時間：2023-04-03 09:47:32
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1.1PDH光纖通信在鐵路通信系統中的應用
光纖通信技術之所以在鐵路通信系統里發揮重要作用，是因為當前對光纖通信技術的劃分十分精細，在各個鐵路通信系統里都會使用相應的光纖通信技術，達到最理想的通信效果。PDH光纖通信作為十分重要和關鍵的方面，能有效清除鐵路通信系統里存在的隱患以及漏洞，確保鐵路通信系統的正常與穩定。但PDH存在標準不一、復用結構過于復雜以及網絡管理功能較弱的問題，所以其難以得到長遠、有效的發展。
1.2SDH光纖通信在鐵路通信系統中的應用
SDH光纖通信在鐵路通信系統里的使用解決了PDH光纖通信使用存在的問題，并在此基礎上有所突破，讓鐵路通信系統更加穩定和流暢。借助SDH設備構成的具備自愈保護作用的環網形式，能在傳輸媒體主要信號中斷的時候自動利用自愈網及時恢復正常的通信狀態。相較于與PDH技術，SDH技術有四個顯著優點：一是網絡管理能力更強；二是比特率和接口標準均統一，讓各個廠家設備間的互聯成為了可能；三是提出“自愈網”這一新理論，能在傳輸媒體主要信號中斷時及時恢復正常；四是運用字節復接技術，簡化網絡各個支路信號。鑒于SDH光纖通信技術有諸多優點，所以在鐵路通信網發展規劃里，已經明確提出了要著重發展基于同步數字系列（SDH）基礎上的傳送網。就以xx鐵路為例，該鐵路基于新敷設20芯光纜里的其中4芯光纖基礎上，開設SDH2.5Gb/s（1+1）光同步傳輸系統為長途傳輸網，在鐵路的相應經過點均設置了SDH2.5Gb/sADM設備，并借助622Mb/s光口同接入層傳輸設備相連，發揮上聯和保護作用。此外，還借助2芯光纖開設了SDH622Mb/s（1+0）光同步傳輸系統，將其作為當地的中繼網，并在鐵路相應經過點以及新開設的各個中間站和線路新設置了SDH622Mb/s設備。
1.3DWDM光纖通信在鐵路通信系統中的應用
DWDM光纖通信技術是借助單模光纖寬帶與損耗低的特點，由多個波長構成載波，許可各個載波信道能同時在同一條光纖里傳輸，如此一來，在給定信息傳輸容量的情況西夏，就能降低所需光纖的總量。使用DWDM技術，單根光纖能傳輸的最大數據流量可以高達400Gb/s。DWDM技術最顯著的優點就是