光通信研究论文
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光通信研究论文范文第1篇
信息通信技术的发展和移动互联网的快速普及，使得包括笔记本电脑、智能手机和平板电脑等终端使用呈现爆炸式的增长。根据工信部电信研究院的《移动终端白皮书2012》，2011年全国移动智能终端出货量超过1.1亿部，超过了2011年之前中国移动智能终端出货量的总和。而目前包括智能手机和平板电脑等在内的移动互联网终端的全球年出货量已经远超过传统的PC出货量[1]。根据全球权威的技术研究和咨询公司Gartner最新预测，2014年全球IT终端设备（个人电脑、平板电脑和智能手机）出货量预计将超过25亿台，与2013年相比，增长7.6%[2]。移动互联网的应用已经渗透到社会生活的各个领域，人们无时不刻地需要保持网络连接，这与乘坐飞机旅行中不能使用各种移动终端之间产生了极大的矛盾，对此国内外学术界和工业界都给予了高度的关注，文献[3]提出了一种面向卫星网络的主动重传扩频时隙ALOHA多址接入控制方法。目前已有多家航空公司尝试在飞机上安装机载卫星宽带通信系统，并开始试点基于机载卫星通信系统向乘客提供无线接入的测试和试运营的工作，国内民航公司也已经开始计划利用卫星通信技术，为客舱提供宽带通信服务，解决飞行中的信息孤岛问题[4]。传统上而言，在飞机飞行的全程中都不允许使用各类电子设备、特别是包括带有无线和射频等功能模块的手机、平板电脑和笔记本电脑等。飞机起降期间是飞行中事故最易发的时间段，此时如果手机或电脑尝试登录或连接地面无线网络，会发射较强的无线信号，可能超出了航空环境的辐射信号安全允许范围，继而对飞机上的通信、导航和飞行控制等电子设备造成影响和干扰。即使在机舱内建立一个小型无线网络，降低地面无线网络的影响，但现行的法律法规仍然严格限定在飞机起飞和降落时不允许使用各类电子设备，只有在平飞阶段旅客才可使用机载无线网络，尽可能地减小对飞行安全的影响。另一方面，已经提出的机载无线网络解决方案仅支持笔记本电脑和平板电脑等配置了无线局域网（WLAN）的终端设备，依然不能使用手机等传统的移动通信终端。对于经常搭乘飞机出行的商务乘客而言，他们对于机票价格的敏感性比较低，但是对于航班途中能够提供的服务敏感性比较高。特别对于搭载国际和长途航班的商务乘客而言，在数小时乃至十几个小时航程的航班上无法与外界沟通，可能造成非常大的直接和间接经济损失。如果能够在飞行中提供通信和网络服务，即使增加一定的成本，但与长时间失去外界联系造成的损失相比仍是可以接受的。显然，对于商务乘客而言会倾向于优先选择可以提供地空互联的航班。而对于航空公司而言，提供额外的通信和网络服务也会给其带来附加的收入或通过降低航班票价的折扣比例获得收入增加，而飞机制造商和维护厂商也能从设备采购、安装和维护等环节中获得收益。不难看出，提供机载通信和网络服务对于整个产业链都具有显著的正面影响，在飞机上安装地空互联和机载无线接入系统将是未来航空产业发展的一个主要趋势，结合拓扑控制技术和功率控制技术，采用定向天线代替全向天线的通讯机制有效地缓解了无线骨干网络的信号干扰问题。[5]目前已经提出的机载无线网络的主要实现方式是首先由飞机通过卫星转接后与地面主站实现通信，飞机机舱内建立无线局域网（WLAN），并使机上乘客通过WLAN接入机舱局域网。这种方案的主要缺点是WLAN使用的多为2.4GHz~5GHz的电磁波段，频谱资源非常有限，对于乘客密集的飞机机舱应用场景而言，较多用户同时使用网络的带宽很难保证；同时该频段还有包括蓝牙等其他短距无线网络的干扰。考虑到飞机上空间非常有限，大量各类通信、控制和传感等电子装置及其线缆密集地集中在较小的布线空间内，而增加WLAN接入点及网络布线无疑会遇到许多困难，更重要的是WLAN的无线信号也可能对一些电磁干扰敏感的电子设备造成影响，机舱的电子环境发生变化使得飞机制造商和航空公司不得不投入巨资重新考虑机上的电磁兼容问题。可见光通信（VLC）技术是利用发光二极管（LED）等发出的肉眼觉察不到的高速明暗闪烁信号来传输信息的，即将需要传输的数据调制在LED发出的光并进行传输，利用光电转换器件接收光载波信号并解调以获取信息。可见光通信系统的网络覆盖范围就是灯光所能达到的范围，不需要电线或其他的连接。与WLAN技术相比，可见光通信系统利用照明设备代替WLAN中的基站或热点，采用MIMO-OFDM技术其传输容量可达数Gbit/s。[6]可见光通信同时实现了照明和通信，将其引入机载无线通信网络时可以直接利用原有的机舱中的阅读灯，无需增加复杂的网络布线和热点等设施，从而实现低成本的机舱内无线网络，不仅对飞行安全而且实现了绿色环保。本文针对基于VLC的机舱无线网络的信道和布局进行了研究，论文第二节给出了VLC系统原理及关键技术，第三节是机舱内VLC系统的布局模型研究和性能分析。
2VLC系统原理和关键技术
人们使用的照明光源已经历经了白炽灯、节能灯和LED三代，其中白光LED因其能耗低、寿命长、尺寸小、亮度高等特点迅速占领了市场，得到人们的广泛认可，成为理想的照明光源。正是因为LED照明灯将在未来普及，人们想到在LED灯泡照明的同时，将信息加载到灯光上，而通信所使用的较高调制频率人眼无法察觉，从而在照明的同时实现网络通信。可见光作为信息传输介质与传统的射频及无线通信方式相比，有着诸多优势，其中最主要的就是可见光通信不需要复杂的电磁波频谱分配，可以作为现有射频无线通信的补充，极大地扩展通信所使用的电磁波频谱范围。传统的射频和无线通信技术最大的一个缺点是需要对所使用的电磁波频谱进行仔细划分和规划，特别是使用较多的射频和微波频段，可以使用频谱资源非常有限。同时，射频和无线通信的空中接口是开放的，存在难以完全解决的安全问题。而可见光通信使用的频率约在400~800THz（波长约为375~780nm），其信道的使用是完全免费的，不需要购买或授权使用许可。在信息安全方面，可见光通信也有其独特的优势，可见光传输是视距（LOS）模式，只要信道被遮挡信号就会中断，减小了信息被窃取的机会。同时，可见光通信还具有高度的安全性，不会涉及如射频和无线信号可能存在的对人体健康产生的影响或伤害。基于LED的可见光通信最早由日本的中川研究室于20世纪初提出，国内在2006前后开始跟踪相关的研究进展，并对可见光通信的系统结构和关键技术进行了初步研究[7]-[9]；文献[10]提出了一种基于光码分多址（OCDMA）的可见光通信的无线局域网系统设计方案；文献[11]和[12]提出了一种基于USB接口的室内可见光无线接入电路；文献[13]和[14]分别就如何削弱VLC系统中多径串扰和背景光噪声的影响，以及室内光照度的分布等进行了研究。可见光通信作为一种新型的无线通信方式，在一些特殊情形下有着突出的优势，例如一些对于电磁干涉敏感的环境如医院和航空器等，一个典型的可见光通信系统的组成框图如图1所示。如图可知，一个典型的VLC系统主要包括光源与驱动、光检测与放大、调制与解调、信号处理等部分组成。可见光通信系统利用LED光源发出的光信号传递信息，现阶段的白光LED相比于白炽灯具有极好的响应性能（白炽灯响应时间为毫秒级，LED响应时间为纳秒级），且LED电光转化效率高（接近100%），非常适合高频电信号的调制。使用RGB-LED可以满足比传统白光LED更加多元的需求，当需要用到某一波段的灯光时，RGB的混色可以随心所欲[15]。可见光通信系统中最基本的调制方式是幅移键控（ASK），随着对系统容量需求的不断提升，也开始逐步引入包括正交频分复用（OFDM）等先进的调制方案。调制后的光载波信号直接在大气中传输，因此需要考虑信道中可能的外部影响。对于室外和室内使用的VLC系统而言，干扰源及其影响不尽相同。例如对于室外VLC应用场景，主要的干扰源是太阳光等自然光的强背景辐射噪声，而在室内环境中，则是各种照明光源带来的干扰。对于特定的应用场景而言，两种干扰可能会同时存在。例如对于基于VLC技术的机舱通信系统而言，机舱照明灯和窗户照进来的阳光会对VLC信号同时产生影响。另一方面，对于无线信道的传输通常需要考到多径效应等影响，但是对于机舱阅读灯等特定应用场景而言，由于其照射范围比较集中，受邻座阅读灯干扰很小，可以只考虑直射光信号。经过信道传输后，VLC系统接收端通过光检测器（如光电二极管PD）来检测光信号，把光信号转换成电信号后经过解调还原处原始信息。对于VLC系统而言，一般需要在为了保证接收到足够的光信号，VLC系统一般在PD前配置了透镜用以对接收到的光功率进行聚焦。特别是对于室内VLC应用环境，由于PD有效检测面积很小，接收到的光信号较弱，考虑到相邻光源可能的干扰，用透镜，把光信号会聚到PD上，可以有效增加PD接收到的光信号强度，并且减小相邻信号的干扰。PD将光信号转成电信号后，需要经过信号放大、滤波整形、定时再生后、解调后可恢复出原始信号。
