光通信范文10篇

光通信范文篇1

1.1基于光电探测器直接耦合的FSO系统

早在30多年前，自由空间光通信曾掀起了研究的热潮，但当时的器件技术、系统技术和大气信道光传输特性本身的不稳定性等诸多客观因素却阻碍了它的进一步发展。与此同时，随着光纤制作技术、半导体器件技术、光通信系统技术的不断完善和成熟，光纤通信在20世纪80年代掀起了热潮，自由空间光通信一度陷入低谷。然而，随着骨干网的基本建成以及最后一公里问题的出现，以及近年来大功率半导体激光器技术、自适应变焦技术、光学天线的设计制作及安装校准技术的发展和成熟，自由空间光通信的研究重新得到重视。

在国外，FSO系统主要在美英等经济和技术发达的国家生产和使用。到目前为止，FSO己被多家电信运营商应用于商业服务网络，比较典型的有Terabeam和Airfiber公司。在悉尼奥运会上，Terabeam公司成功地使用FSO设备进行图像传送，并在西雅图的四季饭店成功地实现了利用FSO设备向客户提供10OMb/s的数据连接。该公司还计划4年内在全美建设100个FSO城市网络。而Airfiber公司则在美国波士顿地区将FSO通信网与光纤网（SONET）通过光节点连接在一起，完成了该地区整个光网络的建设。

目前商用的FSO系统（见图1）通常采用光源直接输出、光电探测器直接耦合的方式，这种系统有以下几点缺点：

（l）半导体激光器出射光束在水平方向和垂直方向的发散角不同，且出射光斑较粗，因此我们需要先将出射光束整形为圆高斯光束再准直扩束后发射，这样发射端的光学系统就较为复杂，体积也会相应增大。

（2）在接收端，光斑经光学天线会聚之后直接送入PD转化为电信号。通常，我们需要提供点到点的，双向的通信系统，这样，FSO系统的每个终端都包括了激光器，探测器，光学系统，电子元器件和其中有源器件所需要的电源。这种系统的体积通常比较大，重量大，成本也比较高。从FSO系统终端的内部结构图中可以看出，完成一个简单的点到点的链路需要6个OE转换单元。随着人们对带宽的需求越来越高，PD的成本也越来越高，6个OE转换单元大大增加了成本闭。

（3）FSO终端设备一般安装于楼顶，如果终端中含有大量的有源设备，会给我们的安装带来了很多不方便。

（4）系统的可扩展性很小。如果用户所需要的带宽增加，那么封装在一起的整个FSO系统终端都需要被新的终端取代，安装新设备的过程需要再次对准，整个升级过程所需要的时间很长，给人们带来巨大的损失。

1.2基于光纤耦合技术的FSO系统

光纤输出、光纤输入的自由空间光通信系统（见图2），激光器输出的高斯光束耦合至光纤再经准直出射，传输一定距离后，光束通过合适的聚焦光学系统聚焦在光纤纤芯上，沿着光纤传输后经PD接收还原信号。这样我们通过在发射和接收端都采用光纤连接的方式，只需要在楼顶放置光学天线系统，而将其他的控制系统通过光纤放置于室内就可以实现点到点的连接，整个系统结构简单，易于安装。

这种新型的FSO系统具有以下优点：①减少了不必要的E一O转换，一条链路现在只需要2个OE接口即可，大大降低了成本。②光学系统较为简单，光纤出射的光束一般为圆高斯光，不需要整形，简化了光学系统，减小了体积，易于安装。③易于升级及维护，当用户的带宽增加时，我们只需要对放置在室内的系统进行升级即可，免去了复杂繁琐的对准过程。④基于光纤耦合的空间光通信系统能够很好的与现有的光纤通信网络结合，利用现有的比较成熟的光纤通信系统中的器件如发射接收模块，EDFA和WDM中所用到的复用器和解复用器。⑤可以与光码分多址复用技术（OCDMA）相结合，构成自由空间OCDMA系统，进一步扩大系统的带宽。

对于一个基于光纤耦合技术的FSO系统而言，以下2个因素必不可少：①体积小，重量轻的光学天线系统一个最佳的光学天线的设计首先必须使尽可能多的光耦合进单模光纤，获得最大的耦合效率；其次要能通过粗跟踪系统测出入射光的角度；另外，必须满足尽可能高的通信速率和稳定性。②性能良好的跟踪系统要使光学接收天线接收到的光能够有效的耦合进纤芯和数值孔径都极小的单模光纤，我们必须为系统加上双向的跟踪系统。

2国内空间光通信系统研究现状和进展

我国卫星间光通信研究与欧、美、日相比起步较晚。国内开展卫星光通信的单位主要有哈尔滨工业大学（系统模拟和关键技术研究）、清华大学（精密结构终端和小卫星研究）、北京大学（重点研究超窄带滤波技术）和电子科技大学（侧重于APT技术研究）。目前已完成了对国外研究情况的调研分析，进行了星间光通信系统的计算机模拟分析及初步的实验室模拟实验研究，大量的关键技术研究正在进行，与国外相比虽有一定的差距，但近些年来在光通信领域也取得了一些显著的成就。

2002年哈尔滨工业大学成功地研制了国内首套综合功能完善的激光星间链路模拟实验系统，该系统可模拟卫星间激光链路瞄准、捕获、跟踪、通信及其性能指标的测试。所研制的激光星间链路模拟实验系统的综合功能、卫星平台振动对光通信系统性能的影响及对光通信关键单元技术的攻关研究有创新性，其技术水平为国内领先，达到国际先进水平，目前该项研究已进入工程化研究阶段。上海光机所研制出了点对点155M大气激光通信机样机，该所承担的“无线激光通信系统”项目也在2003年1月份通过了验收，该系统具有双向高速传输和自动跟踪功能，其传输速率可达622Mb/s，通信距离可以达到2km，自动跟踪系统的跟踪精度为0.1mrad，响应时间为0.2s。中科院成都光电所于2004年在国内率先推出了10M码率、通信距离300m的点对点国产激光无线通信机商品。桂林激光通信研究所也在2003年正式推出FSO商品，最远通信距离可达8km，速率为10~155M。武汉大学于2006年在国内首先完成42M多业务大气激光通信试验，2007年3月又在国内率先完成全空域FSO自动跟踪伺服系统试验，这为开发机载、星载激光通信系统和地面带自动目标捕获功能的FSO系统创造了条件。另外在光无线通信系统设计、以太网光无线通信、USB接口光无线通信、大气激光传输、大气光通信收发模块和信号复接/分接技术等方面都取得了多项成果。

3自由空间光通信技术的应用与未来发展趋势

自由空间光通信和其他无线通信相比，具有不需要频率许可证、频率宽、成本低廉、保密性好，低误码率、安装快速、抗电磁干扰，组网方便灵活等优点。正是由于这些特点，FSO系统正受到电信运营商越来越多的关注与青睐。对于有线运营商，FSO可以在城域光网之外提供高带宽连接，而其成本只有地下埋设光缆的五分之一，而且不需要等6个月才能拿到施工许可证。对于无线运营商，在昂贵的E1/T1租用线路和带宽较低的微波解决方案之外，FSO在流量回输方面提供了一个经济的替代选择。在目前这个竞争激烈的环境中，FSO无疑为电信运营商以较低的成本加速网络部署，提高“服务速度”并降低网络操作费用提供了可能。而且FSO技术结合了光纤技术的高带宽和无线技术的灵活、快速部署的特性，可以在接入层等近距离高速网的建设中大有用武之地，在目前许多企业和机构都不具备光纤线路，但又需要较高速率（如STM-1或更高）的情况下，FSO不失为一种解决“最后一公里”瓶颈问题的有效途径。

FSO产品目前最高速率可达2.5G，最远可传送4km，在本地网和边缘网等近距离高速网的建设中大有用武之地，主要应用于一些不宜布线或是布线成本高、施工难度大、经市政部门审批困难的地方，如市区高层建筑物之间、公路（铁路）两侧的建筑物之间、不易架桥的河流两岸之间、古建筑、高山、岛屿以及沙漠地带等。另外，FSO设备也可用于移动基站的环路建设、场所比较分散的企业局域网子网之间的连接和应急通信。对于银行、证券、政府机关等需要稳定服务的商业应用来说，FSO产品可以作为预防服务中断的光纤备份设备。

