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导语:在激光通信技术论文的撰写旅程中,学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径,好期刊汇集了九篇优秀范文,愿这些内容能够启发您的创作灵感,引领您探索更多的创作可能。
1.1PDH光纤通信在铁路通信系统中的应用
光纤通信技术之所以在铁路通信系统里发挥重要作用,是因为当前对光纤通信技术的划分十分精细,在各个铁路通信系统里都会使用相应的光纤通信技术,达到最理想的通信效果。PDH光纤通信作为十分重要和关键的方面,能有效清除铁路通信系统里存在的隐患以及漏洞,确保铁路通信系统的正常与稳定。但PDH存在标准不一、复用结构过于复杂以及网络管理功能较弱的问题,所以其难以得到长远、有效的发展。
1.2SDH光纤通信在铁路通信系统中的应用
SDH光纤通信在铁路通信系统里的使用解决了PDH光纤通信使用存在的问题,并在此基础上有所突破,让铁路通信系统更加稳定和流畅。借助SDH设备构成的具备自愈保护作用的环网形式,能在传输媒体主要信号中断的时候自动利用自愈网及时恢复正常的通信状态。相较于与PDH技术,SDH技术有四个显著优点:一是网络管理能力更强;二是比特率和接口标准均统一,让各个厂家设备间的互联成为了可能;三是提出“自愈网”这一新理论,能在传输媒体主要信号中断时及时恢复正常;四是运用字节复接技术,简化网络各个支路信号。鉴于SDH光纤通信技术有诸多优点,所以在铁路通信网发展规划里,已经明确提出了要着重发展基于同步数字系列(SDH)基础上的传送网。就以xx铁路为例,该铁路基于新敷设20芯光缆里的其中4芯光纤基础上,开设SDH2.5Gb/s(1+1)光同步传输系统为长途传输网,在铁路的相应经过点均设置了SDH2.5Gb/sADM设备,并借助622Mb/s光口同接入层传输设备相连,发挥上联和保护作用。此外,还借助2芯光纤开设了SDH622Mb/s(1+0)光同步传输系统,将其作为当地的中继网,并在铁路相应经过点以及新开设的各个中间站和线路新设置了SDH622Mb/s设备。
1.3DWDM光纤通信在铁路通信系统中的应用
DWDM光纤通信技术是借助单模光纤宽带与损耗低的特点,由多个波长构成载波,许可各个载波信道能同时在同一条光纤里传输,如此一来,在给定信息传输容量的情况西夏,就能降低所需光纤的总量。使用DWDM技术,单根光纤能传输的最大数据流量可以高达400Gb/s。DWDM技术最显著的优点就是其协议与传输速度是没有关联的,以DWDM技术为基础的网络可以使用IP协议、以太网协议、ATM等进行数据传输,每秒处理数据流量在100Mb~2.5Gb之间。也就是说,以DWDM技术为基础的网络能在同一个激光信道上以各种传输速度传输各种类型的数据流量。当前,在国内铁路通信网里DWDM技术得到了广泛应用,其中沪杭-浙赣铁路干线就是国内第一条使用DWDM光纤传输系统的铁路。此外,京九、武广等铁路的DWDM光纤传输系统也在建设与使用中。就拿京九铁路来说,京九铁路线使用的是具有开放性的DWDM系统和设备,能兼容各种工作波长以及厂商的SDH设备。波道数量为16,波道速率基础为每秒2.5Gb,借助京九线20芯光缆里的2芯G.652单模光纤,使用单纤单向传输的方式,也就是说相同波长在两个方向上都能多次使用,光接口满足ITU-TG.692协议的标准。
2结语
1.1网络通信形式单工通信、半双工通信、全双工通信是网络通信的主要形式。其中,遥控器是单工通信的代表,发送者和接受者是固定的,数据只能由发送者向接受者传输;对讲机是半双工通信的代表,尽管能相互传输,但不能同时相互传输;移动电话是全双工通信的代表,数据既能双向传输,又能同时传输,是网络通信发展的产物。
1.2网络通信内容
1)数据通信利用数据通信能有效地实现信号的传输。数据通信大量应用在社会的各个领域,包括自动化技术、遥感技术、航空技术、军事技术、资源探测开发等方面,并且随着社会的发展,数据通信已逐步开始在人们的日常生活中普及开来,对人们的工作、学习、生活带来了翻天覆地的变化。数据通信功能的实现离不开软件和硬件的相互配合,主要内容有传输媒体、接口、数据链路复用、信号传输、数据链路控制和信号编码等。
