时间：2022-05-04 03:59:15
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【摘要】 随着科学技术的不断发展，通信技术的发展在一定的程度上满足了人们工作、生活和学习的需求。尤其是光通信技术的发展，使得长距离、大容量传输成为可能。基于这样的状况，本文对光通信技术的发展现状，以及未来的发展趋势进行了简要的分析与研究。
【关键词】 光通信 光网络 全光通信
前言：光通信是以光导纤维（即光纤）为传输媒质，以光波作为载波的一种通信方式。光通信涉及的技术领域包括光器件、光传输、光信号处理、光交换技术、光网络技术以及光网络的融合技术等等。光通信正朝着高速率、大容量。长距离、网络化、智能化的方向发展。本文主要对光通信技术现今的发展状况，以及在今后的发展趋势进行了简要的阐述。
一、目前光通信技术的发展现状
1.1密集播分复用技术
密集波分复用技术简称DWDM，是光纤数据的一种传输技术，该种技术是利用激光的波长，按照比特位并行传输或字符串行传输方式在光纤内传送数据。DWDM是光网络的重要组成部分，它可以让IP协议、ATM和同步光纤网络、同步数字序列协议下承载的电子邮件、视频、多媒体、数据和语音等数据都通过统一的光纤层传输。在被开发后，基于其能在很大的程度上提高了光纤系统对于信息数据的传输量，而被广泛关注与应用。
1.2光纤接入网技术
光纤接入网，指的是在接入网过程中，利用光纤为核心的传输媒质，以此来实现用户数据信息传递的形式。光纤接入网并不是传统意义方面光纤传输系统，实际上是针对接入网环境中，所设计的较为特殊的光纤传输网络。光纤接入网主要有以下几方面的特点，其一是网络覆盖范围一般较小，在实际应用过程中不需要中继器，基于众多用户的信息数据共享光纤，导致光功率及波长的配比，存在需要利用光纤放大器来进行功率补偿的状况。其二是满足各种宽带业务的传输，并且传输质量好、数据信息传递的可靠性较高。其三是光纤接入网所应用的范围较为广阔。其四是，该项技术投放使用的过程中投资成本大，在网络管理方面较为复杂，在远端供电方面较难。
1.3 EDFA技术
EDFA是掺铒光纤放大器的缩写，是对数据信号光放大的有源光器件。基于EDFA工作时的波长为1550nm，与光纤的较低损耗波段较为一致，并且该种技术研发至今比较成熟，在实际中得到广泛的应用。掺铒光纤就是EDFA的核心元件，掺铒光纤主要将石英光纤当做基质材料，在其纤芯当中融入了相应比例稀土原素铒离子。在一定的泵浦光注入到掺铒光纤中时，铒离子从低能级直接被激发到高能级，基于铒离子在高能级时寿命较短，这就使得较快以非辐射跃迁的状态，直接到较高能级上，与此同时在该能级以及低能级间迅速形成粒子数反转形式的分布。EDFA的特点是体积相对较小、功耗损耗较低、使用便捷等。能够根据用户实际使用的情况，安装在不同的应用系统中。
二、光通信技术未来的发展趋势
2.1全光网络的发展
全光网络是指信号只在进出网络时才进行电和光，以及光和电的转换，在网络数据信息传输的过程中，将会以光的形式存在。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。全光网络在未来的发展中，实际的应用中数据会以更快的速度进行传输，因为数据信息仅是以光的形式进行编码。消除光电转换是全光网络技术的关键工作，将使数据信息传输速率要达到万亿位级。一个经常引用的统计数据说光纤具有25万亿到75万亿位/秒的理论容量，并把这个数据与其速率通常以百万位计的铜线来进行比较，进而体现其优势。所以，在未来的发展中实现全光网络将会是提高信息数据传输技术的有效途径。
2.2 WDM技术的发展
对于WDM技术的研发和研究发现，该项技术最大的优势基于是资金成本较低。WDM是光域上的一种复用技术，形成光层的网络既全光网，是光通讯当中相对较高的阶段。建立一个以WDM和光交叉连接为基础光网络层，实现用户终端到终端形式的全光网连接，利用纯粹的全光网来消除光电转换的阻碍，将是未来的趋势。这种技术仍是基于点到点的形式，但是点到点的WDM通信技术，是实现全光网通信最重要的一步，其应用和实践将对全光网的发展起到重要的作用。
三、结论
在科学技术不断发展的进程中，光通信技术的应用较为广泛，从而使得网络通信中的信息与数字的传输能力大大的提升。随着光器件等关键技术的突破将加快全光网络技术的实现。
摘 要：物联网技术与光通信技术的结合，对于现代信息发展具有 重大意义，也是技术发展的方向。文章通过认识光通信技术与物联网，透视物联网基本结构，探索两个技术融合的现实应用，分析光通信技术在物联网技术发展中的现实意义。
关键词：光通信技术；物联网；宽带；媒介
中国通信技术近些年发展十分迅速，尤其电子通信技术日渐发达，普遍在全国领域内使用。光通信技术也发展成熟。光通信技术作为以光波作为传输媒介的技术，具有传输频带宽、容纳信息量大、抵抗电磁干扰能力强等传播特征。因此在结构复杂。内容庞大的物联网当中得到很好的运用。物联网的概念自从提出之后，就被社会各界高度关注，在全球范围内翻起了以物联网为中心的经济与技术大潮。
1 基本概念
光通信技术，就是以光波作为传送信息媒介的通信方式。与无线电波通信技术相同，光通信技术也属于电磁波通信技术，然而光波频率比无线电波的要高，波长较短，因此传播时信息容量更大。光通信技术主要有两种方式：光纤与无线，表现出高度带动性、渗透性与创造性。在信号覆盖与传播上有着显著优点。目前中国光通信技术发展相对成熟，以廉价灵活的传输特点，被运用到诸多领域内。
物联网是通过射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，依照原定程序协议，将现实中任何物体与互联网连接，通过信息交换与通讯，实现智能化识别、定位、监控、管理物体的网络。物联网物体本身与网络无关，是人们生产生活中存在的千万事物，在安装上传感器之后，与目前网络数据信息库链接，让人们直接去认识、管理这些事物。物联网的概念随着社会经济与科技发展，是不断演变，与概念刚提出时有了很大改进，涵盖范畴日益丰富。物联网核心能力是运输可靠、感知全面以及处理职能化这三个方面。它可以将识别的物件信息，通过场景感知，将信息聚合一起进行无缝连接处理。
尚前，光通信技术在物联网结构中发挥着巨大功能。两者互相结合，在工业、环境、军事、医疗、保健等人们各种日常生活与商务生产领域体现出优越的实用价值，造福人类生活。物联网中光通信技术主要有：光纤传感、射频识别、WiFi等近距离无线光通信技术、还有GPRS、3G、4G 移动通信技术等长距离无线通信技术。科研工作者们已经开始着手将光通信技术引入互联网终端，实现远距离的互联网检测控制、维护管理与正常运营。
2 物联网的基本结构
物质结构决定其用途，物联网也如此。物联网的分层结构模型，决定其工作环节依照顺序进行，逐步实现每一项技术功能。现在，物联网科研者普遍将物联网结构分为三个层面：感知层、网络层、应用层，每个层面的主要内容，见表1。
①感知层，物联网最低层次组织，是物联网技术的基础层次，负责获取物体信息感知与获取。我们常见的硬件设施有摄像头、传感器网络、二维码标签和识读器、视频检测标识等。
②网络层位于物联网技术的中间层次，连接感知层与应用层，完成数据信息的长距离运输与管理任务，直接地讲就是信息传播的桥梁，将感知层获取采集的数据信息，传送到终端应用层。其实现方式就是我们常见的各种通信网络，如GPRS、3G、4G 移动通信网络，蜂窝无线通信网络、有线通信等方式。
③应用层，是物联网最上层，主要对数据进行运用，或者进行智能处理，将具体数据信息应用在行业当中。其表达方式就是终端显示器与数据库等，能够直接表现数据信息的平台。
物联网的基本结构决定了其对数据信息的感知、传输以及智能处理的功能。正是物联网职能、便捷的功能，决定其广泛的应用前景。
3 光通信技术在物联网中的应用现状
3.1 物联网感知层的应用
光通信技术在物联网感知层上的应用，主要形式是光纤传感技术。在光导纤维与光纤通信技术的迅猛发展形势下，光纤传感技术也同步发展起来。它是以光为载体，光纤为煤质传输信息的崭新传感技术，属于光子技术领域。光纤传感技术基本工作原理，是光波在光纤中传播时，光波主要性质会随着外界环境变化而产生物理改变。将光纤传感技术与光纤通信技术结合一起，是构建网络化与矩阵化传感体系的发展方向。光纤宽带性的特点，可以将多种传感器集中使用在单个光纤中，对多个目标进行测量，因此在物联网感知层上可以表现明显优势。
光通信技术为互联网感知层信息采集提供更好的质量保证，连接起物理世界转向信息世界的关键环节。无线光通信技术，是光与无线通信技术的结合物，利用频率高波长短特征，其通信宽带是WiFi的104 倍，4G 移动通信的100倍。
光通信技术在在RFID系统中的运用。光传感与通信技术在RFID系统上，实现电子标签与读写器两者近距离无线通信，准确识别物体上的电子标签，读取其中的数据信息。目前，光传感技术主要读取无源电子标签，改变了传统无线信号射频短的不足，提高了RFID系统的感应能力。RFID读写器对于光通信技术应用，是与互联网网络层的接入当中，创建双向功能的网关设备，将其与RFID系统相互协作与融合起来，对物品信息进行实时共享。在实际应用中，利用光通信技术的RFID系统，很好延长读写器与网络层连接距离，将读写器直接变成职能终端，更方便地接入移动通信网络。另外就是，光通信技术可以感应多个电子标签，并能防止信息之间相互冲突，减少信息干扰，保证数据信息的安全。
光通信技术在无线传感网络中的运用。传统无线网络的传感器随机分布，处理单元与通信单元自行组织。这种不稳定结构只能完成近距离传感、通信，传输距离也比较短。融合光通信技术之后，可以进行长距离传输，距离可以达到100 m。
3.2 物联网网络层应用
互联网目前信息有线通信方式中，主要就是光纤通信。以光波为媒介的传送形式，光纤通信技术可以容纳更多信息量，实现快速传播不受干扰，还可以进行长距离传输。无论是传输速度距离，还是信息安全方面，都具有无可替代的优势。并且光通信技术建设便于铺设，可以进行现20 THz 的宽带接入，十分适合物联网大数据传输需求。
GPRS在我国已成熟运营几十年，网络可靠性高，基站覆盖范围广泛，适合物联网无处不在的网络要求，GPRS数据传输速率最高值为115 kbps。采用光通信技术的3G网络技术可以提供最高2 Mbps数据传输速率，为日益增强的物联网数据业务提供了支持和保障。而4G网络技术的性能更加优越，采用正交频分复与多端口输入输出技术，数据传输率高达201 Mbps，宽带是3G的十倍。光通信技术大大提高了物联网数据传输能力，大大优化了网络层结构。移动通信的安全机制，是以人与人之间通信基础，在物联网中进行应用时，大量的数据会造成网络堵塞，信息安全性降低。光通信技术创建了多个传入传出端口，签订物与物、物与人之间的安全协议，并可以根据通信需要与物联网特征增强安全机制。
