时间：2023-03-21 17:02:55
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[论文关键词]光纤通信技术；趋势；光纤到户；全光网络
[论文摘要]由于光纤通信具有损耗低、传榆频带宽、容量大、体积小、重量轻、抗电磁干扰、不易串音等优点，备受业內人士青睐，发展非常迅速，文章概述光纤通信技术的发展现状，并展望其发展趋势。
一、前言
1966年，美籍华人高锟(C.K.Kao)和霍克哈姆(C.A.Hockham)，预见了低损耗的光纤能够用于通信，敲开了光纤通信的大门，引起了人们的重视。1970年，美国康宁公司首次研制成功损耗为20dB/km的光纤，光纤通信时代由此开始。光纤通信是以很高频率(1014Hz数量级)的光波作为载波、以光纤作为传输介质的通信。由于光纤通信具有损耗低、传输频带宽、容量大、体积小、重量轻、抗电磁干扰、不易串音等优点，备受业内人士青睐，发展非常迅速。光纤通信系统的传输容量从1980年到2000年增加了近1万倍，传输速度在过去的10年中大约提高了100倍。
二、光纤通信技术的发展现状
为了适应网络发展和传输流量提高的需求，传输系统供应商都在技术开发上不懈努力。富士通公司在150km、1.3μm零色散光纤上进行了55x20Gbit/s传输的研究，实现了1.1Tbit/s的传输。NEC公司进行了132x20Gbit/s、120km传输的研究，实现了2.64Thit/s的传输。NTT公司实现了3Thit/s的传输。目前，以日本为代表的发达国家，在光纤传输方面实现了10.96Thit/s(274xGbit/s)的实验系统，对超长距离的传输已达到4000km无电中继的技术水平。在光网络方面，光网技术合作计划(ONTC)、多波长光网络(MONET)、泛欧光子传送重叠网(PHOTON)、泛欧光网络(OPEN)、光通信网管理(MOON)、光城域通信网(MTON)、波长捷变光传送和接入网(WOTAN)等一系列研究项目的相继启动、实施与完成，为下一代宽带信息网络，尤其为承载未来IP业务的下一代光通信网络奠定了良好的基础。
(一)复用技术
光传输系统中，要提高光纤带宽的利用率，必须依靠多信道系统。常用的复用方式有：时分复用(TDM)、波分复用(WDM)、频分复用(FDM)、空分复用(SDM)和码分复用(CDM)。目前的光通信领域中，WDM技术比较成熟，它能几十倍上百倍地提高传输容量。
(二)宽带放大器技术
掺饵光纤放大器(EDFA)是WDM技术实用化的关键，它具有对偏振不敏感、无串扰、噪声接近量子噪声极限等优点。但是普通的EDFA放大带宽较窄，约有35nm(1530～1565nm)，这就限制了能容纳的波长信道数。进一步提高传输容量、增大光放大器带宽的方法有：(1)掺饵氟化物光纤放大器(EDFFA)，它可实现75nm的放大带宽；(2)碲化物光纤放大器，它可实现76nm的放大带宽；(3)控制掺饵光纤放大器与普通的EDFA组合起来，可放大带宽约80nm；(4)拉曼光纤放大器(RFA)，它可在任何波长处提供增益，将拉曼放大器与EDFA结合起来，可放大带宽大于100nm。
(三)色散补偿技术
对高速信道来说，在1550nm波段约18ps(mmokm)的色散将导致脉冲展宽而引起误码，限制高速信号长距离传输。对采用常规光纤的10Gbit/s系统来说，色散限制仅仅为50km。因此，长距离传输中必须采用色散补偿技术。
(四)孤子WDM传输技术
超大容量传输系统中，色散是限制传输距离和容量的一个主要因素。在高速光纤通信系统中，使用孤子传输技术的好处是可以利用光纤本身的非线性来平衡光纤的色散，因而可以显著增加无中继传输距离。孤子还有抗干扰能力强、能抑制极化模色散等优点。色散管理和孤子技术的结合，凸出了以往孤子只在长距离传输上具有的优势，继而向高速、宽带、长距离方向发展。
(五)光纤接入技术
随着通信业务量的增加，业务种类更加丰富。人们不仅需要语音业务，而且高速数据、高保真音乐、互动视频等多媒体业务也已得到用户青睐。这些业务不仅要有宽带的主干传输网络，用户接人部分更是关键。传统的接入方式已经满足不了需求，只有带宽能力强的光纤接人才能将瓶颈打开，核心网和城域网的容量潜力才能真正发挥出来。光纤接入中极有优势的PON技术早就出现了，它可与多种技术相结合，例如ATM、SDH、以太网等，分别产生APON、GPON和EPON。由于ATM技术受到IP技术的挑战等问题，APON发展基本上停滞不前，甚至走下坡路。但有报道指出由于ATM交换在美国广泛应用，APON将用于实现FITH方案。GPON对电路交换性的业务支持最有优势，又可充分利用现有的SDH，但是技术比较复杂，成本偏高。EPON继承了以太网的优势，成本相对较低，但对TDM类业务的支持难度相对较大。所谓EPON就是把全部数据装在以太网帧内传送的网络技术。现今95％的局域网都使用以太网，所以选择以太网技术应用于对IP数据最佳的接入网是很合乎逻辑的，并且原有的以太网只限于局域网，而且MAC技术是点对点的连接，在和光传输技术相结合后的EPON不再只限于局域网，还可扩展到城域网，甚至广域网，EPON众多的MAC技术是点对多点的连接。另外光纤到户也采用EPON技术。
三、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、超长距离一直都是人们追求的目标，光纤到户和全光网络也是人们追求的梦想。
(一)光纤到户
现在移动通信发展速度惊人，因其带宽有限，终端体积不可能太大，显示屏幕受限等因素，人们依然追求陸能相对占优的固定终端，希望实现光纤到户。光纤到户的魅力在于它有极大的带宽，它是解决从互联网主干网到用户桌面的“最后一公里”瓶颈现象的最佳方案。随着技术的更新换代，光纤到户的成本大大降低，不久可降到与DSL和HFC网相当，这使FITH的实用化成为可能。据报道，1997年日本NTT公司就开始发展FTTH，2000年后由于成本降低而使用户数量大增。美国在2002年前后的12个月中，FTTH的安装数量增加了200％以上。在我国，光纤到户也是势在必行，光纤到户的实验网已在武汉、成都等市开展，预计2012年前后，我国从沿海到内地将兴起光纤到户建设。可以说光纤到户是光纤通信的一个亮点，伴随着相应技术的成熟与实用化，成本降低到能承受的水平时，FTTH的大趋势是不可阻挡的。
(二)全光网络
