發(fā)布時(shí)間：2023-03-20 16:16:52
序言：寫(xiě)作是分享個(gè)人見(jiàn)解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的光通信技術(shù)論文樣本，期待這些樣本能夠?yàn)槟峁┴S富的參考和啟發(fā)，請(qǐng)盡情閱讀。
隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異，互聯(lián)網(wǎng)的大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、平臺(tái)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)將人類帶入了高速的信息時(shí)代，互聯(lián)網(wǎng)和通信方式改變著人們的生活、工作方式，通信方式發(fā)生了質(zhì)的飛躍。同時(shí)，人們對(duì)通信系統(tǒng)的傳輸性能，也提出了更高的要求。通信方式從電纜通信、微波通信、光纖通信，再到目前的研究熱點(diǎn)高速光纖通信。光纖通信是三大支柱通信方式的主體。光纖通信系統(tǒng)，顧名思義，是利用光作為載波、以光纖作為傳輸媒介進(jìn)行傳輸信息的通信系統(tǒng)，光纖實(shí)際上是一種極細(xì)的光導(dǎo)纖維，由純度很高的玻璃拉制而成。普通光纖通信的傳輸速率一般是10Gb/s，高速光纖通信的傳輸速率可達(dá)到40Gb/s、160Gb/s甚至更高。事實(shí)上，在光纖通信的不同發(fā)展階段，高速的含義是不同的。目前通常把STM-16等級(jí)以上的系統(tǒng)稱為高速光纖通信系統(tǒng)，也有人稱之為超高速光纖通信系統(tǒng)。光纖通信作為當(dāng)前三大通信方式的主體，有著較為明顯的優(yōu)勢(shì)：光纖通信的頻帶較寬，可用帶寬約50000GHz，容量大可同時(shí)傳輸更多的路數(shù)；光纖通信比任何的傳輸都具有更小的損耗，損耗小帶來(lái)的直接好處就是中繼距離長(zhǎng)，傳輸穩(wěn)定可靠；另外抗電磁干擾性強(qiáng)、保密性好。
2高速光纖通信系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)
高速光纖通信系統(tǒng)快速發(fā)展，并得到廣泛應(yīng)用的同時(shí)，也存在著一些問(wèn)題。比如光信噪比（OSNR），OSNR是光纖信號(hào)與噪聲的比值，OSNR的大小直接影響傳輸信號(hào)質(zhì)量的優(yōu)劣，OSNR過(guò)大，傳輸距離會(huì)相應(yīng)減小。另外，色散、非線性效應(yīng)等問(wèn)題也是影響高速光纖通信傳輸?shù)闹饕蛩亍Ｉ?huì)使脈沖展寬、強(qiáng)度降低，增大誤碼率，信號(hào)畸變失真，直接降低通信質(zhì)量。色散一般分為兩類：群速度色散和偏振模色散（PMD）。群速度色散和偏振模色散效應(yīng)對(duì)系統(tǒng)的傳輸性能、傳輸速率和傳輸距離都會(huì)有明顯的損害。PMD的問(wèn)題在以往的光纖傳輸中就存在，傳輸速率越高，PMD的影響也越加明顯。光纖傳輸?shù)乃p、消耗和色散與光纖長(zhǎng)度為線性關(guān)系，光纖的帶寬與光纖長(zhǎng)度為非線性關(guān)系，這一非線性關(guān)系即為非線性效應(yīng)。非線性效應(yīng)分為散射效應(yīng)、與折射密切相關(guān)的自相位調(diào)制SPM、交叉相位調(diào)制XPM和四波混頻效應(yīng)FWM，其中XPM和FWM對(duì)系統(tǒng)影響較為嚴(yán)重。因此，研究OSNR、色散和非線性效應(yīng)問(wèn)題是解決高速光纖通信系統(tǒng)高質(zhì)量傳輸?shù)年P(guān)鍵技術(shù)。
3高速光纖通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)
從光纖技術(shù)的使用狀況進(jìn)行分析，光纖通信技術(shù)作為激光通信技術(shù)的一部分，效率高、便捷、成本低是其基本特點(diǎn)，被各領(lǐng)域廣泛使用。最初的通信行業(yè)中，作為電磁波的光就已經(jīng)得到廣泛運(yùn)用，這使得通信的技術(shù)水準(zhǔn)上了一個(gè)新的臺(tái)階。通常來(lái)講，主要有兩種不同的情況通過(guò)光進(jìn)行通信，一是激光大氣，其光源是激光，主要是將信息經(jīng)過(guò)調(diào)制光的機(jī)器轉(zhuǎn)變成信號(hào)，然后通過(guò)光學(xué)天線進(jìn)行發(fā)送，接受信息的設(shè)備也是匹配的，如此信息就通過(guò)激光完成了傳播。此類通信方式受溫度和大氣的制約，傳輸?shù)木嚯x不宜過(guò)大，所以，這種通信方式多適用于指定區(qū)域內(nèi)。二是導(dǎo)光纖維，這種纖維通過(guò)玻璃拉直后進(jìn)行信息的傳輸，也就是我們通常所指的光纖通信。
2、電力通信網(wǎng)的構(gòu)成及特點(diǎn)
微波、光纖以及衛(wèi)星電路是當(dāng)前電力通信技術(shù)中的主要干線，電力系統(tǒng)特有的光纜和電力線載波等方式是不同支路完成通信的主要載體，并采用明線、電纜、無(wú)線等多種通信手段及程控交換機(jī)、調(diào)度總機(jī)等設(shè)備組成的多用戶、多功能的綜合通信網(wǎng)。電力通信的主要包括以下幾種方式。
2.1電力線載波通信
對(duì)工頻電流的傳輸是電力線路的工作重點(diǎn)。電力線載波完成通信的工作原理是：利用載波機(jī)將需要傳輸?shù)男畔⑥D(zhuǎn)換為高頻的弱電流，然后通過(guò)電力線路完成傳輸，其特點(diǎn)是：投資少、可靠性強(qiáng)、收效快，并且可以與電網(wǎng)同步發(fā)展建設(shè)。另外，此類通信方法還可以通過(guò)電力線將底線架空的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)載波信號(hào)的傳送，這叫絕緣地線載波法，這種載波方法與傳統(tǒng)方法相比，具有脫離線路故障以及線路停電等因素的制約的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)，這種絕緣地線還可以在很大程度上起到省電的作用。
2.2光纖通信
由于光纖通信具有抗電磁干擾能力強(qiáng)、傳輸容量大、頻帶寬、傳輸衰耗小等諸多優(yōu)點(diǎn),它一問(wèn)世便首先在電力部門(mén)得到應(yīng)用并迅速發(fā)展。除普通光纖外,一些專用特種光纖也在電力通信中大量使用。電力通信不僅包括上面兩種，還包括音頻電纜、曾經(jīng)的明線電話和當(dāng)前流行的擴(kuò)頻通信等。與專供通信的專門(mén)網(wǎng)絡(luò)不通，電力通信的主要特點(diǎn)是：對(duì)靈活性與可靠性提出了更高的要求；種類繁多、信息傳輸量少、強(qiáng)大的實(shí)時(shí)性；抗沖擊性強(qiáng)；具有更復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造；機(jī)房多為無(wú)人看守、通信的范圍廣大。
3、光纖通信技術(shù)在電力通信中的應(yīng)用
（1）光纖具有比電纜以及銅線更寬的頻帶面，傳輸?shù)膶拵л^大，這對(duì)傳輸?shù)男畔⒘亢蛡鬏斔俣榷际钟欣Ｈ祟惖男枨笤谛畔⒓夹g(shù)的推動(dòng)下日益增加，這也對(duì)電力通信的網(wǎng)絡(luò)提出了更高的要求，使其面臨的任務(wù)更加艱巨。當(dāng)前電力系統(tǒng)飛速發(fā)展、電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、信息化建設(shè)日趨完善，這對(duì)電力系統(tǒng)的信息量傳輸提出了更高的要求。因此，在整個(gè)電力通信中，具有較大傳輸量?jī)?yōu)勢(shì)的光纖通信技術(shù)起到了關(guān)鍵性的作用。