2)网络连接通过连接介质,以某种方式把各种通信设备连接在一起形成一个庞大的结构体系是为网络连接。在网络连接这个体系中,连接介质、通信设备、通信技术、连接方法等各种要素相互影响、相互关联,具有分类多功能性和协调统一性。不同的连接介质其功能不同,不过都要具有可靠性,连接介质包括双绞线、微波、通信卫星、电缆、载波和光纤。就当前来看,连接介质受到材质、技术的影响,具有一定的局限性,不过随着社会的发展,我们可以找到更加可靠高效的介质。
3)协议网络协议并不同于我们日常生活中的口头协议、书面协议,它专指在通信过程中采用某种形式或方法。通过网络协议,可以对不同体系总体结构以及各不同层次分体结构继进行具体的分析和解析,已达到各体系相互连接的目的,保证结构的开放性和融合性。作为一个分散集合体,计算机网络就是通过网络协议形成的,在计算机网络各个末端连接着不同个体、不同位置的计算机。
4)安全防护计算机网络是由两个部分组成,即计算机网络和通信网络。通信网络的终端或信源就是计算机,能够进行有效地信息传输和交换。计算机通信网络安全是在了解计算机性质的基础上采取相应的防护措施进行计算机系统的全面保护,具体包括硬件、应用软件等,有效地防止非本用户使用服务,从而更好地维护系统的正常运行。在国外计算机通信网络安全的发展现状。较早的计算机通信网络安全研究是起于国外,并且具有很广泛的应用,在上个世纪的70年代,美国就研究出了“计算机保密模型”,并且在此理论的基础上又制定出了“可信计算机系统安全评估准则”,通过不断地完善,终于形成了安全信息系统结构的准则。后来又发现了状态机、模态逻辑以及代数工具等三种不同的分析方法,但是还存在着很多的问题。通过密码体制终于克服了网络信息系统密钥管理中的一大难题,为电子商务的安全性提供了有效地保障,随着计算机运算速度的不断提升,各种新的密码技术正不断地涌现出来,为建设完善的计算机通信网络安全系统做出了很大的贡献。在国内计算机通信网络安全的发展现状。我国的信息网络安全研究主要包括两种,即通信保密、数据保护。在计算机通信网络安全研究的过程中经历了很多的变革,先后出现了防火墙、安全网关、系统脆弱性扫描软件等,随着社会的不断发展,信息技术水平不断地提升,安全隐患越来越多,因此要不断地研究新的防护技术,确保信息网络技术的安全运行。目前我国的计算机通信网络安全研究正向完善安全体系结构、现代密码理论、信息分析及监控体系等方向发展,制作出具有系统性、完整性以及协同性的信息网络安全方案。不仅仅要满足对数据进行有效地处理和分析,而且还要加强保密体系的建设,不断地完善通信协议和通信软件系统,提升计算机内部管理人员的专业素质和技术水平,制定出完善的安全防护和等级鉴别方案,防止不法分子利用软件漏洞进行犯罪活动,影响到计算机通信网络技术的发展。
2光纤通信技术及通信信号
2.1光纤通信技术介绍随着科学技术的发展,光纤通信技术正逐步应用在通信领域中。相对于金属或其他电缆,光纤传输能力更强,数据传输能力不可同日而语,比如单模光纤已具有几十GHZkm的宽带。光纤产生数据具有较大的传输宽带,比如散波长窗口。光纤的通信功能是通过光纤的色散特性和光源的调制特性、调制方式实现的,不过由于终端设备的限制,光纤的优势并不能得到有效的发挥,在单波长光纤通信系统这种情况表现的更加明显。而大量的实验表明,密集波分复用技术能有效地利用光纤的宽带优势,可使得2.5Gbps~10Gbps单波长光纤通信增加至100Gbps,也就是说其传输容量可达单波长光纤通信的数十倍。
2.2光纤材料光导纤维即是我们常说的光纤,主要是由玻璃或塑料制成的,光在其中通过全反射能实现传导。生活中,我们常见的是玻璃制成的普通阶跃型光纤。而光子晶体光纤大多是由硅的合成物掺杂一些硅晶体做成的,在晶体内部有空气空洞。由于石英材质制成的光纤损耗很低,没千米不超过0.21dB,相对于其它介质结构,其产生的中继距离更远,是目前最实用的光纤。
2.3通信信号的衰弱和再生
1)通讯信号的衰弱造成通讯信号的衰弱的原因是多方面的,在通讯信号长距离传输的过程中,可以采用信号放大器来降低光波能耗损失的影响,但通讯信号的衰弱是不可避免的,造成通讯信号的衰弱的原因有:瑞立散射、物质吸收、米氏散射、连接器造成的损失,就算是性能的优越的石英光纤,其内部的杂质同样会增大可比系数,造成光波能耗损失。并且,光纤密度不均衡、接合技术不达标、光纤变形同样会引起通讯信号的衰弱。