当然，FSO在应用过程中也存在一定的瓶颈，主要是会受到大气状况或物理障碍的影响，比如其光束在传输中极易受大雾等恶劣天气，物理阻隔或建筑物的晃动/地震的影响。在恶劣的天气下，光束传输的距离会下降，从而降低通信的可靠性，严重的甚至会造成通信中断。

尽管存在不少问题，但自由空间光通信的技术优势更为明显，其自身的特点决定了在一定的环境下，它可以最大发挥自身优势，比如可以用于不便铺设光纤的地方和不适宜使用微波的地方；又由于光纤成本过高，用户无法在短期内实现光纤接入，而他们却渴望享受宽带接入带来的便利，结合我国现阶段宽带网络的实际情况——许多企业和机构都不具备光纤线路，但又需要较高速率（如STM-1或更高），FSO不失为一种解决“最后一公里”瓶颈问题的有效途径。FSO系统解决了宽带网络的“最后一公里”的接入，实现了光纤到桌面，完成语音、数据、图像的高速传输，拉动了声讯服务业和互动影视传播，实现了“三网融合”，有利于电子政务、电子商务、远程教育及远程医疗的发展，并产生了巨大的效益，具有广阔的应用领域和市场前景。

参考文献：

［1］ZHUX，KAHNJM.Freespaceopticalcommunicationthroughatmo-sphericturbulencechannels［J］.IEEETransactionsonCommunications，2002，50（8）：1293-1300.

［2］蒋丽娟.无线光通信技术及其应用［C］.全国第十二次光纤通信学术会议论文集.2004，10.

［3］张英海，霍泽人，王宏锋等.自由空间光通信的现状与发展趋势［J］.中国数据通信，2004，6，（12）.

［4］程莉.自由空间光通信技术［J］.现代电子技术，2004，27，（5）.

［5］章志坚.让光在无线空间自由的传播（上）——自由空间光通信（FSO）简介［J］.通信世界报，2006.

光通信范文篇2

[论文摘要]当今通信领域，光通信已经成为广泛使用而又具有巨大发展空间的一类通信科学，就光通信发展历程分为光纤、光源、光纤通信系统三方面进行回顾与介绍，并对光通信的发展趋势作简要的展望。

光通信是从电通信发展而来的，是成熟的电通信技术与先进的光子技术的结合，在光通信出现之前，人们的通信主要是电通信，与电通信相比较，光通信有容许频带很宽，传输容量很大；损耗很小，中继距离很长且误码率很小；重量轻、体积小；抗电磁干扰性能好;泄漏小，保密性能好；节约金属材料，有利于资源合理使用等很多优点，可以说比电通信有着更加广阔的发展空间。回顾光通信的发展历史，并以光纤的出现将其分为探索阶段和发展阶段，最后对光通信的发展作简要的展望。

一、探索阶段

（一）光通信史的第一步

1880年，贝尔发明了一种利用光波作载波传递话音信息的“光电话”，它证明了利用光波作载波传递信息的可能性。他利用太阳光作光源，大气为传输媒质，用硒晶体作为光接收器件，成功地进行了光电话的实验，通话距离最远达到了213米。1881年，贝尔宣读了一篇题为《关于利用光线进行声音的产生与复制》的论文，报道了他的光电话装置。

（二）激光器的出现

激光器出现之前，光学中普遍使用普通的相干性较差的普通光源，这种光源谱线很宽，无法进行通信。1960年，美国科学家梅曼(Meiman)发明了第一个红宝石激光器。与普通光相比，激光谱线很窄，方向性及相干性极好，是一种理想的相干光源和光载波。由激光发展起来的激光通信有高度的相干性和空间定向性，通信容量大、体积较小并且有较高的保密性。所以激光是光通信的理想光源，它的出现是光通信发展的重要一步。

二、发展阶段

由于光纤的发展，光纤系统也渐渐发展起来。1976年，美国在亚特兰大(Atlanta)进行了世界上第一个实用光纤通信系统的现场试验。1980年，美国标准化FT-3光纤通信系统投入商业应用。1976年和1978年，日本先后进行了速率为34Mb/s的突变型多模光纤通信系统，以及速率为100Mb/s的渐变型多模光纤通信系统的试验。1983年敷设了纵贯日本南北的光缆长途干线。随后，由美、日、英、法发起的第一条横跨大西洋TAT-8海底光缆通信系统于1988年建成。第一条横跨太平洋TPC-3/HAW-4海底光缆通信系统于1989年建成。从此，海底光缆通信系统的建设得到了全面展开，促进了全球通信网的发展。

近几年，随着网络中数据业务分量的持续加重，SDH多业务平台正逐渐从简单地支持数据业务的固定封装和透传的方式向更加灵活有效支持数据业务的下一代SDH系统演进和发展。最新的发展是支持集成通用组帧程序(GFP)、链路容量调节方案(LCAS)和自动交换光网络(ASON)标准。GFP是一种可以透明地将各种数据信号封装进现有网络的通用标准信号适配映射技术，简单灵活，开销低，效率高，有利于多厂家设备互联互通，能够对用户数据实施统计复用。LCAS则定义了一种可以平滑地改变传送网中虚级联信号带宽的方法，以自动适应有效业务带宽，信令传输由普通的SDH网元和网管系统完成。ASON可以动态地实施连接建立和管理，使网络具有自动选路和指配功能。由于在城域网领域正面临光以太网的竞争压力，迫使MSTP在降低设备成本和提高业务提供灵活性上继续改进。重要的趋势之一是结合MPLS，使MSTP和MPLS能互相依托共同向网络边缘扩展，从而可以充分利用MPLS灵活跨域支持数据联网的一系列优点。

另外还有光以太网，它是一类光纤上运行的新型以太网技术，源于局域网。从结构上看，以太网是一种端到端的解决方案，在网络各个部分统一处理二层交换、流量工程和业务配置，省去了网络边界处的格式变换。其次，以太网的扩展性很好，在网络边缘通过改变流量策略参数即可迅速按需以1Mbit/s的带宽颗粒逐步提供所需的带宽，从10Mbit/s，100Mbit/s，1Gbit/s直至10Gbit/s。从管理上看，由于同样的系统可以应用在网络各个层面上，因此网络管理可以大大简化，新业务可以拓展得更快。

中国论文联盟总的来看，光纤通信的发展可以粗略地分为三个阶段：第一阶段(1966~1976年)，这是从基础研究到商业应用的开发时期。第二阶段(1976~1986年)，这是以提高传输速率和增加传输距离为研究目标和大力推广应用的大发展时期。第三阶段(1986~1996年)，这是以超大容量超长距离为目标、全面深入开展新技术研究的时期

三、光通信的展望

目前基于SDH的ASON技术已经基本成熟，其网络节点设备最大交叉容量可达1.28Tbit/s，典型倒换时间远小于50ms，在我国和国际上也都已经有了许多应用的实例，但是尚缺乏大规模网络的应用经验，特别是各种连接功能的应用缺乏实例。从技术层面上看，目前的ASON系统还可以支持多种业务，可以认为是ASON与MSTP的完美结合。有些ASON还具有40Gbit/s接口能力，使其传输容量大大提高，可适应网络的长期发展需求。其中光网络的智能化和电信机的以太网传输是光通信较为重要的发展方向。

（一）光网络智能化是重要发展方向

光通信技术近40年的发展历史，主要是以传输为主线的。但是随着计算机技术与通信技术结合越来越紧密，以及光网络组网、调度、控制、生存性等各方面的需要，在光网络中加入自动发现能力、连接控制技术和更完善的保护恢复功能，即光网络的智能化是今后发展的重要目标。其中，ASON就是典型的例子。

（二）电信级以太网的光传输将成为热点

由电路型交换向分组型交换演变，是电信网的发展方向。因此，作为电信网主要传输方式的光传输网，其承载信号也要从以传输电路型信号向传输分组型信号过渡。以太网是最常用的分组信号，自1973年以太网发明以来的30多年里，以太网本身也经历了一次次改进和变异，有了很大的发展。随着以太网被广泛使用，特别在电信网中使用，它必须适应电信网的要求而发生变化，于是电信级以太网应运而生。因此国际上众多的标准化组织，都在制订有关电信级以太网的标准。另一方面，原来为传送电路型信号而建设的光传输网络，也要适应传输以太网的要求而采用相应的技术。总的来说，之所以以太网发展为电信级，主要是要吸取原电信网面向连接的一些特性，提高网络的可靠性、可管理性、可维护性、可运营性和安全性等等。而现有的光传输网络在这些方面都是有保证的，主要是需要适应分组型的以太网信号的传输。

参考文献：

[1]吴重庆，光通信导论.清华大学出版社.2008.