移动通信网络是以光通信技术为核心，在人与人、物与人、人与自然之间可以实现任意时间与地点的信息交换与交流。目前，中国已经形成较为成熟的移动通信网络。物联网以其作为网络层，可以更好整合社会中任意物品的信息，减少技术成本，并能保证高效的信息传输率，为开发移动物联网创造了优良的技术条件。
3.3 物联网无线终端应用
M2M设备中的光通信技术，可以满足许多数据请求，并自动包含其中的数据设备。将GPRS、3G、4G嵌入到M2M设备中，创建手机终端。这样就将手机打造成为通信、感知、信息处理的职能终端。光通信技术在将物联网终端塑造成移动通信终端上，具有十分重要的作用。他它符合移动通信网络终端的管理方式，以人与人之间通信为基础，在安全协议与多端口通信信息处理上效果良好。
在工程建设中，工作人员通过将光传感技术嵌入到设备中，可以职能处理电网、桥梁、铁路、建筑等信息，然后再与物联网进行结合，将多种施工设备、机器与基础设施等物理系统进行合理整合。让施工的大小细节，在物联网中得到科学规划与配置，节约建设成本，管理生产生活。物联网变现出的职能化特征，与数据信通过光通信技术在云计算平台中自行处理是分不开的。
4 结 语
光通信技术在物联网中的运用，不仅仅是过去几年的发展形势，也是未来发展方向。据科学家统计计算，光纤传感器可以同时测量七十多个物理量，因此将其用在工程检测、犯罪侦查、防伪识别等方面仍然很大空间。在物联网规模集成化的发展形势下，光通信技术对数据信息集束处理能力能够得到更好的适用。人与人之间的通信，人对物的信息采集、物与物之间的信息交换等都可能将是光通信技术的用武之地。
[摘 要]随着信息化社会的到来，通信技术也得到了日新月异的发展。在过去的几年中，人们对传输速率的要求越来越高，使用高速率数据传输的用户数量每年都在递增，光纤通信因为能传输高速率的数据，成为广域通信网的骨干网络，如今在广域通信网中80%以上的信息是通过光纤传输的。
[关键词]无线光通信技术高速率数据传输系统构成
1 前言
随着信息化社会的到来，通信技术也得到了日新月异的发展。在过去的几年中，人们对传输速率的要求越来越高，使用高速率数据传输的用户数量每年都在递增，光纤通信因为能传输高速率的数据，成为广域通信网的骨干网络，如今在广域通信网中80%以上的信息是通过光纤传输的。但是从光纤骨干网到用户之间的"最后一英里"，如果铺设光缆，不仅花费大而且耗时；许多无线通信技术可以解决"最后一英里"的问题，但是这些技术需要向无线电管理委员会申请频率执照，不仅要使用户支付大量的频率占用费，而且申请也要花费数月的时间。
2 无线光通信系统的构成
无线光通信系统是以大气作为传输媒质来进行光信号的传送的。只要在收发两个端机之间存在无遮挡的视距路径和足够的光发射功率，就可以进行通信。
一个无线光通信系统包括三个基本部分：发射机、信道和接收机。在点对点传输的情况下，每一端都设有光发射机和光接收机，可以实现全双工的通信。系统所用的基本技术是光电转换。光发射机的光源受到电信号的调制，通过作为天线的光学望远镜，将光信号通过大气信道传送到接收机望远镜；在接收机中，望远镜收集接收到光信号并将它聚焦在光电检测器中，光电检测器将光信号转换成电信号。由于大气空间对不同光波长信号的透过率有较大的差别，可以选用透过率较好的波段窗口。对基于FSO的系统来说，最常用的光学波长是近红外光谱中的850nm；还有一些基于FSO的系统使用1500nm的波长，可以支持更大的系统功率。
3 无线光通信系统的特点和优势
3.1 频带宽，速率高
从理论上讲，FSO的传输带宽与光纤通信的传输带宽相同，只
是光纤通信中的光信号在光纤介质中传输，而FSO的光信号在空气
介质中传输。FSO产品目前最高速率可达，最远可传送4km。
3.2 频谱资源丰富
与微波技术相比，FSO设备多采用红外光传输，有相当丰富的
频谱资源，不需要申请频率执照，也不需要交纳频率占用费，这是一般微波通信和无线通信无法比拟的。
3.3 适用任何通信协议
适用于任何环境，不依赖某种协议。现在通信网络常用的SDH、
ATM、以太网、快速以太网等都能通过，并可支持的传输速率，用于传输数据、声音和影像等各种信息。
3.4 架设灵活便捷
FSO可以直接架设在屋顶，以及在江河湖海上进行通信，可以完成地对空、空对空等多种光纤通信无法完成的通信任务，而且无需埋设光纤，可以在几小时内建立起通信链路，方便快捷，大大缩短了施工周期。
3.5 安全可靠
无线光通信的安全性是非常显著的，由于光通信具有非常好的方向性和非常窄的波束，因此窃听和人为干扰几乎是不可能的。
3.6 经济
光纤网络的成本通常很高，铺设过程耗时，而且投资不可撤回，而无线光通信技术可以在城域光网之外提供高带宽连接，而成本只有在地下埋设光缆的五分之一。
4 无线光通信系统存在的问题
FSO是一种视距宽带通信技术，发射机与接收机之间需要严格的视线传播，当通信设备安装在高楼的顶部时，在风力的作用下建筑物会发生摆动，这样便会影响激光器的对准。由于大楼结构中某些部分的热胀或轻微的地震等原因，有时也会导致发射机和接收机无法对准。
恶劣的天气情况，会对传播信号产生衰耗。空气中的散射粒子，会使光线在空间、时间和角度上产生偏差。大气中粒子还会吸收激光的能量，衰减信号的发射功率。
传输距离与信号质量的矛盾非常突出，传输距离越大，光束就会越宽，接收的光信号质量越差。
激光的安全问题必须考虑。发射功率必须限制在保证眼睛安全的功率范围内。
5 无线光通信发挥的应用范围
可以作为预防服务中断的光纤通信和微波通信的备份；可以应用于移动通信基站间的互连，无线基站数据回传；应用于近距离高速网的建设以及最后一英里接入；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；在军事设施或其他要害部门需要严格保密的场合；用于企业内部网互连和数据传输。
6 国内外研究现状
Canon主要产品有：CanobeamDT-50，速率从25Mbit/s到
622Mbit/s，可连接FastEthernnet、FDDI、ATM。特点是具有自动跟踪系统，调整探测器件的位置以检测激光束的光轴，所以不因建筑物的摆动而使传输中断。同时，镜头自动跟踪特性增加传输距离达2km。CanobeamIII：数据速率达到622Mbit/s，有不同的网络接口，如ATM、FDDI、FastEthernet，并可选择SNMP的TCP/IP。
桂林三十四所产品的主要性能参数有以下一些，传输速率：8Mbit/s，34Mbit/s，155Mbit/s；工作波长：850nm；通信距离：1～4km；光发射功率：小于40mW。
中科院成都光电技术研究所，开发的产品主要性能参数有传输速率：10Mbit/s；工作波长：850nm；通信距离：1～4km；发射功率：3～30mW。
深圳飞通有限公司开发出的样机，其速率有155Mbit/s、622Mbit/s以及几种，通信距离最远可达4km。
7 FSO研究的发展趋势
FSO目前存在的问题主要集中在下面几个方面：针对大楼摆动的瞄准问题；大气中粒子对光线的散射、吸收问题；提高传输速率问题。这些问题影响了传输的可靠性，所以对这些问题的研究成为FSO的发展方向。
7.1 发射、接收的瞄准的研究
在大风中或因地震引起大楼的摆动，发射机发送的光信号对不准接收机，产生的误差大，甚至通信无法实现。目前的研究方向在于提高激光的瞄准，怎样利用非机械装置来实现精确的对准和快速瞄准；在接收机方面，散射光线也带有信息，接收散射光线越多，接收的信号能量越大，但同时接收的噪声也越大，所以尽量提高接收机接收信号总功率，又不能降低信噪比成为研究目标；
7.2 减小大气对通信的影响
在不同的环境中不同波长的光线会有不同的传播特性，这些不同的特性导致了在不同环境下，不同波长的光线会有不同的吸收窗口、不同的散射函数以及不同的折射率，需要寻求一种最优波长，在通信链路中找出波长与性能的最优组合。
7.3 传输速率的提高
FSO相对于其他接入设备最大的优势之一就是带宽。现在FSO产品的速率从2Mbit/s开始，形成多个系列，比较典型的有10Mbit/s、100Mbit/s、155Mbit/s、622Mbit/s。有的公司采用波分复用技术，速率可以达到、10Gbit/s。
综上所述，FSO的发展方向是解决大楼的抖动引起的对不准问题、大气微粒的散射问题、大气湍流影响通信问题，提高系统可靠性，在此基础上提高传输速率，使FSO发挥最大优势。
8 结束语
无线光通信已经成为现实，它是连接宽带网的一种快捷方法。文中详细地介绍了国内外目前对FSO的研究以及研究成果，分析了目前存在的问题，如果这些问题能得到解决，那么必能发挥FSO的最大潜能和优势。随着无线光通信技术的不断完善，它一定可以得到广泛的应用。
【摘要】 本文主要针对应用于飞行试验中的无线光通信技术进行探索及未来发展展望。详细介绍机载无线光通信系统原理，对飞行试验中应用无线光通信系统的方案进行探讨，并对展望该技术在试飞测试领域发展方向。相比于传统的视距微波遥测技术，无线光通信技术以其突出的优势越来越受到研究者的重视，在飞行试验领域应予以探索。
【关键字】 飞行试验 无线光通信 遥测
随着我国航空工业的发展，各种新型号飞机的机载系统发展突飞猛进，这样对试飞测试提出了更高的要求，测试参数和种类的增多直接导致数据量的膨胀，同时也对遥测系统形成考验。传统遥测链路使用的是视距微波通信技术，可靠的数据传输速率在几到几十兆比特每秒量级。显然，传统遥测链路所能承载的数据量和数据种类很有限，随着试飞需求的增加，这将成为未来遥测方案设计的瓶颈，尤其针对高清视频等高速率信号传输，带宽不足的问题会更为突显。
为解决以上问题，本文旨在探索将无线光通信技术应用于飞行试验中。无线光通信技术以光波为载频传输信息，相比于微波技术传输容量大的多，远距离传输可达Gbps级，将会给飞行试验遥测提供极大的灵活性，并且还具有高度保密，无需频谱牌照等先天优势。
一、机载光通信技术
1.1 机载无线光通信技术应用案例
国外科学家很早之前就开始对机载光通信系统进行研究，并且做了丰富的试验。
1980年在美国新墨西哥白沙导弹靶场进行飞机与地面之间的激光通信试验，试验持续三个月，总计工作200小时，激光通信设备安装在USAF-KC-135飞机上，围绕地面站飞行，相距10～100km之间，完成了用窄光束进行激光光束捕获/跟踪，对准试验认证，实现下行1000Mbps，上行200kbps的信息传输。
