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[論文關鍵詞]光纖通信技術；趨勢；光纖到戶；全光網絡
[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、不易串音等優點，備受業內人士青睞，發展非常迅速，文章概述光纖通信技術的發展現狀，并展望其發展趨勢。
一、前言
1966年，美籍華人高錕(C.K.Kao)和霍克哈姆(C.A.Hockham)，預見了低損耗的光纖能夠用于通信，敲開了光纖通信的大門，引起了人們的重視。1970年，美國康寧公司首次研制成功損耗為20dB/km的光纖，光纖通信時代由此開始。光纖通信是以很高頻率(1014Hz數量級)的光波作為載波、以光纖作為傳輸介質的通信。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、不易串音等優點，備受業內人士青睞，發展非常迅速。光纖通信系統的傳輸容量從1980年到2000年增加了近1萬倍，傳輸速度在過去的10年中大約提高了100倍。
二、光纖通信技術的發展現狀
為了適應網絡發展和傳輸流量提高的需求，傳輸系統供應商都在技術開發上不懈努力。富士通公司在150km、1.3μm零色散光纖上進行了55x20Gbit/s傳輸的研究，實現了1.1Tbit/s的傳輸。NEC公司進行了132x20Gbit/s、120km傳輸的研究，實現了2.64Thit/s的傳輸。NTT公司實現了3Thit/s的傳輸。目前，以日本為代表的發達國家，在光纖傳輸方面實現了10.96Thit/s(274xGbit/s)的實驗系統，對超長距離的傳輸已達到4000km無電中繼的技術水平。在光網絡方面，光網技術合作計劃(ONTC)、多波長光網絡(MONET)、泛歐光子傳送重疊網(PHOTON)、泛歐光網絡(OPEN)、光通信網管理(MOON)、光城域通信網(MTON)、波長捷變光傳送和接入網(WOTAN)等一系列研究項目的相繼啟動、實施與完成，為下一代寬帶信息網絡，尤其為承載未來IP業務的下一代光通信網絡奠定了良好的基礎。
(一)復用技術
光傳輸系統中，要提高光纖帶寬的利用率，必須依靠多信道系統。常用的復用方式有：時分復用(TDM)、波分復用(WDM)、頻分復用(FDM)、空分復用(SDM)和碼分復用(CDM)。目前的光通信領域中，WDM技術比較成熟，它能幾十倍上百倍地提高傳輸容量。
(二)寬帶放大器技術
摻餌光纖放大器(EDFA)是WDM技術實用化的關鍵，它具有對偏振不敏感、無串擾、噪聲接近量子噪聲極限等優點。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信道數。進一步提高傳輸容量、增大光放大器帶寬的方法有：(1)摻餌氟化物光纖放大器(EDFFA)，它可實現75nm的放大帶寬；(2)碲化物光纖放大器，它可實現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，可放大帶寬約80nm；(4)拉曼光纖放大器(RFA)，它可在任何波長處提供增益，將拉曼放大器與EDFA結合起來，可放大帶寬大于100nm。
(三)色散補償技術
對高速信道來說，在1550nm波段約18ps(mmokm)的色散將導致脈沖展寬而引起誤碼，限制高速信號長距離傳輸。對采用常規光纖的10Gbit/s系統來說，色散限制僅僅為50km。因此，長距離傳輸中必須采用色散補償技術。
(四)孤子WDM傳輸技術
超大容量傳輸系統中，色散是限制傳輸距離和容量的一個主要因素。在高速光纖通信系統中，使用孤子傳輸技術的好處是可以利用光纖本身的非線性來平衡光纖的色散，因而可以顯著增加無中繼傳輸距離。孤子還有抗干擾能力強、能抑制極化模色散等優點。色散管理和孤子技術的結合，凸出了以往孤子只在長距離傳輸上具有的優勢，繼而向高速、寬帶、長距離方向發展。
(五)光纖接入技術
隨著通信業務量的增加，業務種類更加豐富。人們不僅需要語音業務，而且高速數據、高保真音樂、互動視頻等多媒體業務也已得到用戶青睞。這些業務不僅要有寬帶的主干傳輸網絡，用戶接人部分更是關鍵。傳統的接入方式已經滿足不了需求，只有帶寬能力強的光纖接人才能將瓶頸打開，核心網和城域網的容量潛力才能真正發揮出來。光纖接入中極有優勢的PON技術早就出現了，它可與多種技術相結合，例如ATM、SDH、以太網等，分別產生APON、GPON和EPON。由于ATM技術受到IP技術的挑戰等問題，APON發展基本上停滯不前，甚至走下坡路。但有報道指出由于ATM交換在美國廣泛應用，APON將用于實現FITH方案。GPON對電路交換性的業務支持最有優勢，又可充分利用現有的SDH，但是技術比較復雜，成本偏高。EPON繼承了以太網的優勢，成本相對較低，但對TDM類業務的支持難度相對較大。所謂EPON就是把全部數據裝在以太網幀內傳送的網絡技術。現今95％的局域網都使用以太網，所以選擇以太網技術應用于對IP數據最佳的接入網是很合乎邏輯的，并且原有的以太網只限于局域網，而且MAC技術是點對點的連接，在和光傳輸技術相結合后的EPON不再只限于局域網，還可擴展到城域網，甚至廣域網，EPON眾多的MAC技術是點對多點的連接。另外光纖到戶也采用EPON技術。
三、光纖通信技術的發展趨勢
對光纖通信而言，超高速度、超大容量、超長距離一直都是人們追求的目標，光纖到戶和全光網絡也是人們追求的夢想。
(一)光纖到戶
現在移動通信發展速度驚人，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占優的固定終端，希望實現光纖到戶。光纖到戶的魅力在于它有極大的帶寬，它是解決從互聯網主干網到用戶桌面的“最后一公里”瓶頸現象的最佳方案。隨著技術的更新換代，光纖到戶的成本大大降低，不久可降到與DSL和HFC網相當，這使FITH的實用化成為可能。據報道，1997年日本NTT公司就開始發展FTTH，2000年后由于成本降低而使用戶數量大增。美國在2002年前后的12個月中，FTTH的安裝數量增加了200％以上。在我國，光纖到戶也是勢在必行，光纖到戶的實驗網已在武漢、成都等市開展，預計2012年前后，我國從沿海到內地將興起光纖到戶建設。可以說光纖到戶是光纖通信的一個亮點，伴隨著相應技術的成熟與實用化，成本降低到能承受的水平時，FTTH的大趨勢是不可阻擋的。
(二)全光網絡
傳統的光網絡實現了節點間的全光化，但在網絡結點處仍用電器件，限制了目前通信網干線總容量的提高，因此真正的全光網絡成為非常重要的課題。全光網絡以光節點代替電節點，節點之間也是全光化，信息始終以光的形式進行傳輸與交換，交換機對用戶信息的處理不再按比特進行，而是根據其波長來決定路由。全光網絡具有良好的透明性、開放性、兼容性、可靠性、可擴展性，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，網絡結構簡單，組網非常靈活，可以隨時增加新節點而不必安裝信號的交換和處理設備。當然全光網絡的發展并不可能獨立于眾多通信技術，它必須要與因特網、ATM網、移動通信網等相融合。目前全光網絡的發展仍處于初期階段，但已顯示出良好的發展前景。從發展趨勢上看，形成一個真正的、以WDM技術與光交換技術為主的光網絡層，建立純粹的全光網絡，消除電光瓶頸已成未來光通信發展的必然趨勢，更是未來信息網絡的核心，也是通信技術發展的最高級別，更是理想級別。