（2）光纖通信技術(shù)在信息的傳輸過(guò)程中損耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其他材質(zhì)的傳輸材料，還有光纖可以長(zhǎng)距離傳輸，也就是說(shuō)光纖通信技術(shù)可以在脫離中繼站的情況下實(shí)現(xiàn)信息的遠(yuǎn)距離傳輸，大大的減少了中繼站的建設(shè)費(fèi)用。在國(guó)家經(jīng)濟(jì)的推動(dòng)下，電力通信設(shè)計(jì)的范圍也越來(lái)越廣，常見(jiàn)的事例有：偏遠(yuǎn)鄉(xiāng)村日益發(fā)展的有線電視，不斷更新的數(shù)字電視等，當(dāng)前中國(guó)，電信干線傳輸、電力通信和廣播電視等網(wǎng)絡(luò)的覆蓋面積越來(lái)越廣，規(guī)模越來(lái)越大，工程體系越來(lái)越繁雜。大規(guī)模的使用光纖通信技術(shù)，可以降低傳輸損耗、降低中繼站數(shù)量，節(jié)省建站資金等。
（3）光纖具有抗腐蝕和絕緣的特性，并且在傳輸信號(hào)的過(guò)程中具有抗干擾、防竊聽(tīng)、防泄漏信息的優(yōu)勢(shì)，這在很大程度上對(duì)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定安全起了保護(hù)作用，這對(duì)社會(huì)運(yùn)行的正常與否也有決定性的作用。
（4）相對(duì)于其他公用網(wǎng)公司，電力系統(tǒng)在通信技術(shù)方面有著自己的要求，所以通常電力通信在建設(shè)過(guò)程中，會(huì)根據(jù)其特有的要求采用不同類型的光纖進(jìn)行通信建設(shè)。ADSS與OPGW是當(dāng)前中國(guó)特種光纜的類型，這種特種通信光纜主要服務(wù)于電力通信。其與眾不同的結(jié)構(gòu)與安裝情況決定了其與其他光纜的不同，這種材料的價(jià)格成本比較昂貴，但它具有低損耗、長(zhǎng)壽命、較強(qiáng)安全性和與地線復(fù)合等優(yōu)勢(shì)，這在很大程度上節(jié)省了建設(shè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的成本，并且使電力通信的質(zhì)量得到了質(zhì)的飛越。
4、結(jié)語(yǔ)
摘要：本文針對(duì)光纖通信技術(shù)的發(fā)展及趨勢(shì)展開(kāi)研究，分別介紹了光纖通信技術(shù)的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀，以及光纖通信技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)一些先進(jìn)的光纖通信技術(shù)進(jìn)行了介紹。
關(guān)鍵詞：光纖通信技術(shù)發(fā)展歷史現(xiàn)狀發(fā)展趨勢(shì)
1、導(dǎo)言
目前，在實(shí)際運(yùn)用中相當(dāng)有前途的一種通信技術(shù)之一，即光纖通信技術(shù)已成為現(xiàn)代化通信非常重要的支柱。作為全球新一代信息技術(shù)革命的重要標(biāo)志之一，光纖通信技術(shù)已經(jīng)變?yōu)楫?dāng)今信息社會(huì)中各種多樣且復(fù)雜的信息的主要傳輸媒介，并深刻的、廣泛的改變了信息網(wǎng)架構(gòu)的整體面貌，以現(xiàn)代信息社會(huì)最堅(jiān)實(shí)的通信基礎(chǔ)的身份，向世人展現(xiàn)了其無(wú)限美好的發(fā)展前景。
自上世紀(jì)光纖通信技術(shù)在全球問(wèn)世以來(lái)，整個(gè)的信息通訊領(lǐng)域發(fā)生了本質(zhì)的、革命性的變革，光纖通信技術(shù)以光波作為信息傳輸?shù)妮d體，以光纖硬件作為信息傳輸媒介，因?yàn)樾畔鬏旑l帶比較寬，所以它的主要特點(diǎn)是:通信達(dá)到了高速率和大容量，且損耗低、體積小、重量輕，還有抗電磁干擾和不易串音等一系列優(yōu)點(diǎn)，從而備受通信領(lǐng)域?qū)I(yè)人士青睞，發(fā)展也異常迅猛。
2、光纖通信技術(shù)的發(fā)展歷史總結(jié)
近十幾年來(lái)，光纖通信技術(shù)有了長(zhǎng)足的進(jìn)展，其中的新技術(shù)也不斷被發(fā)掘，大大提高了傳統(tǒng)意義上的通信能力，這使得光纖通信技術(shù)在更大的范圍內(nèi)得到了應(yīng)用。
光纖通信技術(shù)是指把光波作為信息傳輸?shù)妮d波，以光纖作為信息傳輸?shù)拿浇椋瑢⑿畔⑦M(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)發(fā)送的現(xiàn)代通信方式。光纖通信技術(shù)的誕生及深入發(fā)展是信息通信史上一次重要的改革。光纖通信技術(shù)從理論提出到工程領(lǐng)域的技術(shù)實(shí)現(xiàn)，再到今天高速光纖通信的實(shí)現(xiàn)，前后經(jīng)歷了幾十年的時(shí)間。
上世紀(jì)六十年代開(kāi)始的光纖通信技術(shù)最開(kāi)始起源于國(guó)外，當(dāng)時(shí)研制的光纖損耗高達(dá)400分貝/千米，后來(lái)，英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)電信研究所提出，在理論上光纖損耗能夠降低到20分貝/千米，然后，日本緊接著研制出通信光纖的損耗是100分貝/千米，康寧公司基于粉末法研制出了損耗在20分貝/千米以下的石英光纖，到最近的摻鍺石英光纖的損耗降低至0.2分貝/千米，已經(jīng)接近了石英光纖理論上提出的損耗極限。
由以上光纖通信技術(shù)的發(fā)展歷程，可以把光纖通信技術(shù)分為大致五個(gè)階段，即850納米波段的多模光波，到1310納米多模光纖，到1310納米單模光纖，再到1550納米單模光纖，最后是長(zhǎng)距離進(jìn)行傳輸?shù)墓饫w通信技術(shù)。
3、光纖通信技術(shù)的現(xiàn)狀研究
(1)光纖通信技術(shù)中的波分復(fù)用技術(shù)。即WDM，充分利用了單模光纖低損耗區(qū)的優(yōu)勢(shì)，獲得了大的帶寬資源。波分復(fù)用技術(shù)基于每一信道光波的頻率和波長(zhǎng)不同等情況出發(fā)，把光纖的低損耗窗口規(guī)劃為許多個(gè)單獨(dú)的通信管道，并在發(fā)送端設(shè)置了波分復(fù)用器，將波長(zhǎng)不同的信號(hào)集合到一起送入單根光纖中，再進(jìn)行信息的傳輸，而接收端的波分復(fù)用器把這些承載著多種不同信號(hào)的、波長(zhǎng)不同的光載波再進(jìn)行分離。
（2)光纖通信技術(shù)中的光纖接入技術(shù)。光纖接入網(wǎng)技術(shù)是信息傳輸技術(shù)的一個(gè)嶄新的嘗試，它實(shí)現(xiàn)了普遍意義上的高速化信息傳輸，滿足了廣大民眾對(duì)信息傳輸速度的要求，主要由寬帶的主干傳輸網(wǎng)絡(luò)和用戶接入兩部分組成。其中后者起著更為關(guān)鍵的作用，即FTTH(意思是光纖到戶)，作為光纖寬帶接入的最后環(huán)節(jié)，負(fù)責(zé)完成全光接入的重要任務(wù)，基于光纖寬帶的相關(guān)特性，為通信接收端的用戶提供了所需的不受限制的帶寬資源。
4、光纖通信技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
下面介紹在未來(lái)將會(huì)大有發(fā)展的幾種光纖通信技術(shù)，如下圖1所示。
（1）光接入網(wǎng)通信技術(shù)的更進(jìn)一步發(fā)展?，F(xiàn)存技術(shù)上的接入網(wǎng)依舊是雙絞線銅線的連接，仍然是原始的、落后的模擬系統(tǒng)，而網(wǎng)絡(luò)中的光接入技術(shù)的應(yīng)用使其成為了全數(shù)字化的，且高度集成的智能化網(wǎng)絡(luò)。