3基于VLC的机载无线通信系统
3.1系统模型和基本参数由于基于VLC的机载通信系统应用的基本前提是不对已有的飞机机舱格局进行改变，因此我们通过对典型民用客机的机舱环境进行调研和资料查阅，初步构建了基于乘客独立阅读灯的通信+照明合一的VLC系统模型。以民用航空中使用最普及的波音系列客机座椅作为参照进行系统建模，一般情况下认为前排座椅背面放下的小桌板为乘客理想的工作平面，而小桌板的尺寸为400×2402mm。因此，只要满足在这个平面区域内照明和通信即可。图2和表1分别给出了机舱座椅模型和主要参数。如果不考虑外部遮挡，当光源位于工作平面的正上方时，该模型为最佳模型，此时光源到小桌板的垂直距离为850mm。但是基于VLC的机载通信系统中一个重要的问题是必须考虑到遮挡效应，即当前排乘客放倒座椅时，此时座椅角度会增大至倾斜约38°（初始倾斜角度为15°）。此时若VLC光源仍位于工作平面正上方，则将会有一部分区域为照明通信阴影。因此需要将光源位置水平后移一定距离，保证工作区域始终处于照明条件下。通过计算得到完全无遮挡的并且光源距离工作平面中心最近的水平距离为544mm，光源的发射角约为11.5°，如图3所示。
3.2性能分析
基于VLC的机载无线通信系统的基本要求，是所使用的LED光源的光照强度满足相关的机舱照明标准，针对我们设计构建的机舱VLC通信系统模型，根据HB6491-91《飞机内部照明设备通用要求》，并参考《飞机设计手册》的相关章节，其有效照度的指标要求光照度应达到300～500lx之间[17]。由此可见，点光源在面元ds上所产生的光照度与光源的发光强度I成正比，与距离的平方成反比，并且与面元相对于光束的倾角θ有关，这个即为点光源光照度的距离平方反比定律。由于白光LED是一种非相干光源，不会形成光的干涉现象，因此多个LED构成阵列时遵循叠加原理，即总的光照度1NiiEE???，其中iE为每个LED的光照度，N代表总LED灯的个数。结合现有机载照明灯的尺寸和文献中一般采用的LED阵列，本文使用的模型中为光功率1W，中心发光强度为55cd的LED芯片。当光源距离工作平面中心554mm时，采取3?3的阵列模式，等效发光面积大小为60×602mm。当光源位于工作平面中心正上方时，采取3?2的阵列模式，等效发光面积大小为60×362mm。根据以上建立的模型，可以计算得出机载VLC系统中接收平面（小桌板）处的光照度分布以及最值。当光源距离工作平面中心554mm（如图5a所示）时，与光源位于工作平面中心正上方（如图5b所示）相比，工作平面靠近乘客的一端有更大光照度。另一方面，由机阅读灯照明范围一般只覆盖到每位乘客小桌板范围，不会影响到其他乘客，所以这里我们只考虑光线直射情况。从图中我们可以看出，该光源模式下，靠近光源的小桌板一侧会出现光照度最大值，小桌板的两侧会出现光照度最小值，这符合飞机阅读灯只给单个乘客提供照明而又不影响其他乘客的要求，也保证了来自相邻座位的通信干扰相对较低。图6给出了中心光源对相邻座位的影响，只有中心光源照明时，相邻座位接收到的光照度不足300lx，并且可以通过调整接收机的接收角，以达到完全屏蔽来自相邻座位光源的信号。同时小桌板中心区域照明度满足国际标准（ISO）提出的工作照明300-500lx的要求。图7给出了本文提出模型的工作平面处接收光功率计算结果，可以看出在工作平面内，光线入射角处于光探测器接收范围内。与图5给出的光照度分布图对比可以发现，光电探测器的接收功率分布大致类似于光照度分布，但相对于光照度分布值相对陡峭，这是由于接收角的存在，LED阵列正下方的光线很容易进入探测器的接受范围之内，而边缘的光线因为接收角的原因较难进入探测器接收范围之内。
4结束语
光通信研究论文范文第2篇
（一）普通光纤
普通单模光纤是最常用的一种光纤。随着光通信系统的发展，光中继距离和单一波长信道容量增大，G.652.A光纤的性能还有可能进一步优化，表现在1550rim区的低衰减系数没有得到充分的利用和光纤的最低衰减系数和零色散点不在同一区域。符合ITUTG.654规定的截止波长位移单模光纤和符合G.653规定的色散位移单模光纤实现了这样的改进。
（二）核心网光缆
我国已在干线(包括国家干线、省内干线和区内干线)上全面采用光缆，其中多模光纤已被淘汰，全部采用单模光纤，包括G.652光纤和G.655光纤。G.653光纤虽然在我国曾经采用过，但今后不会再发展。G.654光纤因其不能很大幅度地增加光纤系统容量，它在我国的陆地光缆中没有使用过。干线光缆中采用分立的光纤，不采用光纤带。干线光缆主要用于室外，在这些光缆中，曾经使用过的紧套层绞式和骨架式结构，目前已停止使用。
（三）接入网光缆
接入网中的光缆距离短，分支多，分插频繁，为了增加网的容量，通常是增加光纤芯数。特别是在市内管道中，由于管道内径有限，在增加光纤芯数的同时增加光缆的光纤集装密度、减小光缆直径和重量，是很重要的。接入网使用G.652普通单模光纤和G.652.C低水峰单模光纤。低水峰单模光纤适合于密集波分复用，目前在我国已有少量的使用。
（四）室内光缆
室内光缆往往需要同时用于话音、数据和视频信号的传输。并目还可能用于遥测与传感器。国际电工委员会(IEC)在光缆分类中所指的室内光缆，笔者认为至少应包括局内光缆和综合布线用光缆两大部分。局用光缆布放在中心局或其他电信机房内，布放紧密有序和位置相对固定。综合布线光缆布放在用户端的室内，主要由用户使用，因此对其易损性应比局用光缆有更严格的考虑。
（五）电力线路中的通信光缆
光纤是介电质，光缆也可作成全介质，完全无金属。这样的全介质光缆将是电力系统最理想的通信线路。用于电力线杆路敷设的全介质光缆有两种结构：即全介质自承式(ADSS)结构和用于架空地线上的缠绕式结构。ADSS光缆因其可以单独布放，适应范围广，在当前我国电力输电系统改造中得到了广泛的应用。ADSS光缆在国内的近期需求量较大，是目前的一种热门产品。
二、光纤通信技术的发展趋势
对光纤通信而言，超高速度、超大容量和超长距离传输一直是人们追求的目标，而全光网络也是人们不懈追求的梦想。
（一）超大容量、超长距离传输技术波分复用技术极大地提高了光纤传输系统的传输容量，在未来跨海光传输系统中有广阔的应用前景。近年来波分复用系统发展迅猛，目前1.6Tbit/的WDM系统已经大量商用，同时全光传输距离也在大幅扩展。提高传输容量的另一种途径是采用光时分复用(OTDM)技术，与WDM通过增加单根光纤中传输的信道数来提高其传输容量不同，OTDM技术是通过提高单信道速率来提高传输容量，其实现的单信道最高速率达640Gbit/s。
仅靠OTDM和WDM来提高光通信系统的容量毕竟有限，可以把多个OTDM信号进行波分复用，从而大幅提高传输容量。偏振复用（PDM）技术可以明显减弱相邻信道的相互作用。由于归零（RZ）编码信号在超高速通信系统中占空较小，降低了对色散管理分布的要求，且RZ编码方式对光纤的非线性和偏振模色散（PMD）的适应能力较强，因此现在的超大容量WDM/OTDM通信系统基本上都采用RZ编码传输方式。WDM/OTDM混合传输系统需要解决的关键技术基本上都包括在OTDM和WDM通信系统的关键技术中。
（二）光孤子通信。光孤子是一种特殊的ps数量级的超短光脉冲，由于它在光纤的反常色散区，群速度色散和非线性效应相互平衡，因而经过光纤长距离传输后，波形和速度都保持不变。光孤子通信就是利用光孤子作为载体实现长距离无畸变的通信，在零误码的情况下信息传递可达万里之遥。