1996年12月美国Thermo Trex公司在San Diego进行了飞机-地面站远距离的激光通信试验。机上的APT系统，粗跟踪万向支架水平可在±180°、垂直+10°～-90°范围内转动，信标光束散角为2mrad，信号光束散角为100urad。
1.2 机载无线光通信技术简介
机载光通信技术是以飞机为平台，进行空-地或空-天无线光通信。如图1.1为机载无线光通信系统上行通信原理框图。
地面站一般是可移动式车载光端机及处理系统，根据飞行计划在地面选取合适的区域驻扎。
信标光用来进行光端机之间的光束捕获，即粗跟踪，这项技术在大致方位（一般用全球卫星定位系统（GPS）系统引导到初始位置）扫描另一端光端机的信标光从而实现光束捕获，将接收到的光信号引导到定位探测器上进行精跟踪，最后调整收发端，使光束对准。
位置误差模块为位置探测器，可以探测出光信号光斑投射到其检测面的位置，根据既定规则得出的特定位置误差传送给计算机处理，进而控制粗跟踪系统和精跟踪系统进行方位矫正，实现光束对准。
二、飞行试验中应用无线光通信技术的探讨
2.1 飞行试验中的无线光通信技术
在飞行试验中应用无线光通信系统的基本结构如图2.1所示，采集器所采集到的全部或所有需实时监控的数据都可以和记录器输出的视频数据或总线数据合路后，经过电光调制，直接通过机载无线光通信系统光端机下发给地面站。地面站将接收到的光信号经过光电转换还原，解复用各路数据流以待后续处理分析。该系统还具有上行传输能力，可以远程控制整个试飞测试系统，实现遥控遥测能力。
因为无线光通信系统的传输速率很高，应对目前飞行试验遥测的强度绰绰有余，未来的飞机系统复杂，机载系统集成度以及交换信息量会越拉越大，再加上飞机航电系统的飞速发展，在未来飞行试验中有必要加大试飞实时监控的力度，无线光通信技术应由其发展的一席之地。
2.2 飞行试验中无线光通信技术的发展方向
飞行试验遥测系统引入无线光通信技术将有效缓解及应对未来遥测数据量的增加，后期此项技术还可以继续演进。
1）微波/无线光通信复合式遥测技术
微波与光波可分别应对不同的气候状况，若将微波技术与无线光通信技术结合使用，互为冗余，那么可靠性将极大的提高，确保遥测数据可靠下传。
2）全光无线光通信技术
本文介绍的无线光通信系统整体为电-光-电类型，这种架构为系统扩容的瓶颈。所以本系统一个演进方向为全光型无线光通信系统，光信号由光纤放大器放大后直接由光纤发射，通过光学天线的整形准直发射出去，接收端由光学天线直接将光束耦合进入光纤继续传输。这样，无线光通信即可称为真正的“虚拟光纤”，可协议透明的传输的光信号。并且波分复用技术，可以使系统容量成倍的增加，不同种类的信号可以调制到不同波长上同时传输。
三、总结
本文对无线光通信技术在飞行试验中的应用进行了初步的探索与展望。无线光通信技术以其突出的优势越来越受到研究者的重视，在很多领域已经商用，在飞行试验领域尚无应用。今后，传统的遥测技术会成为空地下行数据传输的瓶颈，无线光通信技术不乏为一种备选方案。因为无线光通信系统受天气影响非常严重，所以目前应用受到一定限制，但是随着技术的发展，我们有理由相信它的前途是光明的。
摘 要：随着社会的不断发展和经济水平的不断提高，电力系统的发展成为了我国社会主义市场经济体制改革的关键。在电力通信系统中应用光通信技术能够有效促进国家的发展。电力通信系统在我国电网资源的调度工作中起着至关重要的作用，所以，怎样才能够满足电力系统对通信系统的可靠性需求成为了当下最重要的问题。要知道，在电力通信网中，应用EPON技术能够降低成本，还能够提高网络的安全性。文章就电力通信网概述及其存在的问题进行分析，并通过研究光通信技术体制和组网方式，提出光通信技术在电力通信系统中的应用以及光通信技术在电力通信系统中的应用关键点。
关键词：光通信技术；电力通信系统；组网方案
1 电力通信网概述以及其存在的问题
1.1电力通信网概述
电力系统是一项非常复杂的系统，它集发电厂、变电站、输电、配电以及用电为一体。我国电网公司曾在2009年的时候公布了智能电网建设的计划，计划中说要到2020年全面建设有中国特色的坚强智能电网，也就是说利用先进的测量设备，并且在可靠的通信信息平台支撑下，将电力系统与坚强的电网网架高度融合，实现经济高效、透明开放的现代化电网。电力通信网主要分为电力调度网和电力配电网两种，电力调度网是指35kV-500kV的电压，而电力配电网则是指110kV以下的电压。在电力调度网的层次划分上，通常将35kV-110kV的层面称为接入层，将220kV的层面称为汇聚层，将500kV层面的称为核心层，而在电力配电网的划分层次上，则是将35kV-110kV层面称为高压配电网，10kV层面称为中压配电网，220V和380V层面称为低压配电网。电力调度网主要负责传送各种调度指令，它在电力系统中具有至关重要的作用，而电力配电网则是主站系统和各种配电终端的通信桥梁，在电力系统实现自动化控制上起着决定性的作用。
1.2 电力通信网存在的问题
1.2.1 电力调度网
从电力调度网的层次划分上，不难看出，其与电信运营商的层次划分大致相同，目前的电网中，有很多省份都在使用以前的MSTP设备组网，只有少数省份在使用DWDM设备组网，随着我国智能电网的不断发展，网络负荷越来越大，DWDM设备组网已经不能满足电力通信网的需要了，更何况是MSTP设备组网，所以迫切地需要各个层级的电力通信网升级。
1.2.2 电力配电网
长久以来，我国电网存在着“重发轻供不管用”的现象，这种思想严重影响着电力系统的发展。实际上，配电系统是电力接入系统，通常情况下，都是由10kV以下的电压构成的。由于我国配电网的覆盖面积很广，并且技术和手段也很多样，再加之，我国落后的“重发轻供不管用”思想，使得我国的配电设备自动化程度很差，而且还存在网架结构薄弱的现象，这些都影响了人民的生活和国民经济的发展。为此，要想实现智能化的建设目标，就要提高供电水平，让其向着自动化的方向发展，以此来实现配电系统的正常运行。
2 光通信技术体制和组网方式研究
2.1 光传送网
光网络速率是随着光传送网络的传输增多而提升的，图1是光传送网总体结构图，从图中可以看出光传送网正在朝着全光化的趋势发展。
[图1 光传送网总体结构图]
在光通信技术体制中，有MSTP、DWDM、ASON等光传送网，其中，MSTP、DWDM已经发展的非常成熟，但是ASON正在发展中，以下就是对ASON技术体制的具体分析：
ASON网络是指在其指令下，完成光传送网链接和交换的网络，它主要是通过控制平面来实现资源的分配情况，进而实现智能化的网络。ASON是由ITU-T将智能光网络标准化的产物，实际上，它的发展与光网络是没有联系的，只是人们习惯将其和光网络联系在一起，如果非要将其联系在一起，只能说，ASON是智能光网络的分支，同时也是智能光网络的主流技术。ASON的技术优势在于它在自身的控制下完成光网络链接和自动交换。要知道，传统的传输网有两个层面，是网管层面和设备层面，但是ASON有三个层面，分别是网管层面、设备层面以及最重要的控制层面，它是通过控制层面来实施交换和传输的。这也是ASON网络的特点。
ASON控制平面的功能就是自动发现功能、信令功能和路由功能，ASON的协议有很多，主要是开放最短路径优先协议、链路管理协议以及基于流量工程的资源预留协议，这些协议可以统称为GMPLS协议，以下就是GMPLS各协议之间的关系，具体如图2：
图2 GMPLS协议之间的关系
2.2 光传送网组网方式
2000-2006年一直都在使用32波X2.5G的DWDM设备组网，在2006-2009年期间，采用的是80波X10G的DWDM设备组网，并逐渐向OTN过渡，而且设备也转向了ASON设备。
2.3 EPON组网方式
使用EPON技术的组网方式，如果是32个节点，那么在EPON技术中，光纤是在局端和分光器之间产生的，一共有32个光纤，那么就是32个分光器，也就是说需要33个光收发器。
EPON的组网优势有很多，比如，网络覆盖范围大、网络可靠性高，并且提供高宽带，而且具有简化网络层次的优势，EPON在光纤传输的过程中，不需要额外的电源，这样就能够使维护变得简单，只需对分光器和ONU进行维护即可。
3 光通信技术在电力通信系统中的应用
就目前光通信技术发展的情况来看，将其应用在电力通信系统中就是国家未来的发展方向。光通信技术已经有了三次变革，这三次变革都加快了我国走向国际的步伐，就是从SDH技术-MSTP技术-ASON技术，现在的ASON技术已经广泛应用在社会上了，ASON技术能够解决提供电路、传送电路等问题，同时还具有保护电路的作用，这些问题都是SDH技术和MSTP技术不能做到的，可见ASON光通信技术的重要性。可以说，光通信技术改善的同时，也给国家的用电量带来了挑战，国内用电量正在增加，电力工程所需的电缆量也在增加，在一定程度上促进了电力网格格局的形成，并且，为光通信技术提供了物理载体，在此种环境下，人们对电力的需求也在不断上升，只有光通信技术就能满足人们的需求，并形成较强的网络，增强我国电力系统的稳定性和高效性，提高我国电力输送网的质量，因此，在未来电力通信系统中一定要应用光通信信息技术。
4 光通信技术在电力通信系统中的应用关键点
4.1 组网方案的制定
现阶段，我国的光通信技术组网方案有两种，一种是在所组建的粗函数平面上开展网络创建工作，另一种是在现有的网络技术下，引进光通信技术，同时还要对网络传输工作进行改造，进而完成网络传递的工作。实际上，这两种组网方案都存在着不足，所以，在选择的时候一定要得当，这样才能保证光通信技术满足电力通信系统的性能需求，这就要求电力工作人员在进行选择的时候要从电力系统的实际情况出发，综合比较，挑选出有效的网络组建模式，以此来实现光通信技术在不同层次和构造上的需求。
4.2 业务规划分析
由于目前光通信技术的网络传输工作能够提供不同层次和性能上的服务，所以，工作人员在开展业务的时候应该制定效益最大的方案，在制定方案的时候要注意以下问题，第一，保证网络跳数出现的最少；第二，缩短业务与业务之间的距离；第三，对光通信技术的应用情况实时监督；第四，保证网络负载均衡，只有保证以上四点要求，才能使光通信技术良好地应用在电力通信系统中。
4.3 设备的选择