【關鍵詞】 光纖通信技術 鐵路通信 應用
光纖通信技術在現代通信中脫穎而出，在很大程度上加快了傳播的速度，使其通信技術發生了質的飛躍。光纖技術在技術方面得到了提高，使其應用的范圍更加廣泛，應用到了很多的領域方面，其中鐵路通信方面就是一個很重要的應用。鐵路通信逐漸走向了通信智能化的防線，光纖通信技術在鐵路通信中的應用在很大程度上滿足了當展的需求。光纖通信技術廣泛地應用到鐵路通信當中，將提升鐵路通信的能力，使鐵路通信系統更加的完善，為人們的生活提供更加便利的條件。
一、光纖通信技術的概述
光纖通信技術是以高頻光波為載波，光纖是以傳輸介質為通信媒介。在19世界60年代，曾有人提出了關于光纖傳播技術，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，光纖通信技術將加快通信技術的發展。美國康寧公司根據當時的學術論文研發出了世界上第一根超低損耗光纖，整個通信行業將走進光纖通信時代。
光纖通信技術最主要的特點是低損耗、傳導速度快、容量大、使用的體積小、有很強的抗電磁干擾能力，受到了很多專業人士的熱愛，將會得到大力的發展。隨著科學技術的不斷發展，從19世紀60年代到21世紀，短短的二十年，光纖通信發生了巨大的改變，其容量整整提升了一萬倍，傳播速度也提升了幾百倍，大大發展了光纖通信行業。光纖技術被廣泛的應用到各個行業當中，推動了很多新技術的發展，使各行業的通信能力發生了翻天覆地的改變。
二、光纖通信技術的現狀
2.1波分復用技術
波分復用技術是根據不同光波的頻率不同，充分利用單模光纖低損耗區的寬帶資源，將光纖的低損耗劃分為不同的通道，把光波作為光纖信號的載體，在發送初始的位置應用波分復用技術，將不同頻段波長信號的光波融入到同一根光纖線路當中，進而進行信號傳輸。在接收末端的位置，再次利用波分復用技術將不同波長承載不同信號的光纖進行分開。不同波長的光載波信號是獨立存在的，可以利用一根光纖實現多個線路光纖信號的傳播。
2.2光纖連接
光纖通信技術的大力發展，將能夠引領國家通信行業的未來發展，光纖連接將成為信息高速中非常重要的一個標志。光纖連接技術應用到各行各業當中，能夠很大程度上提高信息的傳播速度和傳播方式，滿足人們在信息時代的大力需求。在光纖通信技術當中，寬帶主干線路的傳播非常的重要，用戶在最后進行光纖連接的過程更加的重要。光纖通信技術將走進了千家萬戶，有效的提高人們上網的速度，使人們走進高速信息時代，使寬帶進入到飛快發展的年代。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步驟，將接入到用戶家中。充分的利用光纖寬帶的特點，將在很大程度上為用戶提供寬帶上網不受到限制，充分的滿足寬帶連接技術的需求。
三、光纖通信技術在鐵路運輸通信系統中的應用
人們現在的生活水平越來越高，對于鐵路運輸的安全和速度要求也越來越高，對于鐵路通信技術的傳輸速度和傳播質量要求也在明顯提升，光纖通信技術在鐵路通信方面的應用有著非常巨大的意義。鐵路通信中應用光纖通信技術歷經了3個階段，才逐漸走向成熟。這3個階段分別是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
在上個世紀80年代，我國開始逐漸研究鐵路光纖通信技術，PDH光纖技術被應用到光纖通信當中，首次，在我國北京作為試驗點，研發了長達15Km的光纖。這次光纖實驗所鋪設的是短波光纖，使二次群系統處于開啟的狀態。在我國首次應用PDH光纖通信技術的鐵路是大秦鐵路，大秦鐵路的重載雙線電氣化中應用的是八芯單模短波光纖，在這個當中局部網絡通信系統使用的設備是36Mb/s PDH的二芯；鐵路沿線的車站和區域網絡的通信系統設備是PCM，以及配置8Mb/s PDH的二芯，標志著我國鐵路通信系統從傳統的通信模式逐漸轉變為光纖通信技術。大秦鐵路通信系統的成功轉型，將預示著鐵路通信系統光纖通信技術走向了一個新的領域。PDH光纖通信系統有一個重要的功能是能在最短的時間檢測鐵路通信系統的安全漏洞和隱患，并且能夠及時的清除，很大程度上保障了鐵路通信系統的安全和正常運作。PDH光纖通信系統的功能雖然很強大，推動了鐵路通信系統的發展，但是這種光纖通信系統也存在一些問題，PDH光纖通信系統具有很復雜的結構，每個區域有著不同的標準，網絡管理的能力比較弱，這些都嚴重的制約了鐵路通信系統的發展。這就要求科研人員要不斷的開發出新的技術，彌補漏洞。
3.2 SDH光纖通信系統
SDH光纖通信系統相對于PDH光纖通信系統更加的完善，能夠有效的彌補PDH光纖通信的不足，SDH光纖通信技術促進了鐵路通信技術的發展。SDH光纖光纖通信技術是一種高速發展的數字化通信技術，它將實現數字信息化的同步轉播，將信號固定在特定的結構中。SDH光纖通信技術有幾方面的優點：第一個優點是在簡化網絡中各個支路的字節復接應用；第二個優點是創造了不同廠家設備互聯網之間的連接，使光纖通信采用的標準和比特率采用相同的標準；第三方面是SDH光纖通信具有很強大的網絡和自我完善功能，當網絡信號突然被中斷，在自動恢復后，其網絡信號傳輸仍然可以繼續使用；第四方面是SDH光纖通信系統有著很強大的自我管理功能，能夠為鐵路通信的傳輸和通信的安全提供可靠的保障。SDH光纖通信技術比PDH光纖通信技術有著很強大的通信功能，在鐵路通信系統中嶄新出獨具特色的優勢。先進的SDH光纖通信技術將能夠代替傳統的PDH光纖通信技術，其中SDH光纖通信技術最早應用在贛韶鐵路當中，在修建這條鐵路過程中，為了使用到先進的SDH光纖通信技術，搭建一條新的光同步傳輸系統，采用了二十芯光纜。為了接入光纖通過接入層傳輸設備和622Mb/s光纖口，這些設備和贛韶鐵路沿線的接收設備相互連接，使整條贛韶鐵路沿線都實現SDH光纖鐵路通信，大大推動了我國鐵路通信事業的發展。SDH光纖通信技術在鐵路通信系統中起著重要的作用，但隨著社會經濟的快速發展，SDH光纖通信技術逐漸不能滿足鐵路通信的需求。鐵路通信的需求在數據傳輸方面提出了更高的需求，要想實現這一需求，需要將其速度提升百倍以上。
3.3 DWDM光纖通信系統
根據鐵路通信技術的需求和科學技術的發展，人們研發了DWDN光纖通信，這種先進的光纖通信技術，明顯的超過了PDH光纖通信和SDH光纖通信。DWDM 技術是根據單模光纖帶寬和其損耗低的特點，允許多個波長載波信道同時在光纖內傳輸，形成一種新型的通信技術。DWDM通信系統中，發送端光發射機同時發射不同穩定度和精度的不同波長光信號，通過光波長復用器將其復用送入摻鉺光纖的功率放大器當中。在經過放大后，將多路的光信號輸送到光纖維中傳輸。在到達接收端后，經過光前置放大器放大，然后送到光波長分波器當中實現光信號的分解。該技術的主要的優勢是DWDM光纖通信可以在同一光纖內承載不同波段的波長，這樣就可以提高了傳輸的速度和增大了傳輸的容量；DWDM光纖通信技術可以容納不同的協議要求，將不同的傳輸速度中數據在一個激光軌道中完成，這樣就會在最大限度內滿足網絡用戶的需求和網絡的安全。DWDM光纖通信技術已經被用到了鐵路開發當中，因該通信技術能夠增大傳輸速度，同時增加傳輸容量，在鐵路信息系統開發當中，被采納應用。該技術的應用是鐵路信息系統的信息傳遞更穩定、迅速，保證了鐵路信息及時傳遞，為鐵路信息服務提供便利。
總結：綜上所述，光纖通信技術廣泛的應用到鐵路通信當中，大力的推動了我國鐵路通信的發展。尤其是光纖通信技術不斷的發展，克服了在鐵路通信應用方面的很多難題，一步一步追趕通信時代的發展，滿足市場的需求，使鐵路通信技術始終處在時代的前沿。
