形象地表现出来，突出重点、难点。多媒体教学将教师从繁重的板书中解脱出来，充分利用课堂时间进行讲解，与学生交流，从而优化教学过程，提高教学质量和效率，化抽象为直观，化繁杂为简单，化空洞为具体，使课堂教学变得生动有趣。

多媒体教学的效果在很大程度上取决于课件的质量。制作课件时，首先要认真钻研教学内容，明确教学目标是什么，解决什么问题，难点是什么，重点是什么等，整理出思路清晰的教学方案；然后从视听角度进行总体构思，包括怎样设计开头，怎样结尾，用什么样的表现手法(图形、图像、声音和动画等)展示教学内容，使之结构严谨、层次分明、风格一致。还要考虑画面与声音之间的配合，使之符合心理和视觉规律。幻灯片不是简单的大量文字的堆砌，而应力求概括和精练，重点突出，以提纲式为主；另外还应选取合适的字体、字号，背景颜色合理搭配。

总之，应充分利用多媒体计算机丰富多彩、形象生动的图形、图像和动画技术，有效地解决常规教学手段难以表现和讲解的教学重点与难点，使学生通过多个感官来获取相关信息，增强学习兴趣，提高学习主动性和积极性。

2.3　动画演示

“现代通信技术”的教学内容常常涉及信号的处理过程，传统教学方式通过图形和数学公式将其表达出来，学生难以理解。为了直观地展示信号处理过程，我制作了大量flas进行演示。比如，讲解AM调制技术时，通过flas演示原始信号和载波生成已调信号的动态过 程，让学生对载波幅度随原始信号变化有直观感受，生动的波形和频谱图帮助学生理解信号处理的全过程；再如，讲解电话载波通信的复用技术时，通过flas演示载波通信的全过程，学生可以直观地感受到调制器、滤波器等在整个通信过程中的作用。

3　成绩考核方式的确定

课程成绩评定是否公平合理，不仅关系到每个学生的切身利益，而且体现和影响到教师的职业道德与职业形象，因此需要有完善的成绩评定方法，使成绩的给定能科学公正地反映学生的学习态度、学习效果以及掌握知识的能力。每学期的第一次课我就给出总评成绩的评定方式，即：总评成绩=期末考试成绩×60％+平时成绩×40％。平时成绩的比重之所以这么高，是想尽量避免学生混学分的现象，告诫学生要把功夫下在平时，单靠期末考试前临时抱佛脚是不行的。

平时成绩从课堂出勤、课堂发言、随堂测验等角度综合考察。课堂点名是约束学生出勤的有效方法，但使用该方法需要有一定的度，点名次数过多，占用上课时间：点名次数太少，达不到督促学生出勤的效果。基于上述考虑，每学期16次课中随机抽查课堂出勤情况3-4次，计入平时成绩，缺一次扣4分，在一定程度上避免了听不听课都一样的不公平现象，收到大部分学生的支持。课堂发言情况能够反映出发言者是否认真听课，是否在思考相关问题。我尝试给发言者加分奖励，把发言质量分为3档，分别奖励4、3、2分，计入平时成绩。这样不仅为学生提供了展示自己、锻炼自己的机会，也活跃了课堂气氛，调动了他们参与课堂教学的积极性。而将发言质量分档避免了少数学生没有思考问题而随意回答以获得平时成绩的现象。考虑到公选课的性质和特点，专门抽出时间进行期中考试不现实，我采用一种变通的方式，每学期安排2次随堂测试，一方面可以检验学生的听课效果，另一方面也可以变相考察学生的出勤情况，一举两得，随堂测试情况计入平时成绩。上述平时成绩记录在Excel表格中，随时进行更新。期末时，当着全体学生打开Excel文件，公布每个学生在课堂出勤、课堂发言和随堂测试等方面的表现，并计算平时成绩，让学生确实感觉到教师的公平、公正和公开。

期末考试主要包括现代通信技术基础知识测试和论述两部分。基础知识测试学生对现代通信技术相关基本知识、原理的了解与掌握情况。论述部分在更高层次考察学生对现代通信技术的理解，如“如何利用现代通信技术解决本专业遇到的一些实际问题?”论述题灵活性很大，给学生充分发挥的空间。