传统的光网络实现了节点间的全光化，但在网络结点处仍用电器件，限制了目前通信网干线总容量的提高，因此真正的全光网络成为非常重要的课题。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。全光网络具有良好的透明性、开放性、兼容性、可靠性、可扩展性，并能提供巨大的带宽、超大容量、极高的处理速度、较低的误码率，网络结构简单，组网非常灵活，可以随时增加新节点而不必安装信号的交换和处理设备。当然全光网络的发展并不可能独立于众多通信技术，它必须要与因特网、ATM网、移动通信网等相融合。目前全光网络的发展仍处于初期阶段，但已显示出良好的发展前景。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。
【关键词】 光纤通信技术 铁路通信 应用
光纤通信技术在现代通信中脱颖而出，在很大程度上加快了传播的速度，使其通信技术发生了质的飞跃。光纤技术在技术方面得到了提高，使其应用的范围更加广泛，应用到了很多的领域方面，其中铁路通信方面就是一个很重要的应用。铁路通信逐渐走向了通信智能化的防线，光纤通信技术在铁路通信中的应用在很大程度上满足了当展的需求。光纤通信技术广泛地应用到铁路通信当中，将提升铁路通信的能力，使铁路通信系统更加的完善，为人们的生活提供更加便利的条件。
一、光纤通信技术的概述
光纤通信技术是以高频光波为载波，光纤是以传输介质为通信媒介。在19世界60年代，曾有人提出了关于光纤传播技术，阐述了光纤将为信息传播的一种重要方式，将有可能大大降低光纤的损耗，光纤通信技术将加快通信技术的发展。美国康宁公司根据当时的学术论文研发出了世界上第一根超低损耗光纤，整个通信行业将走进光纤通信时代。
光纤通信技术最主要的特点是低损耗、传导速度快、容量大、使用的体积小、有很强的抗电磁干扰能力，受到了很多专业人士的热爱，将会得到大力的发展。随着科学技术的不断发展，从19世纪60年代到21世纪，短短的二十年，光纤通信发生了巨大的改变，其容量整整提升了一万倍，传播速度也提升了几百倍，大大发展了光纤通信行业。光纤技术被广泛的应用到各个行业当中，推动了很多新技术的发展，使各行业的通信能力发生了翻天覆地的改变。
二、光纤通信技术的现状
2.1波分复用技术
波分复用技术是根据不同光波的频率不同，充分利用单模光纤低损耗区的宽带资源，将光纤的低损耗划分为不同的通道，把光波作为光纤信号的载体，在发送初始的位置应用波分复用技术，将不同频段波长信号的光波融入到同一根光纤线路当中，进而进行信号传输。在接收末端的位置，再次利用波分复用技术将不同波长承载不同信号的光纤进行分开。不同波长的光载波信号是独立存在的，可以利用一根光纤实现多个线路光纤信号的传播。
2.2光纤连接
光纤通信技术的大力发展，将能够引领国家通信行业的未来发展，光纤连接将成为信息高速中非常重要的一个标志。光纤连接技术应用到各行各业当中，能够很大程度上提高信息的传播速度和传播方式，满足人们在信息时代的大力需求。在光纤通信技术当中，宽带主干线路的传播非常的重要，用户在最后进行光纤连接的过程更加的重要。光纤通信技术将走进了千家万户，有效的提高人们上网的速度，使人们走进高速信息时代，使宽带进入到飞快发展的年代。在光纤宽带连接入口处，由于光纤线路的位置不同，有FTTB、FTTC、FTTH等不同的应用。FTTH也可以称之为光纤用户，光纤用户是光纤宽带连接最后的一个步骤，将接入到用户家中。充分的利用光纤宽带的特点，将在很大程度上为用户提供宽带上网不受到限制，充分的满足宽带连接技术的需求。
三、光纤通信技术在铁路运输通信系统中的应用
人们现在的生活水平越来越高，对于铁路运输的安全和速度要求也越来越高，对于铁路通信技术的传输速度和传播质量要求也在明显提升，光纤通信技术在铁路通信方面的应用有着非常巨大的意义。铁路通信中应用光纤通信技术历经了3个阶段，才逐渐走向成熟。这3个阶段分别是PDH光纤通信阶段、SDH光纤通信阶段和DWDM光纤通信阶段。
3.1 PDH光纤通信阶段
在上个世纪80年代，我国开始逐渐研究铁路光纤通信技术，PDH光纤技术被应用到光纤通信当中，首次，在我国北京作为试验点，研发了长达15Km的光纤。这次光纤实验所铺设的是短波光纤，使二次群系统处于开启的状态。在我国首次应用PDH光纤通信技术的铁路是大秦铁路，大秦铁路的重载双线电气化中应用的是八芯单模短波光纤，在这个当中局部网络通信系统使用的设备是36Mb/s PDH的二芯；铁路沿线的车站和区域网络的通信系统设备是PCM，以及配置8Mb/s PDH的二芯，标志着我国铁路通信系统从传统的通信模式逐渐转变为光纤通信技术。大秦铁路通信系统的成功转型，将预示着铁路通信系统光纤通信技术走向了一个新的领域。PDH光纤通信系统有一个重要的功能是能在最短的时间检测铁路通信系统的安全漏洞和隐患，并且能够及时的清除，很大程度上保障了铁路通信系统的安全和正常运作。PDH光纤通信系统的功能虽然很强大，推动了铁路通信系统的发展，但是这种光纤通信系统也存在一些问题，PDH光纤通信系统具有很复杂的结构，每个区域有着不同的标准，网络管理的能力比较弱，这些都严重的制约了铁路通信系统的发展。这就要求科研人员要不断的开发出新的技术，弥补漏洞。
3.2 SDH光纤通信系统
SDH光纤通信系统相对于PDH光纤通信系统更加的完善，能够有效的弥补PDH光纤通信的不足，SDH光纤通信技术促进了铁路通信技术的发展。SDH光纤光纤通信技术是一种高速发展的数字化通信技术，它将实现数字信息化的同步转播，将信号固定在特定的结构中。SDH光纤通信技术有几方面的优点：第一个优点是在简化网络中各个支路的字节复接应用；第二个优点是创造了不同厂家设备互联网之间的连接，使光纤通信采用的标准和比特率采用相同的标准；第三方面是SDH光纤通信具有很强大的网络和自我完善功能，当网络信号突然被中断，在自动恢复后，其网络信号传输仍然可以继续使用；第四方面是SDH光纤通信系统有着很强大的自我管理功能，能够为铁路通信的传输和通信的安全提供可靠的保障。SDH光纤通信技术比PDH光纤通信技术有着很强大的通信功能，在铁路通信系统中崭新出独具特色的优势。先进的SDH光纤通信技术将能够代替传统的PDH光纤通信技术，其中SDH光纤通信技术最早应用在赣韶铁路当中，在修建这条铁路过程中，为了使用到先进的SDH光纤通信技术，搭建一条新的光同步传输系统，采用了二十芯光缆。为了接入光纤通过接入层传输设备和622Mb/s光纤口，这些设备和赣韶铁路沿线的接收设备相互连接，使整条赣韶铁路沿线都实现SDH光纤铁路通信，大大推动了我国铁路通信事业的发展。SDH光纤通信技术在铁路通信系统中起着重要的作用，但随着社会经济的快速发展，SDH光纤通信技术逐渐不能满足铁路通信的需求。铁路通信的需求在数据传输方面提出了更高的需求，要想实现这一需求，需要将其速度提升百倍以上。
3.3 DWDM光纤通信系统
