時(shí)間：2023-03-21 17:02:55
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[論文關(guān)鍵詞]光纖通信技術(shù)；趨勢(shì)；光纖到戶；全光網(wǎng)絡(luò)
[論文摘要]由于光纖通信具有損耗低、傳榆頻帶寬、容量大、體積小、重量輕、抗電磁干擾、不易串音等優(yōu)點(diǎn)，備受業(yè)內(nèi)人士青睞，發(fā)展非常迅速，文章概述光纖通信技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，并展望其發(fā)展趨勢(shì)。
一、前言
1966年，美籍華人高錕(C.K.Kao)和霍克哈姆(C.A.Hockham)，預(yù)見(jiàn)了低損耗的光纖能夠用于通信，敲開(kāi)了光纖通信的大門，引起了人們的重視。1970年，美國(guó)康寧公司首次研制成功損耗為20dB/km的光纖，光纖通信時(shí)代由此開(kāi)始。光纖通信是以很高頻率(1014Hz數(shù)量級(jí))的光波作為載波、以光纖作為傳輸介質(zhì)的通信。由于光纖通信具有損耗低、傳輸頻帶寬、容量大、體積小、重量輕、抗電磁干擾、不易串音等優(yōu)點(diǎn)，備受業(yè)內(nèi)人士青睞，發(fā)展非常迅速。光纖通信系統(tǒng)的傳輸容量從1980年到2000年增加了近1萬(wàn)倍，傳輸速度在過(guò)去的10年中大約提高了100倍。
二、光纖通信技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀
為了適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展和傳輸流量提高的需求，傳輸系統(tǒng)供應(yīng)商都在技術(shù)開(kāi)發(fā)上不懈努力。富士通公司在150km、1.3μm零色散光纖上進(jìn)行了55x20Gbit/s傳輸?shù)难芯?，?shí)現(xiàn)了1.1Tbit/s的傳輸。NEC公司進(jìn)行了132x20Gbit/s、120km傳輸?shù)难芯?，?shí)現(xiàn)了2.64Thit/s的傳輸。NTT公司實(shí)現(xiàn)了3Thit/s的傳輸。目前，以日本為代表的發(fā)達(dá)國(guó)家，在光纖傳輸方面實(shí)現(xiàn)了10.96Thit/s(274xGbit/s)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，對(duì)超長(zhǎng)距離的傳輸已達(dá)到4000km無(wú)電中繼的技術(shù)水平。在光網(wǎng)絡(luò)方面，光網(wǎng)技術(shù)合作計(jì)劃(ONTC)、多波長(zhǎng)光網(wǎng)絡(luò)(MONET)、泛歐光子傳送重疊網(wǎng)(PHOTON)、泛歐光網(wǎng)絡(luò)(OPEN)、光通信網(wǎng)管理(MOON)、光城域通信網(wǎng)(MTON)、波長(zhǎng)捷變光傳送和接入網(wǎng)(WOTAN)等一系列研究項(xiàng)目的相繼啟動(dòng)、實(shí)施與完成，為下一代寬帶信息網(wǎng)絡(luò)，尤其為承載未來(lái)IP業(yè)務(wù)的下一代光通信網(wǎng)絡(luò)奠定了良好的基礎(chǔ)。
(一)復(fù)用技術(shù)
光傳輸系統(tǒng)中，要提高光纖帶寬的利用率，必須依靠多信道系統(tǒng)。常用的復(fù)用方式有：時(shí)分復(fù)用(TDM)、波分復(fù)用(WDM)、頻分復(fù)用(FDM)、空分復(fù)用(SDM)和碼分復(fù)用(CDM)。目前的光通信領(lǐng)域中，WDM技術(shù)比較成熟，它能幾十倍上百倍地提高傳輸容量。
(二)寬帶放大器技術(shù)
摻餌光纖放大器(EDFA)是WDM技術(shù)實(shí)用化的關(guān)鍵，它具有對(duì)偏振不敏感、無(wú)串?dāng)_、噪聲接近量子噪聲極限等優(yōu)點(diǎn)。但是普通的EDFA放大帶寬較窄，約有35nm(1530～1565nm)，這就限制了能容納的波長(zhǎng)信道數(shù)。進(jìn)一步提高傳輸容量、增大光放大器帶寬的方法有：(1)摻餌氟化物光纖放大器(EDFFA)，它可實(shí)現(xiàn)75nm的放大帶寬；(2)碲化物光纖放大器，它可實(shí)現(xiàn)76nm的放大帶寬；(3)控制摻餌光纖放大器與普通的EDFA組合起來(lái)，可放大帶寬約80nm；(4)拉曼光纖放大器(RFA)，它可在任何波長(zhǎng)處提供增益，將拉曼放大器與EDFA結(jié)合起來(lái)，可放大帶寬大于100nm。
(三)色散補(bǔ)償技術(shù)
對(duì)高速信道來(lái)說(shuō)，在1550nm波段約18ps(mmokm)的色散將導(dǎo)致脈沖展寬而引起誤碼，限制高速信號(hào)長(zhǎng)距離傳輸。對(duì)采用常規(guī)光纖的10Gbit/s系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，色散限制僅僅為50km。因此，長(zhǎng)距離傳輸中必須采用色散補(bǔ)償技術(shù)。
(四)孤子WDM傳輸技術(shù)
超大容量傳輸系統(tǒng)中，色散是限制傳輸距離和容量的一個(gè)主要因素。在高速光纖通信系統(tǒng)中，使用孤子傳輸技術(shù)的好處是可以利用光纖本身的非線性來(lái)平衡光纖的色散，因而可以顯著增加無(wú)中繼傳輸距離。孤子還有抗干擾能力強(qiáng)、能抑制極化模色散等優(yōu)點(diǎn)。色散管理和孤子技術(shù)的結(jié)合，凸出了以往孤子只在長(zhǎng)距離傳輸上具有的優(yōu)勢(shì)，繼而向高速、寬帶、長(zhǎng)距離方向發(fā)展。
(五)光纖接入技術(shù)
隨著通信業(yè)務(wù)量的增加，業(yè)務(wù)種類更加豐富。人們不僅需要語(yǔ)音業(yè)務(wù)，而且高速數(shù)據(jù)、高保真音樂(lè)、互動(dòng)視頻等多媒體業(yè)務(wù)也已得到用戶青睞。這些業(yè)務(wù)不僅要有寬帶的主干傳輸網(wǎng)絡(luò)，用戶接人部分更是關(guān)鍵。傳統(tǒng)的接入方式已經(jīng)滿足不了需求，只有帶寬能力強(qiáng)的光纖接人才能將瓶頸打開(kāi)，核心網(wǎng)和城域網(wǎng)的容量潛力才能真正發(fā)揮出來(lái)。光纖接入中極有優(yōu)勢(shì)的PON技術(shù)早就出現(xiàn)了，它可與多種技術(shù)相結(jié)合，例如ATM、SDH、以太網(wǎng)等，分別產(chǎn)生APON、GPON和EPON。由于ATM技術(shù)受到IP技術(shù)的挑戰(zhàn)等問(wèn)題，APON發(fā)展基本上停滯不前，甚至走下坡路。但有報(bào)道指出由于ATM交換在美國(guó)廣泛應(yīng)用，APON將用于實(shí)現(xiàn)FITH方案。GPON對(duì)電路交換性的業(yè)務(wù)支持最有優(yōu)勢(shì)，又可充分利用現(xiàn)有的SDH，但是技術(shù)比較復(fù)雜，成本偏高。EPON繼承了以太網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)，成本相對(duì)較低，但對(duì)TDM類業(yè)務(wù)的支持難度相對(duì)較大。所謂EPON就是把全部數(shù)據(jù)裝在以太網(wǎng)幀內(nèi)傳送的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。現(xiàn)今95％的局域網(wǎng)都使用以太網(wǎng)，所以選擇以太網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于對(duì)IP數(shù)據(jù)最佳的接入網(wǎng)是很合乎邏輯的，并且原有的以太網(wǎng)只限于局域網(wǎng)，而且MAC技術(shù)是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的連接，在和光傳輸技術(shù)相結(jié)合后的EPON不再只限于局域網(wǎng)，還可擴(kuò)展到城域網(wǎng)，甚至廣域網(wǎng)，EPON眾多的MAC技術(shù)是點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的連接。另外光纖到戶也采用EPON技術(shù)。
三、光纖通信技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
對(duì)光纖通信而言，超高速度、超大容量、超長(zhǎng)距離一直都是人們追求的目標(biāo)，光纖到戶和全光網(wǎng)絡(luò)也是人們追求的夢(mèng)想。
(一)光纖到戶
現(xiàn)在移動(dòng)通信發(fā)展速度驚人，因其帶寬有限，終端體積不可能太大，顯示屏幕受限等因素，人們依然追求陸能相對(duì)占優(yōu)的固定終端，希望實(shí)現(xiàn)光纖到戶。光纖到戶的魅力在于它有極大的帶寬，它是解決從互聯(lián)網(wǎng)主干網(wǎng)到用戶桌面的“最后一公里”瓶頸現(xiàn)象的最佳方案。隨著技術(shù)的更新?lián)Q代，光纖到戶的成本大大降低，不久可降到與DSL和HFC網(wǎng)相當(dāng)，這使FITH的實(shí)用化成為可能。據(jù)報(bào)道，1997年日本NTT公司就開(kāi)始發(fā)展FTTH，2000年后由于成本降低而使用戶數(shù)量大增。美國(guó)在2002年前后的12個(gè)月中，F(xiàn)TTH的安裝數(shù)量增加了200％以上。在我國(guó)，光纖到戶也是勢(shì)在必行，光纖到戶的實(shí)驗(yàn)網(wǎng)已在武漢、成都等市開(kāi)展，預(yù)計(jì)2012年前后，我國(guó)從沿海到內(nèi)地將興起光纖到戶建設(shè)。可以說(shuō)光纖到戶是光纖通信的一個(gè)亮點(diǎn)，伴隨著相應(yīng)技術(shù)的成熟與實(shí)用化，成本降低到能承受的水平時(shí)，F(xiàn)TTH的大趨勢(shì)是不可阻擋的。
(二)全光網(wǎng)絡(luò)
傳統(tǒng)的光網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了節(jié)點(diǎn)間的全光化，但在網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)處仍用電器件，限制了目前通信網(wǎng)干線總?cè)萘康奶岣撸虼苏嬲娜饩W(wǎng)絡(luò)成為非常重要的課題。全光網(wǎng)絡(luò)以光節(jié)點(diǎn)代替電節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)之間也是全光化，信息始終以光的形式進(jìn)行傳輸與交換，交換機(jī)對(duì)用戶信息的處理不再按比特進(jìn)行，而是根據(jù)其波長(zhǎng)來(lái)決定路由。全光網(wǎng)絡(luò)具有良好的透明性、開(kāi)放性、兼容性、可靠性、可擴(kuò)展性，并能提供巨大的帶寬、超大容量、極高的處理速度、較低的誤碼率，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，組網(wǎng)非常靈活，可以隨時(shí)增加新節(jié)點(diǎn)而不必安裝信號(hào)的交換和處理設(shè)備。當(dāng)然全光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展并不可能獨(dú)立于眾多通信技術(shù)，它必須要與因特網(wǎng)、ATM網(wǎng)、移動(dòng)通信網(wǎng)等相融合。目前全光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展仍處于初期階段，但已顯示出良好的發(fā)展前景。從發(fā)展趨勢(shì)上看，形成一個(gè)真正的、以WDM技術(shù)與光交換技術(shù)為主的光網(wǎng)絡(luò)層，建立純粹的全光網(wǎng)絡(luò)，消除電光瓶頸已成未來(lái)光通信發(fā)展的必然趨勢(shì)，更是未來(lái)信息網(wǎng)絡(luò)的核心，也是通信技術(shù)發(fā)展的最高級(jí)別，更是理想級(jí)別。
【關(guān)鍵詞】 光纖通信技術(shù) 鐵路通信 應(yīng)用
光纖通信技術(shù)在現(xiàn)代通信中脫穎而出，在很大程度上加快了傳播的速度，使其通信技術(shù)發(fā)生了質(zhì)的飛躍。光纖技術(shù)在技術(shù)方面得到了提高，使其應(yīng)用的范圍更加廣泛，應(yīng)用到了很多的領(lǐng)域方面，其中鐵路通信方面就是一個(gè)很重要的應(yīng)用。鐵路通信逐漸走向了通信智能化的防線，光纖通信技術(shù)在鐵路通信中的應(yīng)用在很大程度上滿足了當(dāng)展的需求。光纖通信技術(shù)廣泛地應(yīng)用到鐵路通信當(dāng)中，將提升鐵路通信的能力，使鐵路通信系統(tǒng)更加的完善，為人們的生活提供更加便利的條件。
一、光纖通信技術(shù)的概述
光纖通信技術(shù)是以高頻光波為載波，光纖是以傳輸介質(zhì)為通信媒介。在19世界60年代，曾有人提出了關(guān)于光纖傳播技術(shù)，闡述了光纖將為信息傳播的一種重要方式，將有可能大大降低光纖的損耗，光纖通信技術(shù)將加快通信技術(shù)的發(fā)展。美國(guó)康寧公司根據(jù)當(dāng)時(shí)的學(xué)術(shù)論文研發(fā)出了世界上第一根超低損耗光纖，整個(gè)通信行業(yè)將走進(jìn)光纖通信時(shí)代。
光纖通信技術(shù)最主要的特點(diǎn)是低損耗、傳導(dǎo)速度快、容量大、使用的體積小、有很強(qiáng)的抗電磁干擾能力，受到了很多專業(yè)人士的熱愛(ài)，將會(huì)得到大力的發(fā)展。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，從19世紀(jì)60年代到21世紀(jì)，短短的二十年，光纖通信發(fā)生了巨大的改變，其容量整整提升了一萬(wàn)倍，傳播速度也提升了幾百倍，大大發(fā)展了光纖通信行業(yè)。光纖技術(shù)被廣泛的應(yīng)用到各個(gè)行業(yè)當(dāng)中，推動(dòng)了很多新技術(shù)的發(fā)展，使各行業(yè)的通信能力發(fā)生了翻天覆地的改變。