目前，我国光通信技术所涉及的设备还存在弊端，要想让光通信技术的优势充分地展现出来，就需要建设规范化的电力传输网，并且选择合理的设备，因此，电力工作人员在选择通信技术设备的时候，要注意以下几点，第一，要保证设备具备有效的安全性，设备网络节点的槽位数量要多，这样才能落实电力系统的性能；第二，电力工作人员在挑选卡板的时候，要保证设备应用的卡板是热备份的；第三，要保证设备能够负荷低阶业务项目的基本要求；第四，应该选择多方向的线路，并且让其集中在多个业务卡板内，以此来提升光通信技术在电力通信系统中的应用安全。
5 结束语
综上所述，光通信技术能够促进社会的进步和国家的发展，并且在人民生活方面也起着至关重要的作用。虽然现在光通信技术在电力通信系统中存在一定的问题，但是电力工作人员要完善地处理，对业务规划进行透彻的分析，选择合理的设备，制定有效地组网方案，只有这样，才能提高网络的安全性和稳定性，降低电力企业的成本，才能够在电力通信系统甚至国家的发展中起到促进作用，进而促进国民经济不断增长。
【摘 要】所谓光通信，是指传输媒质为光波的通信方式。无线电波和光波共同属于电磁波，但是光波相比于无线电波波长短、频率高，由此光波具有通信容量大、传输频带宽、抗电磁干扰能力强的优点。光通信按照传输介质的不同分为有线光通信和无线光通信，按照光源特性的不同分为激光通信和和非激光通信。其中常用的光通信技术分为大气激光通信、光纤通信、蓝绿光通信、红外线通信、紫外线通信。光纤通信是一种有线通信，随着现代光通信技术的飞速发展，在单一的通信技术基础上融合了二到三种其它的先进技术，本文主要阐述将电域正交频分复用与光纤通信技术相结合的一种光通信技术。
【关键词】信息科学；光纤；光通信；光正交频分复用；通信技术
有人在上世纪30年代提出这样的观点：“总有一天光通信会取代有线和微波通信而成为通信主流”。随着现代通信技术飞速发展，光通信技术日益成熟，光通信的地位也日益凸显，甚至在欧美国家已达到战略地位。目前，光纤通信已经成为各种通信网的重要传输方式，其在信息高速公路的建设上也十分重要。以下将分别介绍电域正交频分复用技术和光纤通信技术，以及在两者相结合的情况下产生的新一代光通信技术。
1.电域正交频分复用与光纤通信技术
光纤通信技术是有线光通信技术中最为普遍、最为重要的传输技术，具有应用广、传输快、使用便捷等优点；而正交频分复用技术可以解决电磁信号在传输过程中相互干扰的问题。下面将分别介绍这两种典型技术的概念、原理及其应用。
1.1电域正交频分复用技术
正交频分复用（OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing），简称为OFDM，是多载波调制技术的一种。其基本原理是将主信道分为若干个并行的正交子信道，再通过傅立叶变换将高速的数据信号产生出一组并行的低速数据流，并且把低速数据流调制到每个子信道上传输，从而完成高速数据信号的传输。这个过程有一个突出的优点，即提高系统的频谱利用率，同时降低计算复杂性。正交频分复用技术的使用具有以下几个优势：
（1）有效补偿光纤色散。根据现代通信技术的不断发展和人们对通信技术要求的提高，光通信正朝着两个方向发展：一是大幅度提高单信道的传输速率，目前正趋近于100Gb/s；二是快速的网络动态调节能力。但是这两种要求是互相矛盾的，当单信道的传输速率达到100Gb/s的时候，传统光纤的色散补偿能力就变得昂贵和耗时。而正交频分复用技术在电子领域内的应用就恰到好处的解决了这一问题，通过在频域内的复数运算，利用此技术优良的计算性，从而方便的对光纤色散进行补偿。
（2）提升信道传输速率。2008-2009两年间，W.Shieh（澳大利亚墨尔本大学）和S.Jansen分别进行了“107Gb/s信号在单模光纤传输1000km的实验（无光色散补偿和放大的情况下）”和“12*121.9Gb/s信号在单模光纤传输1000km的实验（采用偏正复用和正交通带调制技术）”.两人主导的科学实验打破了制约数字通信高速发展的瓶颈，从而有效的提升了光通信的整体传输速率。
（3）减少信号相互干扰。由于光通信是一种以光波为载体的通信方式，其信号在传输的过程中会受到电磁波的干扰，而通过正交频分复技术则可以采用一定的技术在接收端分离正交信号，从而减少各个子信道之间的互相干扰。其原理在于：在使用正交频分复用技术的传播过程中，将单通道高速信息数据流分配到若干低速速率的子信道中，这样子信道信号带宽就小于总信道带宽，每个子信道上的衰落就趋于平坦，干扰降低；采用此种技术还可以增加子信道符号周期，减少码间干扰。而且由于分离开的每个子信道仅占原来整个信道的很小一部分，相对将容易达到信道均衡。
1.2光纤通信技术
光纤通信就是指以光导纤维作为传输介质传输信号，从而实现信息传递的一种通信方式。光导纤维通信就是光纤通信的简称。光纤通信是光通信的一种，属于有线通信，也可以看成是以光导纤维作为传输介质的“有线”光通信。通常光纤通信系统并不是指一根单独的光纤，通常情况下的光纤系统都是由无数光纤组成的光缆。
光纤的组成主要包括三部分，内芯是几十微米或者几微米的纤芯；中间层是包层，光信号利用纤芯和包层的不同折射率实现在纤芯的内的全反射，也就是光信号的传输；外层是图层，其主要作用就是增加光纤的韧性从而对光纤起到保护作用。光纤通信是以光为载体、以光导纤维为传输介质，把信息从一端传输到另一端的技术方式。光纤通信技术可以大致分为光纤光缆技术、光交换技术传输技术、光有源器件、光无源器件以及光网络技术等。通过不同的技术手段可达到低损耗、低色散、大容量的数据信息传输。
2.现代技术相结合的光通信技术
传统光通信技术包括大气激光通信、光纤通信、蓝绿光通信、红外线通信和紫外线通信几种。为进一步推进光通信技术的发展，紧跟目前通信的发展趋势，符合用户对现代通信的要求，将电域正交频分复用技术和光纤通信技术有机融合，从而利用两种技术的优点为用户提供服务。
对于光通信而言，结合正交频复用技术与光纤通信技术的优点，合理互补两种技术的缺点，能够实现光通信技术超高速度、超大容量、超长距离传输的效果，达到为用户群更快的传输数据、更多的输送内容、更远的服务用户的目的。
3.结语
经反复的实验论证，在光通信的传播过程中，利用电域正交频分复用技术可以有效的实现光纤色散补偿、信道传输速率提升、减少信道干扰三大优势；采用光纤通信技术可以逐步实现在更广阔的光谱范围内，低损耗、低色散的传输，是传输容量能够成千倍级甚至万倍级的增长。通过两种技术的结合，产生现代化的电域正交频分复用与光纤通信技术相结合的光通信技术。
摘 要：引入虚拟实验教学是缓解省属地方高等院校科研设备短缺的有效方法。本文以光通信技术课程为例，研究了虚拟实验课程开设的背景与意义，详细阐述了对应的课程内容与具体的实验室建设与实施方法。最后，依据所取得的成果评价了虚拟实验课程的效果，证实了该教学改革的可行性。
关键词：虚拟实验教学；光通信技术；教学改革
光通信技术是当今信息技术领域的前沿与支撑技术之一。2013年，国务院颁布“宽带中国”计划，进一步提升了光通信技术在国家发展战略中的地位。简言之，光通信技术是光纤技术与通信技术的综合体，它具有高速、大容量的优点，但亦存在高成本、高复杂度和多学科交叉的特点。这成为该门课程实践教学开展的主要困难。而且，对于省属地方高等院校，同时面临生源基数大、实验教学经费短缺、设备更新缓慢等难题，使得该问题更加凸显。为缓解这一问题所带来的影响，基于专业光通信仿真软件，引入虚拟实验教学时必然趋势。
一、虚拟实验教学改革的背景与意义
作者所在的黑龙江大学电子工程学院，《光通信技术》实验需为两个本科专业（光电子技术系和通信工程系）学生（约180人/年）提供课程资源。原有《光通信技术》包含“光纤低损耗熔接”“光纤纤芯分布测量”“光纤微弯损耗测量”“光时域分布反射测量”和“可视光通信传输系统演示”5个基础专业实验，仅能覆盖《光纤技术》和《光通信技术》两门专业必修课程的实验教学任务，学生缺乏对“光电子器件”应用的认知。而且，光纤与光通信技术是本专业最重要的两个研究方向之一，是专业学生就业与求学的主要支撑技术。近10年来，光通信技术在“光传输”“光交换”“光接入”和“可见光电力线通信”等领域高速发展。然而，现有实验教学设备多购置于2001年，部分已陈旧、老化。与此同时，面临教学经费不足，设备台套数有限，仪器价格昂贵，由于普通高校扩招导致生源剧增的双重压力，对应的实验内容无法得到更新，课程讲授内容与实验教学脱节，学生学习兴趣低下。
图1 原有专业基础实验方案
与之相比，专业仿真软件具有价格低廉，覆盖领域广，专业性强，灵活性、操作性好等系列优点，可实现光放大器设计，光电转换器件测试，多光通信系统实时在线模拟等功能，与本专业光纤技术、光电器件与检测、光通信技术课程内容吻合。鉴于此，将虚拟实验与原有的专业实验相结合，以专业实验为基础，虚拟实验为进阶，二者相互补充、取长补短，将可有效缓解专业实验教学中所面临的困难。
二、虚拟实验教学改革的具体实施方法
（一）方案设计与实验室建设
1.保留原有的“光纤低损耗熔接”“光纤纤芯分布测量”“光纤微弯损耗测量”作为基础实验，删除“光时域分布反射测量”和“可视光通信传输系统演示”两个实验，节省6学时的课程资源。
2.开设“光通信仿真设计”课程设计，以虚拟实验教学方式提高学生对于“光通信系统架构”“光纤放大器设计”“光电子器件工作特性”的掌握能力。课程设计采用机房集中教学模式，包含“光发射机/光接收机的实现”，“误码率与质量因子评价”“色散补偿特性测试”“光放大器性能优化”“格式生成与转换”五个模块，共计32学时。其中，讲授学时8学时，实验学时24学时，第一、二模块为必选，后三个模块至少任选其一。
3.将原有机房进行升级与改造，新购置计算机50台套，服务器1台套，投影教学设备1台套。更新原有网络布线与系统，实现教师与学生互动能力，提升学生间的交互学习能力，改善学生个人的实验学习平台环境。购置专业光通信仿真软件OptiSystem（12.0版）1套，可同时满足30人在线仿真需求。
图2 虚拟实验设计方案
（二）虚拟实验教学实施方法
在实际的教学过程中，该门课程对于光电子技术专业学生（年均60人）为必修课程，分成2个教学班级循环教学；对于通信工程专业学生为选修课程，根据以往统计，选修课程人员约60―80人，亦分成2个教学班级循环教学。除讲授8学时外，学生需在2周内完成24实验学时，教学资源采用开放模式提供，学生可自行安排学习时间，学时计算由智能管理系统完成。教学模式除课上教学、实验外，还包括师生在线交流与在线答疑。课程考试采用报告模式提交，3人一组，需分工明确，格式统一，数据与分析清楚有效。
图3 虚拟实验教学的实施与执行
三、效果与评价