參 考 文 獻
[關鍵詞]激光大氣通信；圖像壓縮；離散余弦變換；光電/電光轉換；串口通信；
中圖分類號：T7 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）40-0224-01
1 該激光大氣通信系統設計基本思路：
先從鍵盤輸入要發送的文字或通過調用攝像頭采集圖像或選中要發送的文件，然后將采集到的圖像或文字信息或文件進行數字化，發送端將信號疊加在激光器的輸出載波上，接收端通過光敏三極管將接收到的光信號轉換為電信號，編寫的相應的應有程序將接收到的信息進行整合，最后還原出原圖像或文字信息。
采集圖片信息，通過自編的圖片處理程序將采集到的信息進行數據壓縮和編碼，驅動激光器發送數據；利用激光接收電路將接收到的光信號轉化成電信號，圖片接收程序對其進行相應的解碼和解壓，便得到采集到的圖片。
2 該激光大氣通信系統的組成
該系統由硬件和軟件兩部分組成。軟件部分是利用Qt進行圖形用戶界面的編程。Qt是一個跨平臺的C++應用程序開發框架。廣泛用于開發GUI程序，這種情況下又被稱為部件工具箱。也可用于開發非GUI程序，比如控制臺工具和服務器。
硬件部分由兩臺計算機、USB轉TTL器件，激光發射機、光電三極管組成 。兩臺計算機中，一臺用作信源、一臺用作信宿。
如圖所示，圖1、圖2分別為該激光大氣通信系統的發射系統和接受系統的基本框圖。
3 該激光大氣通信系統的各個部分的功能
軟件部分：
Qt：調用微軟的庫函數，如：調用獲取攝像頭的庫函數、調用串口通信的庫函數等等，對用攝像頭獲取的圖片進行壓縮編碼。由于獲取的圖片是彩色圖像，故先將其變為灰度圖像，即圖像數據壓縮為原來的三分之一；然后再對灰度圖像進行離散余弦變換，進一步的壓縮，壓縮為灰度圖像的九分之一，即最后總共壓縮為原來的二十七分之一。然后將數據傳到串口中，等待通信。在信宿計算機中，Qt主要負責將信號解壓，還原。
硬件部分：
信源計算機：獲取從鍵盤輸入要發送的文字或通過調用攝像頭采集的圖像信號。
USB轉TTL部件：進行電平轉換，同時便于將信號發射出去。
激光發射器：有效地將電信號轉變為光信號，數字0使三極管截止，激光器不亮；數字1使三極管導通，激光器亮；從而“滅”代表信號0，“亮”代表信號1；進而有效地將信號發射出去。
光電三極管：作為接收器，將光信號轉變為相應的電信號。
濾波電路：阻低通高，一般為4.7uF的電容。
信宿計算機：將接收到的圖片或文字數字信號，進行解壓、恢復、顯示。
4 該激光大氣通信系統的特點
4.1 創新點
1、不間斷校驗通訊
2系統回路簡單，容易實現
3、圖片采集處理程序
4、激光發送接收裝置
一般的激光通信系統：發送部分主要有激光器、光調制器和光學發射天線。接受部分主要有光學接受天線、光學濾波器、光探測器。要傳送的信息送到與激光器相連的光調制器中，光調制器將信息調制在激光上，通過光學發射天線發送出去。在接收端，光學接受天線將激光信號接受下來，并送至光探測器，光探測器將激光信號變為電信號，經放大、解調后變為原來的信息。而該系統不需要光調制器、光學發射天線、光學接受天線、光探測器等等，大大節省了成本；同時，該系統的圖片采集處理程序設計比較巧妙，執行效率比較高；該系統還運用了CRC循環冗余檢驗技術，可以達到不間斷校驗通訊的目的，更加保證了通訊的安全性。
4.2 技術關鍵
1、CRC循環冗余校驗
2、圖片采集及處理的軟件設計與編程
3、激光發射驅動電路設計
4、電平轉換電路設計
5、光電轉換電路設計
6、信息解碼及圖片恢復程序設計
5 該激光大氣通信系統的科學性先進性
科學性：
1、循環冗余檢查（CRC）：一種數據傳輸檢錯功能，對數據進行多項式計算，并將得到的結果附在幀的后面，接收設備也執行類似的算法，以保證數據傳輸的正確性和完整性。這種技術常在計算機網絡中應用。
2、圖片采集處理：圖片處理程序調用攝像頭來采集圖片信息，再對圖片信息進行壓縮編碼處理，后將信息編碼分段傳送，利用波特率控制傳送的速率，在端口處將其發送。
3、電平轉換電路將不同電氣特性的接口連接起來。
4、激光發射電路靜態點在微導通狀態，以減小因管子導通電壓引起的延時。
先進性：
1、該激光大氣通信系統裝置結構輕便，設備經濟，比一般的激光大氣通信系統更加精簡、方便、實惠，并且性能更加可靠。
2、該激光大氣通信系統采用CRC循環冗余檢驗技術，不間斷校驗通訊，因此，正確率比一般的激光大氣通信系統的正確率更高，保密性更強，可以運用在需要嚴格保密環境中的信息傳輸。
6 激光大氣通信的發展前景
1、未來的通信技術將會越來越多的用到衛星技術，僅僅依靠光纖網絡技術難以實現通信技術的發展目標。因此，激光通信技術將成為通信領域發展的必要技術之一。
2、激光大氣通信能跨越障礙，解決跨山溝、海峽、河流、湖泊等復雜地貌帶來的挖溝布線難題；
3、激光大氣通信將在應急或臨時通信傳輸方面先出巨大優勢。如在救災、大型集會活動、野外的臨時工作場所或地震等突發事件方面，作為一種臨時的通信連接等等。
4、激光通信技術在未來的發展中，將會影響通信領域的發展，使通信領域誕生出更多的新技術，提升通信領域發展實力的同時，保證通信領域的發展擁有技術保障。所以，激光通信技術將會帶動通信領域新一輪的技術革新。
參考文獻
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論文摘要:針對目前通信技術的發展狀況及就業形勢,并結合我院實驗室現狀,提出了建設綜合通信網絡實驗平臺的必要性;給出了綜合通信網絡實驗平臺的拓撲結構;論述了SDH傳輸系統、程控交換系統及EPON光接入等系統的詳細配置情況。
隨著通信技術的發展及信息業務量的劇增,社會對通信專業人才的需求不斷加大,從近幾年的就業情況來看,企業需要的是既有較好的理論基礎,又有較強的實踐能力,并且了解通信行業技術的綜合應用型人才。因此,高校必須不斷完善通信實驗室建設,改進實驗模式,才能適應市場對人才的需求。我院于2009年提出了建設綜合通信網絡實驗平臺的計劃,并獲得了中央地方共建專業特色實驗室項目的資助。
1實驗室現狀及建設綜合實驗平臺的必要性
2000年以來我院先后建設了計算機技術、電子技術、通信原理、高頻電子、EDA等基礎實驗室及檢測與控制專業實驗室。2004年通信專業開始招生,為滿足教學要求,籌建了通信專業實驗室。由于當時學校經費緊張,制定了通信專業實驗室的建設在現有基礎上分兩步走的計劃:第一步,建設以滿足教學需求的基本型專業實驗室,主要完成光纖、程控、通信網、移動通信等專業課程實驗。該實驗室建設方案以各種實驗箱及相關的儀器設備組成,基本1人1箱,其特點是:技術成熟,投資少,維護方便。第二步,建設綜合通信網絡實驗室。第一步建設方案已于2006年完成。
2006年以來,通信專業實驗室在實驗教學工作中發揮了其應有的作用。但這些設備各自獨立,沒有形成網絡,系統性不強,實驗內容多以演示、驗證為主。隨著通信技術的迅猛發展,這類實驗室條件局限性較大,沒有通信全程全網的系統性,學生對所學的專業課程缺乏系統整體概念,無法滿足對通信技術的深入研究及市場對人才的需求。因此建設綜合通信網絡實驗平臺是非常必要的。
2綜合通信網絡實驗平臺的建設思路與目標