二、光纖通信技術(shù)的現(xiàn)狀
2.1波分復(fù)用技術(shù)
波分復(fù)用技術(shù)是根據(jù)不同光波的頻率不同，充分利用單模光纖低損耗區(qū)的寬帶資源，將光纖的低損耗劃分為不同的通道，把光波作為光纖信號(hào)的載體，在發(fā)送初始的位置應(yīng)用波分復(fù)用技術(shù)，將不同頻段波長(zhǎng)信號(hào)的光波融入到同一根光纖線路當(dāng)中，進(jìn)而進(jìn)行信號(hào)傳輸。在接收末端的位置，再次利用波分復(fù)用技術(shù)將不同波長(zhǎng)承載不同信號(hào)的光纖進(jìn)行分開(kāi)。不同波長(zhǎng)的光載波信號(hào)是獨(dú)立存在的，可以利用一根光纖實(shí)現(xiàn)多個(gè)線路光纖信號(hào)的傳播。
2.2光纖連接
光纖通信技術(shù)的大力發(fā)展，將能夠引領(lǐng)國(guó)家通信行業(yè)的未來(lái)發(fā)展，光纖連接將成為信息高速中非常重要的一個(gè)標(biāo)志。光纖連接技術(shù)應(yīng)用到各行各業(yè)當(dāng)中，能夠很大程度上提高信息的傳播速度和傳播方式，滿足人們?cè)谛畔r(shí)代的大力需求。在光纖通信技術(shù)當(dāng)中，寬帶主干線路的傳播非常的重要，用戶在最后進(jìn)行光纖連接的過(guò)程更加的重要。光纖通信技術(shù)將走進(jìn)了千家萬(wàn)戶，有效的提高人們上網(wǎng)的速度，使人們走進(jìn)高速信息時(shí)代，使寬帶進(jìn)入到飛快發(fā)展的年代。在光纖寬帶連接入口處，由于光纖線路的位置不同，有FTTB、FTTC、FTTH等不同的應(yīng)用。FTTH也可以稱之為光纖用戶，光纖用戶是光纖寬帶連接最后的一個(gè)步驟，將接入到用戶家中。充分的利用光纖寬帶的特點(diǎn)，將在很大程度上為用戶提供寬帶上網(wǎng)不受到限制，充分的滿足寬帶連接技術(shù)的需求。
三、光纖通信技術(shù)在鐵路運(yùn)輸通信系統(tǒng)中的應(yīng)用
人們現(xiàn)在的生活水平越來(lái)越高，對(duì)于鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩退俣纫笠苍絹?lái)越高，對(duì)于鐵路通信技術(shù)的傳輸速度和傳播質(zhì)量要求也在明顯提升，光纖通信技術(shù)在鐵路通信方面的應(yīng)用有著非常巨大的意義。鐵路通信中應(yīng)用光纖通信技術(shù)歷經(jīng)了3個(gè)階段，才逐漸走向成熟。這3個(gè)階段分別是PDH光纖通信階段、SDH光纖通信階段和DWDM光纖通信階段。
3.1 PDH光纖通信階段
在上個(gè)世紀(jì)80年代，我國(guó)開(kāi)始逐漸研究鐵路光纖通信技術(shù)，PDH光纖技術(shù)被應(yīng)用到光纖通信當(dāng)中，首次，在我國(guó)北京作為試驗(yàn)點(diǎn)，研發(fā)了長(zhǎng)達(dá)15Km的光纖。這次光纖實(shí)驗(yàn)所鋪設(shè)的是短波光纖，使二次群系統(tǒng)處于開(kāi)啟的狀態(tài)。在我國(guó)首次應(yīng)用PDH光纖通信技術(shù)的鐵路是大秦鐵路，大秦鐵路的重載雙線電氣化中應(yīng)用的是八芯單模短波光纖，在這個(gè)當(dāng)中局部網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)使用的設(shè)備是36Mb/s PDH的二芯；鐵路沿線的車站和區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的通信系統(tǒng)設(shè)備是PCM，以及配置8Mb/s PDH的二芯，標(biāo)志著我國(guó)鐵路通信系統(tǒng)從傳統(tǒng)的通信模式逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)楣饫w通信技術(shù)。大秦鐵路通信系統(tǒng)的成功轉(zhuǎn)型，將預(yù)示著鐵路通信系統(tǒng)光纖通信技術(shù)走向了一個(gè)新的領(lǐng)域。PDH光纖通信系統(tǒng)有一個(gè)重要的功能是能在最短的時(shí)間檢測(cè)鐵路通信系統(tǒng)的安全漏洞和隱患，并且能夠及時(shí)的清除，很大程度上保障了鐵路通信系統(tǒng)的安全和正常運(yùn)作。PDH光纖通信系統(tǒng)的功能雖然很強(qiáng)大，推動(dòng)了鐵路通信系統(tǒng)的發(fā)展，但是這種光纖通信系統(tǒng)也存在一些問(wèn)題，PDH光纖通信系統(tǒng)具有很復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，每個(gè)區(qū)域有著不同的標(biāo)準(zhǔn)，網(wǎng)絡(luò)管理的能力比較弱，這些都嚴(yán)重的制約了鐵路通信系統(tǒng)的發(fā)展。這就要求科研人員要不斷的開(kāi)發(fā)出新的技術(shù)，彌補(bǔ)漏洞。
3.2 SDH光纖通信系統(tǒng)
SDH光纖通信系統(tǒng)相對(duì)于PDH光纖通信系統(tǒng)更加的完善，能夠有效的彌補(bǔ)PDH光纖通信的不足，SDH光纖通信技術(shù)促進(jìn)了鐵路通信技術(shù)的發(fā)展。SDH光纖光纖通信技術(shù)是一種高速發(fā)展的數(shù)字化通信技術(shù)，它將實(shí)現(xiàn)數(shù)字信息化的同步轉(zhuǎn)播，將信號(hào)固定在特定的結(jié)構(gòu)中。SDH光纖通信技術(shù)有幾方面的優(yōu)點(diǎn)：第一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是在簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)支路的字節(jié)復(fù)接應(yīng)用；第二個(gè)優(yōu)點(diǎn)是創(chuàng)造了不同廠家設(shè)備互聯(lián)網(wǎng)之間的連接，使光纖通信采用的標(biāo)準(zhǔn)和比特率采用相同的標(biāo)準(zhǔn)；第三方面是SDH光纖通信具有很強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)和自我完善功能，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)突然被中斷，在自動(dòng)恢復(fù)后，其網(wǎng)絡(luò)信號(hào)傳輸仍然可以繼續(xù)使用；第四方面是SDH光纖通信系統(tǒng)有著很強(qiáng)大的自我管理功能，能夠?yàn)殍F路通信的傳輸和通信的安全提供可靠的保障。SDH光纖通信技術(shù)比PDH光纖通信技術(shù)有著很強(qiáng)大的通信功能，在鐵路通信系統(tǒng)中嶄新出獨(dú)具特色的優(yōu)勢(shì)。先進(jìn)的SDH光纖通信技術(shù)將能夠代替?zhèn)鹘y(tǒng)的PDH光纖通信技術(shù)，其中SDH光纖通信技術(shù)最早應(yīng)用在贛韶鐵路當(dāng)中，在修建這條鐵路過(guò)程中，為了使用到先進(jìn)的SDH光纖通信技術(shù)，搭建一條新的光同步傳輸系統(tǒng)，采用了二十芯光纜。為了接入光纖通過(guò)接入層傳輸設(shè)備和622Mb/s光纖口，這些設(shè)備和贛韶鐵路沿線的接收設(shè)備相互連接，使整條贛韶鐵路沿線都實(shí)現(xiàn)SDH光纖鐵路通信，大大推動(dòng)了我國(guó)鐵路通信事業(yè)的發(fā)展。SDH光纖通信技術(shù)在鐵路通信系統(tǒng)中起著重要的作用，但隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，SDH光纖通信技術(shù)逐漸不能滿足鐵路通信的需求。鐵路通信的需求在數(shù)據(jù)傳輸方面提出了更高的需求，要想實(shí)現(xiàn)這一需求，需要將其速度提升百倍以上。
3.3 DWDM光纖通信系統(tǒng)
根據(jù)鐵路通信技術(shù)的需求和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們研發(fā)了DWDN光纖通信，這種先進(jìn)的光纖通信技術(shù)，明顯的超過(guò)了PDH光纖通信和SDH光纖通信。DWDM 技術(shù)是根據(jù)單模光纖帶寬和其損耗低的特點(diǎn)，允許多個(gè)波長(zhǎng)載波信道同時(shí)在光纖內(nèi)傳輸，形成一種新型的通信技術(shù)。DWDM通信系統(tǒng)中，發(fā)送端光發(fā)射機(jī)同時(shí)發(fā)射不同穩(wěn)定度和精度的不同波長(zhǎng)光信號(hào)，通過(guò)光波長(zhǎng)復(fù)用器將其復(fù)用送入摻鉺光纖的功率放大器當(dāng)中。在經(jīng)過(guò)放大后，將多路的光信號(hào)輸送到光纖維中傳輸。在到達(dá)接收端后，經(jīng)過(guò)光前置放大器放大，然后送到光波長(zhǎng)分波器當(dāng)中實(shí)現(xiàn)光信號(hào)的分解。該技術(shù)的主要的優(yōu)勢(shì)是DWDM光纖通信可以在同一光纖內(nèi)承載不同波段的波長(zhǎng)，這樣就可以提高了傳輸?shù)乃俣群驮龃罅藗鬏數(shù)娜萘浚籇WDM光纖通信技術(shù)可以容納不同的協(xié)議要求，將不同的傳輸速度中數(shù)據(jù)在一個(gè)激光軌道中完成，這樣就會(huì)在最大限度內(nèi)滿足網(wǎng)絡(luò)用戶的需求和網(wǎng)絡(luò)的安全。DWDM光纖通信技術(shù)已經(jīng)被用到了鐵路開(kāi)發(fā)當(dāng)中，因該通信技術(shù)能夠增大傳輸速度，同時(shí)增加傳輸容量，在鐵路信息系統(tǒng)開(kāi)發(fā)當(dāng)中，被采納應(yīng)用。該技術(shù)的應(yīng)用是鐵路信息系統(tǒng)的信息傳遞更穩(wěn)定、迅速，保證了鐵路信息及時(shí)傳遞，為鐵路信息服務(wù)提供便利。
總結(jié)：綜上所述，光纖通信技術(shù)廣泛的應(yīng)用到鐵路通信當(dāng)中，大力的推動(dòng)了我國(guó)鐵路通信的發(fā)展。尤其是光纖通信技術(shù)不斷的發(fā)展，克服了在鐵路通信應(yīng)用方面的很多難題，一步一步追趕通信時(shí)代的發(fā)展，滿足市場(chǎng)的需求，使鐵路通信技術(shù)始終處在時(shí)代的前沿。
參 考 文 獻(xiàn)
[關(guān)鍵詞]激光大氣通信；圖像壓縮；離散余弦變換；光電/電光轉(zhuǎn)換；串口通信；
中圖分類號(hào)：T7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2015）40-0224-01
1 該激光大氣通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本思路：
先從鍵盤輸入要發(fā)送的文字或通過(guò)調(diào)用攝像頭采集圖像或選中要發(fā)送的文件，然后將采集到的圖像或文字信息或文件進(jìn)行數(shù)字化，發(fā)送端將信號(hào)疊加在激光器的輸出載波上，接收端通過(guò)光敏三極管將接收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，編寫的相應(yīng)的應(yīng)有程序?qū)⒔邮盏降男畔⑦M(jìn)行整合，最后還原出原圖像或文字信息。
采集圖片信息，通過(guò)自編的圖片處理程序?qū)⒉杉降男畔⑦M(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮和編碼，驅(qū)動(dòng)激光器發(fā)送數(shù)據(jù)；利用激光接收電路將接收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，圖片接收程序?qū)ζ溥M(jìn)行相應(yīng)的解碼和解壓，便得到采集到的圖片。
2 該激光大氣通信系統(tǒng)的組成
該系統(tǒng)由硬件和軟件兩部分組成。軟件部分是利用Qt進(jìn)行圖形用戶界面的編程。Qt是一個(gè)跨平臺(tái)的C++應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)框架。廣泛用于開(kāi)發(fā)GUI程序，這種情況下又被稱為部件工具箱。也可用于開(kāi)發(fā)非GUI程序，比如控制臺(tái)工具和服務(wù)器。
硬件部分由兩臺(tái)計(jì)算機(jī)、USB轉(zhuǎn)TTL器件，激光發(fā)射機(jī)、光電三極管組成 。兩臺(tái)計(jì)算機(jī)中，一臺(tái)用作信源、一臺(tái)用作信宿。
如圖所示，圖1、圖2分別為該激光大氣通信系統(tǒng)的發(fā)射系統(tǒng)和接受系統(tǒng)的基本框圖。
3 該激光大氣通信系統(tǒng)的各個(gè)部分的功能
軟件部分：
Qt：調(diào)用微軟的庫(kù)函數(shù)，如：調(diào)用獲取攝像頭的庫(kù)函數(shù)、調(diào)用串口通信的庫(kù)函數(shù)等等，對(duì)用攝像頭獲取的圖片進(jìn)行壓縮編碼。由于獲取的圖片是彩色圖像，故先將其變?yōu)榛叶葓D像，即圖像數(shù)據(jù)壓縮為原來(lái)的三分之一；然后再對(duì)灰度圖像進(jìn)行離散余弦變換，進(jìn)一步的壓縮，壓縮為灰度圖像的九分之一，即最后總共壓縮為原來(lái)的二十七分之一。然后將數(shù)據(jù)傳到串口中，等待通信。在信宿計(jì)算機(jī)中，Qt主要負(fù)責(zé)將信號(hào)解壓，還原。
硬件部分：
信源計(jì)算機(jī)：獲取從鍵盤輸入要發(fā)送的文字或通過(guò)調(diào)用攝像頭采集的圖像信號(hào)。
USB轉(zhuǎn)TTL部件：進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，同時(shí)便于將信號(hào)發(fā)射出去。
激光發(fā)射器：有效地將電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘?hào)，數(shù)字0使三極管截止，激光器不亮；數(shù)字1使三極管導(dǎo)通，激光器亮；從而“滅”代表信號(hào)0，“亮”代表信號(hào)1；進(jìn)而有效地將信號(hào)發(fā)射出去。