2)通讯信号的再生技术由于通讯信号的衰弱,通讯信号的再生技术应运而生,能有效地避免由于通讯信号的衰弱所产矛盾的进一步酝酿和发展,保证通讯传输畅通无阻,避免严重事故的发生。通讯信号的再生技术泛指所有能弥补通讯信号的衰退的技术,再生技术的发展和应用降低通讯系统的运行成本。比如海底光纤,在应用在再生技术之前,主要是借助中继器来实现光纤传输,而中继器维护成本高昂,阻碍着海底光纤的普及,而再生技术的发展很好滴解决了这个问题。
3结束语
关键词:光纤通信技术特点发展趋势光纤链路现场测试
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。可以把光纤通信看成是以光导纤维为传输媒介的“有线”光通信。光纤由内芯和包层组成,内芯一般为几十微米或几微米,比一根头发丝还细;外面层称为包层,包层的作用就是保护光纤。实际上光纤通信系统使用的不是单根的光纤,而是许多光纤聚集在一起的组成的光缆。由于玻璃材料是制作光纤的主要材料,它是电气绝缘体,因而不需要担心接地回路;光波在光纤中传输,不会发生信息传播中的信息泄露现象;光纤很细,占用的体积小,这就解决了实施的空间问题。
2光纤通信技术的特点
2.1频带极宽,通信容量大。光纤的传输带宽比铜线或电缆大得多。对于单波长光纤通信系统,由于终端设备的限制往往发挥不出带宽大的优势。因此需要技术来增加传输的容量,密集波分复用技术就能解决这个问题。
2.2损耗低,中继距离长。目前,商品石英光纤和其它传输介质相比的损耗是最低的;如果将来使用非石英极低损耗传输介质,理论上传输的损耗还可以降到更低的水平。这就表明通过光纤通信系统可以减少系统的施工成本,带来更好的经济效益。
2.3抗电磁干扰能力强。石英有很强的抗腐蚀性,而且绝缘性好。而且它还有一个重要的特性就是抗电磁干扰的能力很强,它不受外部环境的影响,也不受人为架设的电缆等干扰。这一点对于在强电领域的通讯应用特别有用,而且在军事上也大有用处。
2.4无串音干扰,保密性好。在电波传输的过程中,电磁波的传播容易泄露,保密性差。而光波在光纤中传播,不会发生串扰的现象,保密性强。除以上特点之外,还有光纤径细、重量轻、柔软、易于铺设;光纤的原材料资源丰富,成本低;温度稳定性好、寿命长。正是因为光纤的这些优点,光纤的应用范围越来越广。
3不断发展的光纤通信技术
3.1SDH系统光通信从一开始就是为传送基于电路交换的信息的,所以客户信号一般是TDM的连续码流,如PDH、SDH等。伴随着科技的进步,特别是计算机网络技术的发展,传输数据也越来越大。分组信号与连续码流的特点完全不同,它具有不确定性,因此传送这种信号,是光通信技术需要解决的难题。而且两种传送设备也是有很大区别的。
3.2不断增加的信道容量光通信系统能从PDH发展到SDH,从155Mb/s发展到lOGb/s,近来,4OGB/s已实现商品化。专家们在研究更大容量的,如160Gb/s(单波道)系统已经试验成功,目前还在为其制定相应的标准。此外,科学家还在研究系统容量更大的通讯技术。
3.3光纤传输距离从宏观上说,光纤的传输距离是越远越好,因此研究光纤的研究人员们,一直在这方面努力。在光纤放大器投入使用后,不断有对光纤传输距离的突破,为增大无再生中继距离创造了条件。
3.4向城域网发展光传输目前正从骨干网向城域网发展,光传输逐渐靠近业务节点。而人们通常认为光传输作为一种传输信息的手段还不适应城域网。作为业务节点,既接近用户,又能保证信息的安全传输,而用户还希望光传输能带来更多的便利服务。
3.5互联网发展需求与下一代全光网络发展趋势近年来,互联网业发展迅速,IP业务也随之火爆。研究表明,随着IP业的迅速发展,通信业将面临“洗牌”,并孕育着新技术的出现。随着软件控制的进一步开发和发展,现代的光通信正逐步向智能化发展,它能灵活的让营运者自由的管理光传输。而且还会有更多的相关应用应运而生,为人们的使用带来更多的方便。
综上所述,以高速光传输技术、宽带光接入技术、节点光交换技术、智能光联网技术为核心,并面向IP互联网应用的光波技术是目前光纤传输的研究热点,而在以后,科学家还会继续对这一领域的研究和开发。从未来的应用来看,光网络将向着服务多元化和资源配置的方向发展,为了满足客户的需求,光纤通信的发展不仅要突破距离的限制,更要向智能化迈进。
4光纤链路的现场测试
4.1现场测试的目的对光纤安装现场测试是光纤链路安装的必须措施,是保证电缆支持网络协议的重要方式。它的目的在于检测光纤连接的质量是否符合标准,并且减少故障因素。:
4.2现场测试标准目前光纤链路现场测试标准分为两大类:光纤系统标准和应用系统标准。①光纤系统标准:光纤系统标准是独立于应用的光纤链路现场测试标准。对于不同的光纤系统,它的标准也不同。目前大多数的光纤链路现场检测应用的就是这个标准。②光纤应用系统标准:光纤应用系统标准是基于安装光纤的特定应用的光纤链路现场测试标准。这种测试的标准是固定的,不会因为光纤系统的不同而改变。
4.3光纤链路现场测试光纤通信应用的是光传输,它不会受到磁场等外界因素的干扰,所以对它的测试不同于对
普通的铜线电缆的测试。在光纤的测试中,虽然光纤的种类很多,但它们的测试参数都是基本一致的。在光纤链路现场测试中,主要是对光纤的光学特性和传输特性进行测试。光纤的光学特性和传输特性对光纤通信系统对光纤的传输质量有重大的影响。但由于光纤的特性不受安装的影响,因此在安装时不需测试,而是由生产商在生产时进行测试。
4.4现场测试工具①光源:目前的光源主要有LED(发光二极管)光源和激光光源两种。②光功率计:光功率计是测量光纤上传送的信号强度的设备,用于测量绝对光功率或通过一段光纤的光功率相对损耗。在光纤系统中,测量光功率是最基本的。光功率计的原理非常像电子学中的万用表,只不过万用表测量的是电子,而光功率计测量的是光。通过测量发射端机或光网络的绝对功率,一台光功率计就能够评价光端设备的性能。用光功率计与稳定光源组合使用,组成光损失测试器,则能够测量连接损耗、检验连续性,并帮助评估光纤链路传输质量。③光时域反射计:OTDR根据光的后向散射原理制作,利用光在光纤中传播时产生的后向散射光来获取衰减的信息,可用于测量光纤衰减、接头损耗、光纤故障点定位以及了解光纤沿长度的损耗分布情况等。从某种意义上来说,光时域反射计(OTDR)的作用类似于在电缆测试中使用的时域反射计(TDR),只不过TDR测量的是由阻抗引起的信号反射,而OTDR测量的则是由光子的反向散射引起的信号反射。反向散射是对所有光纤都有影响的一种现象,是由于光子在光纤中发生反射所引起的。
虽然目前光通信的容量已经非常大,但仍有大量应用能力闲置,伴随着社会经济和科学技术的进一步发展,对信息的需求也会随之增加,并会超过现在的网络承载能力,因此我们必须进一步努力研究更加先进的光传输手段。因此,在经济社会发展的推动下,光通信一定会有更加长久的发展。
参考文献:
[1]王磊,裴丽.光纤通信的发展现状和未来[J].中国科技信息.2006.(4).
[2]何淑贞,王晓梅.光通信技术的新飞跃[J].网络电信.2004.(2).
关键词:光纤通信技术特点发展趋势光纤链路现场测试
一、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。可以把光纤通信看成是以光导纤维为传输媒介的“有线”光通信。光纤由内芯和包层组成,内芯一般为几十微米或几微米,比一根头发丝还细;外面层称为包层,包层的作用就是保护光纤。实际上光纤通信系统使用的不是单根的光纤,而是许多光纤聚集在一起的组成的光缆。由于玻璃材料是制作光纤的主要材料,它是电气绝缘体,因而不需要担心接地回路;光波在光纤中传输,不会发生信息传播中的信息泄露现象;光纤很细,占用的体积小,这就解决了实施的空间问题。
二、光纤通信技术的特点
2.1频带极宽,通信容量大。光纤的传输带宽比铜线或电缆大得多。对于单波长光纤通信系统,由于终端设备的限制往往发挥不出带宽大的优势。因此需要技术来增加传输的容量,密集波分复用技术就能解决这个问题。
2.2损耗低,中继距离长。目前,商品石英光纤和其它传输介质相比的损耗是最低的;如果将来使用非石英极低损耗传输介质,理论上传输的损耗还可以降到更低的水平。这就表明通过光纤通信系统可以减少系统的施工成本,带来更好的经济效益。
2.3抗电磁干扰能力强。石英有很强的抗腐蚀性,而且绝缘性好。而且它还有一个重要的特性就是抗电磁干扰的能力很强,它不受外部环境的影响,也不受人为架设的电缆等干扰。这一点对于在强电领域的通讯应用特别有用,而且在军事上也大有用处。
2.4无串音干扰,保密性好。在电波传输的过程中,电磁波的传播容易泄露,保密性差。而光波在光纤中传播,不会发生串扰的现象,保密性强。除以上特点之外,还有光纤径细、重量轻、柔软、易于铺设;光纤的原材料资源丰富,成本低;温度稳定性好、寿命长。正是因为光纤的这些优点,光纤的应用范围越来越广。
三、不断发展的光纤通信技术
3.1SDH系统光通信从一开始就是为传送基于电路交换的信息的,所以客户信号一般是TDM的连续码流,如PDH、SDH等。伴随着科技的进步,特别是计算机网络技术的发展,传输数据也越来越大。分组信号与连续码流的特点完全不同,它具有不确定性,因此传送这种信号,是光通信技术需要解决的难题。而且两种传送设备也是有很大区别的。