隨著通信行業的不斷發展,電信領域正在向著移動化、寬帶化的方向不斷融合。因此,綜合通信網絡實驗平臺建設的基本思路是建設一個集傳輸、交換、寬帶接入及有線、無線通信為一體的綜合現代通信網絡,是一個類似于電信系統的全真式網絡。該系統能夠實現模擬網絡運行,各個網絡對接,并能夠完成每種設備平臺的實訓與研究。通過該實驗系統,讓學生從軟件到硬件全方位感受現代通信的真實環境,對所學專業有直觀的認識及深入的了解,提高專業素質,鍛煉動手能力,把學生培養成符合社會需求的綜合型、應用型通信技術人才。
3綜合通信網絡實驗平臺的建設方案與內容
建設方案既要技術先進,又要經濟合理,通過反復多次的論證,提出了適應現有資金條件,適合當代通信技術發展的綜合通信實驗平臺。整個平臺由SDH傳輸網、程控交換網、移動無線接入網、EPON光接入網、網規、網優等系統構成。
3.1 網絡拓撲結構網絡拓撲結構如圖1所示。
圖1 綜合通信網絡實驗平臺拓撲圖
3.2 光傳輸系統
光傳輸系統是整個實驗網絡的核心,溝通了各模塊之間的通信聯絡。系統采用SDH技術,由3臺STM-1設備構成環形網絡。SDH技術是目前通信網絡的主流技術,它以其突出的技術優勢為網絡提供優質、高效、可靠的通信業務,能夠滿足寬帶數據及視頻圖像等多業務的傳輸需求,自愈功能強。掌握傳輸技術對通信工程專業的學生來說,是非常重要的。
傳輸系統選用華為公司的Optix155/622HMetro1000型設備,主要功能及配置如下:
(1)系統高階交叉能力為136×136VC4,低階交叉能力1638×1638VC12。
(2)單臺傳輸系統配置STM-1光接口2個,E1接口21個,FE接口數量為4個,支持155M至2.5G光速率的在線升級能力。
(3)具備多業務處理能力,提供多路E1,T1,E3和T3業務及各種音頻接口,數據接口功能。
(4)系統采用MSTP第三代技術,支持以太網信號的匯聚、二層交換和VLAN。
(5)傳輸系統配備了設備級管理軟件,在提供完備的網元級管理功能的同時,提供了網絡層管理功能,支持傳統業務的端到端管理。
(6)整個傳輸網絡保護機制健全,交叉、時鐘、電源均采用1+1保護措施,具備強大的告警分析和故障自動診斷功能,提高了網絡系統的安全性和可靠性。
3.3 程控交換系統
程控交換系統采用華為公司C&C08程控交換設備,通過傳輸網絡及其他配合設備構建一個完全模擬實際應用的,具有局間交換、遠端接入功能的完整交換網絡。主要配置為:
(1)系統交換能力為16K×16K,配置模擬電話用戶96路,數字中繼120DT(最大可擴充至50000線模擬用戶及10000線數字中繼)。
(2)提供中國1號信令、7號信令,滿足局間通信的要求;提供語音業務及其他綜合接入業務,配置各種接口。
(3)提供設備級網管軟件,可對硬件設備進行設置、配置, 進行信令的觀測、跟蹤等。
3.4 TD-SCDMA移動通信無線網絡系統
TD-SCDMA技術是目前廣為使用的新技術,大幅提升了數據傳輸速率,實現了移動寬帶,能夠處理圖像、音樂、視頻等多種媒體形式,提供網頁瀏覽、電話會議、電子商務等多種信息服務。
系統由TD-SCDMA無線側基站控制器單元(RNC)、無線側基帶處理及射頻單元(Node B)及無線網絡操作維護中心(OMC-R)等主要設備及相關系統軟件組成。
TD-SCDMA無線側基站控制器單元(RNC)采用華為公司新一代基站控制器DRNC820型設備,該設備集成度高、容量大、可靠性好,可以滿足未來高速分組業務發展,大大提升TD-SCDMA全系統的帶寬和容量。系統采用MAIO(Multiple Access To I n One)技術,統一ATM,TDM和IP交換體系,既支持對2G傳輸資源的前向兼容,也支持向全網IP的演進。設備采用模塊化設計,支持單框解決方案與平滑升級;采用雙平面GE Star交換網,可提供最大120Gbps的交換容量;接口豐富,可提供多種組網方式。
TD-SCDMA無線側基帶處理及射頻單元采用業界技術領先的多形態統一模塊設計,具有體積小、容量大、功耗低、安裝靈活的特點,最大可支持36載扇的TD-SCDMA基帶處理能力。
操作維護系統主要完成軟件管理、故障管理、性能管理、測試管理、傳輸管理等功能。
3.5 EPON光接入系統
EPON光接入系統采用華為公司MA5680T型設備,具備多種豐富的功能特性,可提供大容量、高速率、高帶寬的語音、數據和視頻業務接入。設備為GPON/EPON一體化設備,滿足用戶擴容升級需要;系統能力滿足背板交換容量為275Gbps,業務交換容量雙向為68G;單框可支持ONU/ONT數為7168;支持3層特性,支持RIPV1/V2和OSPF路由協議;滿足多種FTTx組網應用,滿足基站傳輸、IP專線互聯、批發等業務組網需求。
3.6 網規網優系統
無線網絡測試系統選用鼎利公司的測試軟件,具備完善的GSM/GPRS/TD-SCDMA/HSDPA網絡測試功能。能夠提供多種測試方法。
3.7 專用e-bridge實驗軟件
由于本次實驗平臺選用的硬件設備均為商用設備,所以要考慮整個網絡系統如何適合于學生進行實驗,一般來說,實際商用設備的管理終端數只有一個,這樣對于有40名學生的班級來說,需要分40組,顯然不現實。訊方公司研發的專用e-bridge實驗軟件,解決了多人操作的問題,滿足每個系統平臺可以40名學生進行實驗操作,把商用設備轉化為適合高校教學的實驗設備。
專用e-bridge實驗軟件具備實驗過程控制功能,實驗教師可靈活分配實驗項目和實驗時間,可以調整每組學生的實驗時間,軟件能同時滿足多人多次上機實驗的要求。
綜合實驗平臺系統組成除配置以上設備、軟件外,還考慮設置了通信電源設備、光纖配線架、數字配線架、音頻配線架等其他配合設備。
4實驗項目內容
整個實驗系統通過通信網管軟件,可滿足40個學生終端進行實驗操作,可開展的主要實驗項目內容如下:
論文摘要:隨著計算機技術的廣泛普及與計算機遠程信息處理應用的發展,數據通信應運而生,它實現了計算機與計算機之間,計算機與終端之間的傳遞。由于不同業務需求的變化及通信技術的發展使得數據通信經過了不同的發展歷程。
數據通信是以“數據”為業務的通信系統,數據是預先約定好的具有某種含義的數字、字母或符號以及它們的組合。數據通信是20世紀50年代隨著計算機技術和通信技術的迅速發展,以及兩者之間的相互滲透與結合而興起的一種新的通信方式,它是計算機和通信相結合的產物。隨著計算機技術的廣泛普及與計算機遠程信息處理應用的發展,數據通信應運而生,它實現了計算機與計算機之間,計算機與終端之間的傳遞。由于不同業務需求的變化及通信技術的發展使得數據通信經過了不同的發展歷程。
1通信系統傳輸手段
電纜通信:雙絞線、同軸電纜等。市話和長途通信。調制方式:SSB/FDM。基于同軸的PCM時分多路數字基帶傳輸技術。光纖將逐漸取代同軸。
微波中繼通信:比較同軸,易架設、投資小、周期短。模擬電話微波通信主要采用SSB/FM/FDM調制,通信容量6000路/頻道。數字微波采用BPSK、QPSK及QAM調制技術。采用64QAM、256QAM等多電平調制技術提高微波通信容量,可在40M頻道內傳送1920~7680路PCM數字電話。
光纖通信:光纖通信是利用激光在光纖中長距離傳輸的特性進行的,具有通信容量大、通信距離長及抗干擾性強的特點。目前用于本地、長途、干線傳輸,并逐漸發展用戶光纖通信網。目前基于長波激光器和單模光纖,每路光纖通話路數超過萬門,光纖本身的通信纖力非常巨大。幾十年來,光纖通信技術發展迅速,并有各種設備應用,接入設備、光電轉換設備、傳輸設備、交換設備、網絡設備等。光纖通信設備有光電轉換單元和數字信號處理單元兩部分組成。