对于通信工程专业，该门课程设置在第六学期，需学习前期的光纤基础实验。对于光电子技术专业，该门课程设置在第七学期。作为中间环节，他是专业实验的进阶，同时作为本科毕业设计的前期训练，起到承上启下作用。运行一年来，效果显著。主要体现在：（1）增加了实验教学资源，缓解了实验设备台套数少的困难，提升了学生的实践实训能力；（2）完成了课堂教学与实验教学的完整对接，教学内容与深度得到进一步提升；（3）激发学生学习兴趣，为教师的科学研究提供有效辅助。截至2014年12月，已有11名专业学生参与到教师的科研团队中，并在光通信设计领域发表EI检索科研论文3篇，申报发明专利1项，获授权实用新型专利2项，获批省级、校级创新创业课题2项。
四、结论
针对省属高等院校理工科实验教学的实际情况，以“光通信技术”课程为例，引入了虚拟教学环节，有效弥补了原有专业基础实验教学在内容更新、基础设备受限等方面的不足。虚拟实验教学作为专业实验的进阶，可有效提升本科学生毕业设计的质量，成为二者间连接的纽带，承上启下。此外，虚拟实验教学还具有投入低、见效快的特点，它应作为一种重点的教学模式在今后的理工科实验教学课程中得到广泛推广。
摘要：光通信是一种以光波为传输媒质的通信方式。光波和无线电波同属电磁波，但光波的频率比无线电波的频率高，波长比无线电波的波长短。因此，光通信具有传输频带宽、通信容量大和抗电磁干扰能力强等优点。
关键词：光通信技术；宽带通信；应用
引言
光波按其波长长短，依次可分为红外线光、可见光和紫外线光。红外线光和紫外线光属不可见光，它们同可见光一样都可用来传输信息。光通信按光源特性可分为激光通信和非激光通信；按照传输媒介的不同，可分为有线光通信和无线光通信。常用的光通信有大气激光通信、光纤通信、蓝绿光通信、红外线通信和紫外线通信。
1.光纤通信技术
光纤通信是利用光作为信息载体、以光纤作为传输的通信方式。在光纤通信系统中,作为载波的光波频率比电波的频率高得多,而作为传输介质的光纤又比同轴电缆或导波管的损耗低得多,所以说光纤通信的容量要比微波通信大几十倍。光纤是用玻璃材料构造的,它是电气绝缘体,因而不需要担心接地回路,光纤之间的串绕非常小;光波在光纤中传输,不会因为光信号泄漏而担心传输的信息被人窃听;光纤的芯很细,由多芯组成光缆的直径也很小,所以用光缆作为传输信道,使传输系统所占空间小,解决了地下管道拥挤的问题。
光纤通信在技术功能构成上主要分为:(1)信号的发射;(2)信号的合波;(3)信号的传输和放大;(4)信号的分离;(5)信号的接收。
2.光纤通信技术发展的现状
2.1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。
2.2光纤接入技术。光纤接入网是信息高速公路的“最后一公里”。实现信息传输的高速化，满足大众的需求，不仅要有宽带的主干传输网络，用户接入部分更是关键，光纤接入网是高速信息流进千家万户的关键技术。在光纤宽带接入中，由于光纤到达位置的不同，有FTTB、FTTC、FTTCab和FTTH等不同的应用，统称FTTx。FTTH(光纤到户)是光纤宽带接入的最终方式，它提供全光的接入，因此，可以充分利用光纤的宽带特性，为用户提供所需要的不受限制的带宽，充分满足宽带接入的需求。目前，国内的技术可以为用户提供FE或GE的带宽，对大中型企业用户来说，是比较理想的接入方式。
3.网络的宽带化和光纤通信
20世纪70年代后半期，光纤作为使用传输技术引进以来，其研究开发的历史一直走传输容量大和应用领域扩大的路。支撑互联网通信量爆炸性增加的是光纤预计今后将推进图像信息等高速信息流的配送服务和TV会议等丰富的双向多媒体通信等宽带服务的引入，网络的宽带化是必然的，其中，作为构建未来宽带遍布网络的技术，光纤和移动通信无疑是璀璨的双壁。综上所述，可以把光纤通信技术的研究开发动向概括为以下三个方面。
3.1传输介质的大容量化。大传输容量技术是极大限度地利用传输介质的能力，以提高传输效率的技术，是以往所有传输系统开发一贯专注的技术。从这方面讲，具有很大潜在传输频带的光纤的大容量化是今后研究的重点。大容量化是光放大波段的扩大，在波段中信道的高密度复用、信道传输速率的高速化、远距离传输技术。即光放大波段扩大是从初期1550nm波段附近的20-30nm，大了1450-1650nm的200nm，将近扩大一个数量级。这与波长信道高密度复用和频率利用率的提高相结合。可以进行超过100信道的波分复用传输。而且每个信道的传输速率也可用以往电子式时分复用，现在达到40Gbit/s。对于光领域的TDM（Time Division Multiplexing）技术，达到了数百吉比特每秒的高速率。为实现宽波段远距离超高速传输，必须实现全信道均匀传输特性，必须进行放大器、传输码、色散管理等技术及其综合技术的研究。
3.2网络化技术。随着WDM的引入，因链路的大容量化，而使链路容量超过节点处理能力，则出现电子瓶颈这一新问题。因此，关于网络的研究正在飞速发展。这项研究是将光分插复用器或光交叉连接引入节点内，不仅是链路，而且节点也光化，利用光级别的接通技术，要有效地构建性能价格比很高的网络。光子网络的技术基础是WDM技术。但WDM技术不仅仅是点对点链路技术，其最大特点是作为网络技术来使用[3]。
3.3使用光纤的接入系统宽带化的相关技术。目前的光接入系统有两种，一种是改造现有设备的经济上较为合算的系统；另一种是可以提供新服务项目的系统。
4.超宽带通信技术的应用
通过极窄的脉冲方法来进行无线信号发射和接受的特别技术就是广义上的超宽带技术。它具有抗干扰力强、低能耗低成本高速率且系统保密性高等优势，解决了传统无线通信技术上的不足。超宽带通信技术在军事活动、雷达测试、通信领域等方面得到广泛使用。
4.1超宽带技术在国内的应用
在我国，早在“十五”863计划中，就把超宽带无线通信兼容性技术和其核心技术共存作为无线通信创新技术和共性技术的研究内容，以此来加强国内对这方面的深入研究，眼前国内仅在雷达系统方面对超宽带系统有比较深入的研究，但还没形成规模性的研究。
4.2 超宽带技术在国外的应用
在国外，超宽带系统早就已经运用在军事和民用方面。美国早在1965年就确定了超宽带技术的基础，现如今，美国在军事方面的研究已经衍生到与之相关的机关团体和企业，美国国防部已经开发了包括战场窃听网络系统在内的几十种超宽带通信系统。民用方面，近年来，国外对此研究相对比较热门，主要因为它的优点在无线电通信方面有着很大的发挥潜力，超宽带系统在国外主要应用于雷达、个人家庭等通信网络和精准定位系统。国际对超宽带无线通信的研发随着科技进步和社会发展需求越来越深入。美国早在2002年初，就正式通过了超宽带技术应用于民间的方案，确定了包括车载雷达、成像和测量与通信等系统，并给出相应的规定。
4.3超宽带技术实际应用
超宽带无线通信组网是根据超宽带技术的特点建立的管理系统，由若干装甲车的超短波和超宽带电台组成的。为能更方便的适应现存的复杂电磁环境，同时更好的增强网络通信组网的可靠性，专家们把超宽带系统和装甲车机械化部队装备的VHF/UHF频段有效结合起来进行使用，加上其成本低功、率消耗低使得部队可以长久作战。基于超宽带技术的穿透能力，不仅可以研发穿地雷达，发现埋藏的地雷，保护地面的安全，并找出敌人地下工作室给予毁灭打击，同时也可以制成成像雷达，运用在装甲机械化得部队中，帮助炮击手射击隐藏敌人。随电磁环境的复杂化和信息量的剧增，抗干扰问题和部队信息安全问题日益突出，超宽带技术的使用就解决了这一问题。因为超宽带技术功率频谱密度低、信号频谱极宽，对方不知道精确的信号参数是很难恢复，具有很强的保密性，加之其抗干扰能力强，能在噪声中顺利传输，在超复杂的环境中也能正常传送，减少对方的侦查机率。超宽带技术不仅可以满足信息安全且保密，还可以实现装甲部队通信的抗干扰性，完全符合现代军事作战的要求。
5.结束语
现在光通信网络的容量虽然已经很大, 但还有许多应用能力在闲置, 今后随着社会经济的不断发展, 作为经济发展先导的信息需求也必然不断增长,一定会超过现有网络能力, 推动通信网络的继续发展。因此, 光纤通信技术在应用需求的推动下, 一定不断会有新的发展。
摘 要：在我国，尤其是经济飞速发展的现代社会，电力系统已经成为我国经济发展的支柱产业。在电力系统中使用光通信技术已经成为电力通信技术发展的趋势。当今社会电力通信系统中的光通信技术已经的得到了广泛的应用。本文以ASON为例，简单介绍了光通信技术的应用现状，发展前景和在在应用过程中值得注意的地方。
关键词：电力通信系统 光通信 ASON 应用
随着我国电力通信技术的发展，我国的电力系统已经和世界先进水平越来越近。我国的电力系统中光通信技术经过了三代的发展，第一代主要是大规模发展的SHD技术；第二代是以MSTP为代表的技术；第三代也就是现代较为典型的ASON技术。第一二代的光通信技术已经取得了很大的发展，至于第三代技术，虽然也应用了近十年但是仍然有很多值得注意的地方。
1 ASON通信技术在电力通信系统中的应用前景
作为新一代的光通信技术的代表的ASON光通信技术是通过信令控制实现对用户发起的业务请求等内容的建立或者拆除，使交换和传送融为一体的新技术。ASON光通信技术是在第一二代技术的基础上发展起来的，它不仅仅继承了第一二代通信技术的优点，还可以解决电力通信系统中的快速提供电路、快速传输电路以及快速对电路进行恢复和保护这三个问题。随着社会平均用电量的不断增加，对于电力光缆的应用规模也在逐渐扩大，这种网络格局的形成为ASON技术的应用和发展创造了良好的物理平台。除此之外，由于社会的发展对电网运行过程中的安全性要求在不断增加，使用ASON光通信技术已经成为电力通信技术发展的必然趋势。和传统的SHD技术相比，ASON技术在快速布置等方面有着无可比拟的优越性，并且可以给电力通信系统提供分布式的网络控制能力。并且，在电力通信系统中应用ASON技术可以提高电力光传输网的质量和性能。
2 以ASON为代表的第三代光通信技术的应用
ASON光通信技术的应用范围主要是骨干网和城域网。对于城域网来说，由于我国的城域网的业务量相对较大，对业务调度的动态性性要求比较高，再加上电力业务自身的特殊性，使得在局域网中率先应用ASON技术。城域网的特点就是电路调度频繁、对电路的开通时间等方面的要求较高并且数据业务是动态性变化的。鉴于这种特点，在城域网中就可以现在骨干层中应用ASON光通信技术，之后根据城域网的特点，进行逐渐的使用范围的延伸，最终实现在城域网中端到端的光电网络形式。在实际的电力通信系统当中应用ASON光通信技术构建城域网的例子相对较少，但是，随着电力业务逐渐向着专业化和复杂化发展的趋势以及对各种电力业务之间的关联和流通的要求的增加，这门光通信技术将逐渐投入应用。尤其是对于电力多媒体业务的应用方面，通过使用ASON光通信技术建立城域网既可以实现对业务和网络的保护又可以更好地实现对电力系统资源的保护。