光接入網(wǎng)通信技術(shù)所要達(dá)到的主要目標(biāo)有:最大程度的使維護(hù)費(fèi)用得到降低，故障率得到明顯下降;可以用于新設(shè)備的開(kāi)發(fā)和新收入的不斷增加;與本地網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，達(dá)到減少節(jié)點(diǎn)數(shù)目和擴(kuò)大覆蓋面范圍的目的;通過(guò)光網(wǎng)絡(luò)的建立，為多媒體時(shí)代的到來(lái)做好準(zhǔn)備;另外，可以最大化的利用光纖本身的一些優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)。
（2）光纖通信技術(shù)中光傳輸與交換技術(shù)的融合一光接入網(wǎng)通信技術(shù)的后延?；谏鲜龉饨尤刖W(wǎng)通訊技術(shù)的成熟發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)的核心架構(gòu)己經(jīng)得到了翻天覆地的改變，并正在日新月異的變化發(fā)展著，在交換和傳輸兩方面來(lái)講也都早已進(jìn)行了好幾代的更新。光接入網(wǎng)技術(shù)和光輸與交換技術(shù)的融合技術(shù)，前者較后者在技術(shù)應(yīng)用上有了一些技術(shù)上改進(jìn)，從而也就提高了全網(wǎng)的往前的進(jìn)一步有效發(fā)展，但此項(xiàng)技術(shù)相對(duì)來(lái)講仍不成熟。
（3）新一代的光纖在光纖通信技術(shù)中的應(yīng)用。傳統(tǒng)意義上的G.652單模光纖已經(jīng)在長(zhǎng)距離且超高速的傳送網(wǎng)絡(luò)發(fā)展中表現(xiàn)出了力不從心的缺點(diǎn)，新一代光纖的研發(fā)己成為當(dāng)今務(wù)實(shí)之需，它也構(gòu)成了新一代網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工作的一個(gè)重要組成部分。在目前普遍需求的干線網(wǎng)和城域網(wǎng)的背景下，基于不同的發(fā)展需要，己經(jīng)發(fā)展出了兩種新一代光纖一非零色散光纖和全波光纖。
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(kāi)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)。現(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(kāi)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(kāi)發(fā)大容量的光開(kāi)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(kāi)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(kāi)關(guān)、熱光開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)。目前,由于這些光開(kāi)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(kāi)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_(kāi)關(guān)有機(jī)械的、半導(dǎo)體的和熱光開(kāi)關(guān)等。近來(lái),采用集成技術(shù),開(kāi)發(fā)出MEM微電機(jī)光開(kāi)關(guān),其體積小到mm。已開(kāi)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(kāi)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(kāi)關(guān)陣列等。已開(kāi)發(fā)出640x640半導(dǎo)體光開(kāi)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摹Ｄ壳罢诎l(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(kāi)關(guān);1x128熱光開(kāi)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(kāi)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。現(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。
光通信技術(shù)是當(dāng)今信息技術(shù)領(lǐng)域的前沿與支撐技術(shù)之一。2013年，國(guó)務(wù)院頒布“寬帶中國(guó)”計(jì)劃，進(jìn)一步提升了光通信技術(shù)在國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略中的地位。簡(jiǎn)言之，光通信技術(shù)是光纖技術(shù)與通信技術(shù)的綜合體，它具有高速、大容量的優(yōu)點(diǎn)，但亦存在高成本、高復(fù)雜度和多學(xué)科交叉的特點(diǎn)。這成為該門(mén)課程實(shí)踐教學(xué)開(kāi)展的主要困難。而且，對(duì)于省屬地方高等院校，同時(shí)面臨生源基數(shù)大、實(shí)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)費(fèi)短缺、設(shè)備更新緩慢等難題，使得該問(wèn)題更加凸顯。為緩解這一問(wèn)題所帶來(lái)的影響，基于專業(yè)光通信仿真軟件，引入虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)必然趨勢(shì)。
一、虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的背景與意義
作者所在的黑龍江大學(xué)電子工程學(xué)院，《光通信技術(shù)》實(shí)驗(yàn)需為兩個(gè)本科專業(yè)（光電子技術(shù)系和通信工程系）學(xué)生（約180人/年）提供課程資源。原有《光通信技術(shù)》包含“光纖低損耗熔接”“光纖纖芯分布測(cè)量”“光纖微彎損耗測(cè)量”“光時(shí)域分布反射測(cè)量”和“可視光通信傳輸系統(tǒng)演示”5個(gè)基礎(chǔ)專業(yè)實(shí)驗(yàn)，僅能覆蓋《光纖技術(shù)》和《光通信技術(shù)》兩門(mén)專業(yè)必修課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)，學(xué)生缺乏對(duì)“光電子器件”應(yīng)用的認(rèn)知。而且，光纖與光通信技術(shù)是本專業(yè)最重要的兩個(gè)研究方向之一，是專業(yè)學(xué)生就業(yè)與求學(xué)的主要支撐技術(shù)。近10年來(lái)，光通信技術(shù)在“光傳輸”“光交換”“光接入”和“可見(jiàn)光電力線通信”等領(lǐng)域高速發(fā)展。然而，現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備多購(gòu)置于2001年，部分已陳舊、老化。與此同時(shí)，面臨教學(xué)經(jīng)費(fèi)不足，設(shè)備臺(tái)套數(shù)有限，儀器價(jià)格昂貴，由于普通高校擴(kuò)招導(dǎo)致生源劇增的雙重壓力，對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容無(wú)法得到更新，課程講授內(nèi)容與實(shí)驗(yàn)教學(xué)脫節(jié)，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣低下。