根据铁路通信技术的需求和科学技术的发展，人们研发了DWDN光纤通信，这种先进的光纤通信技术，明显的超过了PDH光纤通信和SDH光纤通信。DWDM 技术是根据单模光纤带宽和其损耗低的特点，允许多个波长载波信道同时在光纤内传输，形成一种新型的通信技术。DWDM通信系统中，发送端光发射机同时发射不同稳定度和精度的不同波长光信号，通过光波长复用器将其复用送入掺铒光纤的功率放大器当中。在经过放大后，将多路的光信号输送到光纤维中传输。在到达接收端后，经过光前置放大器放大，然后送到光波长分波器当中实现光信号的分解。该技术的主要的优势是DWDM光纤通信可以在同一光纤内承载不同波段的波长，这样就可以提高了传输的速度和增大了传输的容量；DWDM光纤通信技术可以容纳不同的协议要求，将不同的传输速度中数据在一个激光轨道中完成，这样就会在最大限度内满足网络用户的需求和网络的安全。DWDM光纤通信技术已经被用到了铁路开发当中，因该通信技术能够增大传输速度，同时增加传输容量，在铁路信息系统开发当中，被采纳应用。该技术的应用是铁路信息系统的信息传递更稳定、迅速，保证了铁路信息及时传递，为铁路信息服务提供便利。
总结：综上所述，光纤通信技术广泛的应用到铁路通信当中，大力的推动了我国铁路通信的发展。尤其是光纤通信技术不断的发展，克服了在铁路通信应用方面的很多难题，一步一步追赶通信时代的发展，满足市场的需求，使铁路通信技术始终处在时代的前沿。
参 考 文 献
[关键词]激光大气通信；图像压缩；离散余弦变换；光电/电光转换；串口通信；
中图分类号：T7 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）40-0224-01
1 该激光大气通信系统设计基本思路：
先从键盘输入要发送的文字或通过调用摄像头采集图像或选中要发送的文件，然后将采集到的图像或文字信息或文件进行数字化，发送端将信号叠加在激光器的输出载波上，接收端通过光敏三极管将接收到的光信号转换为电信号，编写的相应的应有程序将接收到的信息进行整合，最后还原出原图像或文字信息。
采集图片信息，通过自编的图片处理程序将采集到的信息进行数据压缩和编码，驱动激光器发送数据；利用激光接收电路将接收到的光信号转化成电信号，图片接收程序对其进行相应的解码和解压，便得到采集到的图片。
2 该激光大气通信系统的组成
该系统由硬件和软件两部分组成。软件部分是利用Qt进行图形用户界面的编程。Qt是一个跨平台的C++应用程序开发框架。广泛用于开发GUI程序，这种情况下又被称为部件工具箱。也可用于开发非GUI程序，比如控制台工具和服务器。
硬件部分由两台计算机、USB转TTL器件，激光发射机、光电三极管组成 。两台计算机中，一台用作信源、一台用作信宿。
如图所示，图1、图2分别为该激光大气通信系统的发射系统和接受系统的基本框图。
3 该激光大气通信系统的各个部分的功能
软件部分：
Qt：调用微软的库函数，如：调用获取摄像头的库函数、调用串口通信的库函数等等，对用摄像头获取的图片进行压缩编码。由于获取的图片是彩色图像，故先将其变为灰度图像，即图像数据压缩为原来的三分之一；然后再对灰度图像进行离散余弦变换，进一步的压缩，压缩为灰度图像的九分之一，即最后总共压缩为原来的二十七分之一。然后将数据传到串口中，等待通信。在信宿计算机中，Qt主要负责将信号解压，还原。
硬件部分：
信源计算机：获取从键盘输入要发送的文字或通过调用摄像头采集的图像信号。
USB转TTL部件：进行电平转换，同时便于将信号发射出去。
激光发射器：有效地将电信号转变为光信号，数字0使三极管截止，激光器不亮；数字1使三极管导通，激光器亮；从而“灭”代表信号0，“亮”代表信号1；进而有效地将信号发射出去。
光电三极管：作为接收器，将光信号转变为相应的电信号。
滤波电路：阻低通高，一般为4.7uF的电容。
信宿计算机：将接收到的图片或文字数字信号，进行解压、恢复、显示。
4 该激光大气通信系统的特点
4.1 创新点
1、不间断校验通讯
2系统回路简单，容易实现
3、图片采集处理程序
4、激光发送接收装置
一般的激光通信系统：发送部分主要有激光器、光调制器和光学发射天线。接受部分主要有光学接受天线、光学滤波器、光探测器。要传送的信息送到与激光器相连的光调制器中，光调制器将信息调制在激光上，通过光学发射天线发送出去。在接收端，光学接受天线将激光信号接受下来，并送至光探测器，光探测器将激光信号变为电信号，经放大、解调后变为原来的信息。而该系统不需要光调制器、光学发射天线、光学接受天线、光探测器等等，大大节省了成本；同时，该系统的图片采集处理程序设计比较巧妙，执行效率比较高；该系统还运用了CRC循环冗余检验技术，可以达到不间断校验通讯的目的，更加保证了通讯的安全性。
4.2 技术关键
1、CRC循环冗余校验
2、图片采集及处理的软件设计与编程
3、激光发射驱动电路设计
4、电平转换电路设计
5、光电转换电路设计
6、信息解码及图片恢复程序设计
5 该激光大气通信系统的科学性先进性
科学性：
1、循环冗余检查（CRC）：一种数据传输检错功能，对数据进行多项式计算，并将得到的结果附在帧的后面，接收设备也执行类似的算法，以保证数据传输的正确性和完整性。这种技术常在计算机网络中应用。
2、图片采集处理：图片处理程序调用摄像头来采集图片信息，再对图片信息进行压缩编码处理，后将信息编码分段传送，利用波特率控制传送的速率，在端口处将其发送。
3、电平转换电路将不同电气特性的接口连接起来。
4、激光发射电路静态点在微导通状态，以减小因管子导通电压引起的延时。
先进性：
1、该激光大气通信系统装置结构轻便，设备经济，比一般的激光大气通信系统更加精简、方便、实惠，并且性能更加可靠。
2、该激光大气通信系统采用CRC循环冗余检验技术，不间断校验通讯，因此，正确率比一般的激光大气通信系统的正确率更高，保密性更强，可以运用在需要严格保密环境中的信息传输。
6 激光大气通信的发展前景
1、未来的通信技术将会越来越多的用到卫星技术，仅仅依靠光纤网络技术难以实现通信技术的发展目标。因此，激光通信技术将成为通信领域发展的必要技术之一。
2、激光大气通信能跨越障碍，解决跨山沟、海峡、河流、湖泊等复杂地貌带来的挖沟布线难题；
3、激光大气通信将在应急或临时通信传输方面先出巨大优势。如在救灾、大型集会活动、野外的临时工作场所或地震等突发事件方面，作为一种临时的通信连接等等。
4、激光通信技术在未来的发展中，将会影响通信领域的发展，使通信领域诞生出更多的新技术，提升通信领域发展实力的同时，保证通信领域的发展拥有技术保障。所以，激光通信技术将会带动通信领域新一轮的技术革新。
参考文献
[1] 陈钰清.激光原理（第二版）.浙江大学出版社.2000，09.
[2] 朱振，陈凌，自由空间光通信技术，无线光通信技术，2003，1.
[3] 邹自立，悄然复兴的激光大气通信技术，光通信技术，1997，21.
[4] 谭浩强.C语言程序设计（第四版）.清华大学出版社，2010.6.