光孤子技术未来的前景是：在传输速度方面采用超长距离的高速通信，时域和频域的超短脉冲控制技术以及超短脉冲的产生和应用技术使现行速率10~20Gbit/s提高到100Gbit/s以上；在增大传输距离方面采用重定时、整形、再生技术和减少ASE，光学滤波使传输距离提高到100000km以上；在高性能EDFA方面是获得低噪声高输出EDFA。当然实际的光孤子通信仍然存在许多技术难题，但目前已取得的突破性进展使人们相信，光孤子通信在超长距离、高速、大容量的全光通信中，尤其在海底光通信系统中，有着光明的发展前景。
（三）全光网络。未来的高速通信网将是全光网。全光网是光纤通信技术发展的最高阶段，也是理想阶段。传统的光网络实现了节点间的全光化，但在网络结点处仍采用电器件，限制了目前通信网干线总容量的进一步提高，因此真正的全光网已成为一个非常重要的课题。
全光网络以光节点代替电节点，节点之间也是全光化，信息始终以光的形式进行传输与交换，交换机对用户信息的处理不再按比特进行，而是根据其波长来决定路由。
目前，全光网络的发展仍处于初期阶段，但它已显示出了良好的发展前景。从发展趋势上看，形成一个真正的、以WDM技术与光交换技术为主的光网络层，建立纯粹的全光网络，消除电光瓶颈已成为未来光通信发展的必然趋势，更是未来信息网络的核心，也是通信技术发展的最高级别，更是理想级别。
三、结语
光通信技术作为信息技术的重要支撑平台，在未来信息社会中将起到重要作用。虽然经历了全球光通信的“冬天”但今后光通信市场仍然将呈现上升趋势。从现代通信的发展趋势来看，光纤通信也将成为未来通信发展的主流。人们期望的真正的全光网络的时代也会在不远的将来到来。
参考文献：
[1]辛化梅、李忠，论光纤通信技术的现状及发展[J].山东师范大学学报（自然科学版），2003，（04）
[2]毛谦，我国光纤通信技术发展的现状和前景[J].电信科学,2006,(8).
[3]王磊、裴丽，光纤通信的发展现状和未来[J].中国科技信息，2006，（4）：59-60.
光通信研究论文范文第3篇
【关键词】光纤通信；发展；前景
1. 光纤通信概念和特点
光纤通信是以光波为信息载体，通过光纤来传递的一种通信设施。光纤通信的特点：（1）光纤通信容量大；传输距离长；一根细细的光纤可以承载很多个光信息，而它的传输时以光速传播，并且损耗非常小。（2）由于光纤较细，质量轻，所以便于铺设和运输。（3）光纤通信具有抗电磁干扰能力，传输信息不易丢失和失真。（4）信号串扰小、保密性能好；（5）光纤通信用材少，而且不污染环境 。（6）光缆适应性强，寿命比较长。
2. 光纤通信技术的形成
2.1早期的光通信。
光无处不在，这句话毫不夸张。在人类发展的早期，人类已经开始使用光传递信息了，这样的例子有很多。打手势是一种目视形式的光通信，在黑暗中不能进行。另外，3000多年前就有的烽火台，直到目前仍然使用的信号灯、旗语等都可以看作是原始形式的光通信。望远镜的出现则又极大地延长了这类目视形式的光通信的距离。这类光通信方式有一个显著的缺点，就是它们能够传输的容量极其有限。近代历史上，早在1880年，美国的贝尔（Bell）发明了“光电话”。光电话并未能在人类生活中得到实际的使用，这主要是因为当时没有合适的光源和传输介质。然而，我们不得不说，光电话仍是一项伟大的发明，它的出现证明了用光波作为载波传输信息是可行的，因此，把贝尔光电话称为现代光通信的雏形毫不过分。
2.2现代光纤通信技术的形成。
随着社会的发展，信息传输与交换量与日俱增，传统的通信方式已不能满足人们的需要。为了扩大通信容量，通信方式从中波、短波发展到微波、毫米波，这实际上就是通过提高通通信载波频率来扩大通信容量的。继续提高频率，达到光波波段，用光波作为载波进行通信，通信容量将大大超过传统通信方式。要发展光通信，最重要的问题就是要寻找适用于光通信的光源和传输介质。1970年，光纤和激光器这两个科研成果同时问世，拉开了光纤通信的帷幕，所以我们把1970年称为光纤通信的“元年”。
2.2.1光源。
1960年，美国的梅曼（T.H.Maiman）发明了红宝石激光器，它可以产生单色相干光，使高速信息的光调制成为可能。和普通光相比，激光具有波谱宽度窄，方向性极好，亮度极高，以及频率和相位较一致的良好特性。激光是一种高度相干光，它的特性和无线电波相似，是一种理想的光载波。但是，红宝石激光器发出的光束不容易耦合进光纤中传输，其耦合效率是极低的，因此需要研制小型化的激光光源。1979年美国电报电话（AT&T）公司和日本电报电话公司研制成功发射波长为1.55 的连续振荡半导体激光器。激光器的发明和应用，使沉睡了80年的光通信进入一个崭新的阶段。
2.2.2传输介质。
2.2.2.1大气。
1961～1970年，人们主要研究利用大气传输光信号。美国麻省理工学院利用He-Ne激光器和 激光器进行了大气激光通信试验。试验证明用承载信息的光波通过大气的传播实现点对点的通信是可行的，但是大气传输光通信存在很多严重的问题：（1）通信能力和质量受气候影响十分严重。（2） 大气的密度和温度很不均匀，造成折射率的变化，加上大气湍流的影响，光束位置可能会发生偏移和抖动。（3）大气传输设备要求设在高处，收、发设备必须直线可见。这种地理条件使得大气传输通信的适用范围具有很大的局限性。
2.2.2.2光纤。
为了发展光通信技术，人们又考虑和尝试了各种传输介质，其中包括利用玻璃材料制成光导纤维来传输光信号，但是当时最好的光学玻璃材料的损耗在1000dB/Km以上，这么高的传输损耗根本就无法用于通信。1966年，美籍华人高锟（C.K.Kao）和霍克哈姆（C.A.Hockham）发表了关于传输介质新概念的论文，指出了利用光纤进行信息传输的可能性和技术途径，奠定了光纤通信的基础。1970年，光纤研制取得了重大突破。美国康宁（Corning）公司研制成功损耗20dB/Km的石英光纤。与此同时，为促进光纤通信系统的实用化，人们又及时地开发出适用于长波长的光源，即激光器、发光管和光检测器。应运而生的光纤成缆、光无源器件、性能测试及工程应用仪表等技术的日趋成熟，都为光纤光缆作为新的通信传输媒质奠定了良好的基础。1981年以后，世界各发达国家将光纤通信技术大规模地推入商用。历经20余年的突飞猛进的发展，光纤通信速率已由1978年的45Mbit/s（例如美国MCI于1991年开通了Chicago至St.Louis全长275英里的4×10Gbit/s的商用光纤通信系统等）。
3. 光纤通信技术发展的现状
3.1波分复用技术。波分复用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。
3.2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。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。
4. 光纤通信发展趋势及前景
（1）超高速系统：传统光纤通信的发展始终按照电的时分复用（TDM）方式进行，而如今要满足社会发展需要，光纤通信应该按照光的时分复用方式进行。
（2）超大容量WDM系统：如果将多个发送波长适当错开的光源信号同时在一路光纤上传送，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。
（3）全光网络：WDM波分复用技术的实用化，提供了利用光纤带宽的有效途径，使大容量光纤传输技术取得了突破性进展。点到点之间的光纤传输容量的提高，为高速大容量宽带综合业务网的传输提供了有效途径，而传输容量的飞速增长对现存看交换系统的发展产生了压力。全光网络是指信号只是在进出网络时才进行电/光和光/电的变换，而在网络中传输和交换的过程中始终以光的形式存在。因为在整个传输过程中没有电的处理，所以PDH、SDH、ATM等各种传送方式均可使用，提高了网络资源的利用率。
5. 结束语
光纤通信的应用给人们带来了一场信息的革命。是整个社会进入了一个信息高速发展的时代。而光纤通信带给我们的不仅仅是高速，还有更为客观的前景，它将带给我们无尽的方便。电话网络系统，电视网络系统和计算机网络系统在不远的未来，必将由于光纤通信的高速发展而完美的结合起来，那将是光纤通信给人们带来的第二次震撼。
参考文献
[1]刘增基，周洋溢，胡辽林，周绮丽编著.光纤通信.西安：西安电子科技大学出版社，2001.8.