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电子科学与技术（以下简称“电科”）专业是以培养具备微电子、光电子、集成电路等领域宽厚理论基础、实验能力和专业知识，能在电子科学与技术及相关领域从事各种电子材料、元器件、集成电路、电子系统、光电子系统的设计、制造、科技开发，以及科学研究、教学和生产管理工作的复合型专业人才为目标的工程专业。作为电科专业教育中重要内容的光电子技术，不仅是当代信息技术两大支柱之一，而且随着现代科学技术的发展持续焕发着生命活力。而让光电子技术保持如此强劲发展势头的主要原因之一，正是光电子材料与器件的广泛应用，例如激光器与新型光电探测器的应用的人你还。另外，诸如纳米光电材料与器件、光子晶体及相关器件、超材料及相关器件与表面等离子体激元及器件等新型光电子材料与器件的研究与应用，是目前国际上光学与光电子学研究领域的前沿热门方向。由此可见，学习光电子材料与器件的相关知识，不仅对电科学生知识体系的构建与就业方向的确定具有积极的影响，也为那些将来希望从事新型光电子材料与器件科研工作的学生，提供了坚实的理论基础与知识储备。然而，根据笔者的调研，虽然国内许多重点大学的电科专业都开设了光电子技术课程，但很少有大学专门开设光电子材料与器件这门课程。而由于光电子技术的内容多、涉及知识面广，教学课时又往往有限（一般为32或48个学时），因此在光电子技术的实际教学过程中，讲授教师往往重视光电子技术基本概念与理论知识的教学，而轻视光电子材料与器件的教学。该文从光电子材料与器件的研究内容、应用及发展等方面说明其在电科专业教育中的重要性，并结合自身光电子材料与器件课程的教学经验，研讨电科专业中光电子材料与器件的教学方法。

1 光电子材料与器件简介

光电子材料是指能产生、转换、传输、处理、存储光电子信号的材料。光电子器件是指能实现光辐射能量与信号之间转换功能或光电信号传输、处理和存储等功能的器件。自1960年美国科学家梅曼发明世界上第一台红宝石激光器以来，光电子材料与器件如雨后春笋般发展迅速。在短短的50多年里，光电子材料与器件经历了从红宝石激光器的发明，到半导体激光器、CCD器件及低损耗光纤的相继问世；从各种光无源器件、光调制器件、探测与显示器件的小规模应用到系统级集成制造实用化阶段；从大功率量子阱阵列激光器的出现再到光纤激光器、光纤放大器和光纤传感器的诞生。光电子材料与器件从未停止过发展的脚步，并正在不断深刻影响着人类社会的方方面面。在实际需求的引导下，各种新型光电子材料与器件层出不穷，性能也不断提高。尤其是近年来，随着微米及纳米级加工技术的成熟，新型的微纳光电子材料与器件的研究异常活跃。纳米光电材料、光子晶体、超材料、表面等离子体器件等领域的研究成果丰硕，为未来光电子器件的微型化、集成化发展奠定了坚实的基础。

综上所述，光电子材料与器件在当代信息产业与科学技术中具有极其重要的地位，因此，光电子材料与器件这门课程不仅应当单独作为一门课程独立教学，而且应该作为重视工程教育的电科专业的核心课程。

2 光电子材料与器件课程教学研究

2.1 光电子材料与器件课程的教学形式、课时安排与教材选择

光电子材料与器件课程不仅包含丰富的理论知识，例如光电子材料的物理特性以及光电子器件的工作原理等，而且与实际应用结合精密，因此，本课程宜采取理论教学与实验教学相结合的教学形式。

在课时安排方面，作为电科专业的一门核心专业课程，光电子材料与器件课程的总课时应不低于32学时（2学分），理论课学时不低于26学时，实验课不低于6学时。

另外，在教材选择方面，由于光电子材料与器件是光电子技术中的一部分内容，而目前国内关于光电子技术方向的参考书籍很多，其中亦不乏一些光电子技术课程的经典教材，例如西安电子科技大学安毓英主编的《光电子技术》[1]，西安交通大学朱京平主编的《光电子技术基础》[2]等。虽然这些光电子技术参考书中或多或少都会介绍与光电子技术相关的材料与器件，但是，目前专门介绍光电子材料与器件方向的教科书却是少之又少，市面上仅有国防工业出版社2012年出版的侯宏录主编的《光电子材料与器件》[3]一书。加之，该书中所涉及的理论知识较深，基础浅薄的本科生很难驾驭。由此可见，对于光电子材料与器件这门新兴课程而言，设立统一的教材并不合适。因此，笔者建议该课程的讲授教师根据理论教学与实验教学的内容，自行编写该课程的讲义与课件。

2.2 光电子材料与器件课程的理论教学

按照电科专业的专业定位以及培养目标，光电子材料与器件课程的理论教学也应该突出“工程”内容。传统的光电子技术教学中所重视的原理、定律与规律等内容，在光电子材料与器件教学中要弱化；而传统光电子技术教学中往往被弱化乃至忽视的光电子材料与光电子器件的相关知识，要在光电子材料与器件课程教学中占主体地位。如此才能保证在有限理论课时的前提下，让学生对光电子材料与器件有一个全面的认识。