衛星通信:通信距離遠、傳輸容量大、覆蓋面積大、不受地域限制及高可靠性。目前,成熟技術使用模擬調制、頻分多路及頻分多址。數字衛星通信采用數字調制、時分多路及時分多址。
移動通信:GSM、CDMA。數字移動通信關鍵技術:調制技術、糾錯編碼和數字話音編碼。
2數據通信的構成原理
數據終端(DTE)有分組型終端(PT)和非分組型終端(NPT)兩大類。分組型終端有計算機、數字傳真機、智能用戶電報終端(TeLetex)、用戶分組裝拆設備(PAD)、用戶分組交換機、專用電話交換機(PABX)、可視圖文接入設備(VAP)、局域網(LAN)等各種專用終端設備;非分組型終端有個人計算機終端、可視圖文終端、用戶電報終端等各種專用終端。數據電路由傳輸信道和數據電路終端設備(DCE)組成,如果傳輸信道為模擬信道,DCE通常就是調制解調器(MODEM),它的作用是進行模擬信號和數字信號的轉換;如果傳輸信道為數字信道,DCE的作用是實現信號碼型與電平的轉換,以及線路接續控制等。傳輸信道除有模擬和數字的區分外,還有有線信道與無線信道、專用線路與交換網線路之分。交換網線路要通過呼叫過程建立連接,通信結束后再拆除;專線連接由于是固定連接就無需上述的呼叫建立與拆線過程。計算機系統中的通信控制器用于管理與數據終端相連接的所有通信線路。中央處理器用來處理由數據終端設備輸入的數據。
3數據通信的分類
3.1有線數據通信
數字數據網(DDN)。數字數據網由用戶環路、DDN節點、數字信道和網絡控制管理中心組成。DDN是利用光纖或數字微波、衛星等數字信道和數字交叉復用設備組成的數字數據傳輸網。也可以說DDN是把數據通信技術、數字通信技術、光遷通信技術以及數字交叉連接技術結合在一起的數字通信網絡。數字信道應包括用戶到網絡的連接線路,即用戶環路的傳輸也應該是數字的,但實際上也有普通電纜和雙絞線,但傳輸質量不如前。
分組交換網。分組交換網(PSPDN)是以CCITTX.25建議為基礎的,所以又稱為X.25網。它是采用存儲——轉發方式,將用戶送來的報文分成具用一定長度的數據段,并在每個數據段上加上控制信息,構成一個帶有地址的分組組合群體,在網上傳輸。分組交換網最突出的優點是在一條電路上同時可開放多條虛通路,為多個用戶同時使用,網絡具有動態路由選擇功能和先進的誤碼檢錯功能,但網絡性能較差。
幀中繼網。幀中繼網絡通常由幀中繼存取設備、幀中繼交換設備和公共幀中繼服務網3部分組成。幀中繼網是從分組交換技術發展起來的。幀中繼技術是把不同長度的用戶數據組均包封在較大的幀中繼幀內,加上尋址和控制信息后在網上傳輸。
3.2無線數據通信
無線數據通信也稱移動數據通信,它是在有線數據通信的基礎上發展起來的。有線數據通信依賴于有線傳輸,因此只適合于固定終端與計算機或計算機之間的通信。而移動數據通信是通過無線電波的傳播來傳送數據的,因而有可能實現移動狀態下的移動通信。狹義地說,移動數據通信就是計算機間或計算機與人之間的無線通信。它通過與有線數據網互聯,把有線數據網路的應用擴展到移動和便攜用戶。4網絡及其協議
4.1計算機網絡
計算機網絡(ComputerNetwork),就是通過光纜、雙絞電話線或有、無線信道將兩臺以上計算機互聯的集合。通過網絡各用戶可實現網絡資源共享,如文檔、程序、打印機和調制解調器等。計算機網絡按地理位置劃分,可分為網際網、廣域網、城域網、和局域網四種。Internet是世界上最大的網際網;廣域網一般指連接一個國家內各個地區的網絡。廣域網一般分布距離在100-1000公里之間;城域網又稱為都市網,它的覆蓋范圍一般為一個城市,方圓不超過10-100公里;局域網的地理分布則相對較小,如一棟建筑物,或一個單位、一所學校,甚至一個大房間等。
局域網是目前使用最多的計算機網絡,一個單位可使用多個局域網,如財務部門使用局域網來管理財務帳目,勞動人事部門使用局域網來管理人事檔案、各種人才信息等等。
4.2網絡協議
網絡協議是兩臺計算機之間進行網絡對話所使用的語言,網絡協議很多,有面向字符的協議、面向比特的協議,還有面向字節計數的協議,但最常用的是TCP/IP協議。它適用于由許多LAN組成的大型網絡和不需要路由選擇的小型網絡。TCP/IP協議的特點是具有開放體系結構,并且非常容易管理。
TCP/IP實際上是一種標準網絡協議,是有關協議的集合,它包括傳輸控制協議(TransportControlProtocol)和因特網協議(InternetProtocol)。TCP協議用于在應用程序之間傳送數據,IP協議用于在程序與主機之間傳送數據。由于TCP/IP具有跨平臺性,現已成為Internet的標準連接協議。網絡協議分為如下四層:網絡接口層:負責接收和發送物理幀;網絡層:負責相鄰節點之間的通信;傳輸層:負責起點到終端的通信;應用層:提供諸如文件傳輸、電子郵件等應用程序要把數據以TCP/IP協議方式從一臺計算機傳送到另一臺計算機,數據需經過上述四層通信軟件的處理才能在物理網絡中傳輸。
目前的IP協議是由32位二進制數組成的,如202.0.96.133就表示連接到因特網上的計算機使用的IP地址,在整個因特網上IP地址是唯一的。
論文關鍵詞：高職教育,教學設計,工作項目
高職院校“光纖通信技術與設備”課程理論知識深奧，實踐內容廣泛，涉及到多學科知識。現在的高職學生缺少主動學習的熱情，課程內容難以引起學生的興趣，學生難以學以致用。深究其主要的原因是課程的設置采用學科體系，沒有與企業的工作過程有機的結合起來，與社會的職業需求還沒有建立有機的聯系，沒有完全達到高等職業院校設定的人才培養目標。本文根據“基于能力培養，面向崗位群”的高職教育理念，對“光纖通信技術與設備”這門課程進行教學設計，提出基于工作項目的設計理念，將教學任務細化成一個個具體的可操作實施的項目，從而培養學生的自學能力，鍛煉學生的實踐能力和創新能力。
“光纖通信技術與設備”是本校光纖通信專業的專業核心課程之一，主要給學生建立光纖通信的基本概念、基本理論和基本分析方法；通過本課程的學習，學生能夠掌握光纖通信的基礎知識，包括光纖通信系統的組成、光纖和光纜、有源光器件、無源光器件、光端機、系統設計、SDH傳輸網、光纖通信相關新技術。除了相關理論的學習，本課程注重實訓操作，其中包含了光纖通信系統靈敏度測試以及光傳輸業務的開通等相關內容，使學生能夠掌握常用測試儀器的使用，在此基礎上，培養學生分析問題解決問題的能力，為他們將來從事光纖通信工作打下堅實的基礎。
1 課程的教學內容設計
本課程的教學內容設計分為三個項目，每個項目具體分為若干個任務。
項目一：光纖通信系統。子項目如下。任務一 認知光纖通信系統；任務二 認知光纖和光纜；任務三 通信用光器件；任務四 光端機。
項目二：光傳輸網業務開通。子項目如下。任務一SDH概述；任務二 SDH幀結構與復用；任務三 SDH網元與拓撲結構分析；任務四SDH網同步與管理；任務五SDH傳輸設備認知與配置。
項目三：光纖通信系統設計與新技術認知。子項目如下。任務一 光纖通信系統設計；任務二 光纖通信新技術認知。
從教學內容設計可以看出項目二在整個教學內容中占有很大的比重，因此研究光傳輸網業務開通項目設計很有必要。
2 能力訓練項目
基于工作過程的課程教學近年來成為了高職教學的新方向，以工作中發生的真實工作任務為中心，在教學中讓學生在一個個典型“工作任務”驅動下展開活動，從而掌握清晰的思路、方法和知識脈絡，在完成“工作任務”過程中，培養學生分析問題、解決問題能力，培養學生創新意識、創新能力以及自主學習習慣，站在完成任務中掌握知識，帶動知識和技能發展的學與教方式。根據教學計劃以及學生的學習特點設計了能力訓練項目，如表1所示。