[2]Joseph C，Palais著；王江平等译.光纤通信（第五版）.北京：电子工业出版社，2006.1.
光通信研究论文范文第4篇
【关键词】光纤Bragg光栅光通信PZT
一、引言
光纤通信是人类20世纪最伟大的发明之一。自从本世纪70年代初第一根实用化光纤问世以来，光纤通信这项高技术得到了迅猛的发展，并对人类社会生活产生了巨大的影响。人类社会正迈步进入信息时代，光纤无可质疑地成为信息交换中最重要的传输媒介。1978年，加拿大通信研究中心的K. O. Hill等人首次利用窄带488 nm的激光制作了光纤Bragg光栅（Fiber Bragg Grating，FBG）。光纤特性如张力、温度、偏振发生变化，将会使光栅有效折射率或栅距改变，从而影响Bragg波长，这是光纤光栅应用于传感器的基础。
二、光纤Bragg光栅的制作
目前，光纤光栅的制作技术已经趋于成熟。但是全息干涉制作光纤光栅方法的提出，预示着光纤光栅具有实用化的商业前途，激起了研究者们的极大兴趣，加、美、日、澳等国相继投入了相当的研究力量。继全息干涉法制作光纤光栅后，光纤光栅制作技术朝方便灵活、稳定可靠、光栅参数可控等方向发展，新的制作技术不断涌现，如相位Mask技术、单脉冲技术、点-点光栅写入技术。其中相位Mask技术普遍被人们看好，且目前的工艺较为成熟。相位掩模板是经刻蚀的玻璃光栅，对紫外光透明，并且相位掩模板经特殊处理，使得零级衍射光被抑制，大部分衍射光集中在+ 1级和- 1级。紫外光照射时，掩模板的±1级衍射光互相干涉，沿光纤方向就形成了周期性的光强调制，从而形成光纤光栅。
相位Mask技术不仅能高效、可靠地制作光纤光栅，还能用于制作有特定频谱响应特性要求的光栅。比如，普通均匀光栅的反射频谱在主峰两侧会有次极大（即旁瓣）的存在，在用于波分复用时，上述效应会降低通道隔离度，引起串扰。但是，通过被称为变迹的过程，使沿光纤长度方向的折射率调制呈钟形曲线分布，可以有效地抑制旁瓣。因此本实验采用Mask技术制作光纤Bragg光栅。相位Mask技术还可用于制作所谓的啁啾光栅，啁啾是指沿光纤长度方向改变光栅周期以期展宽反射谱或改善时域、谱域特性。光纤光栅用于色散补偿时，啁啾显得特别重要。
三、结构设计
光纤Bragg光栅通信系统的结构图如图1所示。宽带光源出射的激光通过光隔离器进入3dB耦合器，在经过FBG时由于其高反射特性，而被反射回3dB耦合器，通过光电探测器接收反射信号光，光电探测器将接收到的光信号转换为电信号，供计算机提供参考光的作用。FBG与压电陶瓷（PZT）紧密粘贴在一起，计算机通过锯齿波扫描电压驱动PZT而影响FBG的折射率。而FBG收到外部应力过程中会产生反射中心波长的漂移，因此光电探测器接收到新的反射信号，再经由计算机对PZT重新驱动。
通信系统中计算机驱动PZT时FBG和未驱动PZT时的反射谱并不一样。计算机驱动PZT导致的形变会引起FBG中心反射波长的变化，其中心波长在1553.2nm。在PZT加载驱动电压后，其中心波长漂移到1553.6nm，其漂移范围在400nm。因此，根据通信系统所需要的有效波长而给出相应的驱动电压，可以很好的解决通信系统中噪声对信号的干扰。光纤Bragg光栅制作方式简单，材料来源广泛，其成本很低。在大规模光通信系统中，可以使用光纤Bragg光栅阵列来实现多个通信波长的调制。其波长漂移范围较大，完全可以实现未来的长距离、大容量、宽信道的通信系统。
四、结论
本文对光纤Bragg光栅的制备技术进行了阐述，并采用Mask技术制作光纤Bragg光栅。利用光纤Bragg光栅的窄带滤波和高反射特性，设计了以光纤Bragg光栅为基础的光纤通信系统，并分析了该系统的工作原理以及未来的发展趋势。本论文的提出，可以为未来光纤通信技术提供实验支持。
参考文献
光通信研究论文范文第5篇
【关键词】通信技术网络发展与趋势
随着科学技术的不断发展，通信技术与网络的研究及其标准化建设早已成为众所关注和大力研究的焦点。目前一些新兴技术和新兴网络的纷纷涌现，使通信技术与网络成为大家研究与开发的热点内容；与此同时，这些新技术、新网络满足了通信技术的极大需求，并为通信技术与网络的发展注入了新动力。
当我们分析面对之前样式繁多的通信技术与网络进展时，不得不让我们留心关注的重点内容是通信技术与网络的发展演变过程以及在此基础上的未来发展方向、基本技术特征等内容。早期的通信技术是使用模拟技术的通信系统，因为有蜂窝小区结构、终端移动管理、漫游及切换等技术的提出，所以使通信技术实现了在移动中通信以及在通信中移动；随后发展的通信系统成为使用数字技术的系统，它是利用数字信号处理技术和专用芯片，使信息处理尽量软件化，从而实现设备的小型化以及允许大量用户接入的形式；之后通信技术与网络是充分发挥自适应技术的作用实现宽带高速的通信系统，不仅实现了调制自适应、编码自适应、信道自适应、接入自适应、业务自适应等，还实现了传输链路和通信系统的高效率。在上述通信技术和系统基础上，通信技术与网络将会飞速发展，其内容也将会不断扩充，一些未被充分利用的资源：频率、时间、编码、功率、空间等将会被更有效的利用，使之发展成为更高宽带和更高速率的通信系统。对空间资源的有效利用是4G通信网络开发利用的新天地，对空间地理分布下的分布技术和系统的充分利用，或将可能成为未来无线移动通信的首要技术特征。
一、通信技术与网络的发展现状
1.1移动网络通信技术发展迅速，3G技术日益成熟
作为通信技术与网络发展主要产物之一的移动网络通信技术，目前已成为发展最为迅速的通信技术之一。我们所说的移动网络通信技术主要是指使用者通信不会受到时间、地域等其他方面的影响，能够应用不同的方式进行通信。全球移动通信技术发展过程分为三个阶段，首先是第一代为模拟技术，到第二代成为CDMA技术和GSM技术，直到现在大力推广的的3G通信网络技术，目前3G用户已经超过3.6亿。这一发展过程不仅只是代表了电信领域中的技术进步，也同时体现了通信技术与网络的卓越发展。
1.2光通信稳步发展
随着数据传输量不断加大以及对处理数据的层次要求不断提高，原先的线路传输在一定范围内已经不能满足用户需求，因此光通信技术得到了受到了关注并得到广泛的应用，从而满足了用户对数据处理的高要求。光通信主要包括了光纤、光缆、光节点、光传输系统及光接入技术等五大领域。
1.3不断丰富与完善的多媒体技术