光電三極管：作為接收器，將光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的電信號(hào)。
濾波電路：阻低通高，一般為4.7uF的電容。
信宿計(jì)算機(jī)：將接收到的圖片或文字?jǐn)?shù)字信號(hào)，進(jìn)行解壓、恢復(fù)、顯示。
4 該激光大氣通信系統(tǒng)的特點(diǎn)
4.1 創(chuàng)新點(diǎn)
1、不間斷校驗(yàn)通訊
2系統(tǒng)回路簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)
3、圖片采集處理程序
4、激光發(fā)送接收裝置
一般的激光通信系統(tǒng)：發(fā)送部分主要有激光器、光調(diào)制器和光學(xué)發(fā)射天線。接受部分主要有光學(xué)接受天線、光學(xué)濾波器、光探測(cè)器。要傳送的信息送到與激光器相連的光調(diào)制器中，光調(diào)制器將信息調(diào)制在激光上，通過(guò)光學(xué)發(fā)射天線發(fā)送出去。在接收端，光學(xué)接受天線將激光信號(hào)接受下來(lái)，并送至光探測(cè)器，光探測(cè)器將激光信號(hào)變?yōu)殡娦盘?hào)，經(jīng)放大、解調(diào)后變?yōu)樵瓉?lái)的信息。而該系統(tǒng)不需要光調(diào)制器、光學(xué)發(fā)射天線、光學(xué)接受天線、光探測(cè)器等等，大大節(jié)省了成本；同時(shí)，該系統(tǒng)的圖片采集處理程序設(shè)計(jì)比較巧妙，執(zhí)行效率比較高；該系統(tǒng)還運(yùn)用了CRC循環(huán)冗余檢驗(yàn)技術(shù)，可以達(dá)到不間斷校驗(yàn)通訊的目的，更加保證了通訊的安全性。
4.2 技術(shù)關(guān)鍵
1、CRC循環(huán)冗余校驗(yàn)
2、圖片采集及處理的軟件設(shè)計(jì)與編程
3、激光發(fā)射驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)
4、電平轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)
5、光電轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)
6、信息解碼及圖片恢復(fù)程序設(shè)計(jì)
5 該激光大氣通信系統(tǒng)的科學(xué)性先進(jìn)性
科學(xué)性：
1、循環(huán)冗余檢查（CRC）：一種數(shù)據(jù)傳輸檢錯(cuò)功能，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行多項(xiàng)式計(jì)算，并將得到的結(jié)果附在幀的后面，接收設(shè)備也執(zhí)行類似的算法，以保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性。這種技術(shù)常在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用。
2、圖片采集處理：圖片處理程序調(diào)用攝像頭來(lái)采集圖片信息，再對(duì)圖片信息進(jìn)行壓縮編碼處理，后將信息編碼分段傳送，利用波特率控制傳送的速率，在端口處將其發(fā)送。
3、電平轉(zhuǎn)換電路將不同電氣特性的接口連接起來(lái)。
4、激光發(fā)射電路靜態(tài)點(diǎn)在微導(dǎo)通狀態(tài)，以減小因管子導(dǎo)通電壓引起的延時(shí)。
先進(jìn)性：
1、該激光大氣通信系統(tǒng)裝置結(jié)構(gòu)輕便，設(shè)備經(jīng)濟(jì)，比一般的激光大氣通信系統(tǒng)更加精簡(jiǎn)、方便、實(shí)惠，并且性能更加可靠。
2、該激光大氣通信系統(tǒng)采用CRC循環(huán)冗余檢驗(yàn)技術(shù)，不間斷校驗(yàn)通訊，因此，正確率比一般的激光大氣通信系統(tǒng)的正確率更高，保密性更強(qiáng)，可以運(yùn)用在需要嚴(yán)格保密環(huán)境中的信息傳輸。
6 激光大氣通信的發(fā)展前景
1、未來(lái)的通信技術(shù)將會(huì)越來(lái)越多的用到衛(wèi)星技術(shù)，僅僅依靠光纖網(wǎng)絡(luò)技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)通信技術(shù)的發(fā)展目標(biāo)。因此，激光通信技術(shù)將成為通信領(lǐng)域發(fā)展的必要技術(shù)之一。
2、激光大氣通信能跨越障礙，解決跨山溝、海峽、河流、湖泊等復(fù)雜地貌帶來(lái)的挖溝布線難題；
3、激光大氣通信將在應(yīng)急或臨時(shí)通信傳輸方面先出巨大優(yōu)勢(shì)。如在救災(zāi)、大型集會(huì)活動(dòng)、野外的臨時(shí)工作場(chǎng)所或地震等突發(fā)事件方面，作為一種臨時(shí)的通信連接等等。
4、激光通信技術(shù)在未來(lái)的發(fā)展中，將會(huì)影響通信領(lǐng)域的發(fā)展，使通信領(lǐng)域誕生出更多的新技術(shù)，提升通信領(lǐng)域發(fā)展實(shí)力的同時(shí)，保證通信領(lǐng)域的發(fā)展擁有技術(shù)保障。所以，激光通信技術(shù)將會(huì)帶動(dòng)通信領(lǐng)域新一輪的技術(shù)革新。
參考文獻(xiàn)
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論文摘要:針對(duì)目前通信技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r及就業(yè)形勢(shì),并結(jié)合我院實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)狀,提出了建設(shè)綜合通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的必要性;給出了綜合通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu);論述了SDH傳輸系統(tǒng)、程控交換系統(tǒng)及EPON光接入等系統(tǒng)的詳細(xì)配置情況。
隨著通信技術(shù)的發(fā)展及信息業(yè)務(wù)量的劇增,社會(huì)對(duì)通信專業(yè)人才的需求不斷加大,從近幾年的就業(yè)情況來(lái)看,企業(yè)需要的是既有較好的理論基礎(chǔ),又有較強(qiáng)的實(shí)踐能力,并且了解通信行業(yè)技術(shù)的綜合應(yīng)用型人才。因此,高校必須不斷完善通信實(shí)驗(yàn)室建設(shè),改進(jìn)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?才能適應(yīng)市場(chǎng)對(duì)人才的需求。我院于2009年提出了建設(shè)綜合通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的計(jì)劃,并獲得了中央地方共建專業(yè)特色實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目的資助。
1實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)狀及建設(shè)綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的必要性
2000年以來(lái)我院先后建設(shè)了計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、通信原理、高頻電子、EDA等基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室及檢測(cè)與控制專業(yè)實(shí)驗(yàn)室。2004年通信專業(yè)開(kāi)始招生,為滿足教學(xué)要求,籌建了通信專業(yè)實(shí)驗(yàn)室。由于當(dāng)時(shí)學(xué)校經(jīng)費(fèi)緊張,制定了通信專業(yè)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)在現(xiàn)有基礎(chǔ)上分兩步走的計(jì)劃:第一步,建設(shè)以滿足教學(xué)需求的基本型專業(yè)實(shí)驗(yàn)室,主要完成光纖、程控、通信網(wǎng)、移動(dòng)通信等專業(yè)課程實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方案以各種實(shí)驗(yàn)箱及相關(guān)的儀器設(shè)備組成,基本1人1箱,其特點(diǎn)是:技術(shù)成熟,投資少,維護(hù)方便。第二步,建設(shè)綜合通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室。第一步建設(shè)方案已于2006年完成。
2006年以來(lái),通信專業(yè)實(shí)驗(yàn)室在實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作中發(fā)揮了其應(yīng)有的作用。但這些設(shè)備各自獨(dú)立,沒(méi)有形成網(wǎng)絡(luò),系統(tǒng)性不強(qiáng),實(shí)驗(yàn)內(nèi)容多以演示、驗(yàn)證為主。隨著通信技術(shù)的迅猛發(fā)展,這類實(shí)驗(yàn)室條件局限性較大,沒(méi)有通信全程全網(wǎng)的系統(tǒng)性,學(xué)生對(duì)所學(xué)的專業(yè)課程缺乏系統(tǒng)整體概念,無(wú)法滿足對(duì)通信技術(shù)的深入研究及市場(chǎng)對(duì)人才的需求。因此建設(shè)綜合通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)是非常必要的。
2綜合通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的建設(shè)思路與目標(biāo)
隨著通信行業(yè)的不斷發(fā)展,電信領(lǐng)域正在向著移動(dòng)化、寬帶化的方向不斷融合。因此,綜合通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)的基本思路是建設(shè)一個(gè)集傳輸、交換、寬帶接入及有線、無(wú)線通信為一體的綜合現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò),是一個(gè)類似于電信系統(tǒng)的全真式網(wǎng)絡(luò)。該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)模擬網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行,各個(gè)網(wǎng)絡(luò)對(duì)接,并能夠完成每種設(shè)備平臺(tái)的實(shí)訓(xùn)與研究。通過(guò)該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),讓學(xué)生從軟件到硬件全方位感受現(xiàn)代通信的真實(shí)環(huán)境,對(duì)所學(xué)專業(yè)有直觀的認(rèn)識(shí)及深入的了解,提高專業(yè)素質(zhì),鍛煉動(dòng)手能力,把學(xué)生培養(yǎng)成符合社會(huì)需求的綜合型、應(yīng)用型通信技術(shù)人才。
3綜合通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的建設(shè)方案與內(nèi)容
建設(shè)方案既要技術(shù)先進(jìn),又要經(jīng)濟(jì)合理,通過(guò)反復(fù)多次的論證,提出了適應(yīng)現(xiàn)有資金條件,適合當(dāng)代通信技術(shù)發(fā)展的綜合通信實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。整個(gè)平臺(tái)由SDH傳輸網(wǎng)、程控交換網(wǎng)、移動(dòng)無(wú)線接入網(wǎng)、EPON光接入網(wǎng)、網(wǎng)規(guī)、網(wǎng)優(yōu)等系統(tǒng)構(gòu)成。
3.1 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示。
圖1 綜合通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)拓?fù)鋱D
3.2 光傳輸系統(tǒng)
光傳輸系統(tǒng)是整個(gè)實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)的核心,溝通了各模塊之間的通信聯(lián)絡(luò)。系統(tǒng)采用SDH技術(shù),由3臺(tái)STM-1設(shè)備構(gòu)成環(huán)形網(wǎng)絡(luò)。SDH技術(shù)是目前通信網(wǎng)絡(luò)的主流技術(shù),它以其突出的技術(shù)優(yōu)勢(shì)為網(wǎng)絡(luò)提供優(yōu)質(zhì)、高效、可靠的通信業(yè)務(wù),能夠滿足寬帶數(shù)據(jù)及視頻圖像等多業(yè)務(wù)的傳輸需求,自愈功能強(qiáng)。掌握傳輸技術(shù)對(duì)通信工程專業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō),是非常重要的。
傳輸系統(tǒng)選用華為公司的Optix155/622HMetro1000型設(shè)備,主要功能及配置如下:
(1)系統(tǒng)高階交叉能力為136×136VC4,低階交叉能力1638×1638VC12。
(2)單臺(tái)傳輸系統(tǒng)配置STM-1光接口2個(gè),E1接口21個(gè),FE接口數(shù)量為4個(gè),支持155M至2.5G光速率的在線升級(jí)能力。
(3)具備多業(yè)務(wù)處理能力,提供多路E1,T1,E3和T3業(yè)務(wù)及各種音頻接口,數(shù)據(jù)接口功能。