论文摘要:针对目前通信技术的发展状况及就业形势,并结合我院实验室现状,提出了建设综合通信网络实验平台的必要性;给出了综合通信网络实验平台的拓扑结构;论述了SDH传输系统、程控交换系统及EPON光接入等系统的详细配置情况。
随着通信技术的发展及信息业务量的剧增,社会对通信专业人才的需求不断加大,从近几年的就业情况来看,企业需要的是既有较好的理论基础,又有较强的实践能力,并且了解通信行业技术的综合应用型人才。因此,高校必须不断完善通信实验室建设,改进实验模式,才能适应市场对人才的需求。我院于2009年提出了建设综合通信网络实验平台的计划,并获得了中央地方共建专业特色实验室项目的资助。
1实验室现状及建设综合实验平台的必要性
2000年以来我院先后建设了计算机技术、电子技术、通信原理、高频电子、EDA等基础实验室及检测与控制专业实验室。2004年通信专业开始招生,为满足教学要求,筹建了通信专业实验室。由于当时学校经费紧张,制定了通信专业实验室的建设在现有基础上分两步走的计划:第一步,建设以满足教学需求的基本型专业实验室,主要完成光纤、程控、通信网、移动通信等专业课程实验。该实验室建设方案以各种实验箱及相关的仪器设备组成,基本1人1箱,其特点是:技术成熟,投资少,维护方便。第二步,建设综合通信网络实验室。第一步建设方案已于2006年完成。
2006年以来,通信专业实验室在实验教学工作中发挥了其应有的作用。但这些设备各自独立,没有形成网络,系统性不强,实验内容多以演示、验证为主。随着通信技术的迅猛发展,这类实验室条件局限性较大,没有通信全程全网的系统性,学生对所学的专业课程缺乏系统整体概念,无法满足对通信技术的深入研究及市场对人才的需求。因此建设综合通信网络实验平台是非常必要的。
2综合通信网络实验平台的建设思路与目标
随着通信行业的不断发展,电信领域正在向着移动化、宽带化的方向不断融合。因此,综合通信网络实验平台建设的基本思路是建设一个集传输、交换、宽带接入及有线、无线通信为一体的综合现代通信网络,是一个类似于电信系统的全真式网络。该系统能够实现模拟网络运行,各个网络对接,并能够完成每种设备平台的实训与研究。通过该实验系统,让学生从软件到硬件全方位感受现代通信的真实环境,对所学专业有直观的认识及深入的了解,提高专业素质,锻炼动手能力,把学生培养成符合社会需求的综合型、应用型通信技术人才。
3综合通信网络实验平台的建设方案与内容
建设方案既要技术先进,又要经济合理,通过反复多次的论证,提出了适应现有资金条件,适合当代通信技术发展的综合通信实验平台。整个平台由SDH传输网、程控交换网、移动无线接入网、EPON光接入网、网规、网优等系统构成。
3.1 网络拓扑结构网络拓扑结构如图1所示。
图1 综合通信网络实验平台拓扑图
3.2 光传输系统
光传输系统是整个实验网络的核心,沟通了各模块之间的通信联络。系统采用SDH技术,由3台STM-1设备构成环形网络。SDH技术是目前通信网络的主流技术,它以其突出的技术优势为网络提供优质、高效、可靠的通信业务,能够满足宽带数据及视频图像等多业务的传输需求,自愈功能强。掌握传输技术对通信工程专业的学生来说,是非常重要的。
传输系统选用华为公司的Optix155/622HMetro1000型设备,主要功能及配置如下:
(1)系统高阶交叉能力为136×136VC4,低阶交叉能力1638×1638VC12。
(2)单台传输系统配置STM-1光接口2个,E1接口21个,FE接口数量为4个,支持155M至2.5G光速率的在线升级能力。
(3)具备多业务处理能力,提供多路E1,T1,E3和T3业务及各种音频接口,数据接口功能。
(4)系统采用MSTP第三代技术,支持以太网信号的汇聚、二层交换和VLAN。
(5)传输系统配备了设备级管理软件,在提供完备的网元级管理功能的同时,提供了网络层管理功能,支持传统业务的端到端管理。
(6)整个传输网络保护机制健全,交叉、时钟、电源均采用1+1保护措施,具备强大的告警分析和故障自动诊断功能,提高了网络系统的安全性和可靠性。
3.3 程控交换系统
程控交换系统采用华为公司C&C08程控交换设备,通过传输网络及其他配合设备构建一个完全模拟实际应用的,具有局间交换、远端接入功能的完整交换网络。主要配置为:
(1)系统交换能力为16K×16K,配置模拟电话用户96路,数字中继120DT(最大可扩充至50000线模拟用户及10000线数字中继)。
(2)提供中国1号信令、7号信令,满足局间通信的要求;提供语音业务及其他综合接入业务,配置各种接口。
(3)提供设备级网管软件,可对硬件设备进行设置、配置, 进行信令的观测、跟踪等。
3.4 TD-SCDMA移动通信无线网络系统
TD-SCDMA技术是目前广为使用的新技术,大幅提升了数据传输速率,实现了移动宽带,能够处理图像、音乐、视频等多种媒体形式,提供网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务。
系统由TD-SCDMA无线侧基站控制器单元(RNC)、无线侧基带处理及射频单元(Node B)及无线网络操作维护中心(OMC-R)等主要设备及相关系统软件组成。
TD-SCDMA无线侧基站控制器单元(RNC)采用华为公司新一代基站控制器DRNC820型设备,该设备集成度高、容量大、可靠性好,可以满足未来高速分组业务发展,大大提升TD-SCDMA全系统的带宽和容量。系统采用MAIO(Multiple Access To I n One)技术,统一ATM,TDM和IP交换体系,既支持对2G传输资源的前向兼容,也支持向全网IP的演进。设备采用模块化设计,支持单框解决方案与平滑升级;采用双平面GE Star交换网,可提供最大120Gbps的交换容量;接口丰富,可提供多种组网方式。
TD-SCDMA无线侧基带处理及射频单元采用业界技术领先的多形态统一模块设计,具有体积小、容量大、功耗低、安装灵活的特点,最大可支持36载扇的TD-SCDMA基带处理能力。
操作维护系统主要完成软件管理、故障管理、性能管理、测试管理、传输管理等功能。
3.5 EPON光接入系统
EPON光接入系统采用华为公司MA5680T型设备,具备多种丰富的功能特性,可提供大容量、高速率、高带宽的语音、数据和视频业务接入。设备为GPON/EPON一体化设备,满足用户扩容升级需要;系统能力满足背板交换容量为275Gbps,业务交换容量双向为68G;单框可支持ONU/ONT数为7168;支持3层特性,支持RIPV1/V2和OSPF路由协议;满足多种FTTx组网应用,满足基站传输、IP专线互联、批发等业务组网需求。
3.6 网规网优系统
无线网络测试系统选用鼎利公司的测试软件,具备完善的GSM/GPRS/TD-SCDMA/HSDPA网络测试功能。能够提供多种测试方法。
3.7 专用e-bridge实验软件
由于本次实验平台选用的硬件设备均为商用设备,所以要考虑整个网络系统如何适合于学生进行实验,一般来说,实际商用设备的管理终端数只有一个,这样对于有40名学生的班级来说,需要分40组,显然不现实。讯方公司研发的专用e-bridge实验软件,解决了多人操作的问题,满足每个系统平台可以40名学生进行实验操作,把商用设备转化为适合高校教学的实验设备。
专用e-bridge实验软件具备实验过程控制功能,实验教师可灵活分配实验项目和实验时间,可以调整每组学生的实验时间,软件能同时满足多人多次上机实验的要求。
综合实验平台系统组成除配置以上设备、软件外,还考虑设置了通信电源设备、光纤配线架、数字配线架、音频配线架等其他配合设备。
4实验项目内容
整个实验系统通过通信网管软件,可满足40个学生终端进行实验操作,可开展的主要实验项目内容如下:
论文摘要:随着计算机技术的广泛普及与计算机远程信息处理应用的发展,数据通信应运而生,它实现了计算机与计算机之间,计算机与终端之间的传递。由于不同业务需求的变化及通信技术的发展使得数据通信经过了不同的发展历程。
数据通信是以“数据”为业务的通信系统,数据是预先约定好的具有某种含义的数字、字母或符号以及它们的组合。数据通信是20世纪50年代随着计算机技术和通信技术的迅速发展,以及两者之间的相互渗透与结合而兴起的一种新的通信方式,它是计算机和通信相结合的产物。随着计算机技术的广泛普及与计算机远程信息处理应用的发展,数据通信应运而生,它实现了计算机与计算机之间,计算机与终端之间的传递。由于不同业务需求的变化及通信技术的发展使得数据通信经过了不同的发展历程。