3 在电力通信系统中应用ASON应注意的事项
应用ASON光通信技术已经成为一个必然的趋势，但是仍然值得考虑的就是在我国现阶段应用较为广泛的仍然还是第二代光通信技术。因而，在实现这种新旧技术之间的交替使用的过程中仍然有很多值得注意的地方，在应用这门技术之前首先要做好经济方面的评估，选择合适的交替方案，在实际应用时还应注意组网方案以及设备的选择和业务规划等方面的问题。
3.1 组网方案的选择
现阶段在选择ASON光通信技术中使用时的组网方案主要有两个：第一个方案是以现有的网络技术为主，在现有的网络技术的基础知识引进ASON的控制平台，并且通过对现有的传送网络的改进，利用现有的网络实现业务的传输；另一个方案是在现有的传送平面的基础之上重新进行网络建设。这两种不同的方案有着各自的优缺点，可以实现对ASON不同层面上功能的利用。因而，在实际的组网方案的选择过程中要根据自身建网的功能需要，选择合适的组网方式，之后如果对其他的功能还有需求的话可以在逐步增加。
3.2 设备的选择
在国内目前生产ASON相关设备的厂家主流有华为、中兴、烽火等，相对而言各有利弊。由于厂家较多，为了实现传输网的统一和完整，使得ASON的优势可以被充分发挥就要选择合适的设备。在进行设备选择时应注意以下几方面：第一方面，网络节点的槽位数量多，总线带宽大并且具有良好的通用性的设备；第二方面，在选择卡板时要根据实际的需要选择，但是主要的卡板都要使用热备份；第三方面，设备可以满足低阶业务交叉调度工作；第四方面，多个方向的线路应集中在多个业务卡板上，避免集中到一个卡板上容易造成的多方向业务中断的事故。
3.3 业务规划
由于ASON光通信网络技术可以提供不同等级的服务，因而在进行业务规划时要从业务保护的角度出发，选择合适的业务保护恢复策略。在进行路径设计时应注意以下几点：第一点，业务经过的距离最短；第二点，在距离相同的情况下，跳数最少；第三点，负载均衡。通过注意路径设计的要点保证业务的可靠性；第四点，对ASON的管理也是不容忽视的内容，在进行业务规划时要做好相关的网络管理工作，从而充分发挥ASON的作用。
4 结语
ASON光通信技术作为目前较为先进的光通信技术，对于大规模的电力通信系统有着不可替代的作用，虽然现阶段的应用并不广泛，但是，随着经济的不断发展和技术的完善，这门技术将成为构建电力通信网络的核心技术。
摘要：基于发光二极管（LED）调制带宽限制了可见光通信（VLC）系统传输速率这一问题，从VLC系统的先进调制技术出发，探讨了类平衡-正交频分复用、无载波幅相调制和频域均衡单载波调制3种调制技术。对这3种调制技术原理和实验结果的分析与讨论，验证了先进调制技术在提升VLC系统传输容量上的可行性。
关键词： 可见光通信;正交频分复用;无载波幅相调制;频域均衡单载波调制;类平衡探测
可见光发光二极管（LED）具有高亮度、高可靠性、能量损耗低和寿命长等许多优良的特性，可用于全色显示、交通信号指示和照明光源等，是公认的下一代绿色照明产品。此外，可见光LED还具有调制性能好、响应灵敏度高的优点，利用LED的这种特性，我们还可以将信号调制到LED所发出的可见光上进行传输。LED可以将照明与数据传输结合起来，促进了一种新型的无线通信技术，即可见光通信（VLC）技术的发展[1]。VLC利用的可见光波段是未受到管制的频谱，无需授权即可使用。与传统的射频无线通信技术相比，VLC具有如下优点[2-4]：
（1）绿色通信，安全环保，没有射频电磁辐射，且LED发出的白光对于人眼安全。
（2）能够同时实现通信与照明。
（3）白光不可穿透墙壁等物体，因此可见光通信具有高度的保密性。
（4）可见光不受射频信号的电磁干扰，可以应用在电磁敏感环境中，如机舱、医院等。
（5）由于频谱无需授权即可使用，所以可见光通信应用灵活，可以单独使用，也可以作为射频无线设备的有效备份。
目前，VLC得到了全球研究者越来越多的关注[5-13]。VLC技术已经取得迅猛发展，传输速率从最开始的几十兆比特每秒[5-6]到500 Mb/s[7]再到800 Mb/s[8]，目前已经突破了吉比特每秒[9-10]。随着与VLC相关系统器件的开发，系统通信速率还会有更高的提升。
但是VLC技术通信速率的提高也存在着很多限制因素，其中最主要的挑战是LED有限的调制带宽。目前，普通商用白光LED的3 dB调制带宽都低于10 MHz，这很大程度上限制了VLC系统的传输速率。为突破调制带宽这一“瓶颈”，许多技术都被应用到VLC系统，如系统多维复用技术[11]、预均衡技术[12]、后均衡技术[13]等等，来提升VLC系统传输速率。采用先进调制技术，是克服可见光通信系统调制带宽限制，提升系统传输容量的有效方法。在VLC系统中，可以采用的先进调制技术包括类平衡探测-正交频分复用（OFDM）[14]、无载波幅相调制（CAP）[15]和频域均衡单载波调制技术（SC-FDE）[16]。本文从提升VLC系统传输容量出发，分析这3种先进调制技术的特点与实现方式，实现了高速VLC传输系统。通过对这3种调制技术原理和实验结果的分析与讨论，验证了先进调制技术在提升VLC系统传输容量上的可行性。
1 类平衡探测-正交频分
复用技术
类平衡探测-正交频分复用技术（QBD-OFDM）结合类平衡探测编码技术和OFDM技术[14]。OFDM信号数据被分为多个数据块，每个数据块有两个符号的数据。在相同的数据块，第二个符号中的信号是和第一个符号中的信号在运算符号上是相反的。经过理论推导，发现二阶互调制失真、直流电流、可以完全消除，而且接收机的灵敏度可以提高3 dB，因此可以提高信噪比。
我们采用QBD-OFDM技术，实现了可达到2.1 Gb/s实际物理数据速率，并使传输距离达到2.5 m。图1为所提出的QBD-OFDM实验的原理。实验中，QBD-OFDM信号由任意波形发生器（AWG）产生，经过低通滤波（LPF）、电放大器（EA）和偏置树（Bias Tee）后调制到红绿蓝发光二极管（RGB-LED）不同颜色的芯片上。经过自由空间传输后，在接收端由棱镜聚光后，用滤光片将3个波长的光分开，最后采用雪崩光电二极管（APD）探测器接收。然后进行后端的均衡与解调算法处理。
结合波分复用（WDM）和类平衡探测子载波复用，很好地利用了多色LED的波分复用，提供了更多的传输信道。利用类平衡探测技术很好地避免了OFDM提供更多子载波时的峰均功率比（PAPR）限制，有效提升了多色LED传输速度，提高了系统误码率（BER）性能，同时增加了可见光通信的传输距离。图2给出QBD-OFDM技术和直接探测光正交频分复用（DDO-OFDM）技术的对比。两个子信道带宽为，Sub1：6.25～56.25 MHz，Sub2：56.25～106.25 MHz。每个子信道对应的调制阶数分别为，红光：256正交幅度调制（256QAM）和128正交幅度调制（128QAM），绿光：128QAM和64QAM，蓝光：128QAM和128QAM。因此，红光、绿光和蓝光的数据速率分别为750 Mb/s、650 Mb/s和700 Mb/s，总数据速率达到2.1 Gb/s，实验距离可以达到2.5 m。在距离为0.5 m时，红绿蓝3色对应的Sub1、Sub2两个子信道的BER提升为25.6 dB、31 dB、30.3 dB、25.8 dB、21.8 dB和19.3 dB。当可见光通信系统的通信距离增加时，系统误码率会增加，这是因为距离增加导致系统接收到的光信号减弱，系统信噪比降低，误码率增加。继续增加距离会使BER超过前向纠错码的门限，为使距离增加，就要使系统的传输速率降低。蓝光LED采用QBD-OFDM和DDO-OFDM的对应的Sub1、Sub2两个子信道的星座图如图2（d）的（i）、（ii）、（iii）和（iv）所示。
2 无载波幅相
调制技术
无载波幅度相位调制（CAP）是正交幅度调制的一个变种多阶编码调制技术，可以使用模拟或数字滤波器，实现灵活的子带划分和高阶调制，减少了计算的复杂性和系统结构，在数字用户线路有着广泛的应用。
无载波幅相调制信号可以表示如下：
[st=at?fIt-bt?fQt] （1）
这里a（t）和b（t）是I路和Q路的原始比特序列经过编码和上采样之后的信号。[fIt=gtcos2πfct] 和[fQt=gtsin2πfct]是对应的整形滤波器的时域函数，它们形成一对希尔伯特变换对。
假设传输信道是理想的，在接收机端两个匹配滤波器的输出可以表示如下：
这里[mIt=fI-t] 和[mQt=fQ-t]是对应的匹配滤波器的脉冲响应。利用对应的匹配滤波器在接收端就可以解调出原始信号。
我们采用了无载波幅相调制技术，结合先进预均衡与后均衡算，后均衡算法采用改进级联多模算法（CMMA），实现了1.35 Gb/s可见光传输系统实验[15]。实验原理图和实验装置图如图3所示。
图4（a）到图4（c）为采用改进CMMA均衡算法所测得BER和距离的关系。实验中，每个波长上采用频分复用技术，将不同用户的信号分别调制到3个子载波上，每个子载波调制信号带宽为25 MHz，调制阶数为64QAM，因此每个子载波的传输速率为150 Mb/s，每个波长的传输速率为450 Mb/s。在发射和接收的距离为30 cm时，经过波分复用后该系统总的传输速率达到1.35 Gb/s。图4（d）对比了CMMA和改进CMMA的性能，改进CMMA性能要优于CMMA，尤其是在第3个子带更为明显。
3 频域均衡单载波调制技术
基于频域均衡的单载波调制技术（SC-FDE）是基于单载波的高频谱效率调制技术，该调制技术频谱效率和OFDM一致，复杂度一致。可见光通信系统是一个非线性非常严重的系统，OFDM存在PAPR的缺点，高PAPR对于可见光系统是一个非常大的缺点，而SC-FDE相比于OFDM具有一定优势，因为SC-FDE拥有更小的PAPR，其调制/解调原理如图5所示。SC-FDE调制技术和OFDM过程基本一致，但SC-FDE技术把IFFT变换从系统发射端移到了系统接收端。
采用SC-FDE技术，使用RGB-LED波分复用技术和高阶调制格式，并在频域采用预均衡和后均衡技术，可以在LED 3 dB带宽只有10 MHz的条件下取得3.25 Gb/s的速率[16]。如图6（a）所示。该速率是在发射和接收距离小于1 cm条件下测得，预均衡后的带宽为125 MHz，红光和绿光都采用512QAM，蓝光则采用256QAM。图6（b）、图6（c）和图6（d）分别为红绿蓝3色BER与距离的关系，并给出了每种颜色光有无预均衡的性能对比。