(4)系統(tǒng)采用MSTP第三代技術(shù),支持以太網(wǎng)信號(hào)的匯聚、二層交換和VLAN。
(5)傳輸系統(tǒng)配備了設(shè)備級(jí)管理軟件,在提供完備的網(wǎng)元級(jí)管理功能的同時(shí),提供了網(wǎng)絡(luò)層管理功能,支持傳統(tǒng)業(yè)務(wù)的端到端管理。
(6)整個(gè)傳輸網(wǎng)絡(luò)保護(hù)機(jī)制健全,交叉、時(shí)鐘、電源均采用1+1保護(hù)措施,具備強(qiáng)大的告警分析和故障自動(dòng)診斷功能,提高了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全性和可靠性。
3.3 程控交換系統(tǒng)
程控交換系統(tǒng)采用華為公司C&C08程控交換設(shè)備,通過(guò)傳輸網(wǎng)絡(luò)及其他配合設(shè)備構(gòu)建一個(gè)完全模擬實(shí)際應(yīng)用的,具有局間交換、遠(yuǎn)端接入功能的完整交換網(wǎng)絡(luò)。主要配置為:
(1)系統(tǒng)交換能力為16K×16K,配置模擬電話用戶96路,數(shù)字中繼120DT(最大可擴(kuò)充至50000線模擬用戶及10000線數(shù)字中繼)。
(2)提供中國(guó)1號(hào)信令、7號(hào)信令,滿足局間通信的要求;提供語(yǔ)音業(yè)務(wù)及其他綜合接入業(yè)務(wù),配置各種接口。
(3)提供設(shè)備級(jí)網(wǎng)管軟件,可對(duì)硬件設(shè)備進(jìn)行設(shè)置、配置, 進(jìn)行信令的觀測(cè)、跟蹤等。
3.4 TD-SCDMA移動(dòng)通信無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)
TD-SCDMA技術(shù)是目前廣為使用的新技術(shù),大幅提升了數(shù)據(jù)傳輸速率,實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)寬帶,能夠處理圖像、音樂(lè)、視頻等多種媒體形式,提供網(wǎng)頁(yè)瀏覽、電話會(huì)議、電子商務(wù)等多種信息服務(wù)。
系統(tǒng)由TD-SCDMA無(wú)線側(cè)基站控制器單元(RNC)、無(wú)線側(cè)基帶處理及射頻單元(Node B)及無(wú)線網(wǎng)絡(luò)操作維護(hù)中心(OMC-R)等主要設(shè)備及相關(guān)系統(tǒng)軟件組成。
TD-SCDMA無(wú)線側(cè)基站控制器單元(RNC)采用華為公司新一代基站控制器DRNC820型設(shè)備,該設(shè)備集成度高、容量大、可靠性好,可以滿足未來(lái)高速分組業(yè)務(wù)發(fā)展,大大提升TD-SCDMA全系統(tǒng)的帶寬和容量。系統(tǒng)采用MAIO(Multiple Access To I n One)技術(shù),統(tǒng)一ATM,TDM和IP交換體系,既支持對(duì)2G傳輸資源的前向兼容,也支持向全網(wǎng)IP的演進(jìn)。設(shè)備采用模塊化設(shè)計(jì),支持單框解決方案與平滑升級(jí);采用雙平面GE Star交換網(wǎng),可提供最大120Gbps的交換容量;接口豐富,可提供多種組網(wǎng)方式。
TD-SCDMA無(wú)線側(cè)基帶處理及射頻單元采用業(yè)界技術(shù)領(lǐng)先的多形態(tài)統(tǒng)一模塊設(shè)計(jì),具有體積小、容量大、功耗低、安裝靈活的特點(diǎn),最大可支持36載扇的TD-SCDMA基帶處理能力。
操作維護(hù)系統(tǒng)主要完成軟件管理、故障管理、性能管理、測(cè)試管理、傳輸管理等功能。
3.5 EPON光接入系統(tǒng)
EPON光接入系統(tǒng)采用華為公司MA5680T型設(shè)備,具備多種豐富的功能特性,可提供大容量、高速率、高帶寬的語(yǔ)音、數(shù)據(jù)和視頻業(yè)務(wù)接入。設(shè)備為GPON/EPON一體化設(shè)備,滿足用戶擴(kuò)容升級(jí)需要;系統(tǒng)能力滿足背板交換容量為275Gbps,業(yè)務(wù)交換容量雙向?yàn)?8G;單框可支持ONU/ONT數(shù)為7168;支持3層特性,支持RIPV1/V2和OSPF路由協(xié)議;滿足多種FTTx組網(wǎng)應(yīng)用,滿足基站傳輸、IP專線互聯(lián)、批發(fā)等業(yè)務(wù)組網(wǎng)需求。
3.6 網(wǎng)規(guī)網(wǎng)優(yōu)系統(tǒng)
無(wú)線網(wǎng)絡(luò)測(cè)試系統(tǒng)選用鼎利公司的測(cè)試軟件,具備完善的GSM/GPRS/TD-SCDMA/HSDPA網(wǎng)絡(luò)測(cè)試功能。能夠提供多種測(cè)試方法。
3.7 專用e-bridge實(shí)驗(yàn)軟件
由于本次實(shí)驗(yàn)平臺(tái)選用的硬件設(shè)備均為商用設(shè)備,所以要考慮整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)如何適合于學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn),一般來(lái)說(shuō),實(shí)際商用設(shè)備的管理終端數(shù)只有一個(gè),這樣對(duì)于有40名學(xué)生的班級(jí)來(lái)說(shuō),需要分40組,顯然不現(xiàn)實(shí)。訊方公司研發(fā)的專用e-bridge實(shí)驗(yàn)軟件,解決了多人操作的問(wèn)題,滿足每個(gè)系統(tǒng)平臺(tái)可以40名學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作,把商用設(shè)備轉(zhuǎn)化為適合高校教學(xué)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。
專用e-bridge實(shí)驗(yàn)軟件具備實(shí)驗(yàn)過(guò)程控制功能,實(shí)驗(yàn)教師可靈活分配實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和實(shí)驗(yàn)時(shí)間,可以調(diào)整每組學(xué)生的實(shí)驗(yàn)時(shí)間,軟件能同時(shí)滿足多人多次上機(jī)實(shí)驗(yàn)的要求。
綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)系統(tǒng)組成除配置以上設(shè)備、軟件外,還考慮設(shè)置了通信電源設(shè)備、光纖配線架、數(shù)字配線架、音頻配線架等其他配合設(shè)備。
4實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目?jī)?nèi)容
整個(gè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)通過(guò)通信網(wǎng)管軟件,可滿足40個(gè)學(xué)生終端進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作,可開(kāi)展的主要實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目?jī)?nèi)容如下:
論文摘要:隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛普及與計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程信息處理應(yīng)用的發(fā)展,數(shù)據(jù)通信應(yīng)運(yùn)而生,它實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間,計(jì)算機(jī)與終端之間的傳遞。由于不同業(yè)務(wù)需求的變化及通信技術(shù)的發(fā)展使得數(shù)據(jù)通信經(jīng)過(guò)了不同的發(fā)展歷程。
數(shù)據(jù)通信是以“數(shù)據(jù)”為業(yè)務(wù)的通信系統(tǒng),數(shù)據(jù)是預(yù)先約定好的具有某種含義的數(shù)字、字母或符號(hào)以及它們的組合。數(shù)據(jù)通信是20世紀(jì)50年代隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的迅速發(fā)展,以及兩者之間的相互滲透與結(jié)合而興起的一種新的通信方式,它是計(jì)算機(jī)和通信相結(jié)合的產(chǎn)物。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛普及與計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程信息處理應(yīng)用的發(fā)展,數(shù)據(jù)通信應(yīng)運(yùn)而生,它實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間,計(jì)算機(jī)與終端之間的傳遞。由于不同業(yè)務(wù)需求的變化及通信技術(shù)的發(fā)展使得數(shù)據(jù)通信經(jīng)過(guò)了不同的發(fā)展歷程。
1通信系統(tǒng)傳輸手段
電纜通信:雙絞線、同軸電纜等。市話和長(zhǎng)途通信。調(diào)制方式:SSB/FDM?；谕S的PCM時(shí)分多路數(shù)字基帶傳輸技術(shù)。光纖將逐漸取代同軸。
微波中繼通信:比較同軸,易架設(shè)、投資小、周期短。模擬電話微波通信主要采用SSB/FM/FDM調(diào)制,通信容量6000路/頻道。數(shù)字微波采用BPSK、QPSK及QAM調(diào)制技術(shù)。采用64QAM、256QAM等多電平調(diào)制技術(shù)提高微波通信容量,可在40M頻道內(nèi)傳送1920~7680路PCM數(shù)字電話。
光纖通信:光纖通信是利用激光在光纖中長(zhǎng)距離傳輸?shù)奶匦赃M(jìn)行的,具有通信容量大、通信距離長(zhǎng)及抗干擾性強(qiáng)的特點(diǎn)。目前用于本地、長(zhǎng)途、干線傳輸,并逐漸發(fā)展用戶光纖通信網(wǎng)。目前基于長(zhǎng)波激光器和單模光纖,每路光纖通話路數(shù)超過(guò)萬(wàn)門,光纖本身的通信纖力非常巨大。幾十年來(lái),光纖通信技術(shù)發(fā)展迅速,并有各種設(shè)備應(yīng)用,接入設(shè)備、光電轉(zhuǎn)換設(shè)備、傳輸設(shè)備、交換設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等。光纖通信設(shè)備有光電轉(zhuǎn)換單元和數(shù)字信號(hào)處理單元兩部分組成。
衛(wèi)星通信:通信距離遠(yuǎn)、傳輸容量大、覆蓋面積大、不受地域限制及高可靠性。目前,成熟技術(shù)使用模擬調(diào)制、頻分多路及頻分多址。數(shù)字衛(wèi)星通信采用數(shù)字調(diào)制、時(shí)分多路及時(shí)分多址。
移動(dòng)通信:GSM、CDMA。數(shù)字移動(dòng)通信關(guān)鍵技術(shù):調(diào)制技術(shù)、糾錯(cuò)編碼和數(shù)字話音編碼。
2數(shù)據(jù)通信的構(gòu)成原理
數(shù)據(jù)終端(DTE)有分組型終端(PT)和非分組型終端(NPT)兩大類。分組型終端有計(jì)算機(jī)、數(shù)字傳真機(jī)、智能用戶電報(bào)終端(TeLetex)、用戶分組裝拆設(shè)備(PAD)、用戶分組交換機(jī)、專用電話交換機(jī)(PABX)、可視圖文接入設(shè)備(VAP)、局域網(wǎng)(LAN)等各種專用終端設(shè)備;非分組型終端有個(gè)人計(jì)算機(jī)終端、可視圖文終端、用戶電報(bào)終端等各種專用終端。數(shù)據(jù)電路由傳輸信道和數(shù)據(jù)電路終端設(shè)備(DCE)組成,如果傳輸信道為模擬信道,DCE通常就是調(diào)制解調(diào)器(MODEM),它的作用是進(jìn)行模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換;如果傳輸信道為數(shù)字信道,DCE的作用是實(shí)現(xiàn)信號(hào)碼型與電平的轉(zhuǎn)換,以及線路接續(xù)控制等。傳輸信道除有模擬和數(shù)字的區(qū)分外,還有有線信道與無(wú)線信道、專用線路與交換網(wǎng)線路之分。交換網(wǎng)線路要通過(guò)呼叫過(guò)程建立連接,通信結(jié)束后再拆除;專線連接由于是固定連接就無(wú)需上述的呼叫建立與拆線過(guò)程。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的通信控制器用于管理與數(shù)據(jù)終端相連接的所有通信線路。中央處理器用來(lái)處理由數(shù)據(jù)終端設(shè)備輸入的數(shù)據(jù)。
3數(shù)據(jù)通信的分類
3.1有線數(shù)據(jù)通信
數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)(DDN)。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)由用戶環(huán)路、DDN節(jié)點(diǎn)、數(shù)字信道和網(wǎng)絡(luò)控制管理中心組成。DDN是利用光纖或數(shù)字微波、衛(wèi)星等數(shù)字信道和數(shù)字交叉復(fù)用設(shè)備組成的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸網(wǎng)。也可以說(shuō)DDN是把數(shù)據(jù)通信技術(shù)、數(shù)字通信技術(shù)、光遷通信技術(shù)以及數(shù)字交叉連接技術(shù)結(jié)合在一起的數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)。數(shù)字信道應(yīng)包括用戶到網(wǎng)絡(luò)的連接線路,即用戶環(huán)路的傳輸也應(yīng)該是數(shù)字的,但實(shí)際上也有普通電纜和雙絞線,但傳輸質(zhì)量不如前。
