發(fā)布時(shí)間：2023-03-17 18:00:24
序言：寫作是分享個(gè)人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的光傳輸通信技術(shù)論文樣本，期待這些樣本能夠?yàn)槟峁┴S富的參考和啟發(fā)，請(qǐng)盡情閱讀。
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，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)?，F(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)。
二、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?，因此真正的全光網(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。
三、結(jié)語(yǔ)
關(guān)鍵詞：光纖 通信 信息 技術(shù)
光纖通信就是利用光導(dǎo)纖維傳輸信號(hào),以實(shí)現(xiàn)信息傳遞的一種通信方式。光導(dǎo)纖維通信簡(jiǎn)稱光纖通信?？梢园压饫w通信看成是以光導(dǎo)纖維為傳輸媒介的“有線”光通信。實(shí)際上光纖通信系統(tǒng)使用的不是單根的光纖,而是許多光纖聚集在一起的組成的光纜。隨著信息科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,光纖通信技術(shù)越來(lái)越受到人們的重視,并逐步地開始普及。究竟什么是光纖通信呢？簡(jiǎn)單地說(shuō),光纖通信就是利用光作為信息載體、以光纖作為傳輸?shù)耐ㄐ欧绞健：鸵酝耐ㄐ欧绞讲煌?光纖的材料是玻璃的,因其是電氣絕緣體,不需要擔(dān)心接地回路,所以光纖之間的串繞非常小;光纖通信系統(tǒng)的通信載體是光波,它的頻率要比以往的電波高得多,再加上光纖又比同軸電纜或?qū)Рü艿膿p耗低得多,光纖通信的容量要比微波通信大幾十倍,光纖的芯很細(xì),由多芯組成光纜的直徑也很小,因此光纖通信的傳輸系統(tǒng)所占空間較小,很好地解決了地下管道擁擠的問(wèn)題;另外,光波在光纖中傳輸,還不會(huì)因?yàn)楣庑盘?hào)泄漏而擔(dān)心傳輸?shù)男畔⒈蝗烁`聽,可謂好處多多。
1、光纖通信的發(fā)展歷程
1966年,美籍華人高錕同霍克哈姆發(fā)表了關(guān)于傳輸介質(zhì)新概念的論文,這篇論文具有劃時(shí)代的意義,它奠定了利用光纖進(jìn)行通信的基礎(chǔ),指明了利用光纖進(jìn)行通信的可能性。1970年,美國(guó)康寧公司成功了研制出了損耗20dB/km的石英光纖。促使光纖通信研究的進(jìn)一步發(fā)展。1976年,NTT公司繼續(xù)將光纖損耗度降低,達(dá)到了0.47dB/km。1977年,美國(guó)首先推出了用多模光纖進(jìn)行光纖通信實(shí)驗(yàn)。實(shí)現(xiàn)了第一代光纖通信系統(tǒng)。1981年,實(shí)現(xiàn)了第二代光纖通信系統(tǒng)。1984年,實(shí)現(xiàn)了第三代光纖通信系統(tǒng)。80年代后期,實(shí)現(xiàn)了第四代光纖通信系統(tǒng)。而后,利用光波分復(fù)用提高速率,利用光波來(lái)增長(zhǎng)傳輸距離的系統(tǒng),即第五代光纖通信系統(tǒng)。
2、光纖通信技術(shù)的特點(diǎn)
2.1 大容量、高速度
光纖通信的第一特點(diǎn)就是容量大,光纖比銅線或電纜有大得多的傳輸帶寬,雖然現(xiàn)在的單波長(zhǎng)光纖通信系統(tǒng)由于終端設(shè)備的電子瓶頸效應(yīng)而不能發(fā)揮光纖帶寬大的優(yōu)勢(shì),但是經(jīng)過(guò)一系列的技術(shù)處理,單波長(zhǎng)光纖通信系統(tǒng)的傳輸容量也在大幅增加,目前,光纖的傳輸速率一般在2.5Gbps 到10Gbps,還有很大的擴(kuò)展空間。
2.2 損耗低
和以往的任何傳輸方式相比,光纖傳輸?shù)膿p耗都是最低的,目前,商品石英光纖損耗可低于0～20dB/km,隨著科技的進(jìn)步,將來(lái)采用非石英系統(tǒng)極低損耗光纖,那么,它的損耗可能更低,這就意味著通過(guò)光纖通信系統(tǒng)可以跨越更大的無(wú)中繼距離,這無(wú)疑就減少了中繼站數(shù)目,成本也就可以大幅降下來(lái)。
2.3 保密性好
大家都知道,電波傳輸時(shí)容易出現(xiàn)電磁波的泄漏,保密性差,而光波在光纖中傳輸,光信號(hào)被完善地限制在光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)中,泄漏的射線則被環(huán)繞光纖的不透明包皮所吸收,不會(huì)出現(xiàn)泄漏,因而光纖通信不會(huì)造成串音,也不會(huì)被竊聽,保密性非常好。
2.4 抗電磁干擾能力強(qiáng)
光纖材料由石英制成的,不僅絕緣性好,抗腐蝕,更重要的是抗電磁干擾能力強(qiáng),它既不受雷電、電離層和太陽(yáng)黑子的變化和活動(dòng)的干擾,也不受人為釋放的電磁干擾,可以與高壓輸電線平行架設(shè)或與電力導(dǎo)體復(fù)合構(gòu)成復(fù)合光纜,也特別適合于軍事應(yīng)用。
另外,光纖還有很多其他的優(yōu)點(diǎn),比如光纖徑細(xì)、輕柔、易于鋪設(shè),其原料資源豐富,成本低,其自身溫度穩(wěn)定性好、壽命長(zhǎng)等等,這些特點(diǎn)決定了光纖將在各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
3、光纖通信技術(shù)的應(yīng)用
3.1 光纖通信技術(shù)的分類
(1)光纖傳感技術(shù)。因?yàn)楣饫w傳感器具有耐腐蝕、寬頻帶、防爆性、體積小、耗電少的優(yōu)點(diǎn),所以其可分為功能型傳感器和非功能型傳感器;(2)波分復(fù)用技術(shù)。根據(jù)每一信道光波的頻率不同,利用單模光纖低損耗區(qū)帶來(lái)的巨大寬帶資源,可以將光纖的低損耗窗口劃分成為若干個(gè)信道,采用分波器來(lái)實(shí)現(xiàn)不同光波的耦合與分離;(3)光纖接入技術(shù)。光纖接入技術(shù)的應(yīng)用十分廣泛,已經(jīng)應(yīng)用到千家萬(wàn)戶。光纖接入技術(shù)不僅僅可以解決窄帶的業(yè)務(wù),也可以解決多媒體圖像等業(yè)務(wù)。
3.2 光纖通信技術(shù)的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用