圖1 原有專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)方案
與之相比，專業(yè)仿真軟件具有價(jià)格低廉，覆蓋領(lǐng)域廣，專業(yè)性強(qiáng)，靈活性、操作性好等系列優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)光放大器設(shè)計(jì)，光電轉(zhuǎn)換器件測(cè)試，多光通信系統(tǒng)實(shí)時(shí)在線模擬等功能，與本專業(yè)光纖技術(shù)、光電器件與檢測(cè)、光通信技術(shù)課程內(nèi)容吻合。鑒于此，將虛擬實(shí)驗(yàn)與原有的專業(yè)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，以專業(yè)實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，虛擬實(shí)驗(yàn)為進(jìn)階，二者相互補(bǔ)充、取長(zhǎng)補(bǔ)短，將可有效緩解專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中所面臨的困難。
二、虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的具體實(shí)施方法
（一）方案設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)室建設(shè)
1.保留原有的“光纖低損耗熔接”“光纖纖芯分布測(cè)量”“光纖微彎損耗測(cè)量”作為基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，刪除“光時(shí)域分布反射測(cè)量”和“可視光通信傳輸系統(tǒng)演示”兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，節(jié)省6學(xué)時(shí)的課程資源。
2.開(kāi)設(shè)“光通信仿真設(shè)計(jì)”課程設(shè)計(jì)，以虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式提高學(xué)生對(duì)于“光通信系統(tǒng)架構(gòu)”“光纖放大器設(shè)計(jì)”“光電子器件工作特性”的掌握能力。課程設(shè)計(jì)采用機(jī)房集中教學(xué)模式，包含“光發(fā)射機(jī)/光接收機(jī)的實(shí)現(xiàn)”，“誤碼率與質(zhì)量因子評(píng)價(jià)”“色散補(bǔ)償特性測(cè)試”“光放大器性能優(yōu)化”“格式生成與轉(zhuǎn)換”五個(gè)模塊，共計(jì)32學(xué)時(shí)。其中，講授學(xué)時(shí)8學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)24學(xué)時(shí)，第一、二模塊為必選，后三個(gè)模塊至少任選其一。
3.將原有機(jī)房進(jìn)行升級(jí)與改造，新購(gòu)置計(jì)算機(jī)50臺(tái)套，服務(wù)器1臺(tái)套，投影教學(xué)設(shè)備1臺(tái)套。更新原有網(wǎng)絡(luò)布線與系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)教師與學(xué)生互動(dòng)能力，提升學(xué)生間的交互學(xué)習(xí)能力，改善學(xué)生個(gè)人的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)平臺(tái)環(huán)境。購(gòu)置專業(yè)光通信仿真軟件OptiSystem（12.0版）1套，可同時(shí)滿足30人在線仿真需求。
圖2 虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案
（二）虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)施方法
在實(shí)際的教學(xué)過(guò)程中，該門(mén)課程對(duì)于光電子技術(shù)專業(yè)學(xué)生（年均60人）為必修課程，分成2個(gè)教學(xué)班級(jí)循環(huán)教學(xué)；對(duì)于通信工程專業(yè)學(xué)生為選修課程，根據(jù)以往統(tǒng)計(jì)，選修課程人員約60―80人，亦分成2個(gè)教學(xué)班級(jí)循環(huán)教學(xué)。除講授8學(xué)時(shí)外，學(xué)生需在2周內(nèi)完成24實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)，教學(xué)資源采用開(kāi)放模式提供，學(xué)生可自行安排學(xué)習(xí)時(shí)間，學(xué)時(shí)計(jì)算由智能管理系統(tǒng)完成。教學(xué)模式除課上教學(xué)、實(shí)驗(yàn)外，還包括師生在線交流與在線答疑。課程考試采用報(bào)告模式提交，3人一組，需分工明確，格式統(tǒng)一，數(shù)據(jù)與分析清楚有效。
圖3 虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)施與執(zhí)行
三、效果與評(píng)價(jià)
對(duì)于通信工程專業(yè)，該門(mén)課程設(shè)置在第六學(xué)期，需學(xué)習(xí)前期的光纖基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)。對(duì)于光電子技術(shù)專業(yè)，該門(mén)課程設(shè)置在第七學(xué)期。作為中間環(huán)節(jié)，他是專業(yè)實(shí)驗(yàn)的進(jìn)階，同時(shí)作為本科畢業(yè)設(shè)計(jì)的前期訓(xùn)練，起到承上啟下作用。運(yùn)行一年來(lái)，效果顯著。主要體現(xiàn)在：（1）增加了實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，緩解了實(shí)驗(yàn)設(shè)備臺(tái)套數(shù)少的困難，提升了學(xué)生的實(shí)踐實(shí)訓(xùn)能力；（2）完成了課堂教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的完整對(duì)接，教學(xué)內(nèi)容與深度得到進(jìn)一步提升；（3）激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，為教師的科學(xué)研究提供有效輔助。截至2014年12月，已有11名專業(yè)學(xué)生參與到教師的科研團(tuán)隊(duì)中，并在光通信設(shè)計(jì)領(lǐng)域發(fā)表EI檢索科研論文3篇，申報(bào)發(fā)明專利1項(xiàng)，獲授權(quán)實(shí)用新型專利2項(xiàng)，獲批省級(jí)、校級(jí)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課題2項(xiàng)。
關(guān)鍵詞：光通信 電光調(diào)制 增益控制
中圖分類號(hào)：TN929.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2016）10-0021-02
光通信是以光波為載體的進(jìn)行的通信。在此通信系統(tǒng)中電光調(diào)制技術(shù)占著很重要的地位，電光調(diào)制的作用是將電信號(hào)加載到光波上進(jìn)行信號(hào)在發(fā)射端無(wú)失真的傳輸。在電光調(diào)制中電光驅(qū)動(dòng)器是給電光調(diào)制器提供驅(qū)動(dòng)電壓的。信號(hào)能否無(wú)失真的傳輸出去，完全依賴于電光調(diào)制器及其驅(qū)動(dòng)器的綜合性能，所以要對(duì)驅(qū)動(dòng)器的性能進(jìn)行多方位設(shè)定使得調(diào)制器工作在最佳的狀態(tài)。