光通信范文篇3

1光纤模型

对于一些较为复杂的矢量信息的调制，光通信系统当中则一般都是用IQ调制器进行；光纤模型是为了将通信相干系统内处理数字信号进行提高，因此必须要具体研究整个系统内信号进行光纤传输的现象，而该现象则需要从物理以及数学的模型当中入手，对对应的补偿或均衡技术进行研究过程中将数字信号处理技术的作用发挥出来，使得光信号变换成为电磁波的形式，具体的解是在麦克斯韦方程组导出的波动方程中进行的，表达式是：其中X是信号偏振方向的单位向量，是初始振幅的傅立叶表示，是常数，最终将光信号基态模式分布成F（x，y）看成是近似高斯函数。另外在研究接收端过程中，一般都是将光相干接收机作为主要组成进行研究，其能够对接收机进行直接测探，让所检测的信号强度信息得以增强，同时还能够将强度调制信号进行光电转换前对其进行除匹配滤波之外的处理。

2信号处理

研究相干光通信系统内处理数字信号的技术主要是：光纤信道是信号进行传输的通道，而其中所出现的不同形式的失真或者损伤就会在结合过程中出现线性或者非线性的失真。而线性失真的补偿是不存在因果关系，即无需顾虑其顺序问题，不过需要在具体算法当中遵循以下原则：分离所需估计的线性失真为单独形式的变量，并补偿态应该优先估计，对于算法较为简单的变量，然后再补偿随机变量，最后才是对所有变量进行完整补偿。算法流程：每个方框所代表的都是相干接收机内的数字信号处理系统的子系统，且子系统之间所可能出现的反馈线路的具体图表也要进行表示，在预处理算法的研究中，它是指在进行实质的信道均衡、载波恢复之前，对采样后的信号进行一定程度的预先处理，为形成数字信号处理算法做出充分的准备。

3信号补偿

使用数字信号处理算法之后，相干光通信系统对信号补偿是在接收端，具体使用过程当中则会根据情况的不同来使用不同形式的数字信号处理子系统。去偏移系统可以针对偏振之间的采样时刻偏移进行补偿。正交化系统可以补偿因调制器和混频器缺陷造成的欠正交状况。归一化系统能够将信号具备单位的能力和幅度，进而使得信号发生色度色散后可利用静态信道的均衡系统对其进行补偿。即使出现不当采样而导致误差出现时，也能够使用采样时钟来对系统进行相关补偿。即自适应的信道均衡系统能够对于偏振所出现的相关损伤进行补偿，载波相位回复系统是估计载波相位的噪声，进而对所出现的失真进行补偿。载波频率恢复系统则是对发送端和接收端之间载波所出现的频率偏移进行补偿和估计。对于光线非线性造成的信号损伤可以借助非线性补偿系统进行补偿。

4相关耦合

在应用数字信号处理算法过程当中，先在接收端破和所输入的光信号和本振光，进而根据上述的数字信号处理技术子系统来对所耦合的光信号进行模数转化、去偏移以及正交化恢复等处理，然后根据实际的应用环境来选择具体形式的反馈和补偿。即相干光通信系统中有了数字信号处理算法的应用将会对其色散、偏振等造成的信号失真有了非常有效的补偿，进而更好的促进了相干光通信系统的发展。

二、小结

光通信范文篇4

[论文摘要]当今通信领域，光通信已经成为广泛使用而又具有巨大发展空间的一类通信科学，就光通信发展历程分为光纤、光源、光纤通信系统三方面进行回顾与介绍，并对光通信的发展趋势作简要的展望。

光通信是从电通信发展而来的，是成熟的电通信技术与先进的光子技术的结合，在光通信出现之前，人们的通信主要是电通信，与电通信相比较，光通信有容许频带很宽，传输容量很大；损耗很小，中继距离很长且误码率很小；重量轻、体积小；抗电磁干扰性能好;泄漏小，保密性能好；节约金属材料，有利于资源合理使用等很多优点，可以说比电通信有着更加广阔的发展空间。回顾光通信的发展历史，并以光纤的出现将其分为探索阶段和发展阶段，最后对光通信的发展作简要的展望。

一、探索阶段

（一）光通信史的第一步

1880年，贝尔发明了一种利用光波作载波传递话音信息的“光电话”，它证明了利用光波作载波传递信息的可能性。他利用太阳光作光源，大气为传输媒质，用硒晶体作为光接收器件，成功地进行了光电话的实验，通话距离最远达到了213米。1881年，贝尔宣读了一篇题为《关于利用光线进行声音的产生与复制》的论文，报道了他的光电话装置。

（二）激光器的出现

激光器出现之前，光学中普遍使用普通的相干性较差的普通光源，这种光源谱线很宽，无法进行通信。1960年，美国科学家梅曼(Meiman)发明了第一个红宝石激光器。与普通光相比，激光谱线很窄，方向性及相干性极好，是一种理想的相干光源和光载波。由激光发展起来的激光通信有高度的相干性和空间定向性，通信容量大、体积较小并且有较高的保密性。所以激光是光通信的理想光源，它的出现是光通信发展的重要一步。

二、发展阶段

由于光纤的发展，光纤系统也渐渐发展起来。1976年，美国在亚特兰大(Atlanta)进行了世界上第一个实用光纤通信系统的现场试验。1980年，美国标准化FT-3光纤通信系统投入商业应用。1976年和1978年，日本先后进行了速率为34Mb/s的突变型多模光纤通信系统，以及速率为100Mb/s的渐变型多模光纤通信系统的试验。1983年敷设了纵贯日本南北的光缆长途干线。随后，由美、日、英、法发起的第一条横跨大西洋TAT-8海底光缆通信系统于1988年建成。第一条横跨太平洋TPC-3/HAW-4海底光缆通信系统于1989年建成。从此，海底光缆通信系统的建设得到了全面展开，促进了全球通信网的发展。

近几年，随着网络中数据业务分量的持续加重，SDH多业务平台正逐渐从简单地支持数据业务的固定封装和透传的方式向更加灵活有效支持数据业务的下一代SDH系统演进和发展。最新的发展是支持集成通用组帧程序(GFP)、链路容量调节方案(LCAS)和自动交换光网络(ASON)标准。GFP是一种可以透明地将各种数据信号封装进现有网络的通用标准信号适配映射技术，简单灵活，开销低，效率高，有利于多厂家设备互联互通，能够对用户数据实施统计复用。LCAS则定义了一种可以平滑地改变传送网中虚级联信号带宽的方法，以自动适应有效业务带宽，信令传输由普通的SDH网元和网管系统完成。ASON可以动态地实施连接建立和管理，使网络具有自动选路和指配功能。由于在城域网领域正面临光以太网的竞争压力，迫使MSTP在降低设备成本和提高业务提供灵活性上继续改进。重要的趋势之一是结合MPLS，使MSTP和MPLS能互相依托共同向网络边缘扩展，从而可以充分利用MPLS灵活跨域支持数据联网的一系列优点。

另外还有光以太网，它是一类光纤上运行的新型以太网技术，源于局域网。从结构上看，以太网是一种端到端的解决方案，在网络各个部分统一处理二层交换、流量工程和业务配置，省去了网络边界处的格式变换。其次，以太网的扩展性很好，在网络边缘通过改变流量策略参数即可迅速按需以1Mbit/s的带宽颗粒逐步提供所需的带宽，从10Mbit/s，100Mbit/s，1Gbit/s直至10Gbit/s。从管理上看，由于同样的系统可以应用在网络各个层面上，因此网络管理可以大大简化，新业务可以拓展得更快。

总的来看，光纤通信的发展可以粗略地分为三个阶段：第一阶段(1966~1976年)，这是从基础研究到商业应用的开发时期。第二阶段(1976~1986年)，这是以提高传输速率和增加传输距离为研究目标和大力推广应用的大发展时期。第三阶段(1986~1996年)，这是以超大容量超长距离为目标、全面深入开展新技术研究的时期