3 實踐項目設計
根據學生的學習特點和思維能力，項目二光傳輸網業務開通的實踐項目按照由淺入深，由簡到難的思路進行設計：任務1 E300網管的基本操作→任務2鏈型網的建立與連接→任務3環型網的建立與連接→任務4鏈型網2M業務配置→任務5 環型網2M業務配置→任務6鏈型網2M業務保護配置→任務7 環型網2M業務保護配置→任務8業務配置測試。
4 實踐項目實施舉例
下面以鏈型網的業務配置為例進行說明。現有A、B、C共三個站組成二纖鏈形網，A-B-C，鏈路速率為STM-1，各站之間的距離均在50KM左右，各站業務均采用 ZXMPS320設備進行組網。業務需求： A<->C：1個2M。
能力目標：
1.會創建鏈型網絡。
2.會進行2M業務的配置。
重點：創建鏈型網絡。
難點：時隙配置。
實踐步驟：
實驗步驟1：啟動網管，啟動Server，啟動GUI。
實驗步驟2：創建網元
在客戶端操作窗口中，單擊【設備管理-創建網元】選項，或單擊工具條中的按鈕，彈出創建網元的對話框。通過定義網元的名稱、標識、IP地址等參數，在網管客戶端創建網元。
實驗步驟3：安裝單板
在客戶端操作窗口中，雙擊拓撲網中的網元標識。根據待安裝單板的類型，在單板類型選擇區單擊相應的板按鈕，板按鈕高亮顯示，同時，模擬子架區中可以安裝該類型單板的空閑槽位變為亮黃色，單擊某個亮黃色槽位，該單板安裝完畢。依次安裝其他單板。
實驗步驟4：連接網元
在客戶端操作窗口中，選擇SDH網元單擊【設備管理-公共管理-網元間的連接配置】菜單項，或單擊工具條中的按鈕，彈出連接配置對話框，增加網元間的連接關系。
實驗步驟5：業務配置
在客戶端操作窗口中，選擇SDH網元，單擊【設備管理-SDH管理-業務配置】菜單項或單擊工具條中的按鈕。彈出業務配置對話框。
在如圖所示的業務配置對話框中，將支路時隙與群路時隙連接起來，兩者之間會出現紅色虛線，然后單擊<確定>、<全量下發>按鈕，將命令下發到網元NCP單板上。連線會變成綠色實線。
實驗步驟6：檢查業務配置是否正確
（1）選擇SDH網元，在客戶端操作窗口中，單擊【業務管理-電路業務管理】菜單項，彈出電路業務管理對話框。
關鍵詞：網絡技術、IP over WDM、移動IP、物聯網
中圖分類號：TP368.1文獻標識碼：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
隨著計算機技術的發展，網絡技術也經歷了從無到有的發展過程。尤其是從“信息高速公路”概念的提出，網絡技術得到了空前的發展。各種新的網絡技術層出不窮，如IPv6、寬帶移動因特網、寬帶接入新技術、10吉比特以太網、寬帶智能網、網格計算、網絡存儲、無線自組織網絡、主動網絡、下一代網絡和軟交換等。這些技術的發展應用極大的推進了社會的發展，帶來了極大的社會效應。
1現代網絡技術的發展
計算機在19世紀40年代研制成功，但是直到80年代初期，計算機網絡仍然被認為是一個昂貴而奢侈的技術。近20年來，計算機網絡技術取得了長足的發展，在今天，計算機網絡技術已經和計算機技術本身一樣精彩紛呈，普及到人們的生活和商業活動中，對社會各個領域產生了如此廣泛而深遠的影響[7]。
1.1早期的計算機通訊
在PC計算機出現之前，計算機的體系架構是：一臺具有計算能力的計算機主機掛接多臺終端設備。終端設備沒有數據處理能力，只提供鍵盤和顯示器，用于將程序和數據輸入給計算機主機和從主機獲得計算結果。計算機主機分時、輪流地為各個終端執行計算任務。
這種計算機主機與終端之間的數據傳輸，就是最早的計算機通訊[6]。
1.2分組交換網絡
分組交換的概念是將整塊的待發送數據劃分為一個個更小的數據段，在每個數據段前面安裝上報頭，構成一個個的數據分組（Packets）。每個Packet的報頭中存放有目標計算機的地址和報文包的序號，網絡中的交換機根據數據這樣的地址決定數據向哪個方向轉發。在這樣概念下由傳輸線路、交換設備和通訊計算機建設起來的網絡，被稱為分組交換網絡。
分組交換網絡的概念是計算機通訊脫離電話通訊線路交換模式的里程碑。美國的分組交換網ARPANET于1969年12月投入運行，被公認是最早的分組交換網。法國的分組交換網CYCLADES開通于1973年，同年，英國的NPL也開通了英國第一個分組交換網。到今天，現代計算機網絡：以太網、幀中繼、Internet都是分組交換網絡[8]。
1.3以太網
以太網目前在全球的局域網技術中占有支配地位。以太網的研究起始與1970年早期的夏威夷大學，目的是要解決多臺計算機同時使用同一傳輸介質而相互之間不產生干擾的問題。夏威夷大學的研究結果奠定了以太網共享傳輸介質的技術基礎，形成了享有盛名的CSMA/CD方法。
以太網的CSMA/CD方法是在一臺計算機需要使用共享傳輸介質通訊時，先偵聽該共享傳輸介質是否已經被占用。當共享傳輸介質空閑的時候，計算機就可以搶用該介質進行通訊。所以又稱CSMA/CD方法為總線爭用方法。
1.4INTERNET
Internet是全球規模最大、應用最廣的計算機網絡。它是由院校、企業、政府的局域網自發地加入而發展壯大起來的超級網絡，連接有數千萬的計算機、服務器。通過在Internet上商業、學術、政府、企業的信息，以及新聞和娛樂的內容和節目，極大地改變了人們的工作和生活方式。
Internet目前已經成為世界上規模最大和增長速度最快的計算機網絡，沒有人能夠準確說出Internet具體有多大。到現在，我們的Internet的概念，已經不僅僅指所提供的計算機通訊鏈路，而且還指參與其中的服務器所提供的信息和服務資源。計算機通訊鏈路、信息和服務資源整體，這些概念一起組成了現代Internet的體系結構。
2現代網絡新技術
2.1新一代因特網（IP over WDM）
2.1.1IP over WDM概述
自19世紀,90年代以來，人類進入了一個前所未有的信息爆炸時代，以IP為主的數據業務是當今世界信息發展的主要推動力 據有關專家預測，每6～8個月，主要ISP的因特網骨干鏈路的帶寬需求就增長一倍，2005年以后 純語音和數據流量之比1:99[15]。因而在未來傳輸平臺趨于WDM化的過程中，IP over WDM必將成為新一代因特網的支柱[14]。
2.1.2IP over WDM工作原理
IP over WDM也稱光因特網。其基本原理和工作方式是：在發送端 將不同波長的光信號組合（復用）送入一根光纖中傳輸 在接收端 將組合光信號分開（解復用）并送入不同終端構成光因特網。
2.1.3IP over WDM的組成
光因特網的網元包括光纖、激光器、摻餌光纖放大器、光耦合器、電再生中繼器、轉發器、光分插復用器、交叉連接器與交換機。非零色散偏移光纖因其色度色散的非線性效應小而最適合波分復用系統。摻餌光纖放大器大都是寬帶的，能同時放大波分復用的所有波長；因系統對平坦增益的要求很高，在經過6個左右光放大器之后就需要進行一次電放大。光耦合器用來把光信號各個波長組合在一起和分解開來，起到復用和去復用的作用。
2.2移動IP技術
2.2.1移動IP技術的概念
所謂移動IP技術，就是移動用戶在跨網絡隨意移動和漫游中，使用基于TCP/IP協議的網絡時，不用修改計算機原來的IP地址，同時繼續享有原網絡中一切權限。移動IP技術是移動互聯時代最基礎、最關鍵的技術之一，也是實現任何時間、任何地方、與任何人通過任何方式進行任何業務通信的全球個人通信的關鍵技術之一。未來的移動網絡將實現全包交換!包括話音和數據都由IP包來承載，話音和數據的隔閡將消失，移動IP技術是實現全球個人通信的關鍵技術和移動互聯網的基石。