1 電光調(diào)制器調(diào)制方式
直接調(diào)制和間接調(diào)制依據(jù)光源和調(diào)制的關(guān)系劃分的。
1.1 直接調(diào)制
直接調(diào)制就是在光通信系統(tǒng)中用電源調(diào)制的一種辦法，該調(diào)制方法是利用電流來(lái)驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體激光器或發(fā)光二極管，從而達(dá)到信息以光信號(hào)的方式傳輸。在整個(gè)調(diào)制過(guò)程中，傳輸距離會(huì)因光纖具有色散效應(yīng)及展寬傳輸譜等受到影響。我們?cè)谟眉す膺h(yuǎn)距離通信時(shí)，它必須具有相當(dāng)高的輸出功率才能實(shí)現(xiàn)，事實(shí)上相比其他調(diào)制直接調(diào)制的輸出功率是比較小的，很難實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的傳輸需求，雖然該方法簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)，應(yīng)用范圍不是很廣。
1.2 間接調(diào)制
在光調(diào)制系統(tǒng)中外調(diào)制方式就是在形成激光后加載到調(diào)制器上。該調(diào)制是在激光器的諧振腔外邊放置電光調(diào)制器，當(dāng)把調(diào)制信號(hào)加載到調(diào)制器上時(shí)，處在電場(chǎng)中的調(diào)制器，將會(huì)發(fā)生某些物理特性的變化。這種調(diào)制方法應(yīng)用范圍很大。從調(diào)制速率上這種調(diào)制速率比較快，所以在實(shí)際的激光通信應(yīng)用中常應(yīng)用該方式。
2 電光調(diào)制器的工作原理
電光效應(yīng)是電光調(diào)制器的依據(jù)。我們所說(shuō)的電光效應(yīng)是指某些各向同性的透明物質(zhì)在電場(chǎng)作用下顯示出光學(xué)各向異性，折射率在外加電場(chǎng)的作用下而發(fā)生變化的一種物理現(xiàn)象。
我們一般可用下面的公式進(jìn)行表達(dá)：
aE為線性電光效應(yīng)，為二次電光效應(yīng)。二次電光效應(yīng)是可以忽略不計(jì)的是因?yàn)閷?duì)大部分晶體是很不明顯得。電光調(diào)制的過(guò)程就是電光效應(yīng)的基礎(chǔ)上來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)光束的調(diào)制，這種調(diào)制方式可以分為強(qiáng)度調(diào)制和相位調(diào)制。相位調(diào)制是利用調(diào)制信號(hào)的相位來(lái)使得信號(hào)進(jìn)行無(wú)失真?zhèn)鬏數(shù)?，它的重要組成部分是起偏器和電光晶體。在激光通信中對(duì)光束調(diào)制大部分是利用強(qiáng)度調(diào)制進(jìn)行的調(diào)制，由于接受的光強(qiáng)變化大部分都受到接收器的影響。
本文主要是從相位電光調(diào)制器原理介紹自動(dòng)增益控制原理，如圖1所示。
在調(diào)制器電極間加一場(chǎng)強(qiáng)為E的電場(chǎng)，偏振態(tài)分別設(shè)為沿x方向和沿z方向，線性偏振光相位的變化應(yīng)該為如下式的關(guān)系：
鈮酸鋰晶體中尋常光折射率表示和非常光為折射率表示為，為了得到較大的電光效應(yīng)，x方向?yàn)槲徽{(diào)制器偏振的方向。如果波導(dǎo)層很薄，我們把加載到電極上面的電壓與電極之間電場(chǎng)之間的關(guān)系可以表示：
當(dāng)入射光的偏振方向?yàn)閤方向，把（2-3）式代入（2-1）式可得
通過(guò)上式我就可以得出與變化關(guān)系，是隨著時(shí)間的變化而變化的電信號(hào)，這樣就可以實(shí)現(xiàn)相位調(diào)制。如果相位的變化量為π那么需要加載的電壓為半波電壓，可以得到半波電壓的表達(dá)式為
這樣相位調(diào)制器的半波電壓就可以用器件和晶體的參數(shù)表示出來(lái)，事實(shí)上相位調(diào)制器的半波電壓我們通常是通過(guò)直接測(cè)量來(lái)得到的。由（2-4）和（2-5）式得到光相位的改變量為與電信號(hào)的關(guān)系表達(dá)式如下
3 自動(dòng)增益控制電路原理
調(diào)制器只有工作理想的半坡電壓才能把信號(hào)無(wú)失真的輸出，在實(shí)際的光通信中，必然會(huì)受到外界環(huán)境的影響例如溫度、高頻連續(xù)波信號(hào)都會(huì)對(duì)晶體的電介質(zhì)產(chǎn)生影響，這樣會(huì)使的電光調(diào)制器的調(diào)制特性發(fā)生變化，從而導(dǎo)致調(diào)制信號(hào)的畸變。所以我有必要提出更好的電光調(diào)制方法。
本文重點(diǎn)研究激光通信系統(tǒng)中電光增益自動(dòng)控制系統(tǒng)，即通過(guò)設(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)增益控制系統(tǒng)來(lái)控制電光調(diào)制器的輸入信號(hào)。來(lái)使得加載到電光調(diào)制器上的電壓始終為所需要的半坡電壓，從而保證信號(hào)可以無(wú)失真的傳輸出去。我們就需要設(shè)計(jì)加對(duì)電光調(diào)制器上的電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制使得加載的電壓嚴(yán)格的保持在半坡電壓，這樣就可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)的無(wú)失真的傳輸出去了。圖2為原理總體框圖。
其中包括以下幾個(gè)核心部分采用Photile公司的MPX-LN-5型芯片作為系統(tǒng)的相位調(diào)制器，典型帶寬5GHz，波長(zhǎng)在1550 nm。應(yīng)用時(shí)如果調(diào)制帶寬是5GHz，射頻輸入RF-IN電壓至少放大到7V，因?yàn)榇藭r(shí)典型半波電壓為7V。還包括驅(qū)動(dòng)器來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的放大，增益電路控制來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)驅(qū)動(dòng)器輸出信號(hào)的判斷形成一個(gè)反饋電路，然后通過(guò)驅(qū)動(dòng)放大電路放大到合適的幅度也就是調(diào)制器的半波電壓再加載到調(diào)制器上來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)光信號(hào)的調(diào)制。自動(dòng)增益控制電路可以讓輸入數(shù)據(jù)信號(hào)幅度不同，當(dāng)通過(guò)驅(qū)動(dòng)模塊時(shí)，它的增益會(huì)使得加載到調(diào)制器上的信號(hào)幅度仍然為半坡電壓的幅度，這樣就會(huì)保證了調(diào)制器上的加載電壓為半坡電壓從而到達(dá)信號(hào)的無(wú)失真?zhèn)鬏敵鋈ァ?總之就是自動(dòng)增益控制電路是利用的RF驅(qū)動(dòng)自動(dòng)增益模塊的反饋來(lái)實(shí)現(xiàn)的對(duì)電壓增益控制的，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)字信號(hào)不同程度的放大。
4 系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果