4 结束语
本文针对可见光通信系统的调制带宽低问题，采用先进调制方式，突破带宽限制，实现可见光通信系统大容量传输。本文分析了类平衡-正交频分复用、无载波幅相调制和频域均衡单载波调制技术。通过对这3种调制技术原理和实验结果的分析与讨论，验证了先进调制技术在提升VLC系统传输容量上的可行性。因此，先进调制格式技术是实现高速VLC系统非常重要的途径。
【摘要】 2000年可见光通信的概念横空出世，其利用发光二级管（LED）作为光源，使LED照明的同时可以进行高速通信。本文对LED可见光通信技术领域的专利申请趋势及优势、专利申请产出国和申请人分布进行了统计分析。
【关键词】 LED 可见光 通信 专利分析 技术综述
一、数据库的选择和检索
根据数据库收集的文献量及分布特点对中文和外文数据库进行选择，其中中文数据库选择CNABS 数据库，外文数据库选择VEN数据库。
CNABS 数据库收录了自1985 年至今在中国申请的全部专利文献，其中整合了所收集到的中国专利数据信息、中国专利英文文摘数据、外文数据库如DWPI 和SIPOABS 中收录的中国文献的信息，以及深加工数据库的信息，并且包含大量丰富的字段，便于检索和后期的技术分析。
VEN 数据库收集了自1927 年至今的约97个国家和组织的专利文献，其中整合了SIPOABS、DWPI中收录的信息，涵盖了两个主要国外数据产品的全部数据，扩大了数据范围，结合各库特有的加工特点数据数据项，以互补的形式提高了数据质量，使对外文文献的检索入口统一，简化多库、转库的检索操作，检索结果可关联出各单库文献内容，在保证查全、查准的同时兼顾文献阅读的便捷性。
考虑到本文所分析主题的特点，笔者采用了以关键词为主的检索方式，在专利库中使用的关键词为：可见光通信（Visible Light Communication，VLC）；发光二级管（light emitting diode，LED），检索时间截止到2014 年5 月29 日，排除实用新型专利申请，共获得287篇发明专利文献。
二、LED可见光通信专利技术的整体情况
2.1专利申请量趋势分析
下图1 为LED可见光通信技术全球专利申请趋势图。由图可见，检索到的LED可见光通信技术的专利最早出现在2004年，此后申请量有所上升，在2008年有所下降，原因可能是受金融危机的影响，自2009年以后，申请量增长极为迅速，并在2012 年达到高峰；2013年的数据有所下降，主要原因可能是近两年申请的专利还有大量未公开。
相对于其他类型的无线通信的技术，如射频通信等，LED可见光通信技术的研究起步较晚。随着无线频谱资源日趋紧张以及对节能降耗、绿色环保技术的逐渐重视，对该技术的研发将保持持续的热度，该领域的专利申请量也将继续保持稳步增长的状态。
2.2专利申请产出国和申请人分布
专利申请产出国一般是指一项技术的原创技术国，一般而言，一个国家拥有的原创技术越多，说明其在该技术领域的研发能力和技术实力越强。
通过对所检索到的专利文献产出国进行统计分析（如下图2 所示），排名靠前的国家依次为中国、日本和韩国，并且排名前三位的国家的申请量远远高于其他国家，显示出极高的开发研究活跃度。
进一步地，对在华申请人进行统计分析发现（如下图3 和图4 所示），约45% 的申请来自企业，高校及科研院所的申请量占约43%，剩余约12%的申请来自个人申请。
中国的企业申请人中，以深圳光启创新技术有限公司代表，其相关申请量为22 件，远高于韩国三星和日本东芝；另外值得引起注意的是，个人申请人郭丰亮，其相关申请量达13件；高校及科研院所的申请量相对较少，其中清华大学、中国科学院半导体研究所的申请量排名靠前。
摘 要：阐述了省属高校光通信技术实验教学存在的问题，结合我校通信技术专业实验教学实践情况，提出了创新式的教学模式-实践与仿真相结合模式和研究生参与实验教学管理等措施，新教学模式与实践措施激发了学生的学习兴趣，同时也提高了教学效果。
关键词：光通信技术实验 教学模式 创新
引言
随着高校就业压力的逐渐攀升，各个高校均想通过提高实验实践教学质量来提升学生的就业竞争力。与部属高校相比，省属高校的经费少、底子薄，实验教学条件、师资条件有限而往往导致实验教学质量不高。为了改变目前的现状，省属高校纷纷出台相关政策来提高实验实践教学质量。比如湖北工业大学提出721人才培养模式，其中的1就是要培养具有创新性的具有很强实践能力的人才培养模式，其主要措施之一就是通过改变目前实验实践教学环节的教学模式来提高教学质量。为此，本文结合我校光通信技术实验的实验教学经验，提出了创新式的教学模式-实践与仿真相结合模式，激发了学生的学习兴趣，同时也提高了教学效果。[1]
一、实验教学存在的问题
我校光通信技术实验的学时为24，每个实验约占2个学时，约开12个实验项目，即约有12套不同的实验设备，由于省属高校的经费少、底子薄，导致实验室没有配实验员，同一个实验项目的实验设备一般约为两套，这导致我们只能每班分成12组，每组3人，每组做不同的实验项目，这种做法的最大好处是节约仪器设备成本和教学成本，但指导教师一个人一堂课要兼顾12个不同的实验项目，导致实验指导教师的任务量很大而很难监管好学生。此外，没有正规的实验教材，这些因素导致部分学生心里上不重视实验。由于存在以上问题，实验课教学效果不是很理想，学生的实践动手能力较差，在就业竞争中往往处于劣势。[2]
二、新教学模式与实践探讨
针对上述存在的问题，提出了如下的教学模式和实践措施。
1.监管措施
由于以前教学存在监管难问题，本实验室提出研究生参与实验教学的新思路，得到了学院和校的认可，研究生指导费由学校以勤工俭学的方式支付研究生的劳务费。目前光通信技术实验室有两个本专业的研究生参与辅助实验教学。其任务主要是和老师一起检查学生的实验预习情况，监管实验过程和检查验收实验结果，这样每人每堂课全程负责4个实验。指导老师的任务量可大大减少，提高了监管力度，经过今年的实践，取得了明显的效果，受到了学生的好评。
2.实践与仿真相结合模式
由于学生对理论理解不是很透彻，加上光学实验光路调整较难，大部分学生对实验现象缺乏了解，往往导致学生不知道要调出什么样的实验现象。针对这种情况，目前指导老师立项申请了光通信技术实验的Matlab Gui仿真的教研项目，并立项获批。仿真界面与实际实验一致，给出了实验现象。学生在做实验前可先看Matlab Gui仿真结果，知道自己要调出的实验现象到底是怎样的，同时，程序代码公开给学生学习，鼓励学生修改代码，做出更好的界面和实验效果，采取这个新的教学模式，大大提高了学生的学习兴趣，同时可增强学生做出实验的信心。此外，这种新模式也符合学校对创新的要求。[3]
3.实验教材的编写
由于缺正规的实验教材，部分学生会因为这个原因不重视实验课。针对这种情况，本实验室组织其他老师参与实验教材的编写，实验教材按基础实验必修实验排在前，选修实验排在后，创新实验排在最后。且根据理论课内容的先后顺序编写实验内容。目前，实验教材正在交付出版社出版，相信有正规的实验教材的出现会给实验教学带来更好的教学效果。[4]
三、结论
我校光通信技术实验室经过近10年的摸索，逐渐找到了一些好的教学经验。比如引进研究生参与实验教学的监管、实践与仿真相结合模式、编写教材等。这些新的教学模式和措施激发了学生对实验课学习的兴趣，同时监管得力也使得教学效果大大提升。
摘 要 光通信技术在现代电信网建设中发挥着巨大作用，不断改变着人们的通讯生活，它是世界新技术革命的重要标志，更是未来通讯必不可少的工具。本文对光通信技术现状进行概述，并探讨了其未来的发展趋势。
【关键词】光通信技术 现状 发展趋势
1 光通信技术现状
1.2 DWDM技术
宽带城域网的建目前正成为电信建设的热点。由于DWDM技术的巨大带宽以及传输数据的透明性，人们一直希望能把DWDM作为城域网中的传输平台。在长途传输时，由于DWDM采用了EDFA将光信号直接放大，节省了许多的电中继设备，从而在很大程度上节约了成本。再者由于电中继传输距离加长，对激光器的色散容限以及啁啾特性也提出了较高要求。这些技术的应用又提高了系统成本。尽管这些高性能的器件和部件价格不菲，但是由于广域网传输距离很长，DWDM系统中很多波长通道共用光纤和放大器，所以依然可大幅降低成本。
1.2 光纤宽带接入技术
在各种宽带接入技术中，光纤宽带接入的技术是最有潜力发展的。在光纤宽带接入时，因为光纤所到达的位置不同，有FTTB、FTTC、FTTCab、FTTH等不同的应用（统称FTTx）。在FTTx中，除了FTTH是光纤已经到达最终用户之外，另外几种光纤离最终和用户都还差一段距离，光信号终接后，还需要采用金属线或者无线接入的技术，才能达到最终接入。FTTH是光纤宽带接入最终方式，它可以提供全光的接入，因此它能充分利用光纤的宽带特性，为更多用户提供所需要不受限制的带宽，充分满足了宽带接入的需求。在FTTH应用中，主要采用点到点的P2P技术和点到多点的xPON技术，也可以称作是光纤有源接入技术和光纤无源接入技术。
1.3 走进电信基础网络的城域光以太网技术
光以太网技术在光城域网构建中最为主流技术之一，它使得以太网的优越性扩展到了城域网范围，并且也是具有很好的扩展性，它能非常方便地扩展用户的数量。达到提高光以太网的可运营、可管理能力，该技术一直是主要发展方向。为了提高以太网的可运营和可管理能力，人们通过附加各种技术对传统以太网进行改造，试图提高其智能化的程度，具体包括一下四点：利用MPLSoE、带宽控制等技术实现对以太网的控制和分等级的QoS，利用VLAN、策略路由、Web认证等技术增强以太网的安全性和可管理性；利用AAA等技术实现对以太网接人用户的计费和行为审计；将CDN技术、L4-L7交换技术应用于以太网交换设备中，提供面向用户的个性化网络服务。
2 光通信技术发展趋势
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，全光网络也是人们坚持不懈追求的梦想。
2.1 超大容量、超长距离传输技术
波分复用技术在很大程度上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前景应用。近年来波分复用系统发展也很迅速，目前1.6Tbit/的WDM系统已经大量商用，同时全光传输距离也在很快扩展。提高传输容量的另一种方法是采用 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达到提高传输容量的，它实现的单信道最高速率达640Gbit/s。