三、光通信的展望

目前基于SDH的ASON技术已经基本成熟，其网络节点设备最大交叉容量可达1.28Tbit/s，典型倒换时间远小于50ms，在我国和国际上也都已经有了许多应用的实例，但是尚缺乏大规模网络的应用经验，特别是各种连接功能的应用缺乏实例。从技术层面上看，目前的ASON系统还可以支持多种业务，可以认为是ASON与MSTP的完美结合。有些ASON还具有40Gbit/s接口能力，使其传输容量大大提高，可适应网络的长期发展需求。其中光网络的智能化和电信机的以太网传输是光通信较为重要的发展方向。

（一）光网络智能化是重要发展方向

光通信技术近40年的发展历史，主要是以传输为主线的。但是随着计算机技术与通信技术结合越来越紧密，以及光网络组网、调度、控制、生存性等各方面的需要，在光网络中加入自动发现能力、连接控制技术和更完善的保护恢复功能，即光网络的智能化是今后发展的重要目标。其中，ASON就是典型的例子。

（二）电信级以太网的光传输将成为热点

由电路型交换向分组型交换演变，是电信网的发展方向。因此，作为电信网主要传输方式的光传输网，其承载信号也要从以传输电路型信号向传输分组型信号过渡。以太网是最常用的分组信号，自1973年以太网发明以来的30多年里，以太网本身也经历了一次次改进和变异，有了很大的发展。随着以太网被广泛使用，特别在电信网中使用，它必须适应电信网的要求而发生变化，于是电信级以太网应运而生。因此国际上众多的标准化组织，都在制订有关电信级以太网的标准。另一方面，原来为传送电路型信号而建设的光传输网络，也要适应传输以太网的要求而采用相应的技术。总的来说，之所以以太网发展为电信级，主要是要吸取原电信网面向连接的一些特性，提高网络的可靠性、可管理性、可维护性、可运营性和安全性等等。而现有的光传输网络在这些方面都是有保证的，主要是需要适应分组型的以太网信号的传输。

参考文献：

[1]吴重庆，光通信导论.清华大学出版社.2008.

光通信范文篇5

1ATP系统跟踪控制模型

空间激光通信ATP系统中的捕获、跟踪和对准功能是以跟踪控制回路为中心，由粗跟踪系统和精跟踪系统完成的．粗、精跟踪系统主要由光电跟踪传感器单元、信号处理控制单元和跟踪伺服机构组成．在粗精复合控制系统中，粗跟踪控制系统的跟踪误差大于精跟踪传感器探测视场时，精跟踪控制系统不起作用；粗跟踪控制系统的跟踪误差小于精跟踪传感器探测视场时，精跟踪控制系统进入跟踪状态，通过精跟踪传感器构成光闭环，进一步校正粗跟踪残余误差．图1为双探测器粗精复合跟踪控制模型［5］．图中Ects（s）和Efps（s）分别为粗、精跟踪系统光电跟踪探测单元传递函数，Dctc（s）和Dfpc（s）分别为粗、精跟踪控制器传递函数，Gctp（s）和Gfpp（s）分别为粗、精跟踪系统的伺服机构和被控对象传递函数；θt和θo分别是粗精复合轴跟踪系统期望的视轴角和实际输出角；θc和θf分别是粗、精跟踪控制回路的输出角；ec和ef分别为粗、精跟踪系统的跟踪误差．图1ATP系统粗精复合跟踪控制模型Fig．1ModelofcoarseandfinetrackingcontrolofATPsystem由图1可分别得出粗、精跟踪控制回路闭环等效传递函数为Gct（s）＝Gcto（s）1＋Gcto（s），（1）Gfp（s）＝Gfpo（s）1＋Gfpo（s）．（2）式中：Gcto（s）为粗跟踪控制回路开环传递函数，Gcto（s）＝Ects（s）Dctc（s）Gctp（s）；Gfpo为精跟踪控制回路开环传递函数，Gfpo（s）＝Efps（s）Dfpc（s）Gfpp（s）．复合跟踪控制系统的闭环传递函数为Gclose（s）＝θo（s）θt（s）＝Gcto（s）＋Gfpo（s）＋Gcto（s）Gfpo（s）［1＋Gcto（s）］［1＋Gfpo（s）］．（3）由式（3）可得系统等效开环传递函数为Gopen（s）＝Gcto（s）＋Gfpo（s）＋Gcto（s）Gfpo（s）．（4）由式（4）可知，所研究的ATP系统粗、精复合控制跟踪精度由精跟踪系统控制精度决定［6］，因此，精跟踪控制回路控制器的设计是改善ATP系统跟踪性能的关键．考虑粗、精跟踪系统的控制是独立的，本文中仅讨论精跟踪系统控制器的设计对ATP系统跟踪性能的影响．

2精跟踪控制器设计

一个快速高精度跟踪系统，既需要有高带宽、高精度的执行机构，又需要有响应快速、定位精度高的位置探测器件［7］．图2为设计的精跟踪伺服系统控制回路．它由高精度四象限探测器、信标光斑位置解算处理单元、精跟踪控制器、压电陶瓷驱动器（PZT）和快速控制反射镜组成．小惯量的反射镜黏合在压电陶瓷上，可实现反射镜倾角的快速高精度调整．根据实验系统所选的压电陶瓷驱动器及实测输出的频率响应数据（输入电压幅值为10V），经曲线拟合得驱动器在方位（俯仰与方位相似）方向上的频率特性曲线如图3所示．由此可得压电陶瓷驱动的快速反射镜的模型为Gfpp（s）＝θf（s）U（s）＝KPZTω2n（τs＋1）s2＋2ζωns＋ω2n．（5）式中：等效阻尼比ζ＝0．7；等效振荡频率ωn＝750Hz；压电陶瓷驱动器放大倍数KPZT＝10．令Efps（s）＝1，采用频域法设计精跟踪控制器的等效开环传递函数为滑模控制特性是一种使系统结构随时间变化的开关特性．从理论上分析可知，采用滑模控制，通过调节参数能够控制系统的增益、积分、微分常数实时地变化．

3精跟踪控制实验分析

ATP系统跟踪的目的在于稳定通信终端系统视轴，使主从激光通信终端之间存在相对运动时［9］，系统视轴在跟踪过程中的角速度和角加速度对于位置伺服单元将引起动态滞后跟踪误差小于期望的数值．精跟踪系统能够完全校正粗跟踪系统的系统误差，因此ATP系统最终跟踪精度取决于精跟踪系统对粗跟踪系统产生的随机误差的校正能力．精跟踪系统控制带宽越宽，抑制粗跟踪系统产生随机误差的能力就越强．为研究滑模控制对ATP系统跟踪性能的影响，图4给出了用频域法和滑模控制方法设计的精跟踪控制误差抑制函数频率响应曲线．从图4可看出，用频域法控制时，误差频率响应曲线相对较陡，当其频率大于290Hz时，系统对误差没有校正能力，且0dB以上曲线凸起部分对系统随机误差起放大作用，放大倍数可达到1．5倍．而用滑模控制，在整个工作频率范围内，系统对误差都有校正能力，可见，滑模控制增加了系统中频段的控制带宽．从图4中还可看出，当粗跟踪系统随机误差频率为3．7Hz，频域法和滑模控制具有相同的抑制比，为－43dB．如果粗跟踪系统随机误差最大幅值为150μrad，为使跟踪系统的跟踪误差小于2μrad，误差抑制比应小于－37dB，此时若采用频域法，粗跟踪系统随机误差频率小于5．5Hz，而用滑模控制，粗跟踪系统随机误差频率小于8Hz．这说明滑模控制对误差的校正能力在中频段优于频域法设计的结果．图5给出了频率为8Hz时，模拟相对运动引起的动态滞后跟踪误差仿真结果，此时频域法和滑模控制的调节时间相同．滑模控制是根据误差和误差变化率的大小来改变精跟踪控制器输出的，从而达到改善精跟踪系统的过渡过程，提高跟踪系统控制精度的目的．

光通信范文篇6

关键词：光通信技术；物联网；光波

在21世纪，我国已经进入到现代信息化社会，通信技术与互联网技术在发展中不断创新。在这样的社会背景下，光通信技术与物联网技术应运而生，为人们的生产与生活带来便利，现已渗透到各行各业，在全国范围内掀起技术革命。由此可见，对光通信技术在物联网技术中的应用进行探析具有重要的价值。