現(xiàn)今,我國(guó)的光纖通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展十分迅速,尤其是廣播電視網(wǎng)、電信干線傳輸網(wǎng)、電力通信網(wǎng)等發(fā)展極其迅速,使得對(duì)于光纖光纜的需求量急劇地增加。因?yàn)閺V電綜合信息網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大和系統(tǒng)的復(fù)雜難度的提升,讓我們?cè)趯?duì)于全網(wǎng)的管理和維護(hù)以及設(shè)備故障的判定等問(wèn)題上存在著很大的難度。為了解決以上存在的問(wèn)題,采用了ATM+或者是SDH+光纖組成寬帶數(shù)字傳輸系統(tǒng)。對(duì)于這個(gè)傳輸網(wǎng),我們可以采用環(huán)網(wǎng)傳輸系統(tǒng),也可以采用鏈路系統(tǒng)或者是用它們組成的各種不同形式滿足不同需要的符合網(wǎng)絡(luò)。我們可以采用寬帶傳輸系統(tǒng),可以將通道設(shè)置為廣播的方式,這樣的話,可以讓人們?cè)谌魏蔚胤蕉伎梢詫?duì)同樣的電視節(jié)目進(jìn)行下載,也可以讓工作人員對(duì)下載的權(quán)限進(jìn)行統(tǒng)一設(shè)置,更有利于管理。在全國(guó)各地目前已經(jīng)具有基本規(guī)模的有線電視網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上,寬帶多媒體傳輸網(wǎng)絡(luò)是比較容易實(shí)現(xiàn)的。我們可以通過(guò)數(shù)據(jù)通道或者是電信網(wǎng)中的語(yǔ)音通道來(lái)形成上行信號(hào),也可以通過(guò)語(yǔ)音接入系統(tǒng)來(lái)完成上行信號(hào)的傳送。
4、光纖通信技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)
4.1 向超高速、超大容量發(fā)展
目前10Gbps系統(tǒng)已開始大批量裝備網(wǎng)絡(luò),在理論上,基于時(shí)分復(fù)用的高速系統(tǒng)的速率還有望進(jìn)一步提高,例如在實(shí)驗(yàn)室傳輸速率已能達(dá)到4OGbps,然而,采用電的時(shí)分復(fù)用來(lái)提高傳輸容量的作法已經(jīng)接近硅和鎵砷技術(shù)的極限,電的40Gbps系統(tǒng)在性能價(jià)格比及在實(shí)用中是否能成功也還是個(gè)未知因素,可以說(shuō)采用電的時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)的擴(kuò)容潛力已盡,然而光纖的200nm可用帶寬資源僅僅利用了不到1％,99％的資源尚待發(fā)掘。于是人們將目光轉(zhuǎn)向波分復(fù)用,采用波分復(fù)用系統(tǒng)可以將光纖容量迅速擴(kuò)大幾倍乃至上百倍,可以大大降低成本,可以方便快捷的引入寬帶新業(yè)務(wù),有望實(shí)現(xiàn)光聯(lián)網(wǎng),基于此,近幾年波分復(fù)用系統(tǒng)發(fā)展十分迅速,預(yù)計(jì)不久實(shí)用化系統(tǒng)的容量即可達(dá)到1Tbps的水平。
4.2 實(shí)現(xiàn)光聯(lián)網(wǎng)的全面發(fā)展
盡管波分復(fù)用系統(tǒng)技術(shù)有諸多好處,但依舊是以點(diǎn)到點(diǎn)通信為基礎(chǔ)的系統(tǒng),其靈活性和可靠性還不夠理想,如果在光路上也能實(shí)現(xiàn)類似SDH 在電路上的分插功能和交叉連接功能的話,無(wú)疑將增加新一層的威力。根據(jù)這一基本思路,光的分插復(fù)用器（OADM）和光的交叉連接設(shè)備（OXC）均已在實(shí)驗(yàn)室研制成功,并已投入商用。實(shí)現(xiàn)光聯(lián)網(wǎng)的基本目的是:(1)實(shí)現(xiàn)超大容量光網(wǎng)絡(luò);(2)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展性,允許網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)數(shù)和業(yè)務(wù)量的不斷增長(zhǎng);(3)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)可重構(gòu)性,達(dá)到靈活重組網(wǎng)絡(luò)的目的;(4)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的透明性,允許互連任何系統(tǒng)和不同制式的信號(hào);(5)實(shí)現(xiàn)快速網(wǎng)絡(luò)恢復(fù),恢復(fù)時(shí)間可達(dá)100ms。光聯(lián)網(wǎng)的全面發(fā)展將對(duì)21世紀(jì)的中國(guó)產(chǎn)生重要的影響。
4.3 新一代的光纖
近幾年來(lái)隨著IP 業(yè)務(wù)量的爆炸式增長(zhǎng),傳統(tǒng)的單模光纖已暴露出力不從心的態(tài)勢(shì),目前已出現(xiàn)了兩種不同的新型光纖,即非零色散光纖（G.655光纖）和無(wú)水吸收峰光纖（全波光纖）。
4.3.1 新一代的非零色散光纖
非零色散光纖（G.655光纖）的基本設(shè)計(jì)思想是在1550 窗口工作波長(zhǎng)區(qū)具有合理的較低色散,足以支持10Gbps的長(zhǎng)距離傳輸而無(wú)需色散補(bǔ)償,從而節(jié)省了色散補(bǔ)償器及其附加光放大器的成本;同時(shí),其色散值又保持非零特性,具有一起碼的最小數(shù)值（如2ps/（nm.km）以上）,足以壓制四波混合和交叉相位調(diào)非線性影響,適宜開通具有足夠多波長(zhǎng)的DWDM系統(tǒng),同時(shí)滿足TDM和DWDM兩種發(fā)展方向的需要。
4.3.2 全波光纖
與長(zhǎng)途網(wǎng)相比,城域網(wǎng)面臨更加復(fù)雜多變的業(yè)務(wù)環(huán)境,要直接支持大用戶,因而需要頻繁的業(yè)務(wù)量疏導(dǎo)和帶寬管理能力,顯然開發(fā)具有盡可能寬的可用波段的光纖成為關(guān)鍵。全波光纖就是在這種形勢(shì)下誕生的,全波沒有了水峰,光纖可以開放第5 個(gè)低損窗口,從而使可復(fù)用的波長(zhǎng)數(shù)大大增加,使元器件特別是無(wú)源器件的成本大幅度下降,從而降低了整個(gè)系統(tǒng)的成本;另外上述波長(zhǎng)范圍內(nèi),光纖的色散僅為1550nm 波長(zhǎng)區(qū)的一半,因而,容易實(shí)現(xiàn)高比特率長(zhǎng)距離傳輸。
5、結(jié)語(yǔ)
在新世紀(jì)的信息技術(shù)發(fā)展中,光纖通信技術(shù)將成為重要的支撐平臺(tái),光纖通信也將成為未來(lái)通信發(fā)展的主流,光纖通信有著巨大的潛力等待人們的開發(fā)。
參考文獻(xiàn)
[1]蘇賜民.從光纖通信技術(shù)的發(fā)展中看前景[J].工業(yè)設(shè)計(jì),2011(05).
[2]李中滿.我國(guó)光纖通信技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)探討[J].現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè),2010(24).