提高光通信系统的容量仅靠OTDM和WDM毕竟有限，所以能把多个OTDM信号进行波分复用， 传输容量也能大幅提高。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很小，对色散管理分布的要求也会降低，且RZ编码方式对光纤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通信系统大都采用了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。
2.2 光孤子通信
光孤子是一种特殊的ps数量级的超短光脉冲， 由于在光纤的反常色散区，群速度色散和非线性效应相互平衡，经过光纤长距离传输后，速度和波形都保持不变。利用光孤子作为载体实现长距离无畸变的通信这就是光孤子通信，在零错误码的情况下信息的传递可以达到万里之遥。
光孤子技术的发展前景：在传输速度上是采用超长距离的高速通信，频域和时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在行速率10～20Gbit/s提高到100Gbit/s以上；在增大传输距离方面采用减少ASE、再生技术、重定时和整形等，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。
2.3 全光网络
全光网将会成为未来的高速通信网。全光网是指网络中端到端用户节点之间的信号通道保持着光的形式，信号传输与交换也是全部采用光波技术，因为网络中不用光电转换器，也就允许存在各种不同的协议和编码形式，信息传输也就具有透明性。全光网的主要技术有光纤技术、SDH、光交换技术、OXC、光复用/去复用技术、无源光网技术、光纤放大器技术等。
2.3.1 全光网面临的挑战
（1）网络管理 。
除了基本的功能之外，核心光网络的网络管理应包括光层波长路由管理、端到端性能监控、保护与恢复、疏导和资源分配策略管理。
（2）互连和互操作。
目前ITU和光互连网论坛（OIF）正致力于互操作和互连的研究并且已取得一些进展。ITU的研究集中在开发光层内实现互操作的标准。然而OIF更多的是关注光层和网络其他层之间的互操作性，并能集中进行客户层和光层之间接口定义的开发。
（3）光性能监视和测试。
目前光层的性能监视和性能管理大部分还没有标准定义，但正在开发之中。
2.3.2 发展前景
通信网发展的目标是全光网，是由两个阶段完成。全光传送网为第一个阶段，即在点对点光纤传输系统中，全程不需要任何光电的转换。长距离传输完全靠光波沿光纤传播，称为发端与收端间点对点全光传输。完整的全光网为第二个阶段。在完成上述用户间全程光传送网以后，还有不少的信号处理、储存、交换以及多路复用/分用、进网/出网等功能都要由光子技术完成。完成端到瑞的光传输、交换和处理等功能，这是全光网发展的第二阶段，即完整的全光网。
摘要：现如今，人们的生活伴随着信息化的发展而日新月异，在光通信方面，人们对传输的速度的要求愈来愈高，高速率数据的使用量更是在大幅度的增加。正是由于光纤通讯的这一特点，使之成为了广域通信网中的中坚力量。在当今社会的广域通信网络中，约八成以上的信息是通过光纤通信来传递的。从这些信息来看，光纤通信百利而无一害。但是凡事有利必有弊，从光纤网络到用户之间的门户地区，假如架设光缆将产生巨大的浪费且费时费力。那该如何是好呢？笔者将通过无线光纤通信技术的实施来解决这个问题。
关键词：FSO技术；光纤；成本节约
光通信分为有限光通信和无线光通信两种，有线光通信即光纤通信，已经成为广域网，城域网的主要传输方式之一。无线光通信又称为自由空间光通信。（FSOfreespaceopticalcommunication）。FSO技术以激光为载体，用点对点或者点对多点的方式来实现连接。
一、无线光通信的简介。
光通信的出现其实比无线电通信还要早一些。波波夫发送与接收第一封无线电报是在1896年。但是已发明电话而著名的，家喻户晓的贝尔，在1876年发明电话之后，就想到了利用光来通电话的问题。1880年，他利用太阳光作为光源，用硒晶体（为一种链状自然金属单质矿物、三方晶系，空间群为93.21，晶体沿Z轴延长呈针状、柱状、灰色、条痕红色，解理平行三组完全，晶体易弯曲，具挠性。莫氏硬度2.25～3。密度4.8克/立方厘米，为硒化物的风化产物，由硒铅矿变来，常与褐铁矿共生。）作为光的接收器件，成功的完成了光电话的试验。而通话的最长距离已经达到了213米。在笔者看来，在贝尔毕生的发明中，光电话应该当之无愧为最伟大的发明。
无线光通信的系统组成可如图所示
如图可以看出，一个无线光通信系统包括三个基本的组成部分，发射机，信道和接收机。FSO系统的传播介质是大气，它是凭借大气进行光的信号传播。所以，只要在发射机和接收机之间存在足够的光发射功率，并且存在无遮挡的视距路径，就可以完成FSO的通信了。
对于一个无线光通信的系统来说，最经常使用的光学波长为近红外光谱―850nm，如若要支持更大的系统功率的话，也可以使用红外光谱―1500nm的波长。在FSO点对点的传输过程中，发射机和接收机的设置都是双向的，即每一端都可发射光信号和接受光信号。以便于实现双边通信。而FSO所采用基本技术则是光电的转换（photovoltaicconversion），光电转换过程的原理是光子将能量传递给电子使其运动从而形成电流。这一过程有两种解决途径，最常见的一种是使用以硅为主要材料的固体装置，另一种则是使用光敏染料分子来捕获光子的能量。染料分子吸收光子能量后将使半导体中的带负电的电子和带正电的空穴分离。
二、FSO系统的一些关键技术。
FSO的关键技术主要包括：高功率激光光源技术，光收发天线和精密可靠的光束控制技术，大气信道的研究，高灵敏度的信号探测和处理技术，高精度的捕获、跟踪和瞄准（ATP）技术等。
高功率激光器的选择是FSO技术中十分重要的一环，激光器是用来产生激光信号，并形成光束射向空间。激光器的好坏直对通信质量及通信距离有着十分重要的影响，对系统整体性能影响更大，因而对它的选择是一个重点。空间光通信的传输距离长，空间损耗大，因此激光器输出功率大，调制速率高是对光发射器的一个重要要求。
一般用于空间通信的激光器有三类，其中的.二氧化碳激光器。，输出功率最大（>10kw），输出波长有10.6m、9.6m，但缺点是体积较大，寿命较短，因为它只适合于卫星与地面间的通信而不适合FSO系统的运用。
快速、精确的捕获、跟踪和瞄准（ATP）技术，是保证实现空间远距离光通信的必要核心技术。该系统的组成包括两个部分：捕获（粗跟踪）系统。“它比较适合在较为宽广的范围内捕获目标，捕获范围约达±1°～±20°或更大。通常采用CCD阵列来实现，并常与带通光滤波器、信号实时处理的伺服执行机构共同完成粗跟踪，即目标的捕获。捕获的视场角为几mrad，灵敏度约为10pW，跟踪精度为几十mrad；”跟踪、瞄准（精跟踪）系统。该系统是在最终完成目标捕获后，对相应目标进行瞄准和实时跟踪。通常采用四象限红外探测器（QD）或Q-APD高灵敏度位置传感器来实现，并配以相应伺服控制系统。精跟踪要求视场角为几百ad，跟踪精度为几rad，跟踪灵敏度大约为几nW。
大气信道：对于大气对激光通信信号的干扰的分析比比较有局限性，目前仅存在于大气的吸收和散射等，很少涉及到大气湍流所引起的一系列问题比如闪烁、光束漂移、扩展以及大气色散等。其实这些因素都直接影响着接收端信号的信噪比，进而影响系统的误码率和通信距离、通信带宽。因此，笔者认为有必要在这方面进行更加深入的探讨，并合理提出以上问题的解决方案。例如，采用自适应光学技术就是一个非常不错的研究方向。
三、FSO系统的优点与不足。
FSO系统是不需要向无线管理委员会申请频率执照的，所有比其他的技术都要便捷很多，而且该系统所使用的机型小巧，容易架设。能够很便捷的解决宽带接入的问题，不失为一种省钱省时省力的好方法。
1.FSO系统的频带很宽，速率很高。这是由于FSO系统的传输介质与其他的不同，它是以空气为传输介质的，所以所产生的阻碍会相对于光纤传输会更小，在相同的带宽之下，有着更大的优势。
2.FSO系统适合多种通信协议，在之前的通信系统中，一个普遍的比较麻烦的问题就是依赖与某种协议，但是FSO系统完全突破了这一限制，在现今通用的通信网络中，比如以太网，ATM等，都支持FSO的传输速率。
因此又节约了一大批的资源成本。
3.FSO系统的搭建相当方便，不论是在江河海滩上，还是办公大楼，屋顶上均能方便的架设，除了能实行地面架设以外，更不可思议的是可以直接进行空间架设。并且架设时间相当短，一般几个小时之内便可以完成，大大节约了人力资源成本。
4.FSO系统的安全性能高，由于该系统具有非常窄的波束以及良好的方向性，因此很难以被干扰或者窃听。同时，相对于价格昂贵的光纤网络来说，FSO系统的成本很低，大概只有光纤系统的百分之二十的成本。
此外，FSO系统在很多方面都可以得到合理的运用，比如可以用于军事设施或者国家保密部门的内部系统，用于施工难度高，技术难度大的省市或者边远地区，还可以作为防止光纤通信服务以外中断的后备计划，以及用于公司内部，家庭内部的局域网的连接。
当然，任何的网络通信系统都是有自身的缺点和不足的，FSO作为一种通信技术，自然界对其影响还是很大的。因为激光对位置的精准度要求很高，如果由于大自然的风，雨，雷等原因而造成了激光发射器或者接收器位置的稍微偏离，便会影响光信号的对准与接收。除了恶劣的天气，空气质量也是影响其工作的因素之一，空气中的散射粒子同样的会使发出的光信号产生偏差，所以FSO系统对于空气质量也是有一定的要求的。
由于FSO系统多半是用于短距离的传输，因此长距离传输也就成为了它的弱点。这使得该系统的运用范围变得很窄。同时，由于是采用激光技术，对人体的安全也是不容忽视的因素之一。
中国的FSO技术引进时间比较晚，所以无线光技术到目前为止仍然处于研究起步的阶段，尚未投入到大规模的使用和生产。少数的几家公司率先实验制制作出了成品，但是也还没有投入到生产。究其主要的原因，还是对该技术存在着技术拿捏上的不足以及对其可靠性有所怀疑，因而不敢进行大规模的使用。但是，在笔者看来，无线光通信在国外已经有了良好的发展，说明其大规模的使用已经成为了必然的趋势。它的便捷性，快速性以及对成本的要求较低，使得其成为了不可代替的一种通信技术手段。笔者相信，经过广泛的研究和对突出问题的解决，FSO技术将在国内有着非常大的发展前景。（作者单位：华中科技大学文华学院）