最后通過(guò)搭載通信系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試，我們分別測(cè)試了取輸入電壓100mv，200mv，300mv.....1000mv等數(shù)據(jù)進(jìn)行了測(cè)量，由于驅(qū)動(dòng)放大器的一般增益為28dB，我們通過(guò)實(shí)現(xiàn)可以知道當(dāng)信號(hào)幅度小于越300mv時(shí)，信號(hào)都不能到達(dá)半坡電壓。
參考文獻(xiàn)
[1]吳剛.DWDM網(wǎng)絡(luò)中DPSK調(diào)制器的高頻性測(cè)試研究[D].北京郵電大學(xué)，2013.
[2]趙志儒.電光調(diào)制器自動(dòng)增益和自動(dòng)偏置控制系統(tǒng)[D].北京郵電大學(xué)，2010.
[3]包小斌.高速電光相位調(diào)制器的高頻性測(cè)試實(shí)驗(yàn)[D].電子科技大學(xué)，2013.
[4]W仁俠.電光調(diào)制器及其驅(qū)動(dòng)研究[D].碩士論文.長(zhǎng)春：長(zhǎng)春理工大學(xué)，2008.
【關(guān)鍵詞】通信技術(shù)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展與趨勢(shì)
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，通信技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)的研究及其標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)早已成為眾所關(guān)注和大力研究的焦點(diǎn)。目前一些新興技術(shù)和新興網(wǎng)絡(luò)的紛紛涌現(xiàn)，使通信技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)成為大家研究與開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)內(nèi)容；與此同時(shí)，這些新技術(shù)、新網(wǎng)絡(luò)滿足了通信技術(shù)的極大需求，并為通信技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展注入了新動(dòng)力。
當(dāng)我們分析面對(duì)之前樣式繁多的通信技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)進(jìn)展時(shí)，不得不讓我們留心關(guān)注的重點(diǎn)內(nèi)容是通信技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展演變過(guò)程以及在此基礎(chǔ)上的未來(lái)發(fā)展方向、基本技術(shù)特征等內(nèi)容。早期的通信技術(shù)是使用模擬技術(shù)的通信系統(tǒng)，因?yàn)橛蟹涓C小區(qū)結(jié)構(gòu)、終端移動(dòng)管理、漫游及切換等技術(shù)的提出，所以使通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)了在移動(dòng)中通信以及在通信中移動(dòng)；隨后發(fā)展的通信系統(tǒng)成為使用數(shù)字技術(shù)的系統(tǒng)，它是利用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)和專用芯片，使信息處理盡量軟件化，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備的小型化以及允許大量用戶接入的形式；之后通信技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)是充分發(fā)揮自適應(yīng)技術(shù)的作用實(shí)現(xiàn)寬帶高速的通信系統(tǒng)，不僅實(shí)現(xiàn)了調(diào)制自適應(yīng)、編碼自適應(yīng)、信道自適應(yīng)、接入自適應(yīng)、業(yè)務(wù)自適應(yīng)等，還實(shí)現(xiàn)了傳輸鏈路和通信系統(tǒng)的高效率。在上述通信技術(shù)和系統(tǒng)基礎(chǔ)上，通信技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)將會(huì)飛速發(fā)展，其內(nèi)容也將會(huì)不斷擴(kuò)充，一些未被充分利用的資源：頻率、時(shí)間、編碼、功率、空間等將會(huì)被更有效的利用，使之發(fā)展成為更高寬帶和更高速率的通信系統(tǒng)。對(duì)空間資源的有效利用是4G通信網(wǎng)絡(luò)開(kāi)發(fā)利用的新天地，對(duì)空間地理分布下的分布技術(shù)和系統(tǒng)的充分利用，或?qū)⒖赡艹蔀槲磥?lái)無(wú)線移動(dòng)通信的首要技術(shù)特征。
一、通信技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展現(xiàn)狀
1.1移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)發(fā)展迅速，3G技術(shù)日益成熟
作為通信技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)發(fā)展主要產(chǎn)物之一的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，目前已成為發(fā)展最為迅速的通信技術(shù)之一。我們所說(shuō)的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)主要是指使用者通信不會(huì)受到時(shí)間、地域等其他方面的影響，能夠應(yīng)用不同的方式進(jìn)行通信。全球移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展過(guò)程分為三個(gè)階段，首先是第一代為模擬技術(shù)，到第二代成為CDMA技術(shù)和GSM技術(shù)，直到現(xiàn)在大力推廣的的3G通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，目前3G用戶已經(jīng)超過(guò)3.6億。這一發(fā)展過(guò)程不僅只是代表了電信領(lǐng)域中的技術(shù)進(jìn)步，也同時(shí)體現(xiàn)了通信技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)的卓越發(fā)展。
1.2光通信穩(wěn)步發(fā)展
隨著數(shù)據(jù)傳輸量不斷加大以及對(duì)處理數(shù)據(jù)的層次要求不斷提高，原先的線路傳輸在一定范圍內(nèi)已經(jīng)不能滿足用戶需求，因此光通信技術(shù)得到了受到了關(guān)注并得到廣泛的應(yīng)用，從而滿足了用戶對(duì)數(shù)據(jù)處理的高要求。光通信主要包括了光纖、光纜、光節(jié)點(diǎn)、光傳輸系統(tǒng)及光接入技術(shù)等五大領(lǐng)域。
1.3不斷豐富與完善的多媒體技術(shù)