分組交換網(wǎng)。分組交換網(wǎng)(PSPDN)是以CCITTX.25建議為基礎(chǔ)的,所以又稱為X.25網(wǎng)。它是采用存儲(chǔ)——轉(zhuǎn)發(fā)方式,將用戶送來(lái)的報(bào)文分成具用一定長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)段,并在每個(gè)數(shù)據(jù)段上加上控制信息,構(gòu)成一個(gè)帶有地址的分組組合群體,在網(wǎng)上傳輸。分組交換網(wǎng)最突出的優(yōu)點(diǎn)是在一條電路上同時(shí)可開(kāi)放多條虛通路,為多個(gè)用戶同時(shí)使用,網(wǎng)絡(luò)具有動(dòng)態(tài)路由選擇功能和先進(jìn)的誤碼檢錯(cuò)功能,但網(wǎng)絡(luò)性能較差。
幀中繼網(wǎng)。幀中繼網(wǎng)絡(luò)通常由幀中繼存取設(shè)備、幀中繼交換設(shè)備和公共幀中繼服務(wù)網(wǎng)3部分組成。幀中繼網(wǎng)是從分組交換技術(shù)發(fā)展起來(lái)的。幀中繼技術(shù)是把不同長(zhǎng)度的用戶數(shù)據(jù)組均包封在較大的幀中繼幀內(nèi),加上尋址和控制信息后在網(wǎng)上傳輸。
3.2無(wú)線數(shù)據(jù)通信
無(wú)線數(shù)據(jù)通信也稱移動(dòng)數(shù)據(jù)通信,它是在有線數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。有線數(shù)據(jù)通信依賴于有線傳輸,因此只適合于固定終端與計(jì)算機(jī)或計(jì)算機(jī)之間的通信。而移動(dòng)數(shù)據(jù)通信是通過(guò)無(wú)線電波的傳播來(lái)傳送數(shù)據(jù)的,因而有可能實(shí)現(xiàn)移動(dòng)狀態(tài)下的移動(dòng)通信。狹義地說(shuō),移動(dòng)數(shù)據(jù)通信就是計(jì)算機(jī)間或計(jì)算機(jī)與人之間的無(wú)線通信。它通過(guò)與有線數(shù)據(jù)網(wǎng)互聯(lián),把有線數(shù)據(jù)網(wǎng)路的應(yīng)用擴(kuò)展到移動(dòng)和便攜用戶。4網(wǎng)絡(luò)及其協(xié)議
4.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)(ComputerNetwork),就是通過(guò)光纜、雙絞電話線或有、無(wú)線信道將兩臺(tái)以上計(jì)算機(jī)互聯(lián)的集合。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)各用戶可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源共享,如文檔、程序、打印機(jī)和調(diào)制解調(diào)器等。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)按地理位置劃分,可分為網(wǎng)際網(wǎng)、廣域網(wǎng)、城域網(wǎng)、和局域網(wǎng)四種。Internet是世界上最大的網(wǎng)際網(wǎng);廣域網(wǎng)一般指連接一個(gè)國(guó)家內(nèi)各個(gè)地區(qū)的網(wǎng)絡(luò)。廣域網(wǎng)一般分布距離在100-1000公里之間;城域網(wǎng)又稱為都市網(wǎng),它的覆蓋范圍一般為一個(gè)城市,方圓不超過(guò)10-100公里;局域網(wǎng)的地理分布則相對(duì)較小,如一棟建筑物,或一個(gè)單位、一所學(xué)校,甚至一個(gè)大房間等。
局域網(wǎng)是目前使用最多的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò),一個(gè)單位可使用多個(gè)局域網(wǎng),如財(cái)務(wù)部門使用局域網(wǎng)來(lái)管理財(cái)務(wù)帳目,勞動(dòng)人事部門使用局域網(wǎng)來(lái)管理人事檔案、各種人才信息等等。
4.2網(wǎng)絡(luò)協(xié)議
網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是兩臺(tái)計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)對(duì)話所使用的語(yǔ)言,網(wǎng)絡(luò)協(xié)議很多,有面向字符的協(xié)議、面向比特的協(xié)議,還有面向字節(jié)計(jì)數(shù)的協(xié)議,但最常用的是TCP/IP協(xié)議。它適用于由許多LAN組成的大型網(wǎng)絡(luò)和不需要路由選擇的小型網(wǎng)絡(luò)。TCP/IP協(xié)議的特點(diǎn)是具有開(kāi)放體系結(jié)構(gòu),并且非常容易管理。
TCP/IP實(shí)際上是一種標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,是有關(guān)協(xié)議的集合,它包括傳輸控制協(xié)議(TransportControlProtocol)和因特網(wǎng)協(xié)議(InternetProtocol)。TCP協(xié)議用于在應(yīng)用程序之間傳送數(shù)據(jù),IP協(xié)議用于在程序與主機(jī)之間傳送數(shù)據(jù)。由于TCP/IP具有跨平臺(tái)性,現(xiàn)已成為Internet的標(biāo)準(zhǔn)連接協(xié)議。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分為如下四層:網(wǎng)絡(luò)接口層:負(fù)責(zé)接收和發(fā)送物理幀;網(wǎng)絡(luò)層:負(fù)責(zé)相鄰節(jié)點(diǎn)之間的通信;傳輸層:負(fù)責(zé)起點(diǎn)到終端的通信;應(yīng)用層:提供諸如文件傳輸、電子郵件等應(yīng)用程序要把數(shù)據(jù)以TCP/IP協(xié)議方式從一臺(tái)計(jì)算機(jī)傳送到另一臺(tái)計(jì)算機(jī),數(shù)據(jù)需經(jīng)過(guò)上述四層通信軟件的處理才能在物理網(wǎng)絡(luò)中傳輸。
目前的IP協(xié)議是由32位二進(jìn)制數(shù)組成的,如202.0.96.133就表示連接到因特網(wǎng)上的計(jì)算機(jī)使用的IP地址,在整個(gè)因特網(wǎng)上IP地址是唯一的。
論文關(guān)鍵詞：高職教育,教學(xué)設(shè)計(jì),工作項(xiàng)目
高職院校“光纖通信技術(shù)與設(shè)備”課程理論知識(shí)深?yuàn)W，實(shí)踐內(nèi)容廣泛，涉及到多學(xué)科知識(shí)?，F(xiàn)在的高職學(xué)生缺少主動(dòng)學(xué)習(xí)的熱情，課程內(nèi)容難以引起學(xué)生的興趣，學(xué)生難以學(xué)以致用。深究其主要的原因是課程的設(shè)置采用學(xué)科體系，沒(méi)有與企業(yè)的工作過(guò)程有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，與社會(huì)的職業(yè)需求還沒(méi)有建立有機(jī)的聯(lián)系，沒(méi)有完全達(dá)到高等職業(yè)院校設(shè)定的人才培養(yǎng)目標(biāo)。本文根據(jù)“基于能力培養(yǎng)，面向崗位群”的高職教育理念，對(duì)“光纖通信技術(shù)與設(shè)備”這門課程進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，提出基于工作項(xiàng)目的設(shè)計(jì)理念，將教學(xué)任務(wù)細(xì)化成一個(gè)個(gè)具體的可操作實(shí)施的項(xiàng)目，從而培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力，鍛煉學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。
“光纖通信技術(shù)與設(shè)備”是本校光纖通信專業(yè)的專業(yè)核心課程之一，主要給學(xué)生建立光纖通信的基本概念、基本理論和基本分析方法；通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠掌握光纖通信的基礎(chǔ)知識(shí)，包括光纖通信系統(tǒng)的組成、光纖和光纜、有源光器件、無(wú)源光器件、光端機(jī)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、SDH傳輸網(wǎng)、光纖通信相關(guān)新技術(shù)。除了相關(guān)理論的學(xué)習(xí)，本課程注重實(shí)訓(xùn)操作，其中包含了光纖通信系統(tǒng)靈敏度測(cè)試以及光傳輸業(yè)務(wù)的開(kāi)通等相關(guān)內(nèi)容，使學(xué)生能夠掌握常用測(cè)試儀器的使用，在此基礎(chǔ)上，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力，為他們將來(lái)從事光纖通信工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
1 課程的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)
本課程的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)分為三個(gè)項(xiàng)目，每個(gè)項(xiàng)目具體分為若干個(gè)任務(wù)。
項(xiàng)目一：光纖通信系統(tǒng)。子項(xiàng)目如下。任務(wù)一 認(rèn)知光纖通信系統(tǒng)；任務(wù)二 認(rèn)知光纖和光纜；任務(wù)三 通信用光器件；任務(wù)四 光端機(jī)。
項(xiàng)目二：光傳輸網(wǎng)業(yè)務(wù)開(kāi)通。子項(xiàng)目如下。任務(wù)一SDH概述；任務(wù)二 SDH幀結(jié)構(gòu)與復(fù)用；任務(wù)三 SDH網(wǎng)元與拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分析；任務(wù)四SDH網(wǎng)同步與管理；任務(wù)五SDH傳輸設(shè)備認(rèn)知與配置。
項(xiàng)目三：光纖通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)與新技術(shù)認(rèn)知。子項(xiàng)目如下。任務(wù)一 光纖通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)；任務(wù)二 光纖通信新技術(shù)認(rèn)知。
從教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)可以看出項(xiàng)目二在整個(gè)教學(xué)內(nèi)容中占有很大的比重，因此研究光傳輸網(wǎng)業(yè)務(wù)開(kāi)通項(xiàng)目設(shè)計(jì)很有必要。
2 能力訓(xùn)練項(xiàng)目
基于工作過(guò)程的課程教學(xué)近年來(lái)成為了高職教學(xué)的新方向，以工作中發(fā)生的真實(shí)工作任務(wù)為中心，在教學(xué)中讓學(xué)生在一個(gè)個(gè)典型“工作任務(wù)”驅(qū)動(dòng)下展開(kāi)活動(dòng)，從而掌握清晰的思路、方法和知識(shí)脈絡(luò)，在完成“工作任務(wù)”過(guò)程中，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題能力，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新能力以及自主學(xué)習(xí)習(xí)慣，站在完成任務(wù)中掌握知識(shí)，帶動(dòng)知識(shí)和技能發(fā)展的學(xué)與教方式。根據(jù)教學(xué)計(jì)劃以及學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)設(shè)計(jì)了能力訓(xùn)練項(xiàng)目，如表1所示。
3 實(shí)踐項(xiàng)目設(shè)計(jì)
根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)和思維能力，項(xiàng)目二光傳輸網(wǎng)業(yè)務(wù)開(kāi)通的實(shí)踐項(xiàng)目按照由淺入深，由簡(jiǎn)到難的思路進(jìn)行設(shè)計(jì)：任務(wù)1 E300網(wǎng)管的基本操作→任務(wù)2鏈型網(wǎng)的建立與連接→任務(wù)3環(huán)型網(wǎng)的建立與連接→任務(wù)4鏈型網(wǎng)2M業(yè)務(wù)配置→任務(wù)5 環(huán)型網(wǎng)2M業(yè)務(wù)配置→任務(wù)6鏈型網(wǎng)2M業(yè)務(wù)保護(hù)配置→任務(wù)7 環(huán)型網(wǎng)2M業(yè)務(wù)保護(hù)配置→任務(wù)8業(yè)務(wù)配置測(cè)試。
4 實(shí)踐項(xiàng)目實(shí)施舉例
下面以鏈型網(wǎng)的業(yè)務(wù)配置為例進(jìn)行說(shuō)明。現(xiàn)有A、B、C共三個(gè)站組成二纖鏈形網(wǎng)，A-B-C，鏈路速率為STM-1，各站之間的距離均在50KM左右，各站業(yè)務(wù)均采用 ZXMPS320設(shè)備進(jìn)行組網(wǎng)。業(yè)務(wù)需求： A<->C：1個(gè)2M。
能力目標(biāo)：
1.會(huì)創(chuàng)建鏈型網(wǎng)絡(luò)。
2.會(huì)進(jìn)行2M業(yè)務(wù)的配置。
重點(diǎn)：創(chuàng)建鏈型網(wǎng)絡(luò)。
難點(diǎn)：時(shí)隙配置。
實(shí)踐步驟：