3.2不断增加的信道容量光通信系统能从PDH发展到SDH,从155Mb/s发展到lOGb/s,近来,4OGB/s已实现商品化。专家们在研究更大容量的,如160Gb/s(单波道)系统已经试验成功,目前还在为其制定相应的标准。此外,科学家还在研究系统容量更大的通讯技术。
3.3光纤传输距离从宏观上说,光纤的传输距离是越远越好,因此研究光纤的研究人员们,一直在这方面努力。在光纤放大器投入使用后,不断有对光纤传输距离的突破,为增大无再生中继距离创造了条件。
3.4向城域网发展光传输目前正从骨干网向城域网发展,光传输逐渐靠近业务节点。而人们通常认为光传输作为一种传输信息的手段还不适应城域网。作为业务节点,既接近用户,又能保证信息的安全传输,而用户还希望光传输能带来更多的便利服务。
3.5互联网发展需求与下一代全光网络发展趋势近年来,互联网业发展迅速,IP业务也随之火爆。研究表明,随着IP业的迅速发展,通信业将面临“洗牌”,并孕育着新技术的出现。随着软件控制的进一步开发和发展,现代的光通信正逐步向智能化发展,它能灵活的让营运者自由的管理光传输。而且还会有更多的相关应用应运而生,为人们的使用带来更多的方便。
综上所述,以高速光传输技术、宽带光接入技术、节点光交换技术、智能光联网技术为核心,并面向IP互联网应用的光波技术是目前光纤传输的研究热点,而在以后,科学家还会继续对这一领域的研究和开发。从未来的应用来看,光网络将向着服务多元化和资源配置的方向发展,为了满足客户的需求,光纤通信的发展不仅要突破距离的限制,更要向智能化迈进。
四、光纤链路的现场测试
4.1现场测试的目的对光纤安装现场测试是光纤链路安装的必须措施,是保证电缆支持网络协议的重要方式。它的目的在于检测光纤连接的质量是否符合标准,并且减少故障因素。
4.2现场测试标准目前光纤链路现场测试标准分为两大类:光纤系统标准和应用系统标准。①光纤系统标准:光纤系统标准是独立于应用的光纤链路现场测试标准。对于不同的光纤系统,它的标准也不同。目前大多数的光纤链路现场检测应用的就是这个标准。②光纤应用系统标准:光纤应用系统标准是基于安装光纤的特定应用的光纤链路现场测试标准。这种测试的标准是固定的,不会因为光纤系统的不同而改变。
4.3光纤链路现场测试光纤通信应用的是光传输,它不会受到磁场等外界因素的干扰,所以对它的测试不同于对普通的铜线电缆的测试。在光纤的测试中,虽然光纤的种类很多,但它们的测试参数都是基本一致的。在光纤链路现场测试中,主要是对光纤的光学特性和传输特性进行测试。光纤的光学特性和传输特性对光纤通信系统对光纤的传输质量有重大的影响。但由于光纤的特性不受安装的影响,因此在安装时不需测试,而是由生产商在生产时进行测试。
4.4现场测试工具①光源:目前的光源主要有LED(发光二极管)光源和激光光源两种。②光功率计:光功率计是测量光纤上传送的信号强度的设备,用于测量绝对光功率或通过一段光纤的光功率相对损耗。在光纤系统中,测量光功率是最基本的。光功率计的原理非常像电子学中的万用表,只不过万用表测量的是电子,而光功率计测量的是光。通过测量发射端机或光网络的绝对功率,一台光功率计就能够评价光端设备的性能。用光功率计与稳定光源组合使用,组成光损失测试器,则能够测量连接损耗、检验连续性,并帮助评估光纤链路传输质量。③光时域反射计:OTDR根据光的后向散射原理制作,利用光在光纤中传播时产生的后向散射光来获取衰减的信息,可用于测量光纤衰减、接头损耗、光纤故障点定位以及了解光纤沿长度的损耗分布情况等。从某种意义上来说,光时域反射计(OTDR)的作用类似于在电缆测试中使用的时域反射计(TDR),只不过TDR测量的是由阻抗引起的信号反射,而OTDR测量的则是由光子的反向散射引起的信号反射。反向散射是对所有光纤都有影响的一种现象,是由于光子在光纤中发生反射所引起的。
虽然目前光通信的容量已经非常大,但仍有大量应用能力闲置,伴随着社会经济和科学技术的进一步发展,对信息的需求也会随之增加,并会超过现在的网络承载能力,因此我们必须进一步努力研究更加先进的光传输手段。因此,在经济社会发展的推动下,光通信一定会有更加长久的发展。
参考文献:
[1]王磊,裴丽.光纤通信的发展现状和未来[J].中国科技信息.2006.(4).
[2]何淑贞,王晓梅.光通信技术的新飞跃[J].网络电信.2004.(2).