一、光纖通信的概況
光纖通信技術(shù)的誕生給通信領(lǐng)域帶來(lái)了一場(chǎng)革命。學(xué)者C﹒K﹒Kao和HC﹒A﹒Hock在1966年發(fā)表傳遞新概念的論文，才建立光纖通信的基礎(chǔ)，光纖通信學(xué)習(xí)使用方面的發(fā)展是非?？斓摹＜夹g(shù)是不斷革新，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，現(xiàn)在新技術(shù)的光通信仍然是新興不斷，現(xiàn)在光通信追求的目標(biāo)是超長(zhǎng)距離的高速和廣闊的能力，主要是利用放大器延長(zhǎng)傳輸距離，它是依靠單波長(zhǎng)時(shí)分復(fù)用（etdm）來(lái)提高利率的，利用密集波分復(fù)用（DWDM）以改善單一光的纖傳輸能力，并采取了一些新的技術(shù)，如新形式的調(diào)節(jié)，利用光電技術(shù)以改善裝備的性能，以促進(jìn)不同更新的光纖通信系統(tǒng)。
二、光纖通信技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀
1.波分復(fù)用技術(shù)。波分復(fù)用技術(shù)可以充分利用單模光纖低損耗區(qū)帶來(lái)的巨大帶寬資源。根據(jù)每一信道光波的頻率(或波長(zhǎng))不同，將光纖的低損耗窗口劃分成若干個(gè)信道，把光波作為信號(hào)的載波，在發(fā)送端采用波分復(fù)用器(合波器)，將不同規(guī)定波長(zhǎng)的信號(hào)光載波合并起來(lái)送入一根光纖進(jìn)行傳輸。在接收端，再由一波分復(fù)用器(分波器)將這些不同波長(zhǎng)承載不同信號(hào)的光載波分開。由于不同波長(zhǎng)的光載波信號(hào)可以看作互相獨(dú)立(不考慮光纖非線性時(shí))，從而在一根光纖中可實(shí)現(xiàn)多路光信號(hào)的復(fù)用傳輸。
2.光纖接入技術(shù)。光纖接入網(wǎng)是信息高速公路的“最后一公里”。實(shí)現(xiàn)信息傳輸?shù)母咚倩?，滿足大眾的需求，不僅要有寬帶的主干傳輸網(wǎng)絡(luò)，用戶接入部分更是關(guān)鍵，光纖接入網(wǎng)是高速信息流進(jìn)千家萬(wàn)戶的關(guān)鍵技術(shù)。在光纖寬帶接入中，由于光纖到達(dá)位置的不同，有FTTB、FTTC、FTTCab和FTTH等不同的應(yīng)用，統(tǒng)稱FTTx。FTTH(光纖到戶)是光纖寬帶接入的最終方式，它提供全光的接入，因此，可以充分利用光纖的寬帶特性，為用戶提供所需要的不受限制的帶寬，充分滿足寬帶接入的需求。目前，國(guó)內(nèi)的技術(shù)可以為用戶提供FE或GE的帶寬，對(duì)大中型企業(yè)用戶來(lái)說(shuō)，是比較理想的接入方式。
三、光纖通信技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
1.向超高速系統(tǒng)的發(fā)展。從過(guò)去20多年的電信發(fā)展史看，網(wǎng)絡(luò)容量的需求和傳輸速率的提高一直是一對(duì)主要矛盾。傳統(tǒng)光纖通信的發(fā)展始終按照電的時(shí)分復(fù)用(TDM)方式進(jìn)行，每當(dāng)傳輸速率提高4倍，傳輸每比特的成本大約下降30％～40％：因而高比特率系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益大致按指數(shù)規(guī)律增長(zhǎng)，這就是為什么光纖通信系統(tǒng)的傳輸速率在過(guò)去20多年來(lái)一直在持續(xù)增加的根本原因。目前商用系統(tǒng)已從45Mbps增加到10Gbps，其速率在20年時(shí)間里增加了2000倍，比同期微電子技術(shù)的集成度增加速度還快得多。高速系統(tǒng)的出現(xiàn)不僅增加了業(yè)務(wù)傳輸容量，而且也為各種各樣的新業(yè)務(wù)，特別是寬帶業(yè)務(wù)和多媒體提供了實(shí)現(xiàn)的可能。
2.向超大容量WDM系統(tǒng)的演進(jìn)。采用電的時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)的擴(kuò)容潛力已盡，然而光纖的200nm可用帶寬資源僅僅利用了不到1％，99％的資源尚待發(fā)掘。如果將多個(gè)發(fā)送波長(zhǎng)適當(dāng)錯(cuò)開的光源信號(hào)同時(shí)在一極光纖上傳送，則可大大增加光纖的信息傳輸容量，這就是波分復(fù)用(WDM)的基本思路。采用波分復(fù)用系統(tǒng)的主要好處是：①可以充分利用光纖的巨大帶寬資源，使容量可以迅速擴(kuò)大幾倍至上百倍；②在大容量長(zhǎng)途傳輸時(shí)可以節(jié)約大量光纖和再生器，從而大大降低了傳輸成本：③與信號(hào)速率及電調(diào)制方式無(wú)關(guān)，是引入寬帶新業(yè)務(wù)的方便手段；④利用WDM網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)交換和恢復(fù)可望實(shí)現(xiàn)未來(lái)透明的、具有高度生存性的光聯(lián)網(wǎng)。
3.實(shí)現(xiàn)光聯(lián)網(wǎng)。上述實(shí)用化的波分復(fù)用系統(tǒng)技術(shù)盡管具有巨大的傳輸容量，但基本上是以點(diǎn)到點(diǎn)通信為基礎(chǔ)的系統(tǒng)，其靈活性和可靠性還不夠理想。如果在光路上也能實(shí)現(xiàn)類似SDH在電路上的分插功能和交叉連接功能的話，無(wú)疑將增加新一層的威力。根據(jù)這一基本思路，光的分插復(fù)用器(OADM)和光的交叉連接設(shè)備(OXC)均已在實(shí)驗(yàn)室研制成功，前者已投入商用。實(shí)現(xiàn)光聯(lián)網(wǎng)的基本目的是：①實(shí)現(xiàn)超大容量光網(wǎng)絡(luò)；②實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展性，允許網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)數(shù)和業(yè)務(wù)量的不斷增長(zhǎng)；③實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)可重構(gòu)性，達(dá)到靈活重組網(wǎng)絡(luò)的目的；④實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的透明性，允許互連任何系統(tǒng)和不同制式的信號(hào)；⑤實(shí)現(xiàn)快速網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)，恢復(fù)時(shí)間可達(dá)100ms。鑒于光聯(lián)網(wǎng)具有上述潛在的巨大優(yōu)勢(shì)，發(fā)達(dá)國(guó)家投入了大量的人力、物力和財(cái)力進(jìn)行預(yù)研。光聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為繼SDH電聯(lián)網(wǎng)以后的又一新的光通信發(fā)展。
4.新一代的光纖。近幾年來(lái)隨著IP業(yè)務(wù)量的爆炸式增長(zhǎng)，電信網(wǎng)正開始向下一代可持續(xù)發(fā)展的方向發(fā)展，而構(gòu)筑具有巨大傳輸容量的光纖基礎(chǔ)設(shè)施是下一代網(wǎng)絡(luò)的物理基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的G.652單模光纖在適應(yīng)上述超高速長(zhǎng)距離傳送網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展需要方面已暴露出力不從心的態(tài)勢(shì)，開發(fā)新型光纖已成為開發(fā)下一代網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分。目前，為了適應(yīng)干線網(wǎng)和城域網(wǎng)的不同發(fā)展需要，已出現(xiàn)了兩種不同的新型光纖，即非零色散光纖(G.655光纖)和無(wú)水吸收峰光纖(全波光纖)。
【關(guān)鍵詞】傳輸技術(shù)；通信工程應(yīng)用；發(fā)展趨勢(shì)
信息社會(huì)的不斷發(fā)展進(jìn)步，人們對(duì)通信的要求不再僅僅是手機(jī)和其他一些簡(jiǎn)單的方法，尤其是在最近幾年各種通信業(yè)務(wù)都在不斷的進(jìn)步。如何探索目前新業(yè)務(wù)成為市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中的成功或失敗的關(guān)鍵因素。傳輸業(yè)務(wù)進(jìn)行各種基于業(yè)務(wù)的物理平臺(tái)，得到比較平穩(wěn)的發(fā)展。更為靈活，安全，高效，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)等業(yè)務(wù)的傳輸網(wǎng)絡(luò)的主要工作。
1. SDH和DWDM技術(shù)現(xiàn)狀