實(shí)驗(yàn)步驟1：?jiǎn)?dòng)網(wǎng)管，啟動(dòng)Server，啟動(dòng)GUI。
實(shí)驗(yàn)步驟2：創(chuàng)建網(wǎng)元
在客戶端操作窗口中，單擊【設(shè)備管理-創(chuàng)建網(wǎng)元】選項(xiàng)，或單擊工具條中的按鈕，彈出創(chuàng)建網(wǎng)元的對(duì)話框。通過(guò)定義網(wǎng)元的名稱、標(biāo)識(shí)、IP地址等參數(shù)，在網(wǎng)管客戶端創(chuàng)建網(wǎng)元。
實(shí)驗(yàn)步驟3：安裝單板
在客戶端操作窗口中，雙擊拓?fù)渚W(wǎng)中的網(wǎng)元標(biāo)識(shí)。根據(jù)待安裝單板的類型，在單板類型選擇區(qū)單擊相應(yīng)的板按鈕，板按鈕高亮顯示，同時(shí)，模擬子架區(qū)中可以安裝該類型單板的空閑槽位變?yōu)榱咙S色，單擊某個(gè)亮黃色槽位，該單板安裝完畢。依次安裝其他單板。
實(shí)驗(yàn)步驟4：連接網(wǎng)元
在客戶端操作窗口中，選擇SDH網(wǎng)元單擊【設(shè)備管理-公共管理-網(wǎng)元間的連接配置】菜單項(xiàng)，或單擊工具條中的按鈕，彈出連接配置對(duì)話框，增加網(wǎng)元間的連接關(guān)系。
實(shí)驗(yàn)步驟5：業(yè)務(wù)配置
在客戶端操作窗口中，選擇SDH網(wǎng)元，單擊【設(shè)備管理-SDH管理-業(yè)務(wù)配置】菜單項(xiàng)或單擊工具條中的按鈕。彈出業(yè)務(wù)配置對(duì)話框。
在如圖所示的業(yè)務(wù)配置對(duì)話框中，將支路時(shí)隙與群路時(shí)隙連接起來(lái)，兩者之間會(huì)出現(xiàn)紅色虛線，然后單擊<確定>、<全量下發(fā)>按鈕，將命令下發(fā)到網(wǎng)元NCP單板上。連線會(huì)變成綠色實(shí)線。
實(shí)驗(yàn)步驟6：檢查業(yè)務(wù)配置是否正確
（1）選擇SDH網(wǎng)元，在客戶端操作窗口中，單擊【業(yè)務(wù)管理-電路業(yè)務(wù)管理】菜單項(xiàng)，彈出電路業(yè)務(wù)管理對(duì)話框。
關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、IP over WDM、移動(dòng)IP、物聯(lián)網(wǎng)
中圖分類號(hào)：TP368.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Bdoi: 10.3969/j.issn.1003-6970.2011.03.003
Overview of Modern Network Technology
GU Lin-zhu, WANG Kai, MI Lan
(School of Information and Electrical Engineering China University of Mining and Technology, Xuzhou 221008 ,China)
【Abstract】 With the development of computer technology, network technology has also been an unprecedented development in modern society has been a rapid development in the information age, a variety of new network technology is changing, has been widely used in all walks of life. This paper describes the course of development of network technology, and from the new generation of Internet, mobile IP technology, Content networking discusses the three aspects about the new modern network technology.
【Key words】 Network technology; IP over WDM; mobile IP; I Content networking
0引言
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也經(jīng)歷了從無(wú)到有的發(fā)展過(guò)程。尤其是從“信息高速公路”概念的提出，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得到了空前的發(fā)展。各種新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)層出不窮，如IPv6、寬帶移動(dòng)因特網(wǎng)、寬帶接入新技術(shù)、10吉比特以太網(wǎng)、寬帶智能網(wǎng)、網(wǎng)格計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)、無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)、主動(dòng)網(wǎng)絡(luò)、下一代網(wǎng)絡(luò)和軟交換等。這些技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用極大的推進(jìn)了社會(huì)的發(fā)展，帶來(lái)了極大的社會(huì)效應(yīng)。
1現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展
計(jì)算機(jī)在19世紀(jì)40年代研制成功，但是直到80年代初期，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)仍然被認(rèn)為是一個(gè)昂貴而奢侈的技術(shù)。近20年來(lái)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)取得了長(zhǎng)足的發(fā)展，在今天，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)和計(jì)算機(jī)技術(shù)本身一樣精彩紛呈，普及到人們的生活和商業(yè)活動(dòng)中，對(duì)社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域產(chǎn)生了如此廣泛而深遠(yuǎn)的影響[7]。
1.1早期的計(jì)算機(jī)通訊
在PC計(jì)算機(jī)出現(xiàn)之前，計(jì)算機(jī)的體系架構(gòu)是：一臺(tái)具有計(jì)算能力的計(jì)算機(jī)主機(jī)掛接多臺(tái)終端設(shè)備。終端設(shè)備沒(méi)有數(shù)據(jù)處理能力，只提供鍵盤和顯示器，用于將程序和數(shù)據(jù)輸入給計(jì)算機(jī)主機(jī)和從主機(jī)獲得計(jì)算結(jié)果。計(jì)算機(jī)主機(jī)分時(shí)、輪流地為各個(gè)終端執(zhí)行計(jì)算任務(wù)。
這種計(jì)算機(jī)主機(jī)與終端之間的數(shù)據(jù)傳輸，就是最早的計(jì)算機(jī)通訊[6]。
1.2分組交換網(wǎng)絡(luò)
分組交換的概念是將整塊的待發(fā)送數(shù)據(jù)劃分為一個(gè)個(gè)更小的數(shù)據(jù)段，在每個(gè)數(shù)據(jù)段前面安裝上報(bào)頭，構(gòu)成一個(gè)個(gè)的數(shù)據(jù)分組（Packets）。每個(gè)Packet的報(bào)頭中存放有目標(biāo)計(jì)算機(jī)的地址和報(bào)文包的序號(hào)，網(wǎng)絡(luò)中的交換機(jī)根據(jù)數(shù)據(jù)這樣的地址決定數(shù)據(jù)向哪個(gè)方向轉(zhuǎn)發(fā)。在這樣概念下由傳輸線路、交換設(shè)備和通訊計(jì)算機(jī)建設(shè)起來(lái)的網(wǎng)絡(luò)，被稱為分組交換網(wǎng)絡(luò)。
分組交換網(wǎng)絡(luò)的概念是計(jì)算機(jī)通訊脫離電話通訊線路交換模式的里程碑。美國(guó)的分組交換網(wǎng)ARPANET于1969年12月投入運(yùn)行，被公認(rèn)是最早的分組交換網(wǎng)。法國(guó)的分組交換網(wǎng)CYCLADES開(kāi)通于1973年，同年，英國(guó)的NPL也開(kāi)通了英國(guó)第一個(gè)分組交換網(wǎng)。到今天，現(xiàn)代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)：以太網(wǎng)、幀中繼、Internet都是分組交換網(wǎng)絡(luò)[8]。
1.3以太網(wǎng)
以太網(wǎng)目前在全球的局域網(wǎng)技術(shù)中占有支配地位。以太網(wǎng)的研究起始與1970年早期的夏威夷大學(xué)，目的是要解決多臺(tái)計(jì)算機(jī)同時(shí)使用同一傳輸介質(zhì)而相互之間不產(chǎn)生干擾的問(wèn)題。夏威夷大學(xué)的研究結(jié)果奠定了以太網(wǎng)共享傳輸介質(zhì)的技術(shù)基礎(chǔ)，形成了享有盛名的CSMA/CD方法。
以太網(wǎng)的CSMA/CD方法是在一臺(tái)計(jì)算機(jī)需要使用共享傳輸介質(zhì)通訊時(shí)，先偵聽(tīng)該共享傳輸介質(zhì)是否已經(jīng)被占用。當(dāng)共享傳輸介質(zhì)空閑的時(shí)候，計(jì)算機(jī)就可以搶用該介質(zhì)進(jìn)行通訊。所以又稱CSMA/CD方法為總線爭(zhēng)用方法。
1.4INTERNET
Internet是全球規(guī)模最大、應(yīng)用最廣的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。它是由院校、企業(yè)、政府的局域網(wǎng)自發(fā)地加入而發(fā)展壯大起來(lái)的超級(jí)網(wǎng)絡(luò)，連接有數(shù)千萬(wàn)的計(jì)算機(jī)、服務(wù)器。通過(guò)在Internet上商業(yè)、學(xué)術(shù)、政府、企業(yè)的信息，以及新聞和娛樂(lè)的內(nèi)容和節(jié)目，極大地改變了人們的工作和生活方式。
Internet目前已經(jīng)成為世界上規(guī)模最大和增長(zhǎng)速度最快的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，沒(méi)有人能夠準(zhǔn)確說(shuō)出Internet具體有多大。到現(xiàn)在，我們的Internet的概念，已經(jīng)不僅僅指所提供的計(jì)算機(jī)通訊鏈路，而且還指參與其中的服務(wù)器所提供的信息和服務(wù)資源。計(jì)算機(jī)通訊鏈路、信息和服務(wù)資源整體，這些概念一起組成了現(xiàn)代Internet的體系結(jié)構(gòu)。
2現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)
2.1新一代因特網(wǎng)（IP over WDM）
2.1.1IP over WDM概述
自19世紀(jì),90年代以來(lái)，人類進(jìn)入了一個(gè)前所未有的信息爆炸時(shí)代，以IP為主的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)是當(dāng)今世界信息發(fā)展的主要推動(dòng)力 據(jù)有關(guān)專家預(yù)測(cè)，每6～8個(gè)月，主要ISP的因特網(wǎng)骨干鏈路的帶寬需求就增長(zhǎng)一倍，2005年以后 純語(yǔ)音和數(shù)據(jù)流量之比1:99[15]。因而在未來(lái)傳輸平臺(tái)趨于WDM化的過(guò)程中，IP over WDM必將成為新一代因特網(wǎng)的支柱[14]。
2.1.2IP over WDM工作原理
IP over WDM也稱光因特網(wǎng)。其基本原理和工作方式是：在發(fā)送端 將不同波長(zhǎng)的光信號(hào)組合（復(fù)用）送入一根光纖中傳輸 在接收端 將組合光信號(hào)分開(kāi)（解復(fù)用）并送入不同終端構(gòu)成光因特網(wǎng)。
2.1.3IP over WDM的組成
光因特網(wǎng)的網(wǎng)元包括光纖、激光器、摻餌光纖放大器、光耦合器、電再生中繼器、轉(zhuǎn)發(fā)器、光分插復(fù)用器、交叉連接器與交換機(jī)。非零色散偏移光纖因其色度色散的非線性效應(yīng)小而最適合波分復(fù)用系統(tǒng)。摻餌光纖放大器大都是寬帶的，能同時(shí)放大波分復(fù)用的所有波長(zhǎng)；因系統(tǒng)對(duì)平坦增益的要求很高，在經(jīng)過(guò)6個(gè)左右光放大器之后就需要進(jìn)行一次電放大。光耦合器用來(lái)把光信號(hào)各個(gè)波長(zhǎng)組合在一起和分解開(kāi)來(lái)，起到復(fù)用和去復(fù)用的作用。
2.2移動(dòng)IP技術(shù)
2.2.1移動(dòng)IP技術(shù)的概念
所謂移動(dòng)IP技術(shù)，就是移動(dòng)用戶在跨網(wǎng)絡(luò)隨意移動(dòng)和漫游中，使用基于TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)時(shí)，不用修改計(jì)算機(jī)原來(lái)的IP地址，同時(shí)繼續(xù)享有原網(wǎng)絡(luò)中一切權(quán)限。移動(dòng)IP技術(shù)是移動(dòng)互聯(lián)時(shí)代最基礎(chǔ)、最關(guān)鍵的技術(shù)之一，也是實(shí)現(xiàn)任何時(shí)間、任何地方、與任何人通過(guò)任何方式進(jìn)行任何業(yè)務(wù)通信的全球個(gè)人通信的關(guān)鍵技術(shù)之一。未來(lái)的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)將實(shí)現(xiàn)全包交換!包括話音和數(shù)據(jù)都由IP包來(lái)承載，話音和數(shù)據(jù)的隔閡將消失，移動(dòng)IP技術(shù)是實(shí)現(xiàn)全球個(gè)人通信的關(guān)鍵技術(shù)和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的基石。