【关键词】 卫星通讯 发展方向 发展前景
一、卫星通讯的当前情况
1964年,国际通讯卫星组织INTEL-SAT在美国总部成立,同年发射了地球上有史以来第一颗商用卫星,经过大半个世纪的不断发展的壮大,相比较二十世纪五十年代的卫星通讯,如今的卫星通讯取得了许多突破性进展。卫星通讯被大范围的应用于农业、商业和军事等各个与我们息息相关的方面。在日常生活中,卫星通讯占据了很高的地位,例如精彩绝伦语音广播和电视广播都是靠卫星通讯提供技术支持,为偏远地区提供了必不可少的通信,也为发生了严重自然灾害的地方提供了紧急通信,并为各种重大事件提供了及时的实况直播。
总之,为人们日常的生活提供了巨大便利。在军事领域,卫星通讯也发挥着巨大能力。新世纪的到来,科学技术得到了前所未有的发展,生产力也随之增长,这也为卫星通讯技术的发展提供了强有力的理论支撑和科技帮助。
二、卫星通讯新技术
2.1星上信号处理
早期,采用透明转发器实现中级传输是GEO卫星通讯的常用手段,用户可以根据自身需要,租用不同频率的转发器,有较强的灵活性是这种信道资源的一项优势。
2.2星上交换
支持星上交换是OBP最重要的一个作用。其中,再生式的OBP由于其能获得各路信号所传输的数据流,能支持任何方式的交换,比如程控电路交换、ATM交换和IP交换等等。特别是,IP交换的技术若能在星上实现,那么地面因特网和卫星网之间的链接就会变得非常简单和方便。
2.3空间激光通信技术
空间激光通信技术是一项用激光束作为载体在自由空间进行通信的技术,既可作为卫星与地面之间的通信链路,也可以作为卫星与卫星之间的告诉传输链路。但由于前者在存在较浓的云雾或降雨的情况下,无法完成正常的通信,所以空间激光通信技术作为卫星与地面的通信链路时,信息传输的速率不太高。此技术将携带信息的电信号调制到光束上发送,通过初定位和调整,再经过光束的捕获、瞄准和跟踪,在通信的两端建立起光链路,从而进行信息传递。
三、卫星通信技术发展前景
骨干网由计算机局域网、有线电视网以及有线电信网三部分融合组成,除此之外,地面移动通信蜂窝网通过其自身的无线核心网与骨干网进行互联,卫星通讯网也通过无线核心网与骨干网建立了链接。近几年,IP化是大势所趋,正是由于卫星通讯不断IP化,各种各样的不同性质与不同业务的卫星通讯终端都变成了类似的因特网接入设备,由此可见一斑。需要指出的是,@里所说的IP化不代表卫星通讯网内部的传输和交换全部实现IP化,而是将其特别的传输和交换方式保留,这样对于发挥卫星通讯的特点而获得更高的卫星资源利用率和达到更高水平的业务质量都更有利。随着Ka频段的LEO卫星群蜂窝网的不断发展,使得频率资源和通信容量大幅度增长,同时,也在一定程度上降低了用户终端的成本,卫星通讯无线覆盖的优势也得以体现,基于此,卫星通讯技术在国际民用通信市场上占据了一席之位。但是,在我国情况有所不同,原因在于相比于国外大多数国家,我国的4G地面蜂网在我国民用通信市场上占有很大比例,使得卫星通信接入互联网的竞争力远不如4G。
根据我国目前的情况,卫星通讯技术可实现的可用频率的地域覆盖密度,相比4G的地域覆盖密度,要低好几个数量级。
数字通信和个人通信的飞快发展。在移动卫星通讯中,中低轨卫星通讯有很大的发展前景,能为未来“全球个人通讯”的实现助力,使得人们真正地进入个人通信时代。伴随卫星通信容量和速率的持续增加,以及先进的数字通讯技术的不断影响,数字卫星广播的数量的质量都得到了很大改善,卫星电视广播业务的空间有十分充足,人们的文化生活水平也得到了提高。
通信卫星的功能随着卫星高新技术的不断出现、推广和利用而扩大,所应用的领域也正在不断扩宽。在二十一世纪,卫星通讯将拥有更广阔的发展空间,并占据更加重要的地位。与光纤通信一起,发展成为一项供未来人类通信的最为重要的手段。
参 考 文 献
Abstract: There is more emphasis on scientific research than teaching in current universities. In fact, teaching and research reinforceeach other. This article briefly analyzes the reasons why most universities focus on scientific research and underestimate teaching. Some methods on reinforcing teaching and research mutually are provided based on teaching of optoelectronics-related courses in Huaihai Institute of Technology. Initial teaching results show several methods on integrating scientific research into teaching can improve the training of the talents of the photoelectric information technology. Meanwhile, the teaching process has brought a lot of inspiration to the teachers' scientific research. To a certain extent, we obtain the improvement on scientific research and teaching at the same time.