最近兩年普遍應(yīng)用的基于單波道的最高傳輸容量一直停留在SDH9.9Gb/s。459.9Gb/s仍然在繼續(xù)應(yīng)用。但它在一些方面存在的問(wèn)題還沒有很好的解決，比如在網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用、系統(tǒng)的性能價(jià)格以及節(jié)點(diǎn)技術(shù)等方面存在的問(wèn)題。影響459.9Gb/sSDH系統(tǒng)走向商用的原因是因其存在著具有部分可替代性的解決方案，例如DWDM，DWDM技術(shù)提高光傳送容量的最高水平基本上都保持在 10Tb/s 。根據(jù)OFC2001和OFC2002 報(bào)導(dǎo)光纖傳輸系統(tǒng)最高傳輸容量的記錄已達(dá)到9.9Tb/s 而OFC2003 報(bào)導(dǎo)的光纖傳輸系統(tǒng)最高傳輸?shù)挠涗泝H為6.3 Tb/s。
2.SDH傳輸技術(shù)的原理
SDH 是新數(shù)字傳輸網(wǎng)體制，它是在SONET的標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上形成，主要是針對(duì)光纖傳輸，信號(hào)固定的地方是幀結(jié)構(gòu)中，以一定的速度在光纖上傳送，帶著信號(hào)的光纖再通過(guò)光纖分配架進(jìn)入 ADM時(shí)信號(hào)必須要通過(guò) O/E 轉(zhuǎn)換和設(shè)備上的支路卡，這時(shí)才能形成基本電信號(hào)，然后通過(guò)數(shù)字配線架和通信電纜接到用戶接口。SDH 傳輸系統(tǒng)在國(guó)際上有著統(tǒng)一的幀結(jié)構(gòu)，數(shù)字的傳輸有著標(biāo)準(zhǔn)的光路接口以標(biāo)準(zhǔn)速率，它可以使網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)相互聯(lián)通，所以SDH 系統(tǒng)有著很好的橫向兼容特性，它還可以和已存在的PDH完全兼容，并且可以容納各種新的業(yè)務(wù)信號(hào)，形成一個(gè)全球完全統(tǒng)一的數(shù)字傳輸體制的標(biāo)準(zhǔn)，以此提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性。
3.當(dāng)前通信傳輸應(yīng)用技術(shù)的熱點(diǎn)
小型化：小型化的直觀體現(xiàn)就是產(chǎn)品外型的減小，比如信號(hào)延伸類傳輸產(chǎn)品、光纖收發(fā)器現(xiàn)在已經(jīng)可以做到比巴掌還要小，產(chǎn)品的高度不會(huì)超過(guò)1.5個(gè)U。產(chǎn)品外形的縮小會(huì)給制造商帶來(lái)很多方面的好處，材料成本會(huì)降低，運(yùn)輸費(fèi)用也會(huì)減少，這對(duì)提高產(chǎn)品的性能價(jià)格比帶來(lái)了空間。
一體機(jī)：傳輸?shù)囊惑w機(jī)技術(shù)可以將各個(gè)同速率的單板機(jī)集成為一體，使多臺(tái)設(shè)備共用一框，方便實(shí)施統(tǒng)一的監(jiān)控管理，可以分散供電也可以集中供電。這種設(shè)備不是簡(jiǎn)單的物理集合，一套監(jiān)控管理系統(tǒng)使他們成為有機(jī)的整體，還可以在重要的路由器上設(shè)備備用系統(tǒng)，方便及時(shí)的控制倒換的實(shí)施。
多功能：多功能也就是多業(yè)務(wù)傳輸。小型化是多業(yè)務(wù)傳輸?shù)幕A(chǔ)，把過(guò)去分由各個(gè)獨(dú)立設(shè)備傳送的信號(hào)，或者實(shí)現(xiàn)的功能集中到一臺(tái)設(shè)備上，這將大減少了對(duì)光纜芯數(shù)的占用，而且還提高了傳輸線路容量的利用率，這也會(huì)因此而增加了同一對(duì)線纜傳送的業(yè)務(wù)類別。多功能的優(yōu)勢(shì)特性主要是它能使過(guò)去純粹用于傳送信號(hào)的設(shè)備具有了直接的接入功能。提高了設(shè)備的技術(shù)含量，給傳輸設(shè)備提供了增值業(yè)務(wù)的能力。
4.本地傳輸網(wǎng)與長(zhǎng)途干線傳輸網(wǎng)的應(yīng)用
4.1本地傳輸網(wǎng)
本地傳輸網(wǎng)是的主要節(jié)點(diǎn)都是在一些縣市中心，進(jìn)入市區(qū)后的光纜一般都是以管道形成敷設(shè)，SDH急需要解決的問(wèn)題就是如何利用光纖資源。本地傳輸網(wǎng)容量相對(duì)比較小，采用DWDM的經(jīng)濟(jì)價(jià)值會(huì)比較高。 做到一個(gè)環(huán)網(wǎng)的連接甚至不需要 EDFA 就可以，數(shù)量中等的波長(zhǎng)的設(shè)備本身也是升級(jí)、備份、管理等方面，這些方面都有潛力可挖。在價(jià)格方面也更容易接受一些。
4.2長(zhǎng)途干線傳輸網(wǎng)
早期的 SDH一直都是以其強(qiáng)大的網(wǎng)管和同步復(fù)用能力得到用戶的好評(píng)，但是SDH 產(chǎn)品在反射、色度色散以及偏振膜色散方面的要求的太高，因此受到限制，導(dǎo)致擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)容量成本比較高。假如使用WDM與SDH結(jié)合的系統(tǒng)只需要新開幾個(gè)波長(zhǎng)的信號(hào)就可滿足要求，不必增加光纜和對(duì)設(shè)備升級(jí)，它們結(jié)合后可形成Nx2.5Gb/s的光通道，傳輸容量可以擴(kuò)大到幾倍到幾十倍。EDFA 的商用化還可以在省去大量的SDH中繼設(shè)備后依然完成超長(zhǎng)距離的傳輸，這將大在節(jié)約成本。
使用ASON 加DWDM組網(wǎng)方式，利用DWDM系統(tǒng)的長(zhǎng)途傳輸能力和寬帶容量，以及ASON 節(jié)點(diǎn)的靈活調(diào)度能力和寬帶容量建成一個(gè)功能強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)，在骨干匯聚層面ASON 可以完成傳統(tǒng) SDH設(shè)備所能完成的一切功能，而且還可以提供更大的節(jié)點(diǎn)寬帶容量和靈活快捷的電路高度能力。ASON 節(jié)點(diǎn)提供的單節(jié)點(diǎn)交叉容量能緩解網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)關(guān)鍵問(wèn)題。
5.傳輸技術(shù)在通信工程中的發(fā)展趨勢(shì)
5.1發(fā)展ASON傳輸技術(shù)
ASON技術(shù)將WDM高容量同SDH系統(tǒng)的保護(hù)能力相互結(jié)合，能夠同智能網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行交接；其能能自動(dòng)搜索可用的網(wǎng)絡(luò)資源；并滿足客戶多樣化的通信需求，構(gòu)建暢通的通信網(wǎng)絡(luò)。所以SAON通信技術(shù)在未來(lái)通信傳輸系統(tǒng)建設(shè)時(shí)，發(fā)展?jié)摿艽蟆?/p>
5.2通信設(shè)備體積小型化
隨著城市現(xiàn)代建設(shè)進(jìn)程的不斷深入，大量的建筑設(shè)施占據(jù)城市大量的土地資源，人們居住的城市也更加擁擠，通信建設(shè)小型化是未來(lái)通信技術(shù)發(fā)展必然趨勢(shì)。在保持將通信設(shè)備功能的同時(shí)，盡可能的控制設(shè)備積體，有利于設(shè)備運(yùn)輸、安裝，降低設(shè)備制作材料的消耗。目前通信設(shè)備小型化的發(fā)展在很大程度上促進(jìn)了通信傳輸技術(shù)推廣和使用，顯著的降低了通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)周期，更加有效的利用城市緊缺的土地資源。
5.3通信技術(shù)的多功能化
通信技術(shù)的多功能化也是該領(lǐng)域發(fā)展的一個(gè)主流趨勢(shì)，通?；谠O(shè)備小型化的發(fā)展，普通大小的通信設(shè)備上，往往能夠集成多個(gè)功能各異的獨(dú)立通信設(shè)備，也就可以提升傳輸線路的使用效率，降低通信成本。通信設(shè)備多功能化的另一優(yōu)勢(shì)在于，可以讓傳統(tǒng)的信號(hào)傳輸?shù)脑O(shè)備具有接受和傳輸?shù)亩喾N功能，提高了通信傳輸設(shè)備開展增值業(yè)務(wù)的能力，也更有利于通信網(wǎng)絡(luò)的接入以及通信傳輸。
6.結(jié)束語(yǔ)
隨著進(jìn)步的時(shí)代，技術(shù)驅(qū)動(dòng)型企業(yè)的網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)器方向的業(yè)務(wù)發(fā)展勢(shì)頭越來(lái)越明顯。在這個(gè)領(lǐng)域，如何實(shí)現(xiàn)更好的創(chuàng)新自己的業(yè)務(wù)，其新穎性和實(shí)用性構(gòu)建企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，以不斷滿足客戶的需求，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)已成為不可忽視的一個(gè)熱點(diǎn)。
參考文獻(xiàn)：
[1] 漆強(qiáng).SDH 和DWDM傳輸技術(shù)在江西網(wǎng)通省內(nèi)長(zhǎng)途傳輸網(wǎng)上的工程應(yīng)用[ D ].碩士學(xué)位論文.2009.