在教学内容的设置方面，由于光电子材料与器件主要应用于光电子技术之中，因此，为了便于学生的理解与知识体系的构建，笔者建议光电子材料与器件课程理论教学的章节设置按照光电子技术的章节设置进行。以笔者讲授光电子材料与器件理论课程（共26学时）为例，该理论课程共被分成了绪论（2学时）、激光原理与典型激光器（5学时）、太阳能电池（4学时）、光通信器件与材料（5学时）、光探测器件（5学时）、光电显示器件（3学时）与光存储器件（2学时）等七个章节，这七章内容基本囊括了光电子技术中光产生、光转化、光传输、光探测、光显示以及光存储等各个重要环节中最为典型的器件以及所用到的材料。另外，在每章内容的设置上，也尽可能突出“工程”内容，弱化“理论”知识。下面，笔者将详细介绍笔者在光电子材料与器件教学中各章的教学内容。

第一章绪论主要包括光电子材料与器件课程简介以及光电子技术的基本知识简介。在光电子材料与器件课程简介中，向学生介绍课程设置的目的和意义、课程的主要内容、教学与考试方式与参考资料等。通过这部分内容的介绍，让学生对本课程的意义、内容、侧重点有一定的认识。在光电子技术基础知识简介中，重点向学生介绍光电子材料与器件与光电子技术的关系，并通过对光电子技术的概念、特征、发展等方面的介绍，让学生对光电子技术以及光电子材料与器件有一个整体的认识。

第二章激光原理与激光器重点介绍几种典型激光器的材料、结构与工作特性，其主要内容包括三个部分：激光原理简述、典型激光器与激光器的应用。在激光原理简述部分，由于多数电科专业在学习光电子材料与器件课程之前已经修过激光原理等类似课程，所以该部分内容为简略介绍的内容，主要帮助学生回顾激光的特征、历史与光辐射理论等知识点。而第二部分内容典型激光器是本章内容的重中之重，在该部分内容中，将依次向学生介绍固体、气体、液体与半导体这四大类激光器中的典型激光器的结构、特征与工作特性等知识。由于发光二极管与半导体激光器结构与工作原理上的相似，在介绍完半导体激光器后，可以顺理成章地介绍发光二极管的结构与特征。另外，本章最后还简单介绍了激光器的几种常见应用。

太阳能电池虽然是光电探测器中光伏效应的一种特殊应用，但是由于它在现如今光电子技术产业以及光电子器件中的重要地位以及良好的发展趋势，该部分内容被独立成一章。在第三章太阳能电池中，主要分两小节给学生介绍，第一小节介绍当今能源与环境问题以及太阳能的开发和利用，让学生了解当今能源资源的现状以及新能源研究与应用的迫切需求，然后介绍太阳能利用的历史以及发展趋势；第二小节正式介绍太阳能电池的工作原理、结构以及特性等知识。

第四章光通信器件与材料主要介绍的是光通信系统中所用到的有源与无源光器件。本章内容共分为两小节：第一小节介绍光纤通信的基础知识，包括光纤通信的定义，光纤的结构、导光原理、发展历史，以及光纤通信系统的组成与特点。第二小节正式介绍光纤通信系统中所用到的各类光电子器件以及构成这些器件的核心材料。在光纤通信中，最重要的器件当属光纤，所以，本节开始就着重介绍光纤的相关知识，包括它的结构、原理、分类、特征参数与传输特性。然后，又将光纤通信系统中的其它光电子器件分为有源与无源器件两类，并分别介绍了这两类光器件中的代表器件：掺铒光纤放大器与波分复用与解复用器。最后，在本章结尾还介绍了光纤通信系统中其它几种常用光器件，例如光耦合器、光衰减器、光环行器等。

第五章光探测器首先介绍了光电探测器的物理效应、性能参数、噪声；其次，按照光电探测器物理效应的不同一一介绍了几种典型的外光电效应探测器（光电管与光电倍增管）与内光电效应探测器（光电导、光电池与光电二极管）。教学的重心仍然放在对探测器结构、工作原理以及特性等方面。

第六章光显示器件重点介绍四种光显示器：阴极射线管、液晶显示器、等离子显示器与电致发光显示器。

第七章光存储器件主要介绍了现如今最常用的一种光存储系统―― 光盘系统以及其中最总要的器件光盘。

2.3 光电子材料与器件课程的实验教学

光电子材料与器件实验课程的教学要与理论教学紧密相连，并重点介绍理论课上讲解过的光电子材料与器件，实验课程的学时应不低于6学时，开设的时间最好在理论教学完成之后，以保证学生在实验前已对实验器件与实验原理有一定的了解。在实验项目的设定方面，既要保证与理论课程内容的相辅相成，又要尽量避免与其它课程实验项目的重复，造成资源的浪费。例如，许多大学的电科专业都已经将激光原理一课作为该专业的核心专业课程，并配备了相应的激光器实验。在这种情况下，如果在光电子材料与器件实验教学中再次引入激光器的实验内容，不仅消耗了宝贵的实验时间，实验效果也会大大降低。