1光通信技术与物联技术相关概念

1.1光通信技术。光通信技术实质上是一种通信方式，主要载体为光波。光通信技术虽然发展时间不长，但是技术相对成熟，可以满足我国的业务需求。早在20世纪，相关学者就提出，光通信会代替以往的有线通信与微波通信，成为通信主流。这就表明光通信在通信方式中占据重要地位。光纤通信中涉及到许多核心技术，但是智能光网络、光纤到户、波分复用、弹性分组环四项技术最为重要。智能光网络属于光传送网技术，可以满足我国的业务发展需求。光纤到户作为我国的主流技术，是我国的宽带业务的发展目标，可以对IP业务进行承载，现阶段我国已将其作为重大的计划项目[1]。波分复用主要包括两种，即密集波分复用、系数波分复用，主要应用在传输领域，可以突破以往SPH的容量。弹性分组环在光城域网中会成为重要的技术，已经引起了大批制造商、运营商的关注。光通信技术之所以成为我国重点的关注对象，主要由于其具有如表1所示的优势。1.2物联网技术。物联网在实际运行的过程中通过红外感应器、全球定位系统以及各类型扫描仪等相关信息传感设备，根据实际情况与标准，将生活中各种类型的物品相连接，进而能够开展信息交换，实现智能化识别。物联网自身在应用的过程中与网络无关，其表达的是人们生活中常见的各种事物所组成的一个系统，将其安装相关的传感器设备之后，与网络数据信息库产生联系，促使其能够直接管理连接物品。伴随科技发展的进步，物联网的应用形式与概念正在不断的完善与创新，涵盖的方面日益广泛[2]。物联网在实际应用的过程中主要依赖可靠的运输、全面感知能力以及智能处理开展工作的，进而能够高效准确的识别物件信息。物联网的基本结构主要分为三层，即感知层、网络层、应用层，具体如图1所示。（1）感知层。感知层作为物联网的最低层组织，同时也是物联网技术的基础层次，在实际应用的过程中主要对物体的信息进行感知与收集。生活中比较常见的硬件设施有传感网络以及摄像头等。（2）网络层。作为物联网的中间层次，主要是促进感知层与应用层的连接，进而完成相关的数据传输或管理工作，人们通常称网络层为传播信息的桥梁。在实际应用的过程中，网络层能够高效的收集感知层的数据信息，将其传输到应用层。生活中比较常见的应用方式有GPRS、移动通信网络以及无线通信网络等。（3）应用层。应用层作为物联网的最上层，主要是接受感知层所传输的数据，并根据实际情况将其运用，或利用相关技术进行数据处理，为各个领域提供相关的信息数据。其主要表达的方式为终端显示器与数据库，可发挥有效的作用，同时也是物联网不可缺少的组成部分。（3）应用层。应用层作为物联网的最上层，主要是接受感知层所传输的数据，并根据实际情况将其运用，或利用相关技术进行数据处理，为各个领域提供相关的信息数据。其主要表达的方式为终端显示器与数据库，可发挥有效的作用，同时也是物联网不可缺少的组成部分。

2光通信技术在物联网中的具体应用

2.1应用在物联网感知层。在物联网感知层主要应用的是光通信技术中的光纤传感技术。在感知层中，需要利用传感器收集目标物体的信息，光纤传感技术在传输信息中，载体与媒介为光纤，传输方式为光波，属于传感技术的创新。光波在传输的过程中，对外界环境的敏感度较高，一旦出现变化，光波的性质也会随之改变，从而对物体信息情况进行判断，这是光纤技术主要的工作原理。在物联网感知层中，光纤传感器具有显著的优势，与传统的传感器相比，体积与重量较小，便于携带，在安装时较为便利，且灵敏度较强，在同一时间可以对多个目标物体进行监测。因此，在物联网技术中，应该充分发挥无线传感技术的优势。此外，在物联网感知层中，也对无线光通信技术进行了应用，可以有效提高信息的传播速度，在有限的时间内，对大量的信息与资料进行收集。2.2应用在物联网网络层。在物联网网络层中，需要对感知层收集的信息进行整理与传输。物联网网络层中，通常采用的光纤通信技术方式为有线通信，主要优势体现在传播距离里长、传输信息安全、成本低廉。在我国，全球定位系统已经经过了长时间的发展，可以进行基站的全覆盖，网络安全性较高，更好的满足物联网技术发展需求。为了实现最高的传输速率，就需要应用光通信技术。光通信技术与传统的宽带相比，性能提高10倍，从而确保物联网的信息传播水平。但是物联网在运行过程中，由于传输数据较多，所以极易出现网络拥堵的情况，引发安全风险。因此，需要对多个端口进行创建，以便数据进行快捷的传输[3-4]。目前，采用有线网络传输中，受到时间、空间、路由、环境的限制，无法满足物联网的传输需求，因此需要将其与无线通信技术进行有机结合，确保信息传输的及时性与对称性。2.3应用在物联网应用层。在物联网技术中，主要支撑技术之一为M2M，将光通信技术应用其中，可以对多种数据请求进行处理，具体在应用层中，可以对手机终端进行构建，从而对信息进行感知与处理，达到移动通信管理的需求。当前，物联网技术已经融合到我国的各个领域中，使得管理服务逐渐朝着智能化的方向发展。例如，在铁路、公路、电网中，可以将传感器嵌入其中，通过光缆连接，形成无线物联网，科学的配置资源。

3结论

合理的将光通信技术应用到物联网发展中，是未来发展的趋势。据相关专业人士统计，光纤传感器能够有效地测量70多种物理量。因此，可以合理的将其利用到物品侦查以及防伪识别等技术中，充分的发挥其应用价值。在物联网规模集成化发展的形势下，光通信技术能够有效地应用到信息处理当中，高效的采集人与物以及物与物之间的信息，发挥光通信技术的优势，为物联网的发展提供帮助。因此，提倡在物联网感知层、网络层、应用层中对该技术进行应用。

参考文献：

[1]张莉.新时期物联网发展中光通信技术的应用分析[J].通讯世界，2019，26（7）：87-88.

[2]伊大文.光通信技术在物联网发展中的应用[J].中国新通信，2018，20（18）：101-102.

[3]杜乾.信息通信技术在物联网中的应用分析[J].无线互联科技，2018，15（6）：12-13.

光通信范文篇7

关键词；无线光通信；无线光通信技术；技术应用

1无线光通信技术简介

无线光通信技术，即宽带无线传输和接入技术。系统所用的基本技术是光电转换。无线光或者可见光通信技术也就是我们所谓的自由空间光通信技术。英文简称为FSO，它的出现与研究在一定程度上能解决信号传输受地域影响的问题。无线光通信具有宽带高，成本低，传输技术速度快，接入技术精度高的特点，可以在通信领域积极开发应用空间。

2无线光通信系统的构成

FSO系统巧妙地结合了光纤通信技术和无线通信技术，主要用于宽带。无限光通信技术可以说是现代光纤通信的改进版本技术。通过不断的发展和研究，它具有广泛的应用领域，包括2G、3Gnctwork、星际空间光通信和广泛的地面无线通信应用，CTC。电信号的产生可以产生调制光发射器光源，因此通过发射光学系统，通过大气信道传输，可以在接收器上接收光信号。在等待光信号收集之后，它可以成为焦点和光电探测器，然后转换成电信号。对于不同的宽波长信号，其在大气透过率空间内也是不同的。因此，试着选择好的传送带，以利于FSO。其中，最常用的是近红外波段的850纳米光谱；此外。也可以使用1500nm波段，可以支持更大功率的系统，AMN也展示出超过100米的优势。FSO可以在一定程度弥补光纤和微波的不足。它的容量与光纤相近，但价格却低得多。相同距离而成本只有在地下埋设光缆的五分之一。它可以直接架设在屋顶，由空中传送。没有必要申请频率许可证或铺设管道来开采道路。