1通信系统传输手段
电缆通信:双绞线、同轴电缆等。市话和长途通信。调制方式:SSB/FDM。基于同轴的PCM时分多路数字基带传输技术。光纤将逐渐取代同轴。
微波中继通信:比较同轴,易架设、投资小、周期短。模拟电话微波通信主要采用SSB/FM/FDM调制,通信容量6000路/频道。数字微波采用BPSK、QPSK及QAM调制技术。采用64QAM、256QAM等多电平调制技术提高微波通信容量,可在40M频道内传送1920~7680路PCM数字电话。
光纤通信:光纤通信是利用激光在光纤中长距离传输的特性进行的,具有通信容量大、通信距离长及抗干扰性强的特点。目前用于本地、长途、干线传输,并逐渐发展用户光纤通信网。目前基于长波激光器和单模光纤,每路光纤通话路数超过万门,光纤本身的通信纤力非常巨大。几十年来,光纤通信技术发展迅速,并有各种设备应用,接入设备、光电转换设备、传输设备、交换设备、网络设备等。光纤通信设备有光电转换单元和数字信号处理单元两部分组成。
卫星通信:通信距离远、传输容量大、覆盖面积大、不受地域限制及高可靠性。目前,成熟技术使用模拟调制、频分多路及频分多址。数字卫星通信采用数字调制、时分多路及时分多址。
移动通信:GSM、CDMA。数字移动通信关键技术:调制技术、纠错编码和数字话音编码。
2数据通信的构成原理
数据终端(DTE)有分组型终端(PT)和非分组型终端(NPT)两大类。分组型终端有计算机、数字传真机、智能用户电报终端(TeLetex)、用户分组装拆设备(PAD)、用户分组交换机、专用电话交换机(PABX)、可视图文接入设备(VAP)、局域网(LAN)等各种专用终端设备;非分组型终端有个人计算机终端、可视图文终端、用户电报终端等各种专用终端。数据电路由传输信道和数据电路终端设备(DCE)组成,如果传输信道为模拟信道,DCE通常就是调制解调器(MODEM),它的作用是进行模拟信号和数字信号的转换;如果传输信道为数字信道,DCE的作用是实现信号码型与电平的转换,以及线路接续控制等。传输信道除有模拟和数字的区分外,还有有线信道与无线信道、专用线路与交换网线路之分。交换网线路要通过呼叫过程建立连接,通信结束后再拆除;专线连接由于是固定连接就无需上述的呼叫建立与拆线过程。计算机系统中的通信控制器用于管理与数据终端相连接的所有通信线路。中央处理器用来处理由数据终端设备输入的数据。
3数据通信的分类
3.1有线数据通信
数字数据网(DDN)。数字数据网由用户环路、DDN节点、数字信道和网络控制管理中心组成。DDN是利用光纤或数字微波、卫星等数字信道和数字交叉复用设备组成的数字数据传输网。也可以说DDN是把数据通信技术、数字通信技术、光迁通信技术以及数字交叉连接技术结合在一起的数字通信网络。数字信道应包括用户到网络的连接线路,即用户环路的传输也应该是数字的,但实际上也有普通电缆和双绞线,但传输质量不如前。
分组交换网。分组交换网(PSPDN)是以CCITTX.25建议为基础的,所以又称为X.25网。它是采用存储——转发方式,将用户送来的报文分成具用一定长度的数据段,并在每个数据段上加上控制信息,构成一个带有地址的分组组合群体,在网上传输。分组交换网最突出的优点是在一条电路上同时可开放多条虚通路,为多个用户同时使用,网络具有动态路由选择功能和先进的误码检错功能,但网络性能较差。
帧中继网。帧中继网络通常由帧中继存取设备、帧中继交换设备和公共帧中继服务网3部分组成。帧中继网是从分组交换技术发展起来的。帧中继技术是把不同长度的用户数据组均包封在较大的帧中继帧内,加上寻址和控制信息后在网上传输。
3.2无线数据通信
无线数据通信也称移动数据通信,它是在有线数据通信的基础上发展起来的。有线数据通信依赖于有线传输,因此只适合于固定终端与计算机或计算机之间的通信。而移动数据通信是通过无线电波的传播来传送数据的,因而有可能实现移动状态下的移动通信。狭义地说,移动数据通信就是计算机间或计算机与人之间的无线通信。它通过与有线数据网互联,把有线数据网路的应用扩展到移动和便携用户。4网络及其协议
4.1计算机网络
计算机网络(ComputerNetwork),就是通过光缆、双绞电话线或有、无线信道将两台以上计算机互联的集合。通过网络各用户可实现网络资源共享,如文档、程序、打印机和调制解调器等。计算机网络按地理位置划分,可分为网际网、广域网、城域网、和局域网四种。Internet是世界上最大的网际网;广域网一般指连接一个国家内各个地区的网络。广域网一般分布距离在100-1000公里之间;城域网又称为都市网,它的覆盖范围一般为一个城市,方圆不超过10-100公里;局域网的地理分布则相对较小,如一栋建筑物,或一个单位、一所学校,甚至一个大房间等。
局域网是目前使用最多的计算机网络,一个单位可使用多个局域网,如财务部门使用局域网来管理财务帐目,劳动人事部门使用局域网来管理人事档案、各种人才信息等等。
4.2网络协议
网络协议是两台计算机之间进行网络对话所使用的语言,网络协议很多,有面向字符的协议、面向比特的协议,还有面向字节计数的协议,但最常用的是TCP/IP协议。它适用于由许多LAN组成的大型网络和不需要路由选择的小型网络。TCP/IP协议的特点是具有开放体系结构,并且非常容易管理。
TCP/IP实际上是一种标准网络协议,是有关协议的集合,它包括传输控制协议(TransportControlProtocol)和因特网协议(InternetProtocol)。TCP协议用于在应用程序之间传送数据,IP协议用于在程序与主机之间传送数据。由于TCP/IP具有跨平台性,现已成为Internet的标准连接协议。网络协议分为如下四层:网络接口层:负责接收和发送物理帧;网络层:负责相邻节点之间的通信;传输层:负责起点到终端的通信;应用层:提供诸如文件传输、电子邮件等应用程序要把数据以TCP/IP协议方式从一台计算机传送到另一台计算机,数据需经过上述四层通信软件的处理才能在物理网络中传输。
目前的IP协议是由32位二进制数组成的,如202.0.96.133就表示连接到因特网上的计算机使用的IP地址,在整个因特网上IP地址是唯一的。
论文关键词：高职教育,教学设计,工作项目
高职院校“光纤通信技术与设备”课程理论知识深奥，实践内容广泛，涉及到多学科知识。现在的高职学生缺少主动学习的热情，课程内容难以引起学生的兴趣，学生难以学以致用。深究其主要的原因是课程的设置采用学科体系，没有与企业的工作过程有机的结合起来，与社会的职业需求还没有建立有机的联系，没有完全达到高等职业院校设定的人才培养目标。本文根据“基于能力培养，面向岗位群”的高职教育理念，对“光纤通信技术与设备”这门课程进行教学设计，提出基于工作项目的设计理念，将教学任务细化成一个个具体的可操作实施的项目，从而培养学生的自学能力，锻炼学生的实践能力和创新能力。
“光纤通信技术与设备”是本校光纤通信专业的专业核心课程之一，主要给学生建立光纤通信的基本概念、基本理论和基本分析方法；通过本课程的学习，学生能够掌握光纤通信的基础知识，包括光纤通信系统的组成、光纤和光缆、有源光器件、无源光器件、光端机、系统设计、SDH传输网、光纤通信相关新技术。除了相关理论的学习，本课程注重实训操作，其中包含了光纤通信系统灵敏度测试以及光传输业务的开通等相关内容，使学生能够掌握常用测试仪器的使用，在此基础上，培养学生分析问题解决问题的能力，为他们将来从事光纤通信工作打下坚实的基础。
1 课程的教学内容设计
本课程的教学内容设计分为三个项目，每个项目具体分为若干个任务。
项目一：光纤通信系统。子项目如下。任务一 认知光纤通信系统；任务二 认知光纤和光缆；任务三 通信用光器件；任务四 光端机。
项目二：光传输网业务开通。子项目如下。任务一SDH概述；任务二 SDH帧结构与复用；任务三 SDH网元与拓扑结构分析；任务四SDH网同步与管理；任务五SDH传输设备认知与配置。
项目三：光纤通信系统设计与新技术认知。子项目如下。任务一 光纤通信系统设计；任务二 光纤通信新技术认知。
从教学内容设计可以看出项目二在整个教学内容中占有很大的比重，因此研究光传输网业务开通项目设计很有必要。
2 能力训练项目
基于工作过程的课程教学近年来成为了高职教学的新方向，以工作中发生的真实工作任务为中心，在教学中让学生在一个个典型“工作任务”驱动下展开活动，从而掌握清晰的思路、方法和知识脉络，在完成“工作任务”过程中，培养学生分析问题、解决问题能力，培养学生创新意识、创新能力以及自主学习习惯，站在完成任务中掌握知识，带动知识和技能发展的学与教方式。根据教学计划以及学生的学习特点设计了能力训练项目，如表1所示。