由于移動IP技術的應用有著廣闊前景，它的開發已成為業界研究的熱點，此前，一些相關規定也相繼出臺，許多商家已經出臺了應用技術方案和設備，移動IP的應用已經悄然開始。
2.2.2移動IP的基本原理
使用傳統IP技術的主機使用固定的IP地址和TCP端口號進行相互通信[1]，在通信期間它們的IP地址和TCP端口號必須保持不變，否則IP主機之間的通信將無法繼續。而移動IP的基本問題是IP主機在通信期間可能需要在網路上移動，它的IP地址也許經常會發生變化。而IP地址的變化最終會導致通信的中斷[18]。
如何解決因節點移動（即IP地址的變化）而導致通信中斷的問題？蜂窩移動電話提供了一個非常好的解決問題的先例。因此，解決移動IP問題的基本思路與處理蜂窩移動電話呼叫相似，它將使用漫游、位置登記。隧道技術、鑒權等技術。從而使移動節點使用固定不變的IP地址，一次登錄即可實現在任意位置（包括移動節點從一個IP（子）網漫游到另一個IP（子）網時）上保持與IP主機的單一鏈路層連接，使通信持續進行。
2.2.3移動IP技術發展三部曲
第一步：IP業務與移動通信結，在電路交換的移動通信網絡中引入IP電話業務。IP電話是一種新的電話業務，是在IP網絡承載話音技術創新的產物。它把話音進行壓縮編碼，打包分組，路由分配，存儲交換，解包解壓縮等變換處理，在IP網絡上實現話音通信。第二步：在GSM網絡中引入IP分組數據業務。GPRS是一個從空中接口到地面接入網再到核心網絡部分都分組化的數據通信網絡。第三步：三代移動通信網絡的發展方向將是一個全IP的分組網絡。
2.3物聯網
2.3.1物聯網的概述
物聯網是新一代信息技術的重要組成部分。物聯網的英文名稱叫“The Internet of things”[3]。顧名思義，物聯網就是“物物相連的互聯網”。這有兩層意思：第一，物聯網的核心和基礎仍然是互聯網，是在互聯網基礎上的延伸和擴展的網絡；第二，其用戶端延伸和擴展到了任何物體與物體之間，進行信息交換和通信。因此，物聯網的定義是：通過射頻識別（RFID）、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議，把任何物體與互聯網相連接，進行信息交換和通信，以實現對物體的智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。
2.3.2物聯網的關鍵技術
物聯網的關鍵技術有短距離無線通訊（zigbee、wifi、藍牙等）、低功耗無線網絡技術、無線傳感器網絡、無線定位、射頻識別（RFID）（高頻、超高頻）、遠程網絡、多網絡融合等。物聯網關鍵領域有：1. RFID；2.傳感網；3. M2M 4. 兩化融合[5]。
物聯網的發展，也是移動技術為代表的普適計算和泛在網絡發展的結果，帶動的不僅僅是技術進步，而是通過應用創新進一步帶動經濟社會形態、創新形態的變革，塑造了知識社會的流體特性，推動面向知識社會的下一代創新形態的形成。移動及無線技術、物聯網的發展，使得創新更加關注用戶體驗，用戶體驗成為下一代創新的核心。技術更加全面，體驗更加豐富成為新一代物聯網的發展目標。
3結束語
當今社會，已離不開網絡，網絡創造了一種新的文化，給我們的生活生產學習帶來了翻天覆地的變化。各種新的網絡技術不斷發展，解決各種難題，極大提高人們生活水平。但在網絡發展的同時，也面臨許多挑戰，比如網絡安全問題，網絡傳輸問題等，只要不斷創新，迎接新的挑戰，才能不斷解決各種新問題，使社會取得更大的進步。
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光纖通信在電網通信系統當中具有明顯的優勢，尤其是在智能電網概念提出后，對電網通信系統的要求越來越高，光纖通信技術在電網中應用十分廣泛。因此，本文從電力系統通信出發，總結了SDH光纖通信網在電網當中的應用，以供參考。
【關鍵詞】SDH 電網 通信
同步數字系列（Synchronous Digital Hierarchy簡稱SDH），是一套可進行同步信息傳輸、服用、分插和交叉連接的標準化數字信號結構等級，在光纖、微波等傳輸媒介上進行同步信號的傳送，SDH的出現是電信傳輸體制的一次革命。1984年貝爾實驗室提出SYNTRAN（光同步傳輸網），1985年SYNTRAN成為架構的正式標準，1988年CCITT接受SONET并進行修改命名為SDH。
1 電力系統通信
智能電網的概念興起于美國，時間是2008年，《經濟復興計劃進度報告》（美國），該報告中指出計劃未來3年內，投資40多億美元推動電網現代化，其核心內涵是實現電網的信息化、數字化、自動化和互動化。我國在2009年，公布智能電網計劃，將于2020年完成智能電網改造。智能電網也被稱為電網2.0，是建立在集成、高速雙向通信網絡的基礎上，通過先進的傳感、測量、設備、控制方法以及決策支持系統的應用，實現電網的可靠、安全、經濟、高效、環境友好和使用安全的目標。從這個角度來看，實現智能電網的基礎是通信網絡，這是電力系統當中不可或缺的一個組成部分。
通信網絡承擔著傳遞電力系統當中各種信息的作用，主要包括調度、管理、投訴電話信息、數據信號、遠動信號、遠方保護信號、計算機通信等，隨著智能電網建設加快與完善，所需傳遞的信息更多。同時電力生產不容有失，輸配電不能出現間斷性和突然性，這是保持電網穩定、可靠、安全的關鍵。因此，電力系統對通信網絡的要求很高，要具備可靠性，傳輸速率要快，局部地區站點集中，上下傳輸頻繁，實時信息大24h不間斷容量要大。大部分通信站點無人值守，自動化程度要高，要具備升級與擴容的能力，以便適應電路配置調整。
電力系統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當有的，可靠性、經濟性高，也是基礎通信方式。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、質量高、速度快、抗干擾、抗輻射、耐腐蝕等優勢。
1.3 音頻電纜
這是鏈接近距離發電廠、調度所、變電站的關鍵，是載波終端與調度所的中間環節。通過相互絕緣的多根導體，按照某種方式絞合成線束，同時外包密閉保護套。
2 SDH光纖通信網的應用
2.1 SDH組網特點
統一的光接口標準；分插復用靈活；運行、維護、管理與指配能力強大；組網靈活；安全性、生存性強；組成環網具備自愈能力，自動化程度高，在無人為干涉的情況下可在短時間內自動恢復攜帶的業務，這些是SDH的顯著特點。
2.2 SDH的應用
基于上文對電力系統通信的分析，SDH在電網中的應用要注意以下三點。
2.2.1 組成環網
使網絡具備自愈能力，保證通信的可靠性。光纖芯數以四芯或二芯為主，綜合考慮地區業務量、成本以及環網的自愈特性等因素，采用二纖單向通道倒換環網比較合理。
2.2.2 相比PDH
SDH技術的運用所需設備較少，比如SDH可以155Mbit/s信息流當中一次分插2Mbit/s的信號支路。舉個例子，220kV變電站的通信站當中，使用一套SDH接入設備，接入地區干線和省級干線傳輸網。同時使用另外的一套SDH接入設備，通過地區調度中心，接入地區干線和省級干線傳輸網。
兩套SDH接入設備分別在兩個機柜當中安裝，按照業務流向，同一臺SDH接入設備實現線路至線路、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，通過網管系統完成所有通路的配置。按相關規范和標準，配置相應的接口數量、通道、業務接口等。