3无线光通信现有技术简析

目前所采用的主要技术分析：数字设备和无线网络云服务。视觉的无线通信，波长范围从使用发光二极管(LEDs)或激光二极管已经被提出并深入研究这是传统无线电的一项有希望的补充技术频率(RF)传输系统，就像现在这样面对过度拥挤的射频频谱和由此产生的容量瓶颈。无线可见光通信(VLC)系统是基于能够提供照明的光源的部署以及数据传输，例如氮化镓(GaN)发光二极管。这些系统可以受益于增加固态LED照明技术的部署。LED光源比传统光源具有显著的优势照明源，即更低的功耗、更长的时间寿命和显色能力。此外，他们显示出几十MHz量级的调制带宽并且因此可以被有效地调制以提供数据传输能力以及它们的主要照明功能。此外，可见光在室内无线中的使用通信提供了包括成本在内的重要优势和能效以及增强的安全性房间墙壁内的光线限制高度空间重用的潜力。因此，atto-小区光无线通信系统可以已实施，提供重要的能力增强。VLC链路通常部署强度调制和定向检测(IM/DD)技术由于其简单实现，它很好地匹配了的低成本特性发光二极管技术。(1)频谱资源非常有限。在和微波技术的争锋中，无线光通信技术不仅没有支付成本的优势，如频率和频谱资源非常丰富，它的用途可以说是红外传输设备，这是其他无线通信技术所远远不能与之比较的。(2)small的opticaluntena尺寸和系统结构可以实现非常轻的功能，这对各种航天器和卫星应用中的无线激光通信非常有益。(3)设置灵活方便。FSO设备不仅能完成各种光纤通信，而且不能完成任务。例如:可以完成地对空、水下空、空对空。等等…可以直接在低空搭建，与其他地方直接沟通；同时也不嵌入光纤，相对其他设置可节省大量时间。(4)与有线通信相比，它的信号容纳量与光纤接近，相较之下价格却要低出很多。它可以较好地填充微波技术的缺点与不足之处，比如灵活性较差，建设影响范围较大，维护消耗高，和无法大面积推广实行等缺点。

4无线光通信系统具有以下特征和优点

（1）频率带宽，高速。在现研究阶段，FSO速度巅峰可稳定于2.5gbit/s，最远距离可运输4公里。（2）丰富的频谱资源。FSO设备主要采用红外光进行信息交互。它不需要申请频率许可证以及支付频率占用费。（3）适用于任何通信协议。通信网络中常用的SDH、ATM、以太网和快速以太网目前可以通过，并且可以支持2.5gbit/s的传输速率，用于传输各种信息，如数据、声音和视频。（4）灵活方便的安装。FSO可以直接竖立在屋顶上，在河流、湖泊和海洋上进行交流。FSO可以完成光纤通信无法完成的各种通信任务，如地对空和空对空通信。然而，在它的应用过程中也存在许多问题。这些问题的出现影响了无线光通信的发展。比如针对大楼摆动的瞄准问题；大气中粒子散射和吸收光;提高传输速率问题。例如光通信的发展历史上，从一开始希望传输越来越长转变为越来越短的应用，分析原因如下：（1）成百上千公里的远距离传输当然很重要，对这部分的关心并没有减少。现在是单波100Gbps的速率，接下来要做单波400Gbps.（2）上述讲的远距离传输用于洲际、国际，省际间的骨干传输。但是量更大的是城域网光传输，包括城域交换机、核心路由器，用于无线网络回传的PTN，包括3G/4G基站上的光模块，以及数据中心内部的。这些小于100公里的光模块的需求量更大，当然单价比成百上千公里的要便宜很多。一般来讲，2km/10km/40km/80km，随着距离的上升，同一速率的光模块需求量递减。（3）在小于100公里的这个范畴内，长距离，10/20/40/80公里当然也是重点。业界要考虑到成本和产品功能的平衡。如果短距离的能满足且便宜很多，那么就会集中精力把这部分短距离的，比如无线基站和数据中心里的，做到尽量便宜。

参考文献

[1]丁树义.无线光通信技术浅析[J].通信技术,2011,44(10):36-37.

光通信范文篇8

组建光网（OpticalNetworking）是当今国际上通信领域中一个热门的重大研究课题，对于陆地的固定通信网，除了光纤光缆及波分多路系统正在点一点传输线路上大量应用并继续改进技术以扩大应用效果外，通信研究人员也在考虑设计和试验在通信网核心内部如何利用波分多路（WDM）技术使电传送网进化为光传送网，认为这是未来通信网必然的发展趋向。

自20世纪90年代起，国际互联网Internet向全世界计算机用户开放，促使数据通信的业务量爆炸性增长，给传统电话通信网以巨大冲击。今后的通信形势是：尽管全世界的电话业务量仍是每年增长，但数据通信业务量的年增长率远远大于电话业务量的增长率，因此在21世纪里数据业务总量将很快赶上电话业务总量。换句话说，未来的通信网不再以电话业务为重心，而是以数据业务为重心，宜于使用互联网规约IP（InternetProtocol）。传统电话通信网长期使用的电路交换方式，在未来通信网不再合适，应该让位给对数据通信有利的分组交换方式（packetswitching）。当然，未来的通信网仍应保证电话业务畅通，而且IP-phone仍须达到传统电话QoS的要求并保证数字图视（video）通信业务畅通，以致能够实现计算机操作的多媒体通信。

与此同时，通信网的核心本身总是应该具有足够大的容量，有能力适应各种通信业务量的数字速率总和，保证通信畅通，通信网容量就以它同时提供数字速率多少来表示。现在大家既然认识到各种通信业务特别是数据通信业务量每年以很高的增长率快速增长，未来的通信网就应该相应地扩大其容量。一方面，通信网绝对不停留于长期使用的公用交换电话网每年缓慢增长的容量，而是提供大得多、能够经常加大的容量。按数字速率计，现行的电通信网利用电的时分多路TDM技术，按照标准的同步数字群系列SDH，最高的数字速度限于最高一级数字群的速度，即10Gbit／s。在目前，该数字速度尚未能突破，这是受到电的TDM技术的限制，常称“电子瓶颈”。最近，国际会议上个别研究单位称他们利用电的TDM，能够制成数字速度达40Gbit／s，但这是少数情况，目前还未能普遍推广。

二、通信网从电的TDM发展至光的WDM

既然电的通信网在容量上受到电的TDM的限制，那么就应考虑其它有效而实际可行的办法。光纤通信的传输线路在加大容量方面取得了显著的成功经验，似乎可以为通信网提供有益的参考。在原来的光纤线路上，一根光纤只传输一路光载波，其载荷的数字信号由电的TDM供给，最高数字速率为10Gbit／s，而单模光纤在波长1550nm有很宽的窗口可供光信号传输，虽然一个光载波载荷信号的数字速率受到电的TDM限度不能提高，但如能让一根光纤同时传输几个光载波，则光纤的传输容量就可以成倍地加大，将光纤的潜在容量发掘利用。参照过去几十年前通信线路的每对铜线利用频分多路FDM技术实现多路载波电话的成功经验，考虑在光纤上采用波分多路WDM技术，实现一根光纤同时传输多路光载波的办法。如每一根光纤上装用户路WDM，每路传输电的TDM信号10Gbit／s，那么n路WDM就使一根光纤在一个方向同时传输n×l0Gbii／s，使数字速率比原来提高n倍，这种办法不难取得成功，完全可以推广应用。最近国际会议上报道一根光纤在1550nm波长窗口同时传输密集波分多路DWDM的100路具有适当波长间隔的光载波，导致同时传输的数字速率提高至100×l0Gbii／s=1Tbit／s（1×1012bit／s）。而且，还有可能继续提高至几个Tbit／s。这样的DWDM系统用于光纤线路，配以在1550nm波长窗口提供光功率增益的宽带光纤放大器W-EDFA，沿线路每隔100km设置一个放大器，就可使1Tbit／s数字速率的信号传输至1000km距离，实现大容量、长距离的信号传输。

诚然，这种1Tbit／s-1000km的大容量、长距离的通信系统真是现代通信领域的卓越贡献，大家都深切体会到光比电有更大的潜力为通信的发展提供帮助。传统的电通信应该引伸至光通信，尤其在考虑通信网扩大容量的问题，不能停留于电，而应着眼于光。依这样的思路进一步深入考虑光在通信网的实际应用可能性。现在波分多路WDM技术结合光放大器EDFA的方式，不应局限于光纤传输线路的应用，而是要求放开思路，研究光的WDM技术能否引伸至通信网核心内部，代替原来利用电的TDM技术所起的作用。过去的电通信网虽然利用大容量光纤传输线路，但通信网本身由电的TDM起作用，通信网容量的数字速率属于Gbit／s级，最大是10Gbit／s。现在利用光的WDM，有n路不同波长操纵各种网络单元，则使通信网容量加大n倍。如用100路不同波长，则理论上应能使通信网容量加大至Tbit／s级，比电的通信网容量Gbit／s级大一千倍。这就是说，电通信网受到TDM的限制，无法再扩大容量，如改用光通信网，WDM可以使用很多路数，以致光通信网可以扩大容量至很多倍。所以，随着通信业务量的快速增长，要求通信网扩大其容量，从电的通信网进化为光的通信网。