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(Transport Control Protocol)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。
紅外通信是利用950nm近紅外波段的紅外線作為傳遞信息的媒體，即通信信道。發(fā)送端將基帶二進(jìn)制信號(hào)調(diào)制為一系列的脈沖串信號(hào)，通過(guò)紅外發(fā)射管發(fā)射紅外信號(hào)。接收端將接收到的光脈轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再經(jīng)過(guò)放大、濾波等處理后送給解調(diào)電路進(jìn)行解調(diào)，還原為二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)后輸出。常用的有通過(guò)脈沖寬度來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)調(diào)制的脈寬調(diào)制（PWM）和通過(guò)脈沖串之間的時(shí)間間隔來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)調(diào)制的脈時(shí)調(diào)制（PPM）兩種方法。
簡(jiǎn)而言之，紅外通信的實(shí)質(zhì)就是對(duì)二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)進(jìn)行調(diào)制與解調(diào)，以便利用紅外信道進(jìn)行傳輸；紅外通信接口就是針對(duì)紅外信道的調(diào)制解調(diào)器。
2.紅外通訊技術(shù)的特點(diǎn)
紅外通訊技術(shù)是目前在世界范圍內(nèi)被廣泛使用的一種無(wú)線連接技術(shù)，被眾多的硬件和軟件平臺(tái)所支持：
⑴通過(guò)數(shù)據(jù)電脈沖和紅外光脈沖之間的相互轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)無(wú)線的數(shù)據(jù)收發(fā);
⑵主要是用來(lái)取代點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的線纜連接；
⑶新的通訊標(biāo)準(zhǔn)兼容早期的通訊標(biāo)準(zhǔn)；
⑷小角度（30度錐角以內(nèi)），短距離，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)直線數(shù)據(jù)傳輸，保密性強(qiáng)；
⑸傳輸速率較高，目前4M速率的FIR技術(shù)已被廣泛使用，16M速率的VFIR技術(shù)已經(jīng)。
3.紅外數(shù)據(jù)通訊技術(shù)的用途
紅外通訊技術(shù)常被應(yīng)用在下列設(shè)備中：
⑴筆記本電腦、臺(tái)式電腦和手持電腦；
⑵打印機(jī)、鍵盤鼠標(biāo)等計(jì)算機(jī)設(shè)備；
⑶電話機(jī)、移動(dòng)電話、尋呼機(jī)；
⑷數(shù)碼相機(jī)、計(jì)算器、游戲機(jī)、機(jī)頂盒、手表；
⑸工業(yè)設(shè)備和醫(yī)療設(shè)備；
⑹網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備，如調(diào)制解調(diào)器。
4.紅外數(shù)據(jù)通訊技術(shù)的缺點(diǎn)
⑴通訊距離短，通訊過(guò)程中不能移動(dòng)，遇障礙物通訊中斷;
⑵目前廣泛使用的SIR標(biāo)準(zhǔn)通訊速率較低（115.2kbit/s）;
⑶紅外通訊技術(shù)的主要目的是取代線纜連接進(jìn)行無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸，功能單一，擴(kuò)展性差。
5.紅外通信技術(shù)對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)的沖擊
紅外通信標(biāo)準(zhǔn)有可能使大量的主流計(jì)算機(jī)技術(shù)和產(chǎn)品遭淘汰，包括歷史悠久的調(diào)制解調(diào)器。預(yù)計(jì)，執(zhí)行紅外通信標(biāo)準(zhǔn)即可將所有的局域網(wǎng)(LAN)的數(shù)據(jù)率提高到10Mb/s。
紅外通信標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的發(fā)射功率很低，因此它自然是以電池為工作電源的標(biāo)準(zhǔn)。目前，惠普移動(dòng)計(jì)算分公司正在開發(fā)內(nèi)置式端口，所有擁有支持紅外通信標(biāo)準(zhǔn)的筆記本計(jì)算機(jī)和手持式計(jì)算機(jī)的用戶，可以把計(jì)算機(jī)放在電話機(jī)的旁邊，遂行高速呼叫，可連通本地的因特網(wǎng)。由于電話機(jī)、手持式計(jì)算機(jī)和紅外通信連接全都是數(shù)字式的，故不需要調(diào)制解調(diào)器。
紅外通信標(biāo)準(zhǔn)的廣泛兼容性可為PC設(shè)計(jì)師和終端用戶提供多種供選擇的無(wú)電纜連接方式，如掌上計(jì)算機(jī)、筆記本計(jì)算機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理設(shè)備和桌面計(jì)算機(jī)之間的文件交換；在計(jì)算機(jī)裝置之間傳送數(shù)據(jù)以及控制電視、盒式錄像機(jī)和其它設(shè)備。
6.紅外通信技術(shù)開辟數(shù)據(jù)通信的未來(lái)
目前，符合紅外通信標(biāo)準(zhǔn)要求的個(gè)人數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)助理設(shè)備、筆記本計(jì)算機(jī)和打印機(jī)已推向市場(chǎng)，然而紅外通信技術(shù)的潛力將通過(guò)個(gè)人通信系統(tǒng)(PCS)和全球移動(dòng)通信系統(tǒng)(GSM)網(wǎng)絡(luò)的建立而充分顯示出來(lái)。由于紅外連接本身是數(shù)字式的，所以在筆記本計(jì)算機(jī)中不需要調(diào)制解調(diào)器。便攜式PC機(jī)有一個(gè)任選的擴(kuò)展插槽，可插入新式PCS數(shù)據(jù)卡。PCS數(shù)據(jù)卡配電話使用，建立和保持對(duì)無(wú)線PCS系統(tǒng)的連接；擴(kuò)展電纜的紅外端口使得在PCS電話系統(tǒng)和筆記本計(jì)算機(jī)之間容易實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信。由于PCS、數(shù)字電話系統(tǒng)和筆記本計(jì)算機(jī)之間的連接是通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的紅外端口實(shí)現(xiàn)的，所以PCS數(shù)字電話系統(tǒng)可在任何一種PC機(jī)上使用，包括各種新潮筆記本計(jì)算機(jī)以及手持式計(jì)算機(jī)，以提供紅外數(shù)據(jù)通信。而且，由于該系統(tǒng)不要求在計(jì)算機(jī)中使用調(diào)制解調(diào)器，所以過(guò)去不可能維持高性能PC卡調(diào)制解調(diào)器運(yùn)行所需電壓的手持式計(jì)算機(jī)，現(xiàn)在也能以無(wú)線方式進(jìn)行通信。紅外通信標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)者還在設(shè)想在機(jī)場(chǎng)和飯店等地點(diǎn)使用步行傳真機(jī)和打印機(jī)，在這些地方，掌上計(jì)算機(jī)用戶可以利用這些外設(shè)而勿需電纜。銀行的ATM(柜員機(jī))也可以采用紅外接口裝置。
預(yù)計(jì)在不久的將來(lái)，紅外技術(shù)將在通信領(lǐng)域得到普遍應(yīng)用，數(shù)字蜂窩電話、尋呼機(jī)、付費(fèi)電話等都將采用紅外技術(shù)。紅外技術(shù)的推廣意味著膝上計(jì)算機(jī)用戶不用電纜連接的新潮即將到來(lái)。由于紅外通信具有隱蔽性，保密性強(qiáng)，故國(guó)外軍事通信機(jī)構(gòu)歷來(lái)重視這一技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用。這一技術(shù)在軍事隱蔽通信，特別是軍事機(jī)密機(jī)構(gòu)、邊海防的端對(duì)端通信中將發(fā)揮出重要的作用。正如前面所述，它還將對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)產(chǎn)生沖擊，對(duì)未來(lái)數(shù)據(jù)通信產(chǎn)生重大影響。
參考文獻(xiàn)
[1]蔣俊峰.基于單片機(jī)的紅外通訊設(shè)計(jì)[J].電子設(shè)計(jì)應(yīng)用,2003,11.
[2]曾慶立.遠(yuǎn)距離紅外通訊接口的硬件設(shè)計(jì)與使用[J].吉首大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2001,4.
[3]鄧澤平.一種多用途電度表的紅外通訊問(wèn)題[J].湖南電力,2003,4.
[4]朱磊,郭華北,朱建.單片機(jī)89C52在多功能電度表中的應(yīng)用研究[J].山東科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2003,2.
[5]羅兆虹,詹學(xué)文,戴學(xué)安.紅外通訊技術(shù)在電能表數(shù)據(jù)交換中的應(yīng)用[J].電測(cè)與儀表,2002,12.