3 实践项目设计
根据学生的学习特点和思维能力，项目二光传输网业务开通的实践项目按照由浅入深，由简到难的思路进行设计：任务1 E300网管的基本操作→任务2链型网的建立与连接→任务3环型网的建立与连接→任务4链型网2M业务配置→任务5 环型网2M业务配置→任务6链型网2M业务保护配置→任务7 环型网2M业务保护配置→任务8业务配置测试。
4 实践项目实施举例
下面以链型网的业务配置为例进行说明。现有A、B、C共三个站组成二纤链形网，A-B-C，链路速率为STM-1，各站之间的距离均在50KM左右，各站业务均采用 ZXMPS320设备进行组网。业务需求： A<->C：1个2M。
能力目标：
1.会创建链型网络。
2.会进行2M业务的配置。
重点：创建链型网络。
难点：时隙配置。
实践步骤：
实验步骤1：启动网管，启动Server，启动GUI。
实验步骤2：创建网元
在客户端操作窗口中，单击【设备管理-创建网元】选项，或单击工具条中的按钮，弹出创建网元的对话框。通过定义网元的名称、标识、IP地址等参数，在网管客户端创建网元。
实验步骤3：安装单板
在客户端操作窗口中，双击拓扑网中的网元标识。根据待安装单板的类型，在单板类型选择区单击相应的板按钮，板按钮高亮显示，同时，模拟子架区中可以安装该类型单板的空闲槽位变为亮黄色，单击某个亮黄色槽位，该单板安装完毕。依次安装其他单板。
实验步骤4：连接网元
在客户端操作窗口中，选择SDH网元单击【设备管理-公共管理-网元间的连接配置】菜单项，或单击工具条中的按钮，弹出连接配置对话框，增加网元间的连接关系。
实验步骤5：业务配置
在客户端操作窗口中，选择SDH网元，单击【设备管理-SDH管理-业务配置】菜单项或单击工具条中的按钮。弹出业务配置对话框。
在如图所示的业务配置对话框中，将支路时隙与群路时隙连接起来，两者之间会出现红色虚线，然后单击<确定>、<全量下发>按钮，将命令下发到网元NCP单板上。连线会变成绿色实线。
实验步骤6：检查业务配置是否正确
（1）选择SDH网元，在客户端操作窗口中，单击【业务管理-电路业务管理】菜单项，弹出电路业务管理对话框。
关键词：网络技术、IP over WDM、移动IP、物联网
中图分类号：TP368.1文献标识码：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
随着计算机技术的发展，网络技术也经历了从无到有的发展过程。尤其是从“信息高速公路”概念的提出，网络技术得到了空前的发展。各种新的网络技术层出不穷，如IPv6、宽带移动因特网、宽带接入新技术、10吉比特以太网、宽带智能网、网格计算、网络存储、无线自组织网络、主动网络、下一代网络和软交换等。这些技术的发展应用极大的推进了社会的发展，带来了极大的社会效应。
1现代网络技术的发展
计算机在19世纪40年代研制成功，但是直到80年代初期，计算机网络仍然被认为是一个昂贵而奢侈的技术。近20年来，计算机网络技术取得了长足的发展，在今天，计算机网络技术已经和计算机技术本身一样精彩纷呈，普及到人们的生活和商业活动中，对社会各个领域产生了如此广泛而深远的影响[7]。
1.1早期的计算机通讯
在PC计算机出现之前，计算机的体系架构是：一台具有计算能力的计算机主机挂接多台终端设备。终端设备没有数据处理能力，只提供键盘和显示器，用于将程序和数据输入给计算机主机和从主机获得计算结果。计算机主机分时、轮流地为各个终端执行计算任务。
这种计算机主机与终端之间的数据传输，就是最早的计算机通讯[6]。
1.2分组交换网络
分组交换的概念是将整块的待发送数据划分为一个个更小的数据段，在每个数据段前面安装上报头，构成一个个的数据分组（Packets）。每个Packet的报头中存放有目标计算机的地址和报文包的序号，网络中的交换机根据数据这样的地址决定数据向哪个方向转发。在这样概念下由传输线路、交换设备和通讯计算机建设起来的网络，被称为分组交换网络。
分组交换网络的概念是计算机通讯脱离电话通讯线路交换模式的里程碑。美国的分组交换网ARPANET于1969年12月投入运行，被公认是最早的分组交换网。法国的分组交换网CYCLADES开通于1973年，同年，英国的NPL也开通了英国第一个分组交换网。到今天，现代计算机网络：以太网、帧中继、Internet都是分组交换网络[8]。
1.3以太网
以太网目前在全球的局域网技术中占有支配地位。以太网的研究起始与1970年早期的夏威夷大学，目的是要解决多台计算机同时使用同一传输介质而相互之间不产生干扰的问题。夏威夷大学的研究结果奠定了以太网共享传输介质的技术基础，形成了享有盛名的CSMA/CD方法。
以太网的CSMA/CD方法是在一台计算机需要使用共享传输介质通讯时，先侦听该共享传输介质是否已经被占用。当共享传输介质空闲的时候，计算机就可以抢用该介质进行通讯。所以又称CSMA/CD方法为总线争用方法。
1.4INTERNET
Internet是全球规模最大、应用最广的计算机网络。它是由院校、企业、政府的局域网自发地加入而发展壮大起来的超级网络，连接有数千万的计算机、服务器。通过在Internet上商业、学术、政府、企业的信息，以及新闻和娱乐的内容和节目，极大地改变了人们的工作和生活方式。
Internet目前已经成为世界上规模最大和增长速度最快的计算机网络，没有人能够准确说出Internet具体有多大。到现在，我们的Internet的概念，已经不仅仅指所提供的计算机通讯链路，而且还指参与其中的服务器所提供的信息和服务资源。计算机通讯链路、信息和服务资源整体，这些概念一起组成了现代Internet的体系结构。
2现代网络新技术
2.1新一代因特网（IP over WDM）
2.1.1IP over WDM概述
自19世纪,90年代以来，人类进入了一个前所未有的信息爆炸时代，以IP为主的数据业务是当今世界信息发展的主要推动力 据有关专家预测，每6～8个月，主要ISP的因特网骨干链路的带宽需求就增长一倍，2005年以后 纯语音和数据流量之比1:99[15]。因而在未来传输平台趋于WDM化的过程中，IP over WDM必将成为新一代因特网的支柱[14]。
2.1.2IP over WDM工作原理
IP over WDM也称光因特网。其基本原理和工作方式是：在发送端 将不同波长的光信号组合（复用）送入一根光纤中传输 在接收端 将组合光信号分开（解复用）并送入不同终端构成光因特网。
2.1.3IP over WDM的组成
光因特网的网元包括光纤、激光器、掺饵光纤放大器、光耦合器、电再生中继器、转发器、光分插复用器、交叉连接器与交换机。非零色散偏移光纤因其色度色散的非线性效应小而最适合波分复用系统。掺饵光纤放大器大都是宽带的，能同时放大波分复用的所有波长；因系统对平坦增益的要求很高，在经过6个左右光放大器之后就需要进行一次电放大。光耦合器用来把光信号各个波长组合在一起和分解开来，起到复用和去复用的作用。
2.2移动IP技术
2.2.1移动IP技术的概念
所谓移动IP技术，就是移动用户在跨网络随意移动和漫游中，使用基于TCP/IP协议的网络时，不用修改计算机原来的IP地址，同时继续享有原网络中一切权限。移动IP技术是移动互联时代最基础、最关键的技术之一，也是实现任何时间、任何地方、与任何人通过任何方式进行任何业务通信的全球个人通信的关键技术之一。未来的移动网络将实现全包交换!包括话音和数据都由IP包来承载，话音和数据的隔阂将消失，移动IP技术是实现全球个人通信的关键技术和移动互联网的基石。
由于移动IP技术的应用有着广阔前景，它的开发已成为业界研究的热点，此前，一些相关规定也相继出台，许多商家已经出台了应用技术方案和设备，移动IP的应用已经悄然开始。
2.2.2移动IP的基本原理
使用传统IP技术的主机使用固定的IP地址和TCP端口号进行相互通信[1]，在通信期间它们的IP地址和TCP端口号必须保持不变，否则IP主机之间的通信将无法继续。而移动IP的基本问题是IP主机在通信期间可能需要在网路上移动，它的IP地址也许经常会发生变化。而IP地址的变化最终会导致通信的中断[18]。
如何解决因节点移动（即IP地址的变化）而导致通信中断的问题？蜂窝移动电话提供了一个非常好的解决问题的先例。因此，解决移动IP问题的基本思路与处理蜂窝移动电话呼叫相似，它将使用漫游、位置登记。隧道技术、鉴权等技术。从而使移动节点使用固定不变的IP地址，一次登录即可实现在任意位置（包括移动节点从一个IP（子）网漫游到另一个IP（子）网时）上保持与IP主机的单一链路层连接，使通信持续进行。