多媒体通信技术应用主要归功于计算机网络传输速度在不断的提高，能够同时满足用户对语音、数据及视频三方面的综合需求。音频技术的发展比较早，很多技术都已经成熟并且已经产业化，其主要包括以下四个方面：音频数字化、语音处理、语音合成及语音识别。其中音频数字化技术目前已经比较成熟，数字音响就是因为采用了此技术而达到了理想的音响效果，多媒体声卡也是采用此技术而设计的。音频处理技术主要集中在音频压缩上，目前最新的MPEG语音压缩算法可将声音压缩六倍。语音合成是指将正文合成为语言播放，汉语合成这几年来也有突飞猛进的发展。在音频技术中难度最大最吸引人的技术当属语音识别，虽然目前只是处于实验研究阶段，但是广阔的应用前景使之一直成为研究关注的热点之一。视频技术包括视频数字化和视频编码技术两个方面。视频数字化后的色彩、清晰度及稳定性有了明显的改善，是下一代产品的发展方向。视频编码技术是将数字化的视频信号经过编码成为电视信号，目前从低档的游戏机到电视台广播级的编码技术都已成熟。图像压缩技术是计算机处理图像和视频以及网络传输的重要基础，目前ISO制订了两个压缩标准即JPEG和MPEG；MJPEG按照25帧/秒速度使用JPEG算法压缩视频信号，完成动态视频的压缩。MPEG算法是适用于动态视频的压缩算法，通常保持较高的图像质量而压缩比高达100倍。
1.4网络与信息安全不断受到挑战
通信技术与网络迅猛发展的同时也给网络安全性带来了新问题，互联网的开放性和互联性使网络安全性和信息安全性受到威胁。目前，信息网络常用的基础性安全技术主要包括以下几个方面：身份认证技术、加解密技术、边界防护技术、访问控制技术、主机加固技术、安全审计技术、检测监控技术等。信息网络安全经历了三个阶段，首先是以边界保护、主机防毒为特点的纵深防御阶段，主要是采用堵漏洞、作高墙、防外攻等防范方法；第二阶段是以设备联动、功能融合为特点的安全免疫阶段，采用积极防御，综合防范的理念；第三阶段是以资产保护、业务增值为特点的可信增值阶段，通过建立统一的平台，完善的网络接入认证机制，保证设备、用户、应用等各个层面的可信，从而提供一个可信的网络环境。
二、通信技术与网络的发展趋势
2.1移动通信技术持续快速发展
移动通信技术在今后的发展趋势还是以增强型3G技术为主，以增强型WCDMA技术HSDPA、TD-SCDMA及CDMA20001xEV-DO三种形式作为主流。将继续提升数据传输的速度，提高声音传输的质量，更加完善对音乐、图像、视频等各方面数据的处理，使得通信更加人性化。
2.2网络技术融合力度加大
就目前而言，通过网络技术进行通信的应用方式得到了广泛的使用，因此提高通信技术完善网络应用效率，加强网络融合是今后的发展趋势。随着IMS标准的日益完善与成熟，网络融合将会在固定与移动领域中首先展开，并在业务层面、控制层面、接入层面和传送层面等全面实行，使广播电视网、电信网以及计算机通信网之间相互兼容与渗透，发挥其各自的优势。
2.3光通信仍将稳步前行
对于ASON网络的发展，以其标准化程度的发展之快，最终将会实现不同厂商设备的互联、互通和互操作，同时网络结构也会从环状网向网状网发展，所以网状网物理平台的建设及系统资源的完善和优化将成为重点，随着ASON技术的逐步成熟，未来几年将进入实用化阶段。
三、结论
综上所述，我国通信技术与网络应用将会不断发展与完善，应用领域也将会进一步拓展，使得通信技术越来越普遍、越来越来广泛，更好的服务于人们的工作和生活。
参考文献
[1]曲阳.浅析无线通信网络主要技术及发展前景.中国新技术新产品，2011（12）：42-44
[2]凌金波.浅议计算机通信与网络发展的应用技术.科技向导，2004（5）：124-126
[3]苏宏德，黄静波.网络与通信技术发展现状及趋势分析.计算机光盘软件与应用，2011（16）：89-91
光通信研究论文范文第6篇
近年来，国内许多重点高校和普通高校都相继开设光信息科学与技术专业，并逐步形成具有自身特点的人才培养模式和培养方案[5].重点高校具有深厚的学科基础和优质资源，有的还有光学硕士和博士点；普通高校特别是新开设此专业，开始阶段从师资力量、实验室建设，以及学生的整体水平等都与重点高校相比存在差距.当前有企业反映高校毕业生存在理论脱离实际、缺乏实践的倾向，社会急需的是能胜任研究、开发、设计策划等工作高素质、应用型的复合型人才.那么，如何完善具有自身特点的人才培养模式和培养方案，如何培养适应社会不同层次需要的人才，如何提高毕业生的竞争力等，就成为必须认真思考的问题.蚌埠学院的光信息科学与技术专业已正式招生，该专业的人才培养方案、教学体系设置、师资队伍建设、实践教学、实验室建设等方面都需要认真思考与实践，不断完善和创新[2-5].
1.1人才培养模式的改革探讨
社会的发展对高校人才的发展提出新的挑战，要培养适应现代社会发展需要的高素质、应用型的复合人才，就必须改革人才的培养模式.结合蚌埠学院的特点，构建适合社会发展、学生发展的人才培养模式，成为专业建设中的首要问题.随着科学与技术的发展，各种学科之间的相互渗透已成为学科发展的主要趋势.面向21世纪，我校提出了加强基础，拓宽知识面，注重培养创新精神和实践能力，增强适应性和竞争性的总体要求，推进学科建设.实现专业与基础的结合，理论与实际的结合，相邻、相关学科的交叉、渗透和融合.其目的就是培养具有坚实基础和创新能力的复合型人才.致力于光电子学在信息领域的科学研究与技术应用，结合本校特点，本专业办学指导思想是：实基础、适口径、重应用、强素质、理工结合.培养学生具有坚定的社会主义政治方向、较强的创新意识、良好的职业道德和身心素质，并系统掌握光信息科学与技术的基本理论和基本知识，受到电子技术实训、光信息专业的基础实验和课程设计、毕业设计等方面的基本训练，具备从事光电子、光信息、光电技术及其相关学科工作的基本能力.本专业的培养目标是：培养适应经济社会发展需要的德智体美全面发展的，具备光信息科学与技术的基本理论、基本知识、基本技能和专业知识，能在光电子学、光通信、光学信息处理、光电检测、光电信息显示与存储，以及相关的电子信息科学、计算机科学等技术领域，从事产品设计与开发、生产制造与管理、科学研究、教学工作的应用型高级专门人才.按照社会需求，结合学生兴趣和学院办学定位和人才培养规格等，我们需要努力不断探讨和改革人才培养模式，以培养应用型人才.