[6]吳葉蘭,廉小親,石芹俠.電能計(jì)量芯片組AT73C500和AT73C501及其應(yīng)用[J].電測(cè)與儀表,2002,7.
原有的實(shí)踐教學(xué)環(huán)境與現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展不能同步高等院校的實(shí)踐教學(xué)環(huán)境不能完全滿足業(yè)內(nèi)技術(shù)人員的素質(zhì)要求，行業(yè)與技術(shù)、技術(shù)與實(shí)際、理論與實(shí)踐的脫節(jié)相當(dāng)嚴(yán)重．通信技術(shù)的幾次更新?lián)Q代，現(xiàn)存的孤立的各個(gè)實(shí)驗(yàn)箱根本無(wú)法承擔(dān)起通信類專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)任務(wù)．如果從運(yùn)營(yíng)商的角度來(lái)分析傳輸網(wǎng)絡(luò)的人才需求，電信傳輸網(wǎng)是通信行業(yè)的命脈，隨著業(yè)務(wù)的需求，通信網(wǎng)絡(luò)寬帶化的發(fā)展，傳輸網(wǎng)絡(luò)在不斷擴(kuò)大，對(duì)建設(shè)和維護(hù)的人才需求增大，通信運(yùn)營(yíng)商(中國(guó)電信、中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)聯(lián)通)需要大量的機(jī)線維護(hù)人員、放線員、線路的施工人員、機(jī)房巡檢員(機(jī)務(wù)員)、設(shè)備維護(hù)工程師等諸多崗位，而在學(xué)校里僅僅接觸孤立的幾門課(通信原理、光纖通信、程控交換、移動(dòng)通信等)的實(shí)驗(yàn)箱的學(xué)生遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了企業(yè)對(duì)人才的需求．通信類相關(guān)專業(yè)的高校應(yīng)從中國(guó)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用現(xiàn)狀出發(fā)，為學(xué)生設(shè)計(jì)一個(gè)完整的現(xiàn)網(wǎng)運(yùn)營(yíng)模擬方案，使學(xué)生能夠更好地認(rèn)識(shí)電信網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)狀，并通過(guò)完成各個(gè)實(shí)驗(yàn)的二次開發(fā)內(nèi)容掌握主要知識(shí)點(diǎn)的應(yīng)用方法，提高技術(shù)開發(fā)能力．缺乏具有實(shí)踐創(chuàng)新意識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的教師要培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識(shí)的學(xué)生，首先必須有一定數(shù)量的具有實(shí)踐創(chuàng)新意識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的教師．目前很多院系通信類專業(yè)的教師大部分是剛從學(xué)校畢業(yè)的碩士和博士，一出校門就走上講堂，他們本身沒有機(jī)會(huì)接觸實(shí)際的通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)少，雖然理論講的很好，動(dòng)手能力不一定強(qiáng)，在一定程度上影響了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量．通信類學(xué)生實(shí)踐類課程比例大，學(xué)生忙于應(yīng)付實(shí)驗(yàn)報(bào)告目前通信類學(xué)生的培養(yǎng)計(jì)劃中實(shí)踐類課程所占的比例逐年提高，以我校2012年的本科人才培養(yǎng)方案為例，工科類專業(yè)的實(shí)踐課程比例要求不低于35%．為達(dá)到這個(gè)比例要求，實(shí)驗(yàn)課程的安排實(shí)行統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，即每門課程的實(shí)驗(yàn)部分安排為0.5學(xué)分18課時(shí)，以每個(gè)實(shí)驗(yàn)3學(xué)時(shí)計(jì)，共6個(gè)實(shí)驗(yàn)．學(xué)生大部分的課余和周末時(shí)間用來(lái)做實(shí)驗(yàn)，并且每次實(shí)驗(yàn)都要求有實(shí)驗(yàn)報(bào)告，學(xué)生疲于應(yīng)付撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告．其實(shí)每門課程的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容可以根據(jù)課程需求靈活設(shè)置，應(yīng)結(jié)合通信技術(shù)的發(fā)展與需求，從培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神出發(fā)，構(gòu)建以能力培養(yǎng)為主線的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，才是提高學(xué)生動(dòng)手能力的最佳方案途徑．
教師參與實(shí)驗(yàn)設(shè)備的研制或自制實(shí)驗(yàn)設(shè)備在確認(rèn)購(gòu)買廠家的設(shè)備之前，相關(guān)課程的教師可與廠家協(xié)商共同研制實(shí)驗(yàn)設(shè)備，把本課程的重點(diǎn)內(nèi)容體現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)箱的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中．在一定的條件下，教師可以申請(qǐng)自主研發(fā)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，使實(shí)驗(yàn)內(nèi)容可以和課堂內(nèi)容更好地吻合．同時(shí)由于自制的實(shí)驗(yàn)設(shè)備成本較低，同樣的資金投入可以購(gòu)買多套設(shè)備，以緩解實(shí)驗(yàn)設(shè)備不足的現(xiàn)狀．另外由于教師和實(shí)驗(yàn)室技術(shù)人員參與實(shí)驗(yàn)設(shè)備的研制，也提高了他們的系統(tǒng)知識(shí)水平，調(diào)動(dòng)了他們參與教學(xué)改革的積極性，同時(shí)儀器出現(xiàn)問(wèn)題后可以自行排除故障，不再依靠廠家的應(yīng)付性維修，便于實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的改進(jìn)和實(shí)驗(yàn)室的管理［2—3］．建設(shè)通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)是通信工程及相關(guān)專業(yè)的重要實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)基地，學(xué)生通過(guò)在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上的動(dòng)手操作，加深其對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)的基本原理的理解和掌握，使他們掌握的知識(shí)與社會(huì)應(yīng)用同步．同時(shí)可以提高學(xué)生對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)環(huán)境自我配置與調(diào)試等方面的綜合能力，培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐的思想意識(shí)，鍛煉學(xué)生科研與工程實(shí)踐的技能，培養(yǎng)學(xué)生在通信工程網(wǎng)絡(luò)調(diào)試方面的動(dòng)手能力．