下面跟大家简单介绍笔者在光电子材料与器件实验教学（6学时）中的实验安排。

（1）实验内容：共包含六个实验项目，它们分别是：光控开关实验、光照度计实验、红外遥控实验、PSD位移测试实验、太阳能充电实验与光纤位移测量系统实验（每个实验1学时）。各实验中都应用到了一个或几个核心光电子器件，这些光电子器件基本涵盖了学生在理论课程中所学到的最为重要的几类器件，例如光控开关实验应用到了光电探测器中的光敏电阻作为核心元器件；而红外遥控实验中用到了发光二极管光源与红外探测器等光电子器件。

（2）实验要求：以往的光电子技术实验往往重视现象的观察与定性分析，但经笔者调研，这种实验方法很难最大限度激发学生的求知欲与动手能力，因此，在对原有的实验指导书进行改良后，笔者自行编写了实验的指导书，并在每个实验项目中加入了一些测量与定量分析的实验内容。例如太阳能充电实验，原来的实验指导书只是观察太阳能充电的效果，但是，在新改良的实验指导书中，要求同学测量不同光源照射下太阳能电池的输出电压与输出电流，并要求学生分析比较其差别。通过这种方式，充分调动学生的实验积极性，在具体的实验教学中也取得了很好的效果。

（3）实验方式：分组实验，共同撰写实验报告。这样，不仅提高实验效率，还能够锻炼学生的团队协作意识。

（4）考核方式：根据每位学生实验完成的情况与实验报告撰写的情况综合评分。

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【关键词】现代通信技术；多维立体教学；工程化

【中图分类号】TN915 【文献标识码】B 【文章编号】2095-3089 (2012)01-0009-01

通信技术正以前所未有的速度得以发展和应用，它与计算机技术相互融合和渗透形成现代通信技术，如卫星通信、微波通信、移动通信、光纤通信等都属于现代通信技术，它与我们息息相关，给我们的工作和生活带来了日新月异的变化。因此，《现代通信技术》课程不仅要在通信工程专业开设，同时还有必要在非通信工程专业开设。

1 现代通信技术课程的目标与内容

《现代通信技术》作为一门为非通信工程专业本科学生开设的课程，是通过知识的加工和优化，在原《现代通信系统》与《通信原理》等课程基础上整合而成，并向应用性方向拓展[1]。由于非通信工程专业的学生没有学习过《现代通信系统》和《通信原理》课程，所以课程目标是“轻理论，重应用”，使学生初步了解关于通信系统的基本概念、数字通信系统的组成；了解现代通信系统中的电信交换、卫星通信、微波通信、移动通信、光纤通信等通信系统的基本原理、组成框架和最新应用内容。

现代通信技术课程由通信网基础技术、电信交换、无线通信、移动通信和光传输网五大主要组成部分[2]，详见图1。



图1 现代通信技术课程主要内容

通信网基础技术包括模拟通信和数字通信（强调数字通信系统）、数字通信系统设计的技术如信源编码技术、信道复用技术等、数字信号的基带传输、调制技术和差错控制技术等；电信交换包括常用的交换方式如电路交换和分组交换、数字程控交换、ISDN（综合业务数字网）和智能网；无线通信包括无线传播的基本特性、无线通信的关键技术、典型的无线通信微波通信系统、卫星通信系统的组成和应用；移动通信包括移动通信的关键技术、典型的移动通信系统GSM、CDMA和3G系统的原理、技术体制及应用发展；光传输网包括管传输系统的组成和原理、SDH光传输网技术、光波分复用技术等。

2 传统的现代通信技术教学方式的特点

传统的教学方法是以知识学科体系为中心，先讲述理论，在进行一些验证性的实验。《现代通信技术》课程的教学方式一致沿袭本科教育中学科体系的教学模式，从通信网基础技术到无线通信、移动通信等，都过于侧重理论，偏重知识的积累，内容丰富，公式与性质多，抽象难懂，这种教学方式的主要特点和弊端如下：

2.1 学生对学习感到枯燥，无法进行创新能力培养。对于现代通信技术课程来说，知识抽象、枯燥，特别是讲到通信原理等摸不着看不见的知识时，学生更是不知所云。很多学生仅仅是被动地在学习，没有主动参与的热情，体会不到学习的乐趣，更谈不上创新能力了。

2.2 教学过程中以原理知识为核心，而忽略了学生的数学功底和理论推导能力，使其缺乏学习的积极性；教学方法也是以传授知识为主，忽视了学生的能力培养和工程设计锻炼，导致知识与能力不协调。

2.3 理论和实际没有很好地联系起来，对知识的实际应用只作点缀，学生动手环节较少，更缺乏现场操作的经验，无法满足岗位需求。

3 现代通信技术课程的教学思路和教学模式

考虑到非通信工程专业的学生基本上没有学习过包括通信原理、信号与系统、随机过程等课程，在教学中必须从实际出发，因材施教，遵循深入浅出、易于理解的原则，力求简洁明了，突出科普性，激发学习兴趣[3]。采取“多挖坑少钻井”的方法，对现代通信技术课程中较深的知识进行必要的删减，比如通信网基础技术中的调制技术、语音编码，电信交换中的数字交换单元的工作原理、信令系统，无线信道特性分析、扩频技术等知识点，只能进行简单的讲解，使学生明白这些知识的基本概念。