1.2合理构建课程体系，优化教学内容
由于光信息科学与技术专业在国家目录上编列的时间不长以及社会日新月异的需求，目前课程体系中还存在一些问题，例如课程大纲、教材内容不统一和怎样符合不同学校的办学特色，不同课程内容相互重复，课程设置时课程先后顺序、学时分配的矛盾等.合理构建课程体系，优化教学内容，对人才培养具有决定性的作用，因此要以知识全面性和学习者为中心，结合学校办学特色来设计课程和培养环节，要合理安排通识课程、专业课程以及其它诸如实验课程等的比例，安排应突出学生知识、能力、素质结构的优化组合，强化学生应用和工程意识，另外要更多渠道优化，为学生研究性学习和创新能力的培养提供较大的时间和空间，诸如校选课制、网络课堂等.光信息科学与技术更新和发展飞速，在课程建设方面，我们要以构建“适应需求为导向的课程体系”为龙头，带动教学内容的更新，合理动态更新教学内容，淘汰过时的，促进课程质量的提高；其次根据课程设置对光学和光电子技术系列课程进行修订、整合，使课程体系少重复、层次清晰、拓宽知识面；再次为了反映当代科技的重大成就和前沿，我们除了完善光通信原理、光电子技术、激光原理与技术等专业基础课，还考虑研究生课程打通，考虑实际应用，增设了光信息科学与技术方面的选修课，如激光光谱技术、非线性光学、信号与系统、光信息存储与现实、MATLAB光学模拟技术、太阳能基础、传感器与检测技术等，以适应国内外迅速发展的光电子技术的要求，培养“理实交融”的复合型的光信息科学与技术人才.另外，由于光信息科学与技术属于应用面广,实战性强的专业，建立光学与光电子技术实验课程新体系也尤为重要.围绕本专业培养目标和市场对人才需求的特点，结合本院学科特点，经过反复调研、酝酿和会议讨论，我们设置光信息科学与技术专业的主要课程为高等数学、大学物理、物理光学、应用光学、电磁场与电磁波、模拟电子技术、数字电子技术、原子物理、量子力学、数学物理方法、光电子学、信息光学、光通信原理、光电子技术、光电检测技术及应用等.学位课程中的专业基础课、专业课，从以上主要课程中选取.
1.3实验与实践教学光信息科学与技术专业科学和技术关系密切
理论知识与实践能力并重，所以围绕专业方向和培养目标，以深化实验教学和实践教学以及实践锻炼、注重实验和实践能力、鼓励创新能力作为指导思想，加强校内外教学和实践环节的实效性，注重建立高素质的实验和实践教师队伍和教学考核办法，努力构建创新人才培养的实验与实践教学体系[1,6,7].围绕本专业培养目标和市场对人才需求的特点，根据本专业特点以及我校专业实验室建设指导思想和发展目标，全面考虑主要实验课程包括大学物理实验、光学基础实验、模拟电子技术实验、数字电子技术实验、数字图像处理实验、光电子技术实验、光通信与光信息技术实验、激光原理与技术实验和光电检测技术及应用实验，精心设计实验内容和创建实验室.实验室要建出特色、建出水平、形成优势，发挥示范作用.基础课实验室要提高建设水平和教学质量，同时重视专业实验室建设，重视用高新技术提高实验室建设水平，强度基础性和完整性建设的同时，增加有利于学生动手能力培养的设计性、探究性、创新性类实验项目.我们利用已有光学实验室、数学建模实验室、电子技术实验室，强化建设信号与系统、EDA、电子工艺设计、近代光学实验、信息光学实验、激光实验室、光通信实验室、电子线路实验、光电技术实验等专业基础实验室，需要努力争取校领导及各职能部门的支持，确保经费到位，计划1年内基本建成，可以满足新专业教学和研究工作的需要.本专业主要实践教学环节包括军事训练、社会实践、金工实习、电工电子实习、光信息专业基础实验、光电子学课程设计、光通信原理课程设计、光电检测课程设计、毕业实习、毕业设计（论文）等.我们需要进一步努力在原有校内、外实习基地的基础上，通过更多知名光电信息企业和重点实验室争取建立实践能力强、技术前沿以及管理一流的实习基地，主动与相关企业联系调研，理论联系实际，实现学校培养与市场需求的有机结合.此外，争取实施校园网进教室和实验室计划，增加图书馆馆藏文献资料数量，丰富教学手段，激发学生兴趣和创新动力.
1.4务必拥有自己的核心资源
开办新专业仅有良好的课程设置和合理的实验室建设是不够的，还需要优良的师资队伍建设.进一步加强教师队伍建设，教师队伍的数量、结构、素质、水平达到较高先进水平.计划到2014年，在学历结构上，教师中具有博士学位的比例达到30%左右；35岁以下专任教师中具有硕士学位的占90%以上.在职称结构上，教授占教师总数20%以上，副教授占教师总数40%以上.全力推进科学研究工作，以科研促教学，走产学研相结合的路子.充分发挥学科带头人的作用，多出一些高质量的研究成果.深入到蚌埠市及周边地区的企业，了解他们在生产中碰到的技术难题，寻找一些我们可以解决的问题作为研究课题，进行合作研究，为地方经济建设服务.同时建立与本地区科研院所的联系，加强合作，共同申报科研课题.建立科研激励机制，培养合理的科研梯队.广泛开展学术研讨、学术交流活动，形成浓厚的学术氛围，加大科技开发和成果转化力度.目前存在一个问题是该专业课教师数量不够，迫切需要加入新生力量充实教师队伍，加强教学和科研实力，还要注重在职教师的教学和学术进修.光信息科学与技术的建设必须拥有大量的人才资源，包括高素质的师资队伍、各种教辅人员、高效精干的行政管理人员.必须拥有较好的办学“硬件设施”和“软件平台”，包括教学和科研设施和服务、与外界交流的各种平台和渠道，以及各项政策法规、规章制度等.
2结语
光通信研究论文范文第7篇
【关键词】SDH光通信；设备选型；保护方式；时钟同步
1.同步数字体系原理
1.1 SDH光通信技术特点
同步数字体系（SDH—Synchronous digital hierarchy）是为在物理传输网上传送适配的净负荷而标准化的一系列数字传送结构，其基础设备是同步传送模块（STM），它采用复用映射原理将各种不同等级的低速信号复用映射进STM模块并以同步于网路的速率进行传输。
同步传送模块（STM）是用来支持在SDH中进行段层连接的信息结构，它是一个带有线路终端功能的准同步数字复用器，它将63个2Mbit/s信号（或3个34Mbit/s 信号或1个140Mbit/s信号）复用或适配为155.52Mbit/s（STM-1等级）。它由块状帧结构中的信息净负荷和段开销（SOH）信息字段组成，并在选定的媒体上以同步于网路的速率进行串行传输。SDH基本的同步传送模块速率为155.52Mbit/s（STM-1等级）。更大容量的STM是以等于该基本速率N倍的速率构成（现已规定了N=4，N=16和N=64的STM容量）。
光同步数字传输网主要的特点是：
（1）采用了同步复用方式和灵活的复用映射结构，避免了PDH系统从高速信号中分插低速信号需多次解复用的过程，使得上下业务非常方便，有利于容纳各种新的宽带业务的引入。
（2）网络具有标准的光接口，开放型的标准光接口可满足多厂家产品环境，实现网络的横向兼容性，节约网络成本，有利于网络的后期管理。
（3）SDH帧结构中安排有丰富的开销比特用于网络的管理，故网络的运行、管理、维护能力强大，有利于新特性、新功能的开发。
由于采用了指针调整技术，SDH具有了定时透明性，网络能在准同步环境下工作、其净负荷可以在不同的同步点之间进行传送而不影响业务质量，并有能力经受定时基准的丢失，网络性能比PDH光通信系统有了很大改善。
1.2 SDH传送网复用映射原理
SDH网络采用复用映射原理将各种不同等级的低速信号组合进STM模块并在网路中进行传输。
各种不同等级的低速信号装入SDH帧结构净负荷区，一般需经过映射、定位校准和复用三个阶段。