顺便提一下，上面说起电的TDM技术目前最高数字速率为10Gbit／s。曾有研究单位宣称光的TDM技术可使16路电的TDM复合，使总的数字速率提高至16×10＝160bit／s，但这样的技术有较大难度，目前没有推广使用。

三、网络单元ADM、DXC过渡至OADM、0XC

每个通信网由若干种和若干个网络单元分别组合而成。多路通信不论是电的时分多路TDM，或者是光的波分多路WDM，最基本的网络单元有multiplexer和demultiplexer，一般地称为复接器和分接器。它们在TDM结点与用户接入线连接处，一般称为合路器和分路器，而在结点内部，则称为合群器和分群器。对于电话通信，合路器是把30路数字电话合为一个基群，如30路经过脉码调制PCM得到的数字电话信号64kbit／s合为30路的基群，约2Mbit／s。而分路器的作用相反，它把基群2Mbit／s分为30路64kbit／s。合群器是把若干个低级群合为较高级的数字群。例如在准同步数字群系列PDH，最低的合群器是把4个基群2Mbit／s合为二级群8Mbit／s。分群器则相反，把1个8Mbit／s群分为4个2Mbit／s群。在同步数字系列SDH，例如最高级的合群器是把4个2.5Gbit／s合为1个10Gbit／s，分群器则把1个10Gbit／s分为4个2．5Gbit／s。数字速率越高，则制成合群器和分群器的技术难度越大。类似地，在光的WDM复接器和分接器可以称为合波器和分波器，前者把几路不同的光波长合为一个波段，后者把一个光波段分为若干路光波长。

在每一网络结点，其他重要的网络单元有ADM（add-dropmultiplexer），简单译成插分复接器，实际上它是分群器与合群器的组合，或是分路器与合路器的组合。在结点内部，某一高级数字群输入分群器，分为若干个较低级数字群输出，其中部分低级数字群就从这分群器输出分下（drop），由本结点使用，其余几个输出直通合群器的输入，结点可以按需要把几个与分下相同的低级群插上（add）合群器的输入，与直通的低级群会合，成为新的高级数字群输出。在电的通信网中，这些是“数字的ADM”。当电通信网准备过渡为光通信网时，网络结点中的这些数字的ADM应该全部换成“波长的ADM”或“光的ADM”。它将是分波器与合波器的组合。

在网络结点中，为了灵活调度的需要，都应设置交叉连接系统XC（cross-connect）。在电通信网的结点有“数字的交叉连接”DXC（digitalXC）。当电通信网过渡至光通信网时，每一网络结点中数字交叉连接应该相应地换成“波长的XC”或“光的XC”，原理与前相似。但因光网容量较大，交叉连接系统势必更为复杂，并且需要更加灵活地运用，所以OXC常常附设波长变换器，以便于实行交叉连接时按需要改换使用光波长。总的来说，光通信网不仅容量大，而且质量高，光网结点中光的ADM（OADM）和光的XC（OXC）等网络单元都必须具备完善的结构和优良的性能，那就完全能够满足大容量通信网运行的需要。

四、IP与ATM、WDM的配合

光通信范文篇9

1.1EPON技术的基本概念。EPON技术的英文全称是EthernetPassiveOpticalNetwork,是一种无线光网络(passiveopiticalnetwork)技术,无线光网络又称无源光网络(PON),这种技术名称由来已早,能够节省光纤资源,对网络协议透明,在光接入网中扮演着重要的角色。以太网(Ethernet)作为一种网络协议经过三十几年的发展,技术逐渐成熟,以太无源光网络是以太网和无源光网络的结合,同时具备了两者共同的优点。EPON技术所采用的方式主要是由点到多点结构,能够为人们提供多种业务,主要是在以太网上利用无源光纤传输的方式进行的。通过光纤与变电站主干层网络进行接入,EPON技术的出现解决了SDH技术在配电网络点多、面广并在运行上对环境要求较为复杂的问题,并且EPON技术造价相对SDH要便宜,节省成本,维护成本较低。1.2EPON技术的工作原理。EPON系统由局端设备OLT(OpticalLineTerminal,光线路终端)、用户端设备ONU(OpticalNetworkUnit,光网络单元)以及光分配网ODN(OpticalDistributionNetwork,光分配网)组成。ODN由光纤和无源光分路器组成,在OLT和ONU之间提供光通道,负责分发下行数据并集中上行数据,完成光信号功率分配和波长复用等功能。由于EPON技术依靠的技术手段主要是多点控制协议手段,通过密集波分复用技术的引入达到单根光纤可以双向传导的作用,下行数据以点到多点的广播方式从OLT发送到所有ONU,上行数据则从各个ONU采用时分复用方式统一汇聚至中心局端OLT。基本网络结构图示意图如图1所示。1.3EPON技术的特点。(1)EPON系统由局端设备OLT、用户端设备ONU以及光分配网ODN组成。放在中心机房的OLT与放在用户端的ONU之间仅有光纤、光分路器等光无源器件,没有其他额外元件,也没有电源,也不需要用到机房,大大节省了建设和运营维护成本。(2)以太网和无线光网络技术的完美结合消除了原来复杂传输协议转换带来的成本因素。(3)EPON可以提供1.25Gbit/s的上下行带宽,传输距离可达10～20km,支持最大光分路比1∶64,因此,可大大降低OLT和主干光纤的成本压力。

2EPON配网光通信组网模式

2.1EPON独立组网模式。EPON光通信技术不断的发展越来越成熟,能够在配网光通讯网络中单独使用,并且从配网终端到控制中心的整个过程都能够覆盖到。这种独立组网模式,对环境的抵抗性比较好,不容易受到环境的影响,可靠性较强,在极其恶劣的环境下才有可能发生故障。以单一的EPON光通信技术连接配网终端到控制中心的模式能够抗电磁波干扰和抗多点失效,在维护上也比较简单,但是有一个非常大的缺点,浪费光纤资源严重,这主要是因为这种独立组网模式在连接配网终端和配网调度中心的时候,必须要单独占据一个光纤资源,从而延长了光纤铺设的距离,消耗了大量的光纤资源。2.2EPON/SDH分层组网模式。分层组网模式就是将配电终端一直到配网调度中心中间的组成部分分为两层,将EPON技术有效地运用到配网终端层,而在变电所层以及配网主站层这两个层面当中运用SDH光通信技术。与独立组网模式相比较而言,这种模式将配网终端与变电站相连,利用变电站至供电局调度中心已建的光传输网络通道,减少了光纤资源的建设成本,有效地避免了资源浪费。另一方面,SDH光通讯环网技术使变电站至调控之间的通信变得更为可靠,这主要是因为SDH环网技术具有自愈功能,通信稳定性比较好,但是在运行的过程中需要进行资源的转换,设备及网络的维护较复杂、成本较高。2.3混合组网模式。混合模式就是根据不同组网模式的优缺点进行重新构建和组合,就像同学之间相互学习一样,互相取长补短,最终使班上的成绩整体得到提升,混合组网模式的目的就是为了提升整体的效率。混合组网模式要根据电网覆盖地区的地理环境来进行决定;或者根据时间,在不同的时期采用不同的模式。总的来说,混合组网模式分为两种:即时间混合组网模式和地域混合组网模式。这种组网模式组合比较灵活,可以因地制宜进行构建,在不同的条件下,发挥不同模式的优点。但是在同一区域运用多种组网模式,会产生复杂的拓扑结构,增加运行管理人员的运维难度。结合目前电力系统光传输网络建设的现状及配网自动化对通信通道的建设要求,EPON/SDH分层组网模式能够更好地满足当前各项业务的需要。