3.1 教学内容模块化。

本课程对理论知识不要求过度深入，避免复杂的数学推导，建立模块化的教学模式，参考图1的课程内容，将现代通信技术作为一个整体任务，并按主要内容将这一任务分解成任务模块：通信网基础技术模块、电信交换模块、无线通信模块、移动通信模块和光传输模块，每个模块又分解为几个子模块。每个教学模块都以具体的项目案例引出教学内容，将枯燥的理论教学完全融入到一个个具体的任务中，抽象的知识就得到了具体的体现。这种教学方案不仅可以激发学生的学习兴趣，还可以培养学生分析问题和解决问题的能力。

3.2 教学方法多样化。

课堂教学质量的好坏直接影响到教学效果。“满堂灌”的传统教学方法已经不适应现在以“学生为主体”的课堂，而采用类比引证等深入浅出的方法进行多维立体教学，则可事半功倍，大大提高教学质量。

3.2.1 多维立体教学。

随着多媒体技术的应用，课堂上老师大都使用PPT进行教学，不停地播放幻灯片，授课信息量大，内容多，但这种教学方法很容易忽视学生对内容的理解和接受程度。多维立体教学，就是灵活使用现代教学手段，使用“多媒体+网络+板书”的教学模式，采用多种方法展现抽象的知识点，在图、文、声、像等方面为学生提供直观感受，让他们在短时间内理解和接受大量的最新信息[4]。课堂上，可以充分利用多媒体放映PPT、图片、动画和视频等，课后学生可以登录教学网站下载学习资料，通过网络、论坛与老师进行互动交流。例如，在学习卫星通信时，可以插入卫星通信系统的图片，播放最新卫星通信的相关视频等，让学生直观地理解相关内容。

3.2.2 善于类比。

本课程设计很多的原理、概念，若只是将这些抽象的知识叙述出来则显得枯燥无味，学生不易理解，而将这些知识与现实生活中我们常接触的事物做类比则可以很好地理解[6]。例如，在讲解无线通信中电磁波按照传播方向的分类时可以将其与台球的运动做类比，如图2所示，这样将抽象的看不见摸不着的电磁波也可以很容易的知道它包括直射波、反射波、绕射波和散射波等。

图2 台球的运动

再如，在讲解移动通信中的切换技术时，切换包括软切换和硬切换，什么是切换？什么是软切换？什么是硬切换呢？同样也可以采取类比的方法。假设你在一个工作岗位呆久了，由于这样或那样的原因，想调整一下，但你不能终端工作，直接变成空闲状态，因为你很在乎工作所带来的收益，你不希望这个收益中断（切换的目的就是为了提供无中断的数据传输）。根据岗位变动时，交接工作地开展方式不同可以把岗位变动分为温柔换岗（类似于软切换）和强行换岗（类似于硬切换）。温柔换岗就是在和新的工作岗位进行联系时，旧岗位的工作也不已下载中断，而是进行相应的交接工作；强行换岗就是和旧岗位彻底中断，然后建立和新岗位的联系。根据类比引出软切换和硬切换的概念，学生就很容易理解了。

这种类比的方法不仅可以调节课堂气氛，还可以深入浅出地将抽象难懂的知识让学生在轻松地气氛中理解并掌握。

3.3 教学模式工程化。

近年来，以美国麻省理工学院为首的世界几十所大学展开了CDIO工程教育模式的改革。CDIO是Conceived（构思）、Design（设计）、Implement（实现）、Operate（运作），是“做中学”和“基于项目的教育和学习”的集中概括和抽象表达[5]。该教学模式下，学生是学习主体，教师是教学主导。对于现代通信技术课程，教师首先要明确讲授课程在专业知识结构中的地位和作用，引导学生主动学习。其次，教师要根据学生应掌握的知识和能力，在教学中适当穿插综合性实验，促使学生自己动手，带领学生对卫星地面接收站、通信站等机房进行观摩，使理论知识和实际应用联系起来，培养学生的实际操作能力。在工程化的教学模式理念的指导下，我们可以改变以往重理论轻实践、重视专业知识而忽视创新能力的教学方式，取得良好的教学效果。