由于移動(dòng)IP技術(shù)的應(yīng)用有著廣闊前景，它的開(kāi)發(fā)已成為業(yè)界研究的熱點(diǎn)，此前，一些相關(guān)規(guī)定也相繼出臺(tái)，許多商家已經(jīng)出臺(tái)了應(yīng)用技術(shù)方案和設(shè)備，移動(dòng)IP的應(yīng)用已經(jīng)悄然開(kāi)始。
2.2.2移動(dòng)IP的基本原理
使用傳統(tǒng)IP技術(shù)的主機(jī)使用固定的IP地址和TCP端口號(hào)進(jìn)行相互通信[1]，在通信期間它們的IP地址和TCP端口號(hào)必須保持不變，否則IP主機(jī)之間的通信將無(wú)法繼續(xù)。而移動(dòng)IP的基本問(wèn)題是IP主機(jī)在通信期間可能需要在網(wǎng)路上移動(dòng)，它的IP地址也許經(jīng)常會(huì)發(fā)生變化。而IP地址的變化最終會(huì)導(dǎo)致通信的中斷[18]。
如何解決因節(jié)點(diǎn)移動(dòng)（即IP地址的變化）而導(dǎo)致通信中斷的問(wèn)題？蜂窩移動(dòng)電話提供了一個(gè)非常好的解決問(wèn)題的先例。因此，解決移動(dòng)IP問(wèn)題的基本思路與處理蜂窩移動(dòng)電話呼叫相似，它將使用漫游、位置登記。隧道技術(shù)、鑒權(quán)等技術(shù)。從而使移動(dòng)節(jié)點(diǎn)使用固定不變的IP地址，一次登錄即可實(shí)現(xiàn)在任意位置（包括移動(dòng)節(jié)點(diǎn)從一個(gè)IP（子）網(wǎng)漫游到另一個(gè)IP（子）網(wǎng)時(shí)）上保持與IP主機(jī)的單一鏈路層連接，使通信持續(xù)進(jìn)行。
2.2.3移動(dòng)IP技術(shù)發(fā)展三部曲
第一步：IP業(yè)務(wù)與移動(dòng)通信結(jié)，在電路交換的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中引入IP電話業(yè)務(wù)。IP電話是一種新的電話業(yè)務(wù)，是在IP網(wǎng)絡(luò)承載話音技術(shù)創(chuàng)新的產(chǎn)物。它把話音進(jìn)行壓縮編碼，打包分組，路由分配，存儲(chǔ)交換，解包解壓縮等變換處理，在IP網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)話音通信。第二步：在GSM網(wǎng)絡(luò)中引入IP分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。GPRS是一個(gè)從空中接口到地面接入網(wǎng)再到核心網(wǎng)絡(luò)部分都分組化的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)。第三步：三代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展方向?qū)⑹且粋€(gè)全I(xiàn)P的分組網(wǎng)絡(luò)。
2.3物聯(lián)網(wǎng)
2.3.1物聯(lián)網(wǎng)的概述
物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)的重要組成部分。物聯(lián)網(wǎng)的英文名稱叫“The Internet of things”[3]。顧名思義，物聯(lián)網(wǎng)就是“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”。這有兩層意思：第一，物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)，是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)；第二，其用戶端延伸和擴(kuò)展到了任何物體與物體之間，進(jìn)行信息交換和通信。因此，物聯(lián)網(wǎng)的定義是：通過(guò)射頻識(shí)別（RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物體與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)對(duì)物體的智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。
2.3.2物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)
物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)有短距離無(wú)線通訊（zigbee、wifi、藍(lán)牙等）、低功耗無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線定位、射頻識(shí)別（RFID）（高頻、超高頻）、遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)、多網(wǎng)絡(luò)融合等。物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵領(lǐng)域有：1. RFID；2.傳感網(wǎng)；3. M2M 4. 兩化融合[5]。
物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，也是移動(dòng)技術(shù)為代表的普適計(jì)算和泛在網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的結(jié)果，帶動(dòng)的不僅僅是技術(shù)進(jìn)步，而是通過(guò)應(yīng)用創(chuàng)新進(jìn)一步帶動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)形態(tài)、創(chuàng)新形態(tài)的變革，塑造了知識(shí)社會(huì)的流體特性，推動(dòng)面向知識(shí)社會(huì)的下一代創(chuàng)新形態(tài)的形成。移動(dòng)及無(wú)線技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，使得創(chuàng)新更加關(guān)注用戶體驗(yàn)，用戶體驗(yàn)成為下一代創(chuàng)新的核心。技術(shù)更加全面，體驗(yàn)更加豐富成為新一代物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展目標(biāo)。
3結(jié)束語(yǔ)
當(dāng)今社會(huì)，已離不開(kāi)網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)造了一種新的文化，給我們的生活生產(chǎn)學(xué)習(xí)帶來(lái)了翻天覆地的變化。各種新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不斷發(fā)展，解決各種難題，極大提高人們生活水平。但在網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的同時(shí)，也面臨許多挑戰(zhàn)，比如網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題，網(wǎng)絡(luò)傳輸問(wèn)題等，只要不斷創(chuàng)新，迎接新的挑戰(zhàn)，才能不斷解決各種新問(wèn)題，使社會(huì)取得更大的進(jìn)步。
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光纖通信在電網(wǎng)通信系統(tǒng)當(dāng)中具有明顯的優(yōu)勢(shì)，尤其是在智能電網(wǎng)概念提出后，對(duì)電網(wǎng)通信系統(tǒng)的要求越來(lái)越高，光纖通信技術(shù)在電網(wǎng)中應(yīng)用十分廣泛。因此，本文從電力系統(tǒng)通信出發(fā)，總結(jié)了SDH光纖通信網(wǎng)在電網(wǎng)當(dāng)中的應(yīng)用，以供參考。
【關(guān)鍵詞】SDH 電網(wǎng) 通信
同步數(shù)字系列（Synchronous Digital Hierarchy簡(jiǎn)稱SDH），是一套可進(jìn)行同步信息傳輸、服用、分插和交叉連接的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)字信號(hào)結(jié)構(gòu)等級(jí)，在光纖、微波等傳輸媒介上進(jìn)行同步信號(hào)的傳送，SDH的出現(xiàn)是電信傳輸體制的一次革命。1984年貝爾實(shí)驗(yàn)室提出SYNTRAN（光同步傳輸網(wǎng)），1985年SYNTRAN成為架構(gòu)的正式標(biāo)準(zhǔn)，1988年CCITT接受SONET并進(jìn)行修改命名為SDH。
1 電力系統(tǒng)通信
智能電網(wǎng)的概念興起于美國(guó)，時(shí)間是2008年，《經(jīng)濟(jì)復(fù)興計(jì)劃進(jìn)度報(bào)告》（美國(guó)），該報(bào)告中指出計(jì)劃未來(lái)3年內(nèi)，投資40多億美元推動(dòng)電網(wǎng)現(xiàn)代化，其核心內(nèi)涵是實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的信息化、數(shù)字化、自動(dòng)化和互動(dòng)化。我國(guó)在2009年，公布智能電網(wǎng)計(jì)劃，將于2020年完成智能電網(wǎng)改造。智能電網(wǎng)也被稱為電網(wǎng)2.0，是建立在集成、高速雙向通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，通過(guò)先進(jìn)的傳感、測(cè)量、設(shè)備、控制方法以及決策支持系統(tǒng)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的可靠、安全、經(jīng)濟(jì)、高效、環(huán)境友好和使用安全的目標(biāo)。從這個(gè)角度來(lái)看，實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)是通信網(wǎng)絡(luò)，這是電力系統(tǒng)當(dāng)中不可或缺的一個(gè)組成部分。
通信網(wǎng)絡(luò)承擔(dān)著傳遞電力系統(tǒng)當(dāng)中各種信息的作用，主要包括調(diào)度、管理、投訴電話信息、數(shù)據(jù)信號(hào)、遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)、遠(yuǎn)方保護(hù)信號(hào)、計(jì)算機(jī)通信等，隨著智能電網(wǎng)建設(shè)加快與完善，所需傳遞的信息更多。同時(shí)電力生產(chǎn)不容有失，輸配電不能出現(xiàn)間斷性和突然性，這是保持電網(wǎng)穩(wěn)定、可靠、安全的關(guān)鍵。因此，電力系統(tǒng)對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)的要求很高，要具備可靠性，傳輸速率要快，局部地區(qū)站點(diǎn)集中，上下傳輸頻繁，實(shí)時(shí)信息大24h不間斷容量要大。大部分通信站點(diǎn)無(wú)人值守，自動(dòng)化程度要高，要具備升級(jí)與擴(kuò)容的能力，以便適應(yīng)電路配置調(diào)整。
電力系統(tǒng)通信主要有三種方式：
1.1 電力線載波通信
這種方式是電力系統(tǒng)當(dāng)有的，可靠性、經(jīng)濟(jì)性高，也是基礎(chǔ)通信方式。但由于頻譜的限制，只能滿足部分通信需求。
1.2 光纖通信
具有容量大、質(zhì)量高、速度快、抗干擾、抗輻射、耐腐蝕等優(yōu)勢(shì)。
1.3 音頻電纜
這是鏈接近距離發(fā)電廠、調(diào)度所、變電站的關(guān)鍵，是載波終端與調(diào)度所的中間環(huán)節(jié)。通過(guò)相互絕緣的多根導(dǎo)體，按照某種方式絞合成線束，同時(shí)外包密閉保護(hù)套。
2 SDH光纖通信網(wǎng)的應(yīng)用
2.1 SDH組網(wǎng)特點(diǎn)
統(tǒng)一的光接口標(biāo)準(zhǔn)；分插復(fù)用靈活；運(yùn)行、維護(hù)、管理與指配能力強(qiáng)大；組網(wǎng)靈活；安全性、生存性強(qiáng)；組成環(huán)網(wǎng)具備自愈能力，自動(dòng)化程度高，在無(wú)人為干涉的情況下可在短時(shí)間內(nèi)自動(dòng)恢復(fù)攜帶的業(yè)務(wù)，這些是SDH的顯著特點(diǎn)。
2.2 SDH的應(yīng)用
基于上文對(duì)電力系統(tǒng)通信的分析，SDH在電網(wǎng)中的應(yīng)用要注意以下三點(diǎn)。
2.2.1 組成環(huán)網(wǎng)
使網(wǎng)絡(luò)具備自愈能力，保證通信的可靠性。光纖芯數(shù)以四芯或二芯為主，綜合考慮地區(qū)業(yè)務(wù)量、成本以及環(huán)網(wǎng)的自愈特性等因素，采用二纖單向通道倒換環(huán)網(wǎng)比較合理。
2.2.2 相比PDH
SDH技術(shù)的運(yùn)用所需設(shè)備較少，比如SDH可以155Mbit/s信息流當(dāng)中一次分插2Mbit/s的信號(hào)支路。舉個(gè)例子，220kV變電站的通信站當(dāng)中，使用一套SDH接入設(shè)備，接入地區(qū)干線和省級(jí)干線傳輸網(wǎng)。同時(shí)使用另外的一套SDH接入設(shè)備，通過(guò)地區(qū)調(diào)度中心，接入地區(qū)干線和省級(jí)干線傳輸網(wǎng)。