3基于EPON技术的配网光通信网络建设

3.1先进的通信系统是实现配电自动化的基础。配电网自动化的组成包括配电网的主站系统、配电网的监测系统、通信运输系统和配电网终端系统,通信系统连接着整个4个系统,先进的具有时代性的通信技术能够对配电网运行和管理进行全方位的监测、管理和调控,能够保证电网自动化正常运行,对更好地构建和实现配电网自动化具有重要意义。3.2EPON技术是对配网光通信网络进行建设的重要基础。在配网光通信网络构建中融入EPON技术能够有效的适应外部复杂环境,提高配网自动化的运行安全性及可靠性。因此,建议在建设配电网络时,同期建设基于EPON技术的配网光通信网络,将新建设的配电网络与EPON光通信网同时进行,有效节约建设成本,提高各部门的效率。3.3EPON的组网要求。EPON在组网时宜采用双链路组网,即能有两条光缆连接至变电站时,每个ONU通过双PON口分别连接到变电站OLT的不同PON口(如图2所示);或者在光缆是单链路结构、星形结构或者环形结构的情况下,OLT配置2个PON口或配置2台OLT各出1个PON口组成,各个开关房、配电房、环网柜处的ONU通过双PON口分别连接到两条连路上,组成双链路冗余保护(如图3所示)。根据标准《电力用户用电信息采集系统功能规范》(Q/GDW373-2009)要求,EPON组网中链路的切换时间要求小于50ms。

4EPON技术的应用和发展前景

EPON技术的开发创新了光纤网络终端的运行方式,这一运行方式的创新使得信息的覆盖范围变得更广,信息系统的及时性、安全性、可靠性在运行上得到了更好的保障。EPON技术操作方便,既能够保证容量又能够扩充资源。EPON的结构简单,组成元件并不复杂,运行起来对环境要求比较低,可以在室外进行大量的铺设,在管理和维护工作上更为简单,提高了管理和维护的效率。传统技术在不同网络间的连接效率低下,速度也非常慢,还要进行额外的格式转换,运行成本比较高,传输效率和质量得不到保障,但是采用EPON技术以后扭转了这样的局面,该项技术的成熟运用,必将在未来配电网络发展中占有相当重要的地位。

5结语

经济的飞速发展和人民生活水平的提高,用户对接入电网的体验要求越来越高,配网自动化的建设对电网公司提出了更高的要求。该文通过对EPON技术原理以及EPON技术不同组网模式的优缺点进行分析,阐明了在未来配电网络的发展中EPON技术将占有相当重要的地位。

参考文献

[1]张在峰.EPON下的电力配电网络通信技术的分析[J].中国新通信,2015(13):55-55.

[2]黎林君.基于EPON技术的电力配网通信建设分析[J].建筑工程技术与设计,2013(3).

光通信范文篇10

【关键词】MSTP多业务传送节点SDH同步数字体系ATM异步转移模式OTN开放式通信网络RPR弹性分组环

一、光通信传输网络四种不同技术的比较分析

1.业务承载能力

(1)OTN技术

采用基于TDM体制的复用技术，每路信号占用在时间上固定的比特位组，信道通过位置进行标识，有独特的帧结构，可区分不同等级速率，并能在同一网络中综合不同的网络传输协议，对实时性业务及非实时性业务都能提供相应承载，实现了从窄带到宽带的综合业务传输。

传输设备可以直接提供工业标准的通信协议接口，而不需借助接入设备。

各种通信业务应用可直接接入OTN，无需接入设备，可以支持语音。图像信号的多点广播，采用数字图像压缩(M-JPEG和H.264)和图像矩阵交换技术。

OTN设备简单、组网灵活、集中维护方便，国内外地铁工程中应用广泛，其不足是设备独家生产，售后服务对原设备厂商依赖大，兼容性差，与非OTN网络连接能力较弱。

(2)ATM技术

ATM虽然可以承载实时性业务中的时分复用业务，但每一个节点的延时都要大于SDH传输制式，特别是故障时系统切换时间较SDH传输制式长(有时甚至以秒计)，所以ATM技术一般不用于时分复用业务的承载。另外，ATM没有低速率接口，需增加接入设备，设备价格高且协议复杂。对于视频业务，由于其具有很高的突发度，而ATM恰恰能够很好地支持具有突发性的可变比特率业务，并且其固有的设计已经充分考虑了业务QOS(服务质量)问题，因此可以实现承载。

然而对于非实时性业务的传输，ATM存在带宽利用率较低的问题，且没有音频等低速接口，需设接入设备。

(3)SDH及基于SDH的多业务传送平台(MSTP)

SDH是最适合实时性业务中时分复用业务的承载技术，但无法解决实时性业务中视频信号和实时性业务及非实时性业务中以太网的传输问题。SDH接口种类单一，仅具有PDH系列标准接口(E1/E3/STM-le)。传输窄带业务(话音、数据、宽带音频)时，需增加接入设备(PCMD/l设备)；无直接的视频和LAN接口，需外部增加视频CODEC和Ethernet路由器；对Ethernet业务，一般只提供ZMb/s的传输带宽，存在性能瓶颈；对广播音频业务，仅提供3kHz的传输带宽，难以满足高保真的广播效果；一般只提供点对点的通信信道，难以满足大量共线式通信信道的要求。

同时SDH只能向用户提供固定速率的信道，不能动态分配带宽，不能进行统计复用，对总线型宽带数据业务及图像业务的支持困难。

MSTP克服了SDH设备中的一些不足，随着技术不断的发展成熟，越来越适合各种通业务的承载，但仍需增加接入设备。

(4)RPR

对于实时性时分复用业务，RPR技术虽然定义了协议，但需在实际中得到进一步验证。

对于数据业务，RPR具备绝对的优势，可根据用户需求分配带宽，支持空间复用技术和统计复用技术，在网络正常运营的情况下，可使带宽利用率相对SDH网络提高3-4倍。RPR还可对数据业务进行优化，有效支持IP的突发特性。

对于有实时性要求的数据业务，RPR可以提供不同等级的服务和基于不同等级业务的环保护功能来保障数据业务的实时性，在保障实时性方面和故障倒换时间(16ms-50ms)上可与SDH技术媲美，而在带宽利用率上比SDH传输数据业务大大提高。特别是它对视频业务的承载，目前数据视频监控市场的主流设备提供商，都将其系统构建在基于IP的MPEGZ编码和压缩技术，以及基于IP的视频数据存储、检索和访问控制技术上，这些系统所采用的摄像头基本上都可以直接提供MPEGZ编码及以太网数据端口，因此，由RPR技术来承载视频监控系统，用户数据能继续保持以太网帧格式，省略复杂的映射过程，并对用户分组进行严格的服务质量等级分类；并能提供严格的延时和抖动保障机制，视频图像清晰、画面流畅，完全达到高速铁路/公路监控图像的要求。但业务接口同SDH、MSTP、ATM、IP一样，必须借助于接入设备来提供低速数据接口。

2.带宽利用率

OTN:开销<2%，带宽利用率较高。

ATM:开销约为12.8%，带宽利用率低。

SDH:开销占3.7%，但由于其需预留保护带宽，带宽利用率较低。

RPR:开销占3.7%，同时采用统计空间复用技术，使带宽利用率大大提高。

3.环网保护能力、可靠性

OTN:采用双环设计网络，具有自愈保护功能，并且保护倒换时间小于50ms。

ATM:主要进行VC保护。

SDH及MSTP的网络:具有强大的保护恢复能力，并且保护倒换时间小于50ms。

RPR:网络具有强大的保护恢复能力，并且保护倒换时间小于50ms。

4.成熟度及发展前景

OTN:国内轨道交通领域已得到较多运用，但油田和长输管线比较少，作为西门子的专利技术比较成熟，在专网需求方面能够予以专属研发和更新，发展速度较快。

ATM:技术、设备复杂，随着IP技术的发展，IP质量保证问题的解决，对ATM技术应用带来较大冲击，其发展前景不好。

SDH及MSTP:SDH技术很成熟，有着广泛的应用基础；MSTP是在SDH基础上发展起来的，目前还在不断完善，功能越来越强。

RPR:目前还未得到较大规模的应用，需在实践中进行验证，但其技术先进，发展前景好。

二、光通信传输网络在油气田和长输管线上的应用

通过上述对比可以看出，四种技术各有优劣，应用在油气田和长输管道上，应综合考虑工程实际，合理优化，选择适合油气田和长输管道传输技术发展方向的技术或技术组合，极大地提高效率，降低成本。

因此油气田和长输管线光通信传输网制式上的选择可以是一个制式独立组网，也可以是多种制式混和组网，应根据项业务量和业务种类来确定采用何种技术；一个制式单独组网可以选择OTN，也可以选择MSTP；但由于目前MSTP技术对数据业务解决还存在一定局限性，可以采用MSTP与RPR或IP混合组网，由MSTP承载语音业务及低速数据业务，由RPR或IP来承载视频和数据业务。公务员之家