参考文献

［1］ 张进，刘亚峰. 高职《现代通信技术》工学结合课程开发探讨［N］. 职业教育研究，2011.1：94~96

［2］ 严晓华. 现代通信技术基础（第二版）［M］.清华大学出版社，2010：1~290

［3］ 周友兵. 高职《数字通信技术与应用》课程建设的探索与时间［N］. 程度航空职业技术学院学报，2009，12（4）

［4］ 王峰，杨凯，王娟等. 多维立体教学法在“通信原理”教学中的应用［J］. 电气电子教学学报，2008（5）

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关键词：光传输技术;专业核心课;应用型人才培养

一、课程定位与教学目标

按照应用网络层次的不同，光纤通信技术可以分为光传输网技术和光接入网技术。为保证教学的系统性和完整性，有必要开设两门课程，分别介绍传输网和接入网中的光纤通信技术。本文主要讨论针对光传输网技术的课程教学改革。“光传输网技术”是面向电子和信息类专业高年级本科生开设的一门重要的专业课程。该课程主要介绍光传输网络的基本架构、光传输网技术的基本原理、常用光传输网设备的硬件结构与技术参数，光传输网相关业务的开通与配置，光传输网络通道保护、复用段保护的工作原理与配置方法，光传输网络的维护及故障定位等内容。课程具有鲜明的承上启下、理论联系实践的特点。一方面，学习该课程之前，学生必须掌握“通信原理”“数据通信原理”“IP网络技术”等基础课程知识。通过本课程的学习，学生可以加深对先学课程中诸如复用技术、交换技术、网络分层等概念的理解程度，为今后的考研深造奠定坚实的理论基础。另一方面，“光传输网技术”是一门面向实践的课程。在本课程的教学过程中，学生可以了解光传输网中常用的网元设备，掌握光传输网设备的配置、维护操作方法，在求职就业时具备更强的竞争力。

二、教学内容

传统的光传输网是电话交换机的配套网络，主要承担话音业务的传输。同步数字体系（SDH）凭借较高的传输速率、较强的网管能力和灵活的自愈保护机制在传统光传输网络中获得广泛应用。高等院校的“光传输网技术”课程历来以SDH作为教学核心内容。时至今日，仍有必要将SDH作为课程教学的主要内容。主要原因有如下两点：1.SDH是第一个在全球范围内建立统一标准的光传输网技术。系统讲解SDH技术，有助于学生理解光传输网中的相关概念，如复用方式、时钟同步原理、基于嵌入式控制通道（ECC）的网管系统、自愈保护机制等。2.现行光传输网中仍保有相当数量的SDH网元设备。熟练掌握SDH设备的配置、维护操作是企业对光传输工程师的基本技能要求。我们在重视SDH教学的同时也应认识到，目前的光传输网中的数据业务早已取代话音业务成为主要的业务类型，而SDH自身的支路接口中并没有对数据接口的支持，注定被新的光传输技术淘汰。必须在“光传输网技术”课程中引入新的教学内容。多业务传送平台（MSTP）是基于SDH平台的多业务节点，在支持话音业务的同时还可实现以太网、异步传输模式（ATM）等业务的接入、处理和传送。MSTP可以视为SDH的过渡产物，教学重点在于对以太网业务的支持，涉及的技术包括链路容量调整机制（LCAS）、通用成帧协议（GFP）、弹性分组环（RPR）。光传送网（OTN）是以DWDM为基础，在光层组织网络的传送网。在帧结构定义及电交叉功能方面，OTN与SDH可谓一脉相承。这部分知识相对简单，教学进度可适当加快。而对OTN独有的光交叉的概念则要进行较全面介绍。3.鉴于目前光传输网业务的全IP化和宽带化的趋势，建议在本课程中加入PTN相关知识的介绍。要开展PTN的教学工作，必须确保学生初步掌握IP网络的基本概念和相关技术。在此基础上，重点讲授多协议标签（MPLS）技术和边缘到边缘的伪线仿真（PWE3）技术的原理与应用。

三、教学方法

1.重视实践教学。如前所述，“光传输网技术”是一门兼具工程应用性和科学技术理论性的课程，而工程应用性最突出的教学特征就是实习与实践性。必须合理安排理论学时与实践学时的比例，提高实践教学学时所占比重，给予学生更多动手实践的机会，在实践中加深对理论知识的理解和学习。2.探索项目式教学方法。项目式教学是一种让学生在教师的指导下通过完成一个完整的项目而进行学习的教学模式。它将传统的学科体系中的知识内容转化为若干个“教学项目”，围绕项目组织学生开展教学，使学生通过自主学习直接参与项目实施的全过程，主动了解项目中的每个技术环节，对项目完成后取得的成果进行总结评价，掌握知识点，实现“做中学”的教学效果。3.开展校企合作。了解企业的人才需求，借鉴企业的培训经验，是高校培养应用型人才，提升学生就业能力的重要途径。就“光传输网技术”课程而言，一方面购置华为、中兴等业内主流企业的光传输设备用于实践环节的教学，为学生提供零距离接触实际设备的机会；另一方面，在项目式教学的选题上可借鉴企业的真实案例，摒弃脱离实际的“伪实践教学”。此外，参考光传输工程师职业资格标准修订教学内容，鼓励学生考取业内认可的企业职业资格认证，激发学生的学习热情。