为使各种支路信号与相应的虚容器（VC）容量同步，使VC成为可以独立地进行传送、复用和交叉连接的实体，在映射阶段，在SDH网络边界处应将支路信号适配至虚容器（VC）。
在复用阶段，多个低阶通道层信号适配进入到高阶通道，或多个高阶通道层的信号适配进入到复用段。
为防止复用映射过程中的抖动造成系统误码率增加，系统采用了指针技术，当网络处于同步工作状态时，指针进行同步信号间的相位校准。当网络失去同步时，指针进行频率和相位校准，当网络处于异步工作时，指针用作频率跟踪校准。SDH帧结构中的指针是一种指示器，其值定义虚容器相对于支持它的传送实体的帧基准的帧偏移。
2.SDH传输网网络结构设计方案
2.1网络拓扑结构选择
网络的物理拓扑结构是指网络的形状，即网络节点设备和传输线路的几何排列。它对网络的效能、可靠性及经济性有很大的影响。
在SDH网络中，通常采用的网络结构有：点对点链状，星形、树形、环形。
根据以上对SDH传输网络四种拓扑结构的比较并结合本市具体实际情况，此设计决定选用环形网络结构。
2.2设备选型
在对国内本地网光纤通信系统设计、使用情况进行多方研究的基础上，结合本市通信信息量的具体情况，本设计决定先上STM-4等级，传输设备选定为ZXSM-622。
2.2.1 ZXSM-622的组成与系统结构
ZXSM-622是STM-4的复用设备，系统主要包含光线路板OL、交叉板CS、支路板TR、勤务板OW、时钟板SC、主控板NCP、和电源板PWR。其中光线路板、交叉板、时钟板、电源板可实现单板热备份功能。另外系统中包含有两组支路板（A组、B组），因此与其他各功能单板配合时，可组成双系统结构，使系统的容量在原有的基础上增加了一倍。这两套系统也可相互保护（1+1，1：1）或相互交叉，并能增强组网的灵活性。辅助系统包含的勤务系统可实现点呼、群呼以及三方通话功能；定时系统完成整个系统的同步；控制系统完成对本系统各单板的控制。
2.2.2系统功能概述
（1）ZXSM-622设备具有灵活的网元配置功能，可通过不同的单板配置和软件控制而将设备配置成终端复用器（TM）、分插复用器（ADM）、再生中继器（REG）。
（2）TM设备在其线路侧终结SDH622Mbit/s线路信号，在起终端侧分出或进入SDH支路或PDH支路光、电信号。
（3）ADM设备在每个方向均可上下支路信号，不上下的部分无损伤穿过。ADM的收端终结SOH，发端重新起始SOH。
（4）REG设备对信号进行再生和放大，从中提取时钟，收端终结RSOH，发端重新起始RSOH。
3.SDH网络的保护方案设计
3.1 SDH网络保护的基本原理
随着社会的进步，人们对信息的依赖性越来越强，网络传送的信息容量也急剧增长，通信网一旦出现故障将会带来不可估量的损失。因此，如今在网络的建设中要求网络具有较高的生存能力，从而产生了自愈网的概念。所谓自愈网就是在网络出现意外故障时无需人为干预，网络就能在极短时间内自动恢复业务。使用户感觉不到网络已出了故障。环行网就是SDH网络中最常用的自愈网之一。称之为自愈环。
根据自愈环的结构自愈环可以分为通道倒换环和复用段倒换环现两大类。对于通道倒换环，业务量的保护是以通道为基础的，倒换与否由离开环的某一个别通道信号质量的优劣而定。而对于复用段倒换环，业务量的保护是以复用段为基础的，倒换与否由每一对节点之间的复用段信号质量的优劣来决定，当复用段有故障时，故障范围内整个线路倒换到保护回路。
通道倒换环和复用段倒换环的一个重要区别是：通道倒换环使用专用保护，即正常情况下保护段也在传业务信号，保护时隙为整个环专用；而复用段倒换环使用共享保护，正常情况下保护段是空闲的，保护时隙由每对节点共享。
3.2某市SDH传输网网络保护设计方案
经以上四种自愈环特性比较，本设计决定采用二纤单向通道倒换环。
二纤单向通道倒换环原理：环中两根光纤，一根用于传送业务信号（主用信号），称为S纤，另一根用于传送备用保护信号，称为P纤。环中任一节点发出的信号都同时送到S纤和P纤上，在S纤上沿一方向（如顺时针方向）传送到目的节点，在P纤上沿另一方向（如逆时针方向）传送到目的节点。正常时，目的节点将S纤传送过来的主信号接收下来，由于对同一节点来说，正常时发送出的信号和接收回的信号均是在S纤上沿同一方向传送的，故称为单向环；当目的节点收不到S纤送来的主信号或其信号已劣化时，此节点接收端将倒换开关倒换到P纤上，将P纤送来的备用信号取出，以保证信号不丢失。这种保护恢复方式可称之为“并发优收”，倒换不需要APS协议。 [科]
【参考文献】
光通信研究论文范文第8篇
中国科学院半导体研究所“宽带微波信号产生与传输的光子技术”项目摘得2016年中国光学工程学会科技创新奖一等奖的桂冠。消息一出，人们在关注和热议这项创新成果的同时，对于其背后的科研团队，也是好奇心泛滥。
据了解，完成这项科研成果的牵头单位，是中科院半导体研究所微波光电子团队，由祝宁华研究员组建于1998年，是集成光电子学国家联合重点实验室和中国科学院固态光信息技术实验室的重要组成部分，目前有核心成员16人，在读博士和硕士研究生30余人，主要致力于光电子技术相关领域的研究。
可以说，这是一支硕果累累的研究团队――至今为止，他们研制的高速激光器、高速探测器、窄线宽激光器等系列产品在中国电科集团、航天集团等50余家大型知名企业成功应用，好评连连；他们在高速模拟直调激光器的研究上已经达到了国际领先水平；他们出版了3部专著，发表了200余篇高质量学术论文，仅获得的国家授权发明专利就有近百项。
也可以说，这是一支低调的科研队伍――在有点事儿就要“上热搜”、“上头条”的今天，他们瞄准国家重大任务需求，专注探索前沿基础科学和高新技术。就连这次获奖，除了象征性地发了通稿之外，媒体上就再没见关于他们的过多描述。
这种“犹抱琵琶半遮面”的神秘感，更是增加了人们的好奇和猜测，他们为什么如此低调？他们究竟在研究什么？
瞄准行业缺口
事实上，微波光电子团队的研究对象―微波光电子技术、高速光电子技术―并不像人们想象的那样神秘，严格来说都属于光电子技术的交叉方向，目前在很多领域都有广泛应用。而这种交叉融合的方式，也是近年来光电子技术的发展趋势。
光电子技术，确切地应该称为信息光电子技术，是光子技术和电子技术结合而成的高新技术，涉及光显示、光储存、激光等领域，是未来信息产业的核心技术，也是我国的先导产业，在国防工业、能源、汽车、信息技术等产业的发展中发挥着战略性的作用。
1998年，受中科院“百人计划”感召，祝宁华举家从德国回到中国，并在中科院半导体所组建微波光电子研究团队。此后近20年，这支队伍在祝宁华的带领下，逐渐成为我国光电子技术领域的代表性研究团队之一，并在高速半导体激光器等光电子器件及应用研究领域不断取得创新突破，有效提高了我国光电子器件及应用技术的发展水平。
最为称道的成绩之一，是他们提出了高速光电子器件动态特性精确测试方法。祝宁华表示，芯片高频特性的精确测试，一直是困扰业界的老大难问题之一。“因为光电子芯片的尺寸非常小，长度仅有200～300微米，波导宽度仅有2～6微米，这使得芯片与测试夹具尺度之间相差了数百倍，并且芯片与测试仪器本身还存在严重的阻抗失配（激光器3～8欧，探测器和调制器数百欧），所以在原来的技术水平下，要想实现精确测试难度非常大。”
微波光电子团队在祝宁华带领下，针对这一难题开展研究攻关，有效解决了微波矢量网络分析仪校准中的相位不确定性、校准方程相关性、频率限制等关键问题。这一突破让扣除测试仪器和夹具的影响变为可能，为获得较为准确的高频特性参数奠定了基础。
据悉，光电子器件高频响应测试主要分为两类―采用微波网络分析仪测量器件在某一驱动信号幅度和不同频率下的响应特性，以及采用误码分析仪测量器件在不同驱动信号幅度和某一速率时的响应特性。