多媒體通信技術(shù)應(yīng)用主要?dú)w功于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳輸速度在不斷的提高，能夠同時(shí)滿足用戶對(duì)語(yǔ)音、數(shù)據(jù)及視頻三方面的綜合需求。音頻技術(shù)的發(fā)展比較早，很多技術(shù)都已經(jīng)成熟并且已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化，其主要包括以下四個(gè)方面：音頻數(shù)字化、語(yǔ)音處理、語(yǔ)音合成及語(yǔ)音識(shí)別。其中音頻數(shù)字化技術(shù)目前已經(jīng)比較成熟，數(shù)字音響就是因?yàn)椴捎昧舜思夹g(shù)而達(dá)到了理想的音響效果，多媒體聲卡也是采用此技術(shù)而設(shè)計(jì)的。音頻處理技術(shù)主要集中在音頻壓縮上，目前最新的MPEG語(yǔ)音壓縮算法可將聲音壓縮六倍。語(yǔ)音合成是指將正文合成為語(yǔ)言播放，漢語(yǔ)合成這幾年來(lái)也有突飛猛進(jìn)的發(fā)展。在音頻技術(shù)中難度最大最吸引人的技術(shù)當(dāng)屬語(yǔ)音識(shí)別，雖然目前只是處于實(shí)驗(yàn)研究階段，但是廣闊的應(yīng)用前景使之一直成為研究關(guān)注的熱點(diǎn)之一。視頻技術(shù)包括視頻數(shù)字化和視頻編碼技術(shù)兩個(gè)方面。視頻數(shù)字化后的色彩、清晰度及穩(wěn)定性有了明顯的改善，是下一代產(chǎn)品的發(fā)展方向。視頻編碼技術(shù)是將數(shù)字化的視頻信號(hào)經(jīng)過(guò)編碼成為電視信號(hào)，目前從低檔的游戲機(jī)到電視臺(tái)廣播級(jí)的編碼技術(shù)都已成熟。圖像壓縮技術(shù)是計(jì)算機(jī)處理圖像和視頻以及網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)闹匾A(chǔ)，目前ISO制訂了兩個(gè)壓縮標(biāo)準(zhǔn)即JPEG和MPEG；MJPEG按照25幀/秒速度使用JPEG算法壓縮視頻信號(hào)，完成動(dòng)態(tài)視頻的壓縮。MPEG算法是適用于動(dòng)態(tài)視頻的壓縮算法，通常保持較高的圖像質(zhì)量而壓縮比高達(dá)100倍。
1.4網(wǎng)絡(luò)與信息安全不斷受到挑戰(zhàn)
通信技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)迅猛發(fā)展的同時(shí)也給網(wǎng)絡(luò)安全性帶來(lái)了新問(wèn)題，互聯(lián)網(wǎng)的開(kāi)放性和互聯(lián)性使網(wǎng)絡(luò)安全性和信息安全性受到威脅。目前，信息網(wǎng)絡(luò)常用的基礎(chǔ)性安全技術(shù)主要包括以下幾個(gè)方面：身份認(rèn)證技術(shù)、加解密技術(shù)、邊界防護(hù)技術(shù)、訪問(wèn)控制技術(shù)、主機(jī)加固技術(shù)、安全審計(jì)技術(shù)、檢測(cè)監(jiān)控技術(shù)等。信息網(wǎng)絡(luò)安全經(jīng)歷了三個(gè)階段，首先是以邊界保護(hù)、主機(jī)防毒為特點(diǎn)的縱深防御階段，主要是采用堵漏洞、作高墻、防外攻等防范方法；第二階段是以設(shè)備聯(lián)動(dòng)、功能融合為特點(diǎn)的安全免疫階段，采用積極防御，綜合防范的理念；第三階段是以資產(chǎn)保護(hù)、業(yè)務(wù)增值為特點(diǎn)的可信增值階段，通過(guò)建立統(tǒng)一的平臺(tái)，完善的網(wǎng)絡(luò)接入認(rèn)證機(jī)制，保證設(shè)備、用戶、應(yīng)用等各個(gè)層面的可信，從而提供一個(gè)可信的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。
二、通信技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢(shì)
2.1移動(dòng)通信技術(shù)持續(xù)快速發(fā)展
移動(dòng)通信技術(shù)在今后的發(fā)展趨勢(shì)還是以增強(qiáng)型3G技術(shù)為主，以增強(qiáng)型WCDMA技術(shù)HSDPA、TD-SCDMA及CDMA20001xEV-DO三種形式作為主流。將繼續(xù)提升數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣?，提高聲音傳輸?shù)馁|(zhì)量，更加完善對(duì)音樂(lè)、圖像、視頻等各方面數(shù)據(jù)的處理，使得通信更加人性化。
2.2網(wǎng)絡(luò)技術(shù)融合力度加大
就目前而言，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行通信的應(yīng)用方式得到了廣泛的使用，因此提高通信技術(shù)完善網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用效率，加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)融合是今后的發(fā)展趨勢(shì)。隨著IMS標(biāo)準(zhǔn)的日益完善與成熟，網(wǎng)絡(luò)融合將會(huì)在固定與移動(dòng)領(lǐng)域中首先展開(kāi)，并在業(yè)務(wù)層面、控制層面、接入層面和傳送層面等全面實(shí)行，使廣播電視網(wǎng)、電信網(wǎng)以及計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)之間相互兼容與滲透，發(fā)揮其各自的優(yōu)勢(shì)。
2.3光通信仍將穩(wěn)步前行
對(duì)于ASON網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，以其標(biāo)準(zhǔn)化程度的發(fā)展之快，最終將會(huì)實(shí)現(xiàn)不同廠商設(shè)備的互聯(lián)、互通和互操作，同時(shí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也會(huì)從環(huán)狀網(wǎng)向網(wǎng)狀網(wǎng)發(fā)展，所以網(wǎng)狀網(wǎng)物理平臺(tái)的建設(shè)及系統(tǒng)資源的完善和優(yōu)化將成為重點(diǎn)，隨著ASON技術(shù)的逐步成熟，未來(lái)幾年將進(jìn)入實(shí)用化階段。
三、結(jié)論
綜上所述，我國(guó)通信技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用將會(huì)不斷發(fā)展與完善，應(yīng)用領(lǐng)域也將會(huì)進(jìn)一步拓展，使得通信技術(shù)越來(lái)越普遍、越來(lái)越來(lái)廣泛，更好的服務(wù)于人們的工作和生活。
參考文獻(xiàn)
[1]曲陽(yáng).淺析無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)主要技術(shù)及發(fā)展前景.中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2011（12）：42-44
[2]凌金波.淺議計(jì)算機(jī)通信與網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的應(yīng)用技術(shù).科技向?qū)В?004（5）：124-126
[3]蘇宏德，黃靜波.網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)分析.計(jì)算機(jī)光盤(pán)軟件與應(yīng)用，2011（16）：89-91
標(biāo)簽： 2010下半
年
網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)師
下午試卷2
標(biāo)準(zhǔn)答案
分析
it 分類： 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)師
1. 本試卷滿分75 分。
2. 在答題紙的指定位置填寫(xiě)你所在的省、自治區(qū)、直轄市、計(jì)劃單列市的名稱。