综上所述，光传输技术是高等院校电子和信息类专业的一门核心专业课程。该课程的教学内容随通信技术的发展而不断更新，教学方法强调动手实践，可将它视为探索和践行应用型人才培养模式的典型课程。对于光传输技术的教学改革，我们应予以持续关注。

参考文献：

[1]苏义祥，等.工科院校专业课实习实践教学模式探讨[J].大学教育，2015

[2]汪建丰，等.本科专业理论课程实施项目式教学的理论与实践[J].现代教育科学，2012

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Abstract: Along with our country comprehensive promotion of smart grid construction, during the "12th Five-Year Plan" will be basically completed safety, energy saving and environmental protection, advanced technology, standardized management of the new type of rural power grid. The county power grid, this is after the end of the last century the rural reconstruction after another large-scale upgrading, in rural development is not only an opportunity, but also a stern challenge. Regional economic development, the power first, how to seize the opportunity to upgrade power grid, solve the existing problems, to build a strong power grid, builds the good foundation for the regional political, economic development, we must seriously consider the issue.

Key words: intelligent; grid; distribution; upgrade

中图分类号：TU994 文献标识码：文章编号前言：

当前，随着国家在西部大开发的政策引导，小型城市及农村的现代化工业、农业正在崛起，使得中低压电网配置与当地经济发展之间的矛盾日趋突出。“十二五”期间，国家将安排4100亿元用于农网改造，因此，如何把握好新一轮农网改造升级的机遇，有效提高农网的供电能力和安全性，促进新兴能源的快速发展，以及实现节能减排目标，是电力企业深入思考和探讨的一个问题。文章阐述了智能化农网的基本概念，介绍了目前西部一些地区县级电网的现状和存在的一些问题，分析了配网自动化建设中需要注意的问题，提出了适用于县级电网智能化升级改造的建设方案。

 1 农网智能化的含义

  农网智能化的基本特征是技术上体现信息化、自动化、互动化，管理上体现集团化、集约化、精益化、标准化。信息化是指在农网中体现为有效整合农电管理信息资源，消除信息孤岛，依靠农网智能通信手段，利用信息集成技术解决方案，为农电业务一体化管理提供智能决策支持。自动化是指在农网中体现为适应农网特点和运行环境，适度提高农网智能装备水平，依靠面向多点分散数据的低成本高可靠通信系统、实用化高效信息采集传输及集成应用自动化与优化运行系统，实现农网自动化运行控制与管理水平提升。互动化是指在农网中体现为电力供应与农村社会发展需要相适应，采用智能用电与互动化新技术，通过信息实时沟通分析，为用户提供透明、友好、便捷、安全的服务，实现农村分布式电源和储能装置的灵活接入，促进电能的安全、高效、环保应用。

  2 县级电网现状

  在上世纪末全国农网改造中，对县级电网的供电设施进行了全面升级。以河南某供电分公司为例，通过当时的升级改造，在中压配网线路分段和分支上采用了真空开关，建成了农网首个环网供电线路，并取得了线路损耗明显下降，电压质量和供电可靠性显著提高的良好效果。但是随着城市的现代化建设、工业的发展、居民生活水平的不断提高，这些老旧的电网构架、配变台区的布点、设备的功能已不能满足目前用户的要求。

  2.1 中低压配网构架布置不合理

  县城配网馈路供电辐射半径远远超过承受能力数倍，电源单一，10kV配网线路N-1比例过低，发生故障后引起大范围停电的风险较大。配电台区布置供电半径远远超过250M，配变容量配备不足，低压导线截面制约负荷发展裕度，对居民生活产生一定影响。

  2.2 设备落后，电网升级发展基础薄弱

  虽然一些县级配网较早实现了环网供电，但是在联络、分段、分支的开关选型上，10kV真空开关没有监测、保护、控制测量接口，保护的整定不能按负荷阶梯型来整定。配变没有监测、保护、远抄接口，中压配网一旦出现故障，仍然采用全线人工逐段排查，工作效率低，停电时间长，经济损失大。

  2.3 低压配网导线载面偏小，集装箱安装方式缺陷多

  虽然在上世纪90年代的电网改造中，县城城网就采取了电缆下线，电度表集中安装，但随着居民生活水平的提高，负荷的自然增率以每年20%递增，每户居民最高负荷可达7kW，之前选用的电缆已无法承担目前的负荷。加之低压供电半径偏长，电压质量无法保证。

  2.4 电网规划缺乏前瞻性

  由于有些地方发展较为滞后，因此，电网的规划水平受到经济、信息、技术、人才等多方面的制约。尤其是缺乏与发达地区的技术交流，缺少专业的技术人才来管理和维护引入的先进系统，多种因素导致西部县级电网结构和运行水平都处于较为落后的状态。