以中興網(wǎng)絡(luò)通信(networkandcommunica-tion，NC)認(rèn)證網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)基地為例［4］，其根據(jù)中國(guó)電信網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，通過(guò)簡(jiǎn)化、匯集、典型性的研究，對(duì)各種NC實(shí)訓(xùn)室進(jìn)行了最大程度的模擬現(xiàn)網(wǎng)運(yùn)行，其基礎(chǔ)通訊教育包括程控交換、光傳輸、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)等電信基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，高端技術(shù)教育包括GSM無(wú)線移動(dòng)、TD-SCDMA第三代移動(dòng)通信技術(shù)．以以太網(wǎng)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)(ethernetpassiveopticalnetwork，EPON)實(shí)訓(xùn)室為例，它是一種應(yīng)用于接入網(wǎng)，局端設(shè)備(opticallineterminal，OLT)與多個(gè)用戶端設(shè)備(opticalnetworkterminal，ONT)之間通過(guò)無(wú)源的光纜、光分/合路器等組成的光分配網(wǎng)絡(luò)．從internet網(wǎng)絡(luò)傳送來(lái)的數(shù)據(jù)在送給終端用戶時(shí)，途經(jīng)的線路終端和光網(wǎng)絡(luò)單元之間沒有任何有源電子設(shè)備．該實(shí)訓(xùn)室利用現(xiàn)網(wǎng)運(yùn)營(yíng)中的設(shè)備，真實(shí)地模擬出設(shè)備調(diào)試及維護(hù)的各個(gè)場(chǎng)景．通過(guò)校企合作等多種渠道，提高教師工程實(shí)踐能力作為迅速發(fā)展的通信技術(shù)，實(shí)踐校企合作的現(xiàn)代辦學(xué)模式十分必要．學(xué)校可以根據(jù)不同專業(yè)學(xué)科的實(shí)際情況，有計(jì)劃地安排青年教師利用寒暑假到相關(guān)企業(yè)參觀、實(shí)習(xí)，了解行業(yè)發(fā)展前沿．企業(yè)可以結(jié)合本行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，移植本公司的員工培訓(xùn)項(xiàng)目，由企業(yè)提供設(shè)備對(duì)教師進(jìn)行培訓(xùn)，培養(yǎng)教師在實(shí)驗(yàn)設(shè)備上進(jìn)行再開發(fā)的能力，保證教師的知識(shí)體系結(jié)構(gòu)和行業(yè)最新的技術(shù)發(fā)展同步．另外可以充分利用學(xué)院系內(nèi)現(xiàn)有人才資源，在充分尊重學(xué)科帶頭人、課題負(fù)責(zé)人和教師意愿的基礎(chǔ)上，將相關(guān)教師編入相應(yīng)學(xué)術(shù)團(tuán)隊(duì)，承擔(dān)研究任務(wù)，開展學(xué)術(shù)活動(dòng)．協(xié)調(diào)改進(jìn)本科生培養(yǎng)方案，調(diào)整實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容實(shí)驗(yàn)課程的安排應(yīng)采取靈活的機(jī)制，根據(jù)課程內(nèi)容調(diào)整實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)置和實(shí)驗(yàn)時(shí)間的安排．將驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容整合，同時(shí)加大綜合性和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的比例，創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告可以采取論文形式，鼓勵(lì)學(xué)生通過(guò)創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并解決問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究性學(xué)習(xí)．
高校應(yīng)以內(nèi)涵建設(shè)為依據(jù)，依托通信行業(yè)的發(fā)展需求，使通信專業(yè)的學(xué)生掌握現(xiàn)代通信系統(tǒng)的基本原理和技術(shù)，并具有較強(qiáng)的工程實(shí)踐能力，這其中實(shí)踐教學(xué)是落實(shí)高素質(zhì)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的關(guān)鍵．只有創(chuàng)辦適合社會(huì)需求的辦學(xué)模式，才能使學(xué)生就業(yè)狀態(tài)良好，同時(shí)獲得持續(xù)發(fā)展的機(jī)會(huì)．
作者：王麗麗 邱相艷 李艷玲 程月波 劉姝延 馬秋明 單位：信息與電氣工程學(xué)院
【關(guān)鍵詞】照明光源；無(wú)線網(wǎng)絡(luò)；智能控制
1.前言
目前我國(guó)照明用電量占建筑用電的20%-30%，智能照明電氣公司生產(chǎn)的場(chǎng)景控制器和調(diào)光產(chǎn)品基本上都采用開環(huán)控制，根據(jù)區(qū)域要求打開光源并調(diào)節(jié)光的輸出，這樣很難達(dá)到該環(huán)境最合理的照度，通常調(diào)節(jié)好一個(gè)照度水平后，不會(huì)再根據(jù)該環(huán)境的光線強(qiáng)度來(lái)改變照度。這種不合理的控制光源方法，增加了用電量，造成大量污染。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是本世紀(jì)最具影響力的技術(shù)之一，如果將無(wú)線傳感技術(shù)應(yīng)用到照明控制系統(tǒng)中，不僅會(huì)大大減少成本，而且節(jié)約資源，避免不必要的浪費(fèi)。
本文提出的照明控制系統(tǒng)主要利用短距離無(wú)線通信和CAN總線技術(shù)，應(yīng)用于小環(huán)境光源照明控制，由無(wú)線通信基站、無(wú)線通信從站和終端節(jié)點(diǎn)組成。本方案適合小環(huán)境光源控制，克服了自動(dòng)化程度低、管理比較混亂、控制相對(duì)分散的傳統(tǒng)照明控制系統(tǒng)的缺點(diǎn)，為人們生活提供一個(gè)更加智能化的環(huán)境。
2.原理及技術(shù)
本研究方案主要應(yīng)用到短距離無(wú)線通信技術(shù)和CAN總線技術(shù)。其中，短距離無(wú)線通信技術(shù)采用低功率短距離無(wú)線通信技術(shù)，采用nRF905無(wú)線射頻收發(fā)芯片。無(wú)線通信基站由STC89C52和nRF905無(wú)線收發(fā)器組成。STC89C52為改基站的控制芯片，用來(lái)產(chǎn)生控制信號(hào)，并對(duì)從站返回的狀態(tài)做出反應(yīng)，確保照明光源運(yùn)轉(zhuǎn)正常；nRF905無(wú)線收發(fā)器為基站信號(hào)發(fā)送設(shè)備，通過(guò)nRF905完成對(duì)控制信號(hào)的發(fā)送和對(duì)從站發(fā)送的照明光源狀態(tài)信號(hào)的接收。
2.1 短距離無(wú)線通信
隨著通信和信息技術(shù)的不斷發(fā)展，短距離無(wú)線通信技術(shù)的應(yīng)用步伐不斷加快，正日益走向成熟。一般意義上，只要通信收發(fā)雙方通過(guò)無(wú)線電波傳輸信息且傳輸距離限制在較短范圍（幾十米）以內(nèi)，就可稱為短距離無(wú)線通信。短距離無(wú)線通信技術(shù)的工作頻段為ISM頻段，使用這類頻段不需要任何許可證，通常只要求發(fā)射不超過(guò)一定的功率（通常低于1W），只要不干擾其它頻段即可。目前常見的短距離無(wú)線通信經(jīng)常應(yīng)用于以下幾個(gè)ISM頻段：27MHz頻段；2.4GHz頻段和315MHz；433MHz和868MHz等頻段。
2.2 CAN總線
CAN總線是德國(guó)BOSCH公司從80年代初為解決現(xiàn)代汽車中眾多的控制與測(cè)試儀器之間的數(shù)據(jù)交換而開發(fā)的一種串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議，它是一種多主總線，通信介質(zhì)可以是雙絞線、同軸電纜或光導(dǎo)纖維。通信速率可達(dá)1MBPS。CAN總線是具有通信速率高、容易實(shí)現(xiàn)、且性價(jià)比高等諸多特點(diǎn)的一種已形成國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場(chǎng)總線，是最有前途的現(xiàn)場(chǎng)總線之一。
3.選用部件
本方案所用設(shè)備主要為PHILIPS半導(dǎo)體生產(chǎn)PCA89C250收發(fā)器、SJA1000控制器和挪威Nordic公司nRF905無(wú)線收發(fā)器。
PCA82C250是CAN控制器的物理接口，其主要作用是：給BUS提供差動(dòng)發(fā)送信號(hào)，給CAN控制器提供差動(dòng)接受信號(hào)。該芯片采用5V直流電供電，PCA82C50是針對(duì)汽車中高速通訊的應(yīng)用而設(shè)計(jì)，符合ISO11898標(biāo)準(zhǔn)。
SJA1000是一種CAN獨(dú)立控制器，通常用于自動(dòng)化領(lǐng)域，用來(lái)控制區(qū)域網(wǎng)絡(luò)控制。SJA1000與控制器Basic CAN最主要的不同在于SJA1000提供了Pelican的全新工作模式，在該模式下，CAN總線符合全部的CAN2.0B協(xié)議。
挪威Nordic公司的nRF905芯片主要應(yīng)用于小面積區(qū)域。nRF905在無(wú)線數(shù)據(jù)通信、無(wú)線報(bào)警及安全系統(tǒng)、無(wú)線監(jiān)測(cè)、無(wú)線開鎖、家庭自動(dòng)化和玩具等諸多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