据祝宁华介绍，一直以来，业界都没有能适用于不同频率和不同驱动幅度下响应特性的测试方法和分析模型。意识到这一需求缺口，微波光电子团队在前期所获突破的基础上继续展开研究，首次提出了激光器动态P-I特性曲线/曲面的概念，并给出了相应的测试方法。一系列测试证明，采用该方法商用仪器能够获得器件特性的直观描述，从理论上解决了工作参数优选的问题，为获得最佳高频响应特性提供了技术保证。
大胆决策创新
正所谓“蛇无头而不行，鸟无翅而不飞”，每个队伍都有其灵魂人物，并且作为队伍的核心，其实力也极其重要。对于微波光电子团队来说，这个人无疑是祝宁华，他专注科研、淡泊名利的精神一直感染着团队里的每一个人。
在从事高速光电子学理论、器件及系统研究的30多年里，祝宁华修正了光电子器件的模场理论，建立了器件优化设计分析模型，提出了一系列测试和封装设计方法，组织了光电子领域发展战略规划的研究和实施，为我国光电子学的发展作出了重要贡献。
多年来，微波光电子团队之所以能够频频在光电子研究领域取得创新和突破，一定程度上与祝宁华这个带头人多次敢为人先的大胆决策息息相关，封装技术的创新就是一个很好的例子。
封装技术，是一种将集成电路用绝缘的塑料或陶瓷材料打包的技术，也可以是指半导体集成电路芯片用的外壳，发挥着安放、固定、密封、保护芯片和增强导热性能的作用，同时也是沟通芯片内部与外部的桥梁―芯片上的接点用导线连接到封装外壳的引脚上，这些引脚又通过印刷电路板上的导线与其他器件建立连接。因此，对于很多集成电路产品而言，封装技术是非常关键的一环。
TO封装是激光器比较常用的一种成本较低的封装技术，一直以来业界普遍认为，这项技术只适合封装低速率半导体激光器。祝宁华却不这么认为，他向863专家组提出了研制高速TO激光器的大胆建议。
随后，他带领团队展开攻关，提出了一种光电子芯片本征动态特性参数提取方法，可以扣除芯片电极和封装所引入寄生参数的影响。同时，他们还提出了封装设计潜在带宽分析的概念，据此发展了封装寄生参数影响的综合评估技术，为芯片及模块的优化设计提供了有效手段。
这些创新的设计思路后来被微波光电子团队成功应用于激光器、探测器和调制器的封装设计中，研制出10Gb/s和40Gb/s数字通信激光器模块，并与华为、中兴、光迅、海信等公司合作，开发了一系列高速光收发模块，近五年累计创造了近20亿元的新增销售。
与此同时，祝宁华长期从事高速激光器的理论和实验研究，在意识到这一光电子器件的发展前景时，他在我国率先提出了研究高速激光器的建议，并从1998年开始，先后主持研制了2.5GHz、10GHz、18GHz高速激光器相关项目，使我国在该领域的技术水平从起步到跟踪发展再到国际领先，为我国多个重大型号任务中核心元器件的自主可控做出了贡献，相关成果获2013年度国家技术发明二等奖。他将这些研究整理成《光电子器件微波封装和测试》、《光纤光学前沿》等专著并出版，为我国光电子器件产业的发展提供了指导和借鉴。
超前布局规划
多年来，微波光电子团队都能够在激烈竞争中抢占先机，对所处行业未来的发展趋势进行预判，并提早部署研究计划。这已经成为他们的制胜法宝。最具代表性的，就是他们对光电子发展趋势的预判。
众所周知，全球已经步入信息经济时代，信息产业成为了许多国家的支柱产业。而光电子技术的发展在很大程度上决定着信息产业的发展水平。祝宁华介绍说，高速光电子器件在光通信系统的各个层次都有重要应用，如高速光传输、大容量光交换、宽带光接入和微波光子技术等，是实现高速光信息生产、传输、放大、探测、处理等功能的器件，是宽带通信网络的核心，而激光器则是光通信系统的“心脏”。
祝宁华很早之前就曾指出，随着光网络和光通信技术向大容量、低功耗和智能化方向发展，为实现更高速、更宽带光通信传输系统，光电子集成将会成为高速光电子器件的发展趋势之一，同时也是突破速率和能耗两大制约光通信技术未来发展瓶颈的有效途径，而高速激光器的研制也会成为行业焦点。
意识到这一发展方向的重要性，2009年左右，祝宁华组织实施了“信息光电子学”系列研讨会，以及863计划和基金委“十二五”、“十三五”光电子领域发展战略规划研究，促成了多个863主题项目和国家基金委重大项目的立项，积极推动了高速光电子集成芯片的发展。
不仅如此，祝宁华还带领微波光电子团队针对高速光电子集成器件在国内率先开展深入探索研究，取得了突破性进展。他们提出了光电子集成芯片阵列三维封装技术，解决了光电子集成芯片封装过程中面临的微波阻抗严重失配、模场失配和串扰等难题。美国光学学会刊物OPN以《中国光子集成》为题对微波光电子团队的相关研究进展做了大篇幅封面报道，进一步提升了我国在这一前沿领域的国际影响。
成绩证明实力
在过去的近20年，祝宁华带领的这支队伍在高速光电子器件领域的研究中，为我国实现了一个又一个创新突破，但他们却很少对外提及。对他们来说，科研需要沉浸其中，而他们有限的时间只够用来投入研究，再无暇顾及其他。所以这些年，这支队伍证明自己实力的方式“简单”、“粗暴”―不断创新、不断突破，不断刷新成果记录：
他们在光通信和光网络的核心器件高速光波导调制器的研制方面，采用保角变换法和点匹配法，很好地解决了以有限元为代表的常用数值计算法难以精确描述光调制器电极边缘效应的难题，确保了光波和微波传输特性测试分析的精确度，为器件设计和制备提供了有效保证。
他们首次将变分理论用于光波导传输特性分析，有效解决了采用数值分析法进行优化设计时面临的异常困难，建立了光波导基膜和高阶模场分布的解析表达式，并在此基础上获得了导模数目和模式传播常数等参数，在不同结构的光波导分析中成功应用，相关成果荣获中国科学院自然科学三等奖。业内评价称：“该方法表达式简单、参数确定方便、精确度高，为完善光波导理论体系作出了重要贡献。”
他们创新性地提出基于频率分束法的光外差技术，将光谱结构分析从光域转到电域，解决了传统Michelson干涉仪光谱分析法存在的光束发散、透镜振动等限制问题，将光谱分辨率由105提高到了1017。借助这一方法，他们研究了光波列（构成光谱的基本单元）的线宽和长度，以及时间和频率分布规律，建立了半导体激光器超精细光谱结构模型。同时，基于该理论，他们还提出了非对称耦合腔的单片集成激光器机构，能够将线宽压榨到35KHz以下，比常规DFB激光器小了2个量级。航天五院测试后确认其满足航天定标要求，意味着我国在该类核心器件的研发上实现了自主可控。
他们还大胆提出频率相干性概念，完善了波长不同的两束光相干性描述，明确双光束拍频产生微波信号的频谱线宽取决于光束相干性，与光束本身光谱线宽无关，以及两个单片集成激光器的输出光也具有频率相干性，并首次实现了基于微波光子技术的单片集成窄线宽微波源芯片，具有体积小、调谐范围大、不需要微谐振器等特点。
这种可调谐激光器在5微秒内实现了DC～40GHz的快速扫频，与传统电子学微波源技术相比，大大拓宽了频带快读，扫频速率提高了3个量级。这一突出成果一经发表，便立刻获得了UrekAlert和总参某部的高度关注，认为该方法为实现高效电子对抗装置及系统提供了可能。
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在科研上，这支队伍的表现其实很高调―提出大胆建议的是他们，提前判断发展趋势的是他们，打破国外禁运限制的也是他们，这些华丽的成果是他们非凡实力的最佳佐证。低调，只是为了屏蔽一切干扰和杂念，心无旁骛地沉浸在科研的世界中。
对于光电子技术的未来，祝宁华表示，光电子技术发展至今，已经对国家的发展产生了重要影响，大到军工、航天、国防等领域，小到家用电器的信号传递、灯光照明等。全球光电子技术产业的市场规模已超1万亿美元，我国的光电子技术产品市场也始终保持着两位数的高速增长，市场可观、潜力巨大。