兩套SDH接入設備分別配置一個接口板，同時在一套SDH接入設備當中集中傳輸第一保護信息，另外一套集中傳輸第二保護信息；采用擴展子框滿足接口板擴展，采用保護倒換方式避免出現信號盲區。對保護信號事件進行記錄，在網管系統中建立檔案，方便查詢和分析事故。
2.2.3 SDH升級
首先是容量升級，也就是將STM-1升級到STM-4或者STM-16級別。其次，網絡拓撲，升級終端復用器（TM），可以用上下分插復用器或數字交叉連接器等。SDH的設備出中繼器外都可在線升級，且升級時不會對業務通信產生影響。
另外，值得注意的是，在SDH的應用當中，早期采用SDH組網的電力系統通信網絡在上期的使用當中，暴露出來較多的問題。比如同地區電網存在獨立的通信網且相互間沒有直連通道；部分通信網未形成環網，自愈性不強，安全系數低；接口不足，擴展性不強，在電網調整時適應性較差；傳輸容量低等。基于此，組網優化十分有必要。而在優化組網時，首先應按照經濟性原則進行考慮，在確保通信穩定、安全、可靠的情況下節約成本，提高經濟效益。其次，優化前，針對現有通信網做好評估工作，通過調查光纜狀況、業務路由等，分析業務需求、電網規劃，確定組網結構和節點，并制定中遠期目標，預測可能的業務流量和流向，以此來確定傳輸平面與業務通道。最后，對通信網的故障頻發點進行針對性處理，解決突出問題，要注意的是在優化過程中應確保原有通信業務運行穩定，同時也要確保新業務能夠正常接入，平穩的過渡。
3 結束語
隨著人們生產、生活對電能的需求越來越強烈，同時電網也發展出相當大的規模，電網通信系統流通的信息量越來越大，對電網的自動化水平越來越高，特別是在智能電網當中，通信網絡是智能電網的基礎，也是確保電網安全、穩定、可靠運行的關鍵環節。SDH光纖通信網絡因其容量大，傳輸速度快，可靠性、安全性、生存性高，標準統一，使用靈活等優點，在電網通信系統當中被廣泛應用。
參考文獻
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作者簡介
何尚駿（1982-），男，福建省福州市人。大學本科學歷。現為國網福州供電公司工程師。研究方向為電網通信（SDH、數據網、工業交換機、EPON）。
論文摘要：光電子器件和部件廣泛應用于長距離大容量光纖通信、光存儲、光顯示、光互聯、光信息處理、激光加工、激光醫療和軍事武器裝備，預期還會在未來的光計算中發揮重要作用。本文將介紹國內外光電子技術及光電子產業的發展。
如果說微電子技術推動了以計算機、因特網、光纖通信等為代表的信息技術的高速發展，改變了人們的生活方式，使得知識經濟初見端倪，那么隨著信息技術的發展，大容量光纖通信網絡的建設，光電子技術將起到越來越重要的作用。美國商務部指出：“90年代，全世界的光子產業以比微電子產業高得多的速度發展，誰在光電子產業方面取得主動權，誰就將在21世紀的尖端科技較量中奪魁”。日本《呼聲》月刊也有類似的評論：“21世紀具有代表意義 的主導產業，第一是光電子產業，第二是信息通信產業，第三是健康和福利產業……”，可以斷言，光電子技術將繼微電子技術之后再次推動人類科學技術的革命。
1 世界光電子技術和產業的發展
光纖通信技術的發展速度遠遠超過當初人們的預料，光纖已經成為通信網的重要傳輸媒介，現在世界上大約有60%的通信業務經光纖傳輸，到20世紀末將達到85%，但從目前光纖通信的整體水平來看，仍處于初級階段，光纖通信的巨大潛力還沒有完全開發出來。目前，各種新技術層出不窮，密集波分復用技術（DWDM，在同一根光纖內傳輸多路不同波長的光信號，以提高單根光纖的傳輸能力）、摻鉺光纖放大器技術（EDFA，可將光信號直接放大，具有輸出功率高、噪聲小，增益帶寬等優點）已取得突破性進展并得到廣泛的應用。現在DWDM系統和光傳輸設備中，光電技術的比例將從過去比重不到10%達到90%。一種全新的、無需進行任何光電變換的光波通信——“全光通信”，由于波分復用技術和摻鉺光纖放大器技術的進展，也日趨成熟，將在橫跨太平洋和大西洋的通信系統上首次使用，給全球的通信業帶來蓬勃生機。為此提供支撐的就是半導體光電子器件和部件。光電子器件和技術已形成一個快速增長的、巨大的光電子產業，對國民經濟的發展起著越來越大的作用。美國光電子產業振興協會估計，到2003年，光電子產業的總產值將達2000億美元。
Internet應用的飛速增長對電信骨干網帶寬提出越來越高的需求，為滿足需求的增長，人們可以鋪設更多的光纖，或靠提高單路光的信息運載量（現在主干網可以分別工作在2.5Gbps和10Gbps，并已有40Gbps的演示性設備）。但更主要的方法卻是靠發展波分復用技術，增加光纖內通光的路數（光波分復用的實驗記錄已經達到2.64Tbps）。波分復用技術的普遍運用為光電子器件和部件提供了廣闊的、快速增長的市場。無限戰略公司的報告指出：“信號傳輸用 1.31μm和1.55μm激光器市場1999年達到13億美元，比去年增加23%；1.48μm信號放大用激 光器1999年市場份額達到1.6億美元，比去年增加33%；980nm信號放大用激光器銷售額達2.9 億美元，比去年增長121%。整個激光器市場的份額1999年達18億美元，預期2003年將達到30 億美元”。美國通信工業研究公司（CIR）的研究預測，北美市場光電子部件的市場規模將由目前的28億美元增長到2003年的61億美元，約每年增長18.5%。密集波分復用設備銷售額也將從1998年的22億美元增加到2004年的94億美元。報告稱雖然10年內全光通信還不會全面商業化，但是全光交換將在幾年內成為市場主流，報告也指出盡管光學部件市場被大公司所占據，但仍有創新性公司進入的可能。
2 我國的光電子技術和產業
近10年來我國光電子技術研究在國家“863”計劃和有關部門的支持下有了突飛猛進的進展，在很多領域同國外先進國家只有兩三年的距離，個別領域還處于世界領先地位。
國內光電子有關產業基地在光電子器件、部件和子系統（如激光器、探測器、光收發模塊、EDFA、無源光器件）等已經占領了國內較大的市場份額，初步具備同國外大公司競爭的能力，在毫無市場保護的情況下，靠自己的力量爭得了一席之地，市場營銷逐年有較大的增長，個別產品還取得國際市場相關產品中的銷量最大的成績。我國相應研究發展基地和本領域高 技術公司的許多產品填補了國內相關產品的空白，打破國外產品在市場上的壟斷地位，同時爭取進入國際市場。
摻鉺光纖放大器（EDFA）是高速大容量光纖通信系統必需的關鍵部件，國內企業產品占國內市場40%的份額。我國也是目前國際上少數幾個有能力研制PIC和OEIC的國家。808nm大功率激 光器及其泵浦的固體綠光激光器，670nm紅光激光器已產品化和商品化并批量占領國際市場。國內移動通信的光纖直放站所用的光電器件，90%使用國產器件，國產1.55μmDFB激光器 戰勝了國外器件，占領了100%的國內市場。
但是，我們應當認識到在我國光電子技術發展中，光電子器件、部件雖是光通信、光顯示、光存儲等高技術產業的關鍵部分，但在整個系統和設備成本中所占的比重較小，其產值較低，目前科研開發主要處于跟蹤和小批量生產階段，光電子產業所需的規模化、產業化生產技術目前還未有實質突破；國內研究生產的光電器件和部件有相當部分還未能滿足整機和系統的要求，導致國外器件占據國內市場相當多的份額；在機制上仍未擺脫科研、生產、市場相互脫離的狀況。