关键词:教研相长;方法;例子;光电子类课程
Key words: reinforcing teaching and research mutually;methods;example;optoelectronics-related courses
中图分类号:G640 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2015)30-0172-02
0 引言
中国近代力学之父、著名的科学家钱伟长院士在谈论教学与科研的关系时说:“大学必须拆除教学与科研之间的高墙,教学没有科研做底蕴,就是一种没有观点的教育,没有灵魂的教育。”教学是科研的前提和基础条件,科研是提高教育质量和层次的关键,二者相互支撑、相辅相成。但是,当前对于大部分高校来说,教学和科研之间存在的主要问题在于过于重视科研。本文首先简单分析造成这种重科研、轻教学的原因,然后以淮海工学院电子工程学院的光电子类课程教学为例初步探讨教研相长的具体实现途径。相应的研究成果可以在其他工科专业教师中推广,以帮助他们在教学方面和科研方面都取得好的效果。
1 重科研、轻教学原因分析
目前造成大部分高校重科研、轻教学的原因是多方面的,大致可以总结为以下几点:
1.1 与大学教师所处的大环境有关
“目前社会上有很多人认为,我国高校和世界一流大学的差距主要是科研水平低、师资差。包括时下流行各种“高校排行榜”,也多以科研为主要指标”[1],而教学的实际效果对于学校的综合排名则无足轻重。如,时下流行的“武书连2015中国734所大学教师学术水平排行榜”[2]。那些科研搞得好、综合排名靠前的高校,其知名度也高。在这种情况下,高校为了自身的生存与发展,学校投入大量人力、财力力争在科研上有所突破。作为高校一分子的大学教师自然也不可能置身世外。
1.2 与我国现行的职称评审制度有关
目前我国大学教师的职称评审,实际上主要依据的是科研, 包括有没有科研论文、论著,有没有科研立项和科研成果。如评讲师、副教授、教授要多少篇论文,什么级别的论文,论著要有多少字,什么级别的立项和成果等。教学在职称评审中虽然也受重视,作了许多规定,但大都显得笼统模糊,而且缺乏可操作性。教学水平的高低和教学效果的好坏对教师职称的评审几乎没有什么影响。
1.3 与学校的实际情况有关
有一部分教师,尤其是青年教师,几乎很少主持或参与科研工作,这在淮海工学院非常普遍。不参与科研工作则容易造成理论与实践脱节,除了不能提高自己的科研能力,也不利于教学能力和教学效果的提高[3]。这其中部分原因是由于这些教师教学任务繁重,还有一些承担行政工作;同时没有良好的科研团队,形不成一个良好的科研氛围,而不能提供有效的科研条件让他们从事科研工作。
上述几种情况造成科研与教学分离,更难做到相辅相成,共同进步。作为一名普通的高校教师,自然无法去改变整个社会的大环境,也无法撼动现有的职称评审制度,但从大学教师的自身职责来看,我们不仅需要承担教书育人的工作,还需要承担一定的科研任务。同时做好科研与教学是每一位高校教师的职责所在。因此教学和科研孰重孰轻,如何处理好教学工作和科研工作的关系以及如何把自己的科研和教学很好地结合,对于教师自身非常重要。
2 教研相长途径初步探索
本节从普通高校教师角度出发,探索如何处理好教学与科研之间的关系,如何把科学研究应用到教学实践,以做到教研相长。下面分别从专业建设、人才培养及教师的教学和科研能力提高三个方面,以淮海工学院电子工程学院光电子类课程教学为例探讨教学相长的方法和途径。
2.1 专业建设方面
目前淮海工学院电子工程学院的电子科学与技术、测控技术与仪器等专业仅有7年的历史,虽已初具规模,但课程体系与专业建设仍需进一步完善和优化。以光波为信息载体的检测、控制技术、仪器系统、精密测试等内容是电子科学与技术、仪器科学与技术学科中的重要内容。
根据相关专业领域教师的科研基础,本课题组首先对电子工程学院的光电子类课程(光电子技术基础、光电传感与检测技术、光纤通信技术等)实施了教改研究,包括课程体系与教学大纲完善,加深了理论与实践的结合,即将教师的科研新成果融入理论和实验教学,并利用教师科研条件进行直观教学,这样既培养了学生动手能力,也促进了学生对理论知识学习的兴趣。
如,电子工程学院建有自适应光学实验室,是相关任课教师的科研平台。自适应光学技术是一门可以让光波适应外界变化而被能动控制的技术,也可以理解为光学中的自动化技术,集科学性和工程性为一体。相关专业学生已经学习过自动控制原理,对常规的液位、流量等过程控制非常熟悉,但对“光波”这样一个看得见摸不着的物理现象该如何完成控制呢?学生们非常好奇。通过分批次带领相关专业学生亲自动手完成光电成像校正实验,学生既加深了对光信号传输、光电信息转换及光电检测等方面知识的理解,又巩固和拓展了以前学习的自动控制相关理论知识的应用,学习到了教材中没有学到的内容,进一步扩大了学生的知识面,学生反馈非常好。