3. 在答題紙的指定位置填寫(xiě)準(zhǔn)考證號(hào)、出生年月日和姓名。
4. 在試題號(hào)欄內(nèi)用“Ο”圈住選答的試題號(hào)。
5. 答題紙上除填寫(xiě)上述內(nèi)容外只能寫(xiě)解答。
6. 解答應(yīng)分摘要和正文兩部分。在書(shū)寫(xiě)時(shí)，請(qǐng)注意以下兩點(diǎn)：
① 摘要字?jǐn)?shù)在400字以內(nèi)，可以分條敘述，但不允許有圖、表和流程圖。
② 正文字?jǐn)?shù)為2000 字至3000 字，文中可以分條敘述，但不要全部用分條敘述的方式。
7. 解答時(shí)字跡務(wù)必清楚，字跡不清，將不評(píng)分。
從下列的2道試題（試題一和試題二）中任選1道解答。請(qǐng)?jiān)诖鹁砩嫌谩唉比ψ∵x答的試題編號(hào)。若用“Ο”圈住的試題編號(hào)超過(guò)1道，則按題號(hào)最小的1道評(píng)分。
論題一 論校園網(wǎng)／企業(yè)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計(jì)
校園網(wǎng)（或企業(yè)網(wǎng)）是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的一大分支，有著非常廣泛的應(yīng)用及代表性。對(duì)于校園網(wǎng)／企業(yè)網(wǎng)，完備的應(yīng)用是關(guān)鍵，而穩(wěn)定可靠的網(wǎng)絡(luò)是基礎(chǔ)，完善的安全和管理手段是保障。由于學(xué)校／企業(yè)的類型和規(guī)模的不同，校園網(wǎng)／企業(yè)網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)有著多種解決方案。校園網(wǎng)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、硬件建設(shè)、軟件建設(shè)以及網(wǎng)絡(luò)的使用、擴(kuò)充等都要從全局、長(zhǎng)遠(yuǎn)的角度出發(fā)，充分考慮網(wǎng)絡(luò)的安全性、易用性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性等。
請(qǐng)圍繞“論校園網(wǎng)／企業(yè)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計(jì)”論題，依次對(duì)以下三個(gè)方面進(jìn)行論述。
1、概要敘述你參與設(shè)計(jì)實(shí)施的網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目以及你所擔(dān)任的主要工作。
2、具體討論在校園網(wǎng)／企業(yè)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計(jì)中的主要工作內(nèi)容和你所采用的原則、方法和策略，以及遇到的問(wèn)題和解決措施。
3、分析你所規(guī)劃和設(shè)計(jì)的校園網(wǎng)／企業(yè)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際運(yùn)行效果。你現(xiàn)在認(rèn)為應(yīng)該做哪些方面的改進(jìn)以及如何加以改進(jìn)。
試題寫(xiě)作要點(diǎn)：
一、論文論述的是校園網(wǎng)/企業(yè)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，要體現(xiàn)出校園網(wǎng)/企業(yè)網(wǎng)的應(yīng)用背景，例如校園網(wǎng)中的教學(xué)、科研、資源共享等，企業(yè)網(wǎng)中的生產(chǎn)、銷(xiāo)售、庫(kù)存等應(yīng)用。
二、敘述自己參與設(shè)計(jì)和實(shí)施的校園網(wǎng)/企業(yè)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目應(yīng)有一定的規(guī)模，自己在該項(xiàng)目中擔(dān)任的主要工作應(yīng)有一定的分量。
三、能夠全面和準(zhǔn)確地描述該校園網(wǎng)/企業(yè)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用環(huán)境和需求，深入地闡述采用了哪些技術(shù)和方法，這些技術(shù)和方法要針對(duì)校園網(wǎng)/企業(yè)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，具有一定的廣度和深度。
四、對(duì)需要進(jìn)一步改進(jìn)的地方，應(yīng)有具體的著眼點(diǎn)，不能泛泛而談。
論題二 論網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計(jì)中新技術(shù)的使用
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展也可用日新月異來(lái)形容。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的交換技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)、光通信技術(shù)、無(wú)線通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)技術(shù)等等諸多方面不斷地涌現(xiàn)出各種新技術(shù)。在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和設(shè)計(jì)中，如何根據(jù)項(xiàng)目的現(xiàn)狀和實(shí)際需求，積極地引進(jìn)和使用新技術(shù)，是網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)師的職責(zé)。
請(qǐng)圍繞“網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中新技術(shù)的使用”論題，依次對(duì)以下三個(gè)方面進(jìn)行論述。
1、概要敘述你參與設(shè)計(jì)和實(shí)施的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用項(xiàng)目以及你所擔(dān)任的主要工作。
2、具體闡述你在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計(jì)中采用了哪些新技術(shù)和新方法，使用這些新技術(shù)和新方法的應(yīng)用背景、需求和目的是什么？
3、分析你使用上述新技術(shù)、新方法的效果如何，以及相關(guān)的改進(jìn)措施。
試題寫(xiě)作要點(diǎn)：
一、論文論述著眼點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，且是新技術(shù)，所論述的技術(shù)過(guò)于陳舊就不符合要求。網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)可以涉及到：光通信技術(shù)、無(wú)線通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)技術(shù)、安全技術(shù)等方面。理論上比較成熟而在工程上沒(méi)有大規(guī)模普及應(yīng)用的技術(shù)也可算新技術(shù)，例如IPV6技術(shù)等。
二、敘述自己參與設(shè)計(jì)和實(shí)施的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用項(xiàng)目應(yīng)有一定的規(guī)模，自己在該項(xiàng)目中擔(dān)任的主要工作應(yīng)有一定的分量。