  3 县级配网自动化建设需要注意的问题

  3.1 一般县级电网的规模不大，在开展配网自动化建设时，应该遵循稳定可靠、实用、先进性与经济性相结合的原则，避免追求配电自动化系统的大而全和盲目建设。

  3.2 从经济方面考虑，县级电网配网自动化建设要有针对性，抓住要解决的重点问题，避免建设结构复杂的自动化系统，否则一方面投入大，另一方面维护起来也比较吃力。

  3.3 根据以往配网自动化建设的经验，通信是配网自动化的瓶颈。已有的配电自动化系统中，往往由于通信通道故障，导致已有的系统运行结果不理想，甚至瘫痪。尤其是一些采用光纤通信的系统，由于光缆运行环境不好，容易受外力的破坏而中断。所以，通信的管理和维护，是维持配网自动化正常运转的重中之重。 

3.4 在方案选择上，不仅要注重故障处理的效果，还要关注达到这些效果所需要具备的条件，考虑各种情况下的可靠性。因为有些系统发挥正常的故障处理功能需要具备许多条件。例如单一的主站集中控制的处理模式，这种模式要正常功能发挥必须同时满足以下条件：通信信道完好；主站计算机软硬件系统稳定正常；故障处理基于的计算机上的配网网络拓扑结构与现场一致；现场FTU设备和通信装置运行正常。但问题是上述4个要素经常不能同时得到满足。因此，在方案选择时要深入分析，选择适合自身条件的建设方案。

  3.5 配网自动化涉及的技术专业面比较宽，所以在配网自动化建设中，要注重专业技术人才的培养和队伍的组建，为后期的技术维护奠定基础。

  4 县级配网的自动化建设方案

  4.1 基于故障指示器的故障定位系统

  故障指示器通过检测短路电流的特征来判别短路故障。通过在分支点和用户进线等处安装短路故障指示器，可以在故障后借助于指示器的指示，迅速确定故障分支和区段，大幅度减少了寻找故障点的时间，有利于快速排除故障，恢复正常供电，提高了供电可靠性。近年来还发展了具有同时检测单相接地故障和相间短路故障的的二合一故障指示器，使得指示器的功能进一步扩展，而且它的通信可以采用GSM短信方式、GPRS／CDMA等通信方式，所以在此基础上配合安装一定数量的通信终端，可以将故障指示器的动作状态发送到控制中心，在控制中心的计算机地理图上或单线图上直接定位故障点，大大提高了故障指示器定位故障的自动化程度和故障处理效率，是一种最经济实用的自动化方案。这种方案不需要改造一次设备，主要是在现有设备条件的基础上加装故障指示器和通信终端，就可以初步实现故障的快速定位，减少故障巡查和故障处理时间，而且投资省，见效快，容易实施，也容易推广。

  4.2 在故障定位系统基础上升级的二遥方案

  这种方案是在第一种方案的基础上增加监测终端，除了具有第一种方案的功能外，可以实时监测电流和开关状态，实现对电网的基本监测。在故障自动定位系统的基础上增加线路电流的测量和监测，在很多情况下可以更进一步满足我们对配网的基本监测要求。而利用故障指示器本身作为电流测量探头，正常情况下监测负荷电流并定时上送，故障情况下检测故障电流并给出故障指示的技术已经获得突破，将大大提高该自动化方案的实用性，使得我们不需要对现有任何一次设备进行改造，即可实现对配网的两遥监测（遥测、遥信）。事实上，大多数需要遥测的地方，只要监测负荷电流，已经可以满足我们对配网的监测要求。对于县级电网而言，这种方案采用GPRS／CDMA等通信方式基本就能满足需要。

  4.3 分布式智能控制方案

  这种方案主要是用智能控制器配合电动开关，实现故障自动隔离和自动转供电，是在原来的电压分断器、电流分断器、重合器技术基础之上发展出的一种技术，投资省、见效快、可靠性高，不需要通讯。通过给电动负荷开关、断路器配置一台智能自动化装置，综合监测线路电流、开关两侧电压、结合开关状态的检测，在故障情况下可以自主判断故障位置，自动跳开故障区段的两侧开关，自动合上联络开关，实现故障区段的自动隔离和非故障区域的恢复供电。如果在这种方案的基础上增加通信装置，可以自动升级为标准的FTU，实现三遥（遥测、遥信、遥控）功能，比较适合手拉手供电的环网系统使用。

  4.4 具有通信功能的分布式智能控制方案

  这种方案是在第三种方案的基础上，增加局部光纤通信，环网内的各FTU互相交互信息，在故障后毫秒级的时间内直接跳开离故障点最近的两侧开关，而变电站出线开关并不需要跳闸，这使得停电区域最小，同时联络开关自动合闸转供，保证停电时间最短，而且这种方案即使在网络通信失效的情况下，该环网中的设备会自动转为第三种方案工作，从而保证故障处理的功能不会丧失。这种方案的特点是停电范围最小、停电时间最短、效率高、投资省、见效快、可靠性高，适合具有光纤通信通道的场合，对供电可靠性要求较高的电网可以考虑使用这种方案。