2.2.3移动IP技术发展三部曲
第一步：IP业务与移动通信结，在电路交换的移动通信网络中引入IP电话业务。IP电话是一种新的电话业务，是在IP网络承载话音技术创新的产物。它把话音进行压缩编码，打包分组，路由分配，存储交换，解包解压缩等变换处理，在IP网络上实现话音通信。第二步：在GSM网络中引入IP分组数据业务。GPRS是一个从空中接口到地面接入网再到核心网络部分都分组化的数据通信网络。第三步：三代移动通信网络的发展方向将是一个全IP的分组网络。
2.3物联网
2.3.1物联网的概述
物联网是新一代信息技术的重要组成部分。物联网的英文名称叫“The Internet of things”[3]。顾名思义，物联网就是“物物相连的互联网”。这有两层意思：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物体与物体之间，进行信息交换和通信。因此，物联网的定义是：通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物体与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
2.3.2物联网的关键技术
物联网的关键技术有短距离无线通讯（zigbee、wifi、蓝牙等）、低功耗无线网络技术、无线传感器网络、无线定位、射频识别（RFID）（高频、超高频）、远程网络、多网络融合等。物联网关键领域有：1. RFID；2.传感网；3. M2M 4. 两化融合[5]。
物联网的发展，也是移动技术为代表的普适计算和泛在网络发展的结果，带动的不仅仅是技术进步，而是通过应用创新进一步带动经济社会形态、创新形态的变革，塑造了知识社会的流体特性，推动面向知识社会的下一代创新形态的形成。移动及无线技术、物联网的发展，使得创新更加关注用户体验，用户体验成为下一代创新的核心。技术更加全面，体验更加丰富成为新一代物联网的发展目标。
3结束语
当今社会，已离不开网络，网络创造了一种新的文化，给我们的生活生产学习带来了翻天覆地的变化。各种新的网络技术不断发展，解决各种难题，极大提高人们生活水平。但在网络发展的同时，也面临许多挑战，比如网络安全问题，网络传输问题等，只要不断创新，迎接新的挑战，才能不断解决各种新问题，使社会取得更大的进步。
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光纤通信在电网通信系统当中具有明显的优势，尤其是在智能电网概念提出后，对电网通信系统的要求越来越高，光纤通信技术在电网中应用十分广泛。因此，本文从电力系统通信出发，总结了SDH光纤通信网在电网当中的应用，以供参考。
【关键词】SDH 电网 通信
同步数字系列（Synchronous Digital Hierarchy简称SDH），是一套可进行同步信息传输、服用、分插和交叉连接的标准化数字信号结构等级，在光纤、微波等传输媒介上进行同步信号的传送，SDH的出现是电信传输体制的一次革命。1984年贝尔实验室提出SYNTRAN（光同步传输网），1985年SYNTRAN成为架构的正式标准，1988年CCITT接受SONET并进行修改命名为SDH。
1 电力系统通信
智能电网的概念兴起于美国，时间是2008年，《经济复兴计划进度报告》（美国），该报告中指出计划未来3年内，投资40多亿美元推动电网现代化，其核心内涵是实现电网的信息化、数字化、自动化和互动化。我国在2009年，公布智能电网计划，将于2020年完成智能电网改造。智能电网也被称为电网2.0，是建立在集成、高速双向通信网络的基础上，通过先进的传感、测量、设备、控制方法以及决策支持系统的应用，实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标。从这个角度来看，实现智能电网的基础是通信网络，这是电力系统当中不可或缺的一个组成部分。
通信网络承担着传递电力系统当中各种信息的作用，主要包括调度、管理、投诉电话信息、数据信号、远动信号、远方保护信号、计算机通信等，随着智能电网建设加快与完善，所需传递的信息更多。同时电力生产不容有失，输配电不能出现间断性和突然性，这是保持电网稳定、可靠、安全的关键。因此，电力系统对通信网络的要求很高，要具备可靠性，传输速率要快，局部地区站点集中，上下传输频繁，实时信息大24h不间断容量要大。大部分通信站点无人值守，自动化程度要高，要具备升级与扩容的能力，以便适应电路配置调整。
电力系统通信主要有三种方式：
1.1 电力线载波通信
这种方式是电力系统当有的，可靠性、经济性高，也是基础通信方式。但由于频谱的限制，只能满足部分通信需求。
1.2 光纤通信
具有容量大、质量高、速度快、抗干扰、抗辐射、耐腐蚀等优势。
1.3 音频电缆
这是链接近距离发电厂、调度所、变电站的关键，是载波终端与调度所的中间环节。通过相互绝缘的多根导体，按照某种方式绞合成线束，同时外包密闭保护套。
2 SDH光纤通信网的应用
2.1 SDH组网特点
统一的光接口标准；分插复用灵活；运行、维护、管理与指配能力强大；组网灵活；安全性、生存性强；组成环网具备自愈能力，自动化程度高，在无人为干涉的情况下可在短时间内自动恢复携带的业务，这些是SDH的显著特点。
2.2 SDH的应用
基于上文对电力系统通信的分析，SDH在电网中的应用要注意以下三点。
2.2.1 组成环网
使网络具备自愈能力，保证通信的可靠性。光纤芯数以四芯或二芯为主，综合考虑地区业务量、成本以及环网的自愈特性等因素，采用二纤单向通道倒换环网比较合理。
2.2.2 相比PDH
SDH技术的运用所需设备较少，比如SDH可以155Mbit/s信息流当中一次分插2Mbit/s的信号支路。举个例子，220kV变电站的通信站当中，使用一套SDH接入设备，接入地区干线和省级干线传输网。同时使用另外的一套SDH接入设备，通过地区调度中心，接入地区干线和省级干线传输网。
两套SDH接入设备分别在两个机柜当中安装，按照业务流向，同一台SDH接入设备实现线路至线路、支路至线路、支路至支路、线路至用户、支路至用户的交叉通路连接，速率64kbit/s，通过网管系统完成所有通路的配置。按相关规范和标准，配置相应的接口数量、通道、业务接口等。
两套SDH接入设备分别配置一个接口板，同时在一套SDH接入设备当中集中传输第一保护信息，另外一套集中传输第二保护信息；采用扩展子框满足接口板扩展，采用保护倒换方式避免出现信号盲区。对保护信号事件进行记录，在网管系统中建立档案，方便查询和分析事故。
2.2.3 SDH升级
首先是容量升级，也就是将STM-1升级到STM-4或者STM-16级别。其次，网络拓扑，升级终端复用器（TM），可以用上下分插复用器或数字交叉连接器等。SDH的设备出中继器外都可在线升级，且升级时不会对业务通信产生影响。
另外，值得注意的是，在SDH的应用当中，早期采用SDH组网的电力系统通信网络在上期的使用当中，暴露出来较多的问题。比如同地区电网存在独立的通信网且相互间没有直连通道；部分通信网未形成环网，自愈性不强，安全系数低；接口不足，扩展性不强，在电网调整时适应性较差；传输容量低等。基于此，组网优化十分有必要。而在优化组网时，首先应按照经济性原则进行考虑，在确保通信稳定、安全、可靠的情况下节约成本，提高经济效益。其次，优化前，针对现有通信网做好评估工作，通过调查光缆状况、业务路由等，分析业务需求、电网规划，确定组网结构和节点，并制定中远期目标，预测可能的业务流量和流向，以此来确定传输平面与业务通道。最后，对通信网的故障频发点进行针对性处理，解决突出问题，要注意的是在优化过程中应确保原有通信业务运行稳定，同时也要确保新业务能够正常接入，平稳的过渡。
3 结束语
随着人们生产、生活对电能的需求越来越强烈，同时电网也发展出相当大的规模，电网通信系统流通的信息量越来越大，对电网的自动化水平越来越高，特别是在智能电网当中，通信网络是智能电网的基础，也是确保电网安全、稳定、可靠运行的关键环节。SDH光纤通信网络因其容量大，传输速度快，可靠性、安全性、生存性高，标准统一，使用灵活等优点，在电网通信系统当中被广泛应用。
参考文献
[1]邢宁哲.电力光纤通信网的复杂网络特性实证分析（本期优秀论文）[J].光通信技术，2014（03）：1-4.