对于一些不具备实验条件的重点实验内容,由于实验条件比较苛刻,部分光电现象在实际实验中不明显,难以观察;另外也因为实验仪器有限,学生无法通过实验观察到所有的实验现象。针对这种现状,利用了科研过程中获得的数值仿真能力,帮助学生实现虚拟实验。
2.2 人才培养方面
通过科研与教学的有机结合,提高高等学校的教学质量,从而培养出新形势下的“综合型、应用型”人才。注重因材施教,将学有所长的学生引入到教师的科研项目中。通过教学改革,重点突出相关专业中的光电检测方法、光电系统研制与工程应用的能力培养,强调学生实践动手能力与创新意识的培养,使之成为应用型和创新型高级人才。在这个过程当中,学生除了实践书本知识外,还能在科研小组中学会分工及团队协作,为将来攻读研究生或进入相关企业累积经验。
本课题组已承担和参与国家及省市级科研项目多项,通过光电检测和光电子技术课程的学习,已有相关专业的多名学生主动要求参与到教师的科研项目中来。喜欢编程的学生让他们完成实验平台的软件建设,喜欢摆弄光电子器件的学生让他们完成硬件平台的搭建,爱动脑筋的学生让他们直接参与到教师科研课题的实验,和相关教师一起分析实验中出现的问题并解决它们。通过相关科研项目的训练,将科研渗透到教学内容中,培养了学生的创新能力、创新精神以及科研素养。
在2013-2015期间,多名相关专业学生有了参与教师科研项目的经历之后,积极申报各级创新项目。目前,已有多个光电子之创新项目获得校内立项。同时,淮海工学院电子工程学院已有多名毕业生进入光电专业研究生阶段的学习,如太原理工大学物电学院、中国科学院光电技术研究所等,开始了他们人生新的篇章。
2.3 提升教师教学与科研能力方面
教师一方面通过专业知识学习、关注本领域最新研究成果来提高自身业务能力,又通过教学工作,学习最新研究成果并有意识地积累未知问题、认真思考教学过程中学生所提出的疑问,进一步激发科研热情,并帮助了科研选题。
教学内容的主体是“基本理论、基本知识、基本技能”,但是,课堂教学除了围绕基本理论和概念进行外,还要注重科研成果和科技最新发展动态的渗透。让学生了解学科前沿的概况及其发展动态,开阔视野,启迪思维,进一步拓宽学生的知识面。并且使学生能够认识到,基础知识不仅仅是概念理论和公式,更是实际应用中的产品和解决实践问题的手段,以此提高学生的学习兴趣,同时使学生更容易接受抽象的理论知识。
如,教师分别在每学期开始和结束时举办了激光和光电子领域的最新研究成果或相关专题讲座,既提升了自身的业务能力,又达到了教书育人的效果。开学初的专题讲座有助于引领学生对光电子技术领域的兴趣,讲座的内容从围绕人们把光波作为一种载波进行信息传递开始一直到现阶段的激光通信、激光武器等。讲座结束,学生对光电子技术充满了好奇,这为学生学好光电子课程打下了良好的基础。学期结束时专门对学生比较感兴趣的以及近期比较热门的激光3D打印技术从原理到应用及未来发展趋势进行了一次专题讲座,扩大了学生的视野。
又如,基于光电子类课程涵盖知识面广、理论与应用相结合的特点,针对一些典型知识点,为加深学生理解,设置专题讨论课,鼓励学生课前主动查找相关文献,让学生事先做好研讨准备,写好研讨提纲。在课堂上进行交流、讨论,培养学生的表达能力、思维能力、分析能力,让学生充分发表不同意见。学期过程中,这样的专题讨论课进行了2次,学生提出的问题给了相关教师的科研很大的启发。
专题讲座和讨论形式的授课方式深受学生欢迎,教学效果好,学生评教均在90分以上,学生深受其益。课题组教师通过上述教学活动充分认识到要通过高水平科学研究苦练真功夫,又要通过钻研教学规律来加强组织教学的能力,从而真正做到科学研究和教学育人互相促进。
3 结束语
“教研相长”虽是一个老话题,但目前社会大环境中面临的“重研轻教”现象使得我们有必要对这个老话题展开新的研究。如何加强教学与科研的联系、在科学研究中如何开展教学活动以使得科研成果能够支持教学改革、并使得教学与科研互相促进是每一个高校教师的职责。本文以淮海工学院电子工程学院光电子类课程教改为例,分别从专业课程建设、人才培养、教学和科研能力提升等方面初步探讨了实现教研相长的一般化途径。改革的结果表明以上为今后存在这方面困惑的青年教师提供有价值的参考。
参考文献:
[1]张志峰,杨婷.“重研轻教”不可取(关注“朱淼华现象”)[N].人民日报,2005-11-28(11).