4.系統(tǒng)硬件
4.1 nRF905通訊模塊
nRF905與STC89C52單片機(jī)硬件接口如圖1所示。
4.2 CAN控制收發(fā)器
本方案用到的PCA82C250芯片是為CAN協(xié)議配置的物理總線接口，能夠?yàn)镃AN總線提供差動(dòng)發(fā)送能力，為SJA1000提供差動(dòng)接收能力。圖2為SJA1000與PAC82C250組成的硬件圖。
5.系統(tǒng)軟件
硬件操作需要通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。軟件的基本操作包括初始化和常規(guī)服務(wù)兩部分。初始化服務(wù)包括SJA1000和nRF905兩個(gè)芯片的初始化，SJA1000發(fā)送和接收的配置，nRF905的發(fā)送和接收的配置；常規(guī)服務(wù)包括：無(wú)線通信基站、無(wú)線通信從站、無(wú)線終端節(jié)點(diǎn)之間的通信。
5.1 CAN總線操作
初始化SJA1000芯片，配置SJA_MOD寄存器，進(jìn)入復(fù)位模式，確定驗(yàn)收濾波器模式；配置SJA_CDR0寄存器，選擇PeliCAN模式，禁止SJA1000的CLKOUT引腳；配置總線定時(shí)寄存器波特率設(shè)置為125Kbps，配置輸出控制寄存器為正常輸出模式，TX0為下拉，TX1為下拉；配置命令寄存器釋放接收緩沖器，配置驗(yàn)收濾波寄存器。
5.2 無(wú)線數(shù)據(jù)操作
初始化nRF905，nRF905所有配置都是通過(guò)SPI接口進(jìn)行，SPI接口由5個(gè)寄存器組成，只有在掉電模式和Standby模式是激活的。置高PWR_UP，置低TRX_CE使nRF905工作于Standby模式。SPI接口包括5個(gè)內(nèi)部寄存器：狀態(tài)寄存器、RF配置寄存器、發(fā)送地址寄存器、發(fā)送有效數(shù)據(jù)寄存器、接收有效數(shù)據(jù)寄存器。通過(guò)配置RF配置寄存器可使nRF905正常運(yùn)行。
5.3 CAN總線數(shù)據(jù)發(fā)送
CAN發(fā)送：發(fā)送緩沖器配置分為描述符區(qū)和數(shù)據(jù)區(qū)，描述符區(qū)第一個(gè)字節(jié)是幀信息字節(jié)，它說(shuō)明了幀格式（標(biāo)準(zhǔn)幀格式或擴(kuò)展幀格式）、遠(yuǎn)程或數(shù)據(jù)幀和數(shù)據(jù)長(zhǎng)度。標(biāo)準(zhǔn)幀格式有兩個(gè)字節(jié)的識(shí)別碼，擴(kuò)展幀格式有4個(gè)字節(jié)的識(shí)別碼，數(shù)據(jù)長(zhǎng)度最長(zhǎng)為8個(gè)字節(jié)，發(fā)送緩沖器長(zhǎng)13個(gè)字節(jié)。配置發(fā)送緩沖器工作在擴(kuò)展幀格式，發(fā)送數(shù)據(jù)幀，數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為8個(gè)字節(jié)，識(shí)別碼與下位機(jī)匹配，發(fā)送數(shù)據(jù)為nRF905無(wú)線接收的數(shù)據(jù)。檢測(cè)狀態(tài)寄存器，接收狀態(tài)位為0、發(fā)送完成狀態(tài)位為1且發(fā)送緩沖器狀態(tài)位為1，則將發(fā)送緩沖器數(shù)據(jù)放入TX緩沖器，命令寄存器SJA_CMR發(fā)送請(qǐng)求位置1，發(fā)送數(shù)據(jù)。
5.4 CAM總線數(shù)據(jù)接收
CAN接收：中斷寄存器SJA_IR接收中斷位置高，開始接收RX緩沖區(qū)數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)存入接收緩沖區(qū)，存儲(chǔ)完成后接收緩沖器位置高釋放RX緩沖區(qū)；釋放仲裁丟失捕捉寄存器和錯(cuò)誤捕捉寄存器。
5.5 無(wú)線數(shù)據(jù)發(fā)送
nRF905發(fā)送：TRX_CE=0，TXEN=0，nRF905處于SPI編程；CSN置低，SPI等待一條指令W_TX_PAYLOAD=“00100000”，寫TX有效數(shù)據(jù)，寫操作從字節(jié)0開始；發(fā)送TX緩存存放數(shù)據(jù)；CSN置高；CSN置低，SPI等待一條指令，W_TX_ADDRESS=“00100010”，寫TX地址，全部寫操作從字節(jié)0開始；發(fā)送TX緩存存放地址；CSN置高；TRX_CE置高開始發(fā)送；發(fā)送完成后TRX_CE置低。
5.6 無(wú)線數(shù)據(jù)接收
nRF905接收：TRX_CE=1，TXEN=0，nRF905處于接收狀態(tài)；DR=1&&TRX_CE==1&&TXEN==0是否為1，判斷是否有新數(shù)據(jù)傳入且數(shù)據(jù)接收完成，TRX_CE=0進(jìn)入Standby模式；CSN置低，SPI等待一條指令，R_RX_PAYLOAD=“00100100”，讀RX有效數(shù)據(jù)，讀操作從字節(jié)0開始；CSN置高；TRX_CE=1。
5.7 無(wú)線通信基站控制
常規(guī)服務(wù)即無(wú)線通信基站工作包括：在完成對(duì)nRF905芯片的初始化后使TXEN和TRX_CE引腳置低，nRF905處于SPI編程，將nRF905所發(fā)地址及數(shù)據(jù)寫入緩存，置高TRX_CE和TXEN引腳，發(fā)送數(shù)據(jù)，發(fā)送不成功則重新發(fā)送，如果成功，置低TRX_CE，等待下一個(gè)數(shù)據(jù)發(fā)送。
6.系統(tǒng)測(cè)試
將CAN收發(fā)器單片機(jī)的串行接口與PC機(jī)串口相連，利用PC機(jī)串口通信程序?qū)?shù)據(jù)通過(guò)串口發(fā)送給CAN接收器，實(shí)現(xiàn)CAN節(jié)點(diǎn)的收發(fā)數(shù)據(jù)測(cè)試。串行通信的參數(shù)設(shè)置為：串口端口號(hào)：1；波特率：9600bps；數(shù)據(jù)位：8位；停止位：1位。
在使用串口時(shí)先要打開串口，然后將數(shù)據(jù)傳給CAN節(jié)點(diǎn)單片機(jī)。發(fā)送數(shù)據(jù)中要包含無(wú)線控制器的下位機(jī)地址和其他控制信息，如在實(shí)驗(yàn)中使用的節(jié)點(diǎn)地址為0x00020406、其他控制數(shù)據(jù)為34。34對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)據(jù)為00110100。實(shí)驗(yàn)表明，本方案給出的無(wú)線與有線混合的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)工作正常。
無(wú)線通信基站發(fā)送0X34到無(wú)線通信從站，從站接收信號(hào)后通過(guò)CAN總線發(fā)送至終端節(jié)點(diǎn)，終端節(jié)點(diǎn)接收并在數(shù)碼管顯示接收數(shù)據(jù)，并控制下面LED燈相應(yīng)的暗滅，顯示正常發(fā)送RXOK信號(hào)通過(guò)CAN總線傳輸至無(wú)線通信從站，從站將信號(hào)發(fā)送至基站，基站接收信號(hào)并將數(shù)碼管置零，等待下一個(gè)發(fā)送信息。
7.小結(jié)
該系統(tǒng)能利用有線與無(wú)線網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合完成對(duì)光源的控制，取得了較好的效果，綜合了有線和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的各自優(yōu)點(diǎn)，使得網(wǎng)絡(luò)控制成本更低、網(wǎng)絡(luò)利用率更高、系統(tǒng)智能化更強(qiáng)，便于網(wǎng)絡(luò)的管理和應(yīng)用，適合學(xué)校、家庭、政府、企業(yè)等場(chǎng)所應(yīng)用，該網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用將具有可觀的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
參考文獻(xiàn)
[1]盧志強(qiáng).無(wú)線控制網(wǎng)絡(luò)的研究[D].西安：西安科技大學(xué)碩士學(xué)位論文，2004.
[2]黃曉霞.無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在綠色照明系統(tǒng)中的應(yīng)用[D].上海：同濟(jì)大學(xué)碩士學(xué)位論文，2007.
[3]黃艷玲.智能控制技術(shù)在住宅照明控制中的應(yīng)用研究[D].重慶：重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文，2003.
[4]孫宗智，王濤.一種智能照明控制系統(tǒng)方案的研究[J].信息技術(shù)與信息化，2010（1）：55-57.
[5]張?jiān)儡?智能照明系統(tǒng)的研究與開發(fā)[D].浙江：浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文，2006.
[6]董珀.智能照明控制系統(tǒng)及其新技術(shù)研究[D].上海：東華大學(xué)碩士學(xué)位論文，2010.