兩套SDH接入設(shè)備分別在兩個(gè)機(jī)柜當(dāng)中安裝，按照業(yè)務(wù)流向，同一臺(tái)SDH接入設(shè)備實(shí)現(xiàn)線路至線路、支路至線路、支路至支路、線路至用戶、支路至用戶的交叉通路連接，速率64kbit/s，通過(guò)網(wǎng)管系統(tǒng)完成所有通路的配置。按相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，配置相應(yīng)的接口數(shù)量、通道、業(yè)務(wù)接口等。
兩套SDH接入設(shè)備分別配置一個(gè)接口板，同時(shí)在一套SDH接入設(shè)備當(dāng)中集中傳輸?shù)谝槐Ｗo(hù)信息，另外一套集中傳輸?shù)诙Ｗo(hù)信息；采用擴(kuò)展子框滿足接口板擴(kuò)展，采用保護(hù)倒換方式避免出現(xiàn)信號(hào)盲區(qū)。對(duì)保護(hù)信號(hào)事件進(jìn)行記錄，在網(wǎng)管系統(tǒng)中建立檔案，方便查詢和分析事故。
2.2.3 SDH升級(jí)
首先是容量升級(jí)，也就是將STM-1升級(jí)到STM-4或者STM-16級(jí)別。其次，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，升?jí)終端復(fù)用器（TM），可以用上下分插復(fù)用器或數(shù)字交叉連接器等。SDH的設(shè)備出中繼器外都可在線升級(jí)，且升級(jí)時(shí)不會(huì)對(duì)業(yè)務(wù)通信產(chǎn)生影響。
另外，值得注意的是，在SDH的應(yīng)用當(dāng)中，早期采用SDH組網(wǎng)的電力系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)在上期的使用當(dāng)中，暴露出來(lái)較多的問(wèn)題。比如同地區(qū)電網(wǎng)存在獨(dú)立的通信網(wǎng)且相互間沒(méi)有直連通道；部分通信網(wǎng)未形成環(huán)網(wǎng)，自愈性不強(qiáng)，安全系數(shù)低；接口不足，擴(kuò)展性不強(qiáng)，在電網(wǎng)調(diào)整時(shí)適應(yīng)性較差；傳輸容量低等?；诖?，組網(wǎng)優(yōu)化十分有必要。而在優(yōu)化組網(wǎng)時(shí)，首先應(yīng)按照經(jīng)濟(jì)性原則進(jìn)行考慮，在確保通信穩(wěn)定、安全、可靠的情況下節(jié)約成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。其次，優(yōu)化前，針對(duì)現(xiàn)有通信網(wǎng)做好評(píng)估工作，通過(guò)調(diào)查光纜狀況、業(yè)務(wù)路由等，分析業(yè)務(wù)需求、電網(wǎng)規(guī)劃，確定組網(wǎng)結(jié)構(gòu)和節(jié)點(diǎn)，并制定中遠(yuǎn)期目標(biāo)，預(yù)測(cè)可能的業(yè)務(wù)流量和流向，以此來(lái)確定傳輸平面與業(yè)務(wù)通道。最后，對(duì)通信網(wǎng)的故障頻發(fā)點(diǎn)進(jìn)行針對(duì)性處理，解決突出問(wèn)題，要注意的是在優(yōu)化過(guò)程中應(yīng)確保原有通信業(yè)務(wù)運(yùn)行穩(wěn)定，同時(shí)也要確保新業(yè)務(wù)能夠正常接入，平穩(wěn)的過(guò)渡。
3 結(jié)束語(yǔ)
隨著人們生產(chǎn)、生活對(duì)電能的需求越來(lái)越強(qiáng)烈，同時(shí)電網(wǎng)也發(fā)展出相當(dāng)大的規(guī)模，電網(wǎng)通信系統(tǒng)流通的信息量越來(lái)越大，對(duì)電網(wǎng)的自動(dòng)化水平越來(lái)越高，特別是在智能電網(wǎng)當(dāng)中，通信網(wǎng)絡(luò)是智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)，也是確保電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。SDH光纖通信網(wǎng)絡(luò)因其容量大，傳輸速度快，可靠性、安全性、生存性高，標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，使用靈活等優(yōu)點(diǎn)，在電網(wǎng)通信系統(tǒng)當(dāng)中被廣泛應(yīng)用。
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作者簡(jiǎn)介
何尚駿（1982-），男，福建省福州市人。大學(xué)本科學(xué)歷?，F(xiàn)為國(guó)網(wǎng)福州供電公司工程師。研究方向?yàn)殡娋W(wǎng)通信（SDH、數(shù)據(jù)網(wǎng)、工業(yè)交換機(jī)、EPON）。
論文摘要：光電子器件和部件廣泛應(yīng)用于長(zhǎng)距離大容量光纖通信、光存儲(chǔ)、光顯示、光互聯(lián)、光信息處理、激光加工、激光醫(yī)療和軍事武器裝備，預(yù)期還會(huì)在未來(lái)的光計(jì)算中發(fā)揮重要作用。本文將介紹國(guó)內(nèi)外光電子技術(shù)及光電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
如果說(shuō)微電子技術(shù)推動(dòng)了以計(jì)算機(jī)、因特網(wǎng)、光纖通信等為代表的信息技術(shù)的高速發(fā)展，改變了人們的生活方式，使得知識(shí)經(jīng)濟(jì)初見(jiàn)端倪，那么隨著信息技術(shù)的發(fā)展，大容量光纖通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，光電子技術(shù)將起到越來(lái)越重要的作用。美國(guó)商務(wù)部指出：“90年代，全世界的光子產(chǎn)業(yè)以比微電子產(chǎn)業(yè)高得多的速度發(fā)展，誰(shuí)在光電子產(chǎn)業(yè)方面取得主動(dòng)權(quán)，誰(shuí)就將在21世紀(jì)的尖端科技較量中奪魁”。日本《呼聲》月刊也有類似的評(píng)論：“21世紀(jì)具有代表意義 的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，第一是光電子產(chǎn)業(yè)，第二是信息通信產(chǎn)業(yè)，第三是健康和福利產(chǎn)業(yè)……”，可以斷言，光電子技術(shù)將繼微電子技術(shù)之后再次推動(dòng)人類科學(xué)技術(shù)的革命。
1 世界光電子技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展
光纖通信技術(shù)的發(fā)展速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)當(dāng)初人們的預(yù)料，光纖已經(jīng)成為通信網(wǎng)的重要傳輸媒介，現(xiàn)在世界上大約有60%的通信業(yè)務(wù)經(jīng)光纖傳輸，到20世紀(jì)末將達(dá)到85%，但從目前光纖通信的整體水平來(lái)看，仍處于初級(jí)階段，光纖通信的巨大潛力還沒(méi)有完全開(kāi)發(fā)出來(lái)。目前，各種新技術(shù)層出不窮，密集波分復(fù)用技術(shù)（DWDM，在同一根光纖內(nèi)傳輸多路不同波長(zhǎng)的光信號(hào)，以提高單根光纖的傳輸能力）、摻鉺光纖放大器技術(shù)（EDFA，可將光信號(hào)直接放大，具有輸出功率高、噪聲小，增益帶寬等優(yōu)點(diǎn)）已取得突破性進(jìn)展并得到廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)在DWDM系統(tǒng)和光傳輸設(shè)備中，光電技術(shù)的比例將從過(guò)去比重不到10%達(dá)到90%。一種全新的、無(wú)需進(jìn)行任何光電變換的光波通信——“全光通信”，由于波分復(fù)用技術(shù)和摻鉺光纖放大器技術(shù)的進(jìn)展，也日趨成熟，將在橫跨太平洋和大西洋的通信系統(tǒng)上首次使用，給全球的通信業(yè)帶來(lái)蓬勃生機(jī)。為此提供支撐的就是半導(dǎo)體光電子器件和部件。光電子器件和技術(shù)已形成一個(gè)快速增長(zhǎng)的、巨大的光電子產(chǎn)業(yè)，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著越來(lái)越大的作用。美國(guó)光電子產(chǎn)業(yè)振興協(xié)會(huì)估計(jì)，到2003年，光電子產(chǎn)業(yè)的總產(chǎn)值將達(dá)2000億美元。
Internet應(yīng)用的飛速增長(zhǎng)對(duì)電信骨干網(wǎng)帶寬提出越來(lái)越高的需求，為滿足需求的增長(zhǎng)，人們可以鋪設(shè)更多的光纖，或靠提高單路光的信息運(yùn)載量（現(xiàn)在主干網(wǎng)可以分別工作在2.5Gbps和10Gbps，并已有40Gbps的演示性設(shè)備）。但更主要的方法卻是靠發(fā)展波分復(fù)用技術(shù)，增加光纖內(nèi)通光的路數(shù)（光波分復(fù)用的實(shí)驗(yàn)記錄已經(jīng)達(dá)到2.64Tbps）。波分復(fù)用技術(shù)的普遍運(yùn)用為光電子器件和部件提供了廣闊的、快速增長(zhǎng)的市場(chǎng)。無(wú)限戰(zhàn)略公司的報(bào)告指出：“信號(hào)傳輸用 1.31μm和1.55μm激光器市場(chǎng)1999年達(dá)到13億美元，比去年增加23%；1.48μm信號(hào)放大用激 光器1999年市場(chǎng)份額達(dá)到1.6億美元，比去年增加33%；980nm信號(hào)放大用激光器銷售額達(dá)2.9 億美元，比去年增長(zhǎng)121%。整個(gè)激光器市場(chǎng)的份額1999年達(dá)18億美元，預(yù)期2003年將達(dá)到30 億美元”。美國(guó)通信工業(yè)研究公司（CIR）的研究預(yù)測(cè)，北美市場(chǎng)光電子部件的市場(chǎng)規(guī)模將由目前的28億美元增長(zhǎng)到2003年的61億美元，約每年增長(zhǎng)18.5%。密集波分復(fù)用設(shè)備銷售額也將從1998年的22億美元增加到2004年的94億美元。報(bào)告稱雖然10年內(nèi)全光通信還不會(huì)全面商業(yè)化，但是全光交換將在幾年內(nèi)成為市場(chǎng)主流，報(bào)告也指出盡管光學(xué)部件市場(chǎng)被大公司所占據(jù)，但仍有創(chuàng)新性公司進(jìn)入的可能。
2 我國(guó)的光電子技術(shù)和產(chǎn)業(yè)
近10年來(lái)我國(guó)光電子技術(shù)研究在國(guó)家“863”計(jì)劃和有關(guān)部門的支持下有了突飛猛進(jìn)的進(jìn)展，在很多領(lǐng)域同國(guó)外先進(jìn)國(guó)家只有兩三年的距離，個(gè)別領(lǐng)域還處于世界領(lǐng)先地位。
國(guó)內(nèi)光電子有關(guān)產(chǎn)業(yè)基地在光電子器件、部件和子系統(tǒng)（如激光器、探測(cè)器、光收發(fā)模塊、EDFA、無(wú)源光器件）等已經(jīng)占領(lǐng)了國(guó)內(nèi)較大的市場(chǎng)份額，初步具備同國(guó)外大公司競(jìng)爭(zhēng)的能力，在毫無(wú)市場(chǎng)保護(hù)的情況下，靠自己的力量爭(zhēng)得了一席之地，市場(chǎng)營(yíng)銷逐年有較大的增長(zhǎng)，個(gè)別產(chǎn)品還取得國(guó)際市場(chǎng)相關(guān)產(chǎn)品中的銷量最大的成績(jī)。我國(guó)相應(yīng)研究發(fā)展基地和本領(lǐng)域高 技術(shù)公司的許多產(chǎn)品填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)相關(guān)產(chǎn)品的空白，打破國(guó)外產(chǎn)品在市場(chǎng)上的壟斷地位，同時(shí)爭(zhēng)取進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)。
摻鉺光纖放大器（EDFA）是高速大容量光纖通信系統(tǒng)必需的關(guān)鍵部件，國(guó)內(nèi)企業(yè)產(chǎn)品占國(guó)內(nèi)市場(chǎng)40%的份額。我國(guó)也是目前國(guó)際上少數(shù)幾個(gè)有能力研制PIC和OEIC的國(guó)家。808nm大功率激 光器及其泵浦的固體綠光激光器，670nm紅光激光器已產(chǎn)品化和商品化并批量占領(lǐng)國(guó)際市場(chǎng)。國(guó)內(nèi)移動(dòng)通信的光纖直放站所用的光電器件，90%使用國(guó)產(chǎn)器件，國(guó)產(chǎn)1.55μmDFB激光器 戰(zhàn)勝了國(guó)外器件，占領(lǐng)了100%的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)。
但是，我們應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到在我國(guó)光電子技術(shù)發(fā)展中，光電子器件、部件雖是光通信、光顯示、光存儲(chǔ)等高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵部分，但在整個(gè)系統(tǒng)和設(shè)備成本中所占的比重較小，其產(chǎn)值較低，目前科研開(kāi)發(fā)主要處于跟蹤和小批量生產(chǎn)階段，光電子產(chǎn)業(yè)所需的規(guī)?；?、產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)目前還未有實(shí)質(zhì)突破；國(guó)內(nèi)研究生產(chǎn)的光電器件和部件有相當(dāng)部分還未能滿足整機(jī)和系統(tǒng)的要求，導(dǎo)致國(guó)外器件占據(jù)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)相當(dāng)多的份額；在機(jī)制上仍未擺脫科研、生產(chǎn)、市場(chǎng)相互脫離的狀況。