[2]尹继春，宋鑫峰.SDH和WDM光纤技术的应用与对比分析[J].电力系统通信，2011（03）：62-66.
[3]张辉，聂正璞，万莹.电力系统中光纤通信技术应用探讨[J].中国科技信息，2011（24）：89-90.
作者简介
何尚骏（1982-），男，福建省福州市人。大学本科学历。现为国网福州供电公司工程师。研究方向为电网通信（SDH、数据网、工业交换机、EPON）。
论文摘要：光电子器件和部件广泛应用于长距离大容量光纤通信、光存储、光显示、光互联、光信息处理、激光加工、激光医疗和军事武器装备，预期还会在未来的光计算中发挥重要作用。本文将介绍国内外光电子技术及光电子产业的发展。
如果说微电子技术推动了以计算机、因特网、光纤通信等为代表的信息技术的高速发展，改变了人们的生活方式，使得知识经济初见端倪，那么随着信息技术的发展，大容量光纤通信网络的建设，光电子技术将起到越来越重要的作用。美国商务部指出：“90年代，全世界的光子产业以比微电子产业高得多的速度发展，谁在光电子产业方面取得主动权，谁就将在21世纪的尖端科技较量中夺魁”。日本《呼声》月刊也有类似的评论：“21世纪具有代表意义 的主导产业，第一是光电子产业，第二是信息通信产业，第三是健康和福利产业……”，可以断言，光电子技术将继微电子技术之后再次推动人类科学技术的革命。
1 世界光电子技术和产业的发展
光纤通信技术的发展速度远远超过当初人们的预料，光纤已经成为通信网的重要传输媒介，现在世界上大约有60%的通信业务经光纤传输，到20世纪末将达到85%，但从目前光纤通信的整体水平来看，仍处于初级阶段，光纤通信的巨大潜力还没有完全开发出来。目前，各种新技术层出不穷，密集波分复用技术（DWDM，在同一根光纤内传输多路不同波长的光信号，以提高单根光纤的传输能力）、掺铒光纤放大器技术（EDFA，可将光信号直接放大，具有输出功率高、噪声小，增益带宽等优点）已取得突破性进展并得到广泛的应用。现在DWDM系统和光传输设备中，光电技术的比例将从过去比重不到10%达到90%。一种全新的、无需进行任何光电变换的光波通信——“全光通信”，由于波分复用技术和掺铒光纤放大器技术的进展，也日趋成熟，将在横跨太平洋和大西洋的通信系统上首次使用，给全球的通信业带来蓬勃生机。为此提供支撑的就是半导体光电子器件和部件。光电子器件和技术已形成一个快速增长的、巨大的光电子产业，对国民经济的发展起着越来越大的作用。美国光电子产业振兴协会估计，到2003年，光电子产业的总产值将达2000亿美元。
Internet应用的飞速增长对电信骨干网带宽提出越来越高的需求，为满足需求的增长，人们可以铺设更多的光纤，或靠提高单路光的信息运载量（现在主干网可以分别工作在2.5Gbps和10Gbps，并已有40Gbps的演示性设备）。但更主要的方法却是靠发展波分复用技术，增加光纤内通光的路数（光波分复用的实验记录已经达到2.64Tbps）。波分复用技术的普遍运用为光电子器件和部件提供了广阔的、快速增长的市场。无限战略公司的报告指出：“信号传输用 1.31μm和1.55μm激光器市场1999年达到13亿美元，比去年增加23%；1.48μm信号放大用激 光器1999年市场份额达到1.6亿美元，比去年增加33%；980nm信号放大用激光器销售额达2.9 亿美元，比去年增长121%。整个激光器市场的份额1999年达18亿美元，预期2003年将达到30 亿美元”。美国通信工业研究公司（CIR）的研究预测，北美市场光电子部件的市场规模将由目前的28亿美元增长到2003年的61亿美元，约每年增长18.5%。密集波分复用设备销售额也将从1998年的22亿美元增加到2004年的94亿美元。报告称虽然10年内全光通信还不会全面商业化，但是全光交换将在几年内成为市场主流，报告也指出尽管光学部件市场被大公司所占据，但仍有创新性公司进入的可能。
2 我国的光电子技术和产业
近10年来我国光电子技术研究在国家“863”计划和有关部门的支持下有了突飞猛进的进展，在很多领域同国外先进国家只有两三年的距离，个别领域还处于世界领先地位。
国内光电子有关产业基地在光电子器件、部件和子系统（如激光器、探测器、光收发模块、EDFA、无源光器件）等已经占领了国内较大的市场份额，初步具备同国外大公司竞争的能力，在毫无市场保护的情况下，靠自己的力量争得了一席之地，市场营销逐年有较大的增长，个别产品还取得国际市场相关产品中的销量最大的成绩。我国相应研究发展基地和本领域高 技术公司的许多产品填补了国内相关产品的空白，打破国外产品在市场上的垄断地位，同时争取进入国际市场。
掺铒光纤放大器（EDFA）是高速大容量光纤通信系统必需的关键部件，国内企业产品占国内市场40%的份额。我国也是目前国际上少数几个有能力研制PIC和OEIC的国家。808nm大功率激 光器及其泵浦的固体绿光激光器，670nm红光激光器已产品化和商品化并批量占领国际市场。国内移动通信的光纤直放站所用的光电器件，90%使用国产器件，国产1.55μmDFB激光器 战胜了国外器件，占领了100%的国内市场。
但是，我们应当认识到在我国光电子技术发展中，光电子器件、部件虽是光通信、光显示、光存储等高技术产业的关键部分，但在整个系统和设备成本中所占的比重较小，其产值较低，目前科研开发主要处于跟踪和小批量生产阶段，光电子产业所需的规模化、产业化生产技术目前还未有实质突破；国内研究生产的光电器件和部件有相当部分还未能满足整机和系统的要求，导致国外器件占据国内市场相当多的份额；在机制上仍未摆脱科研、生产、市场相互脱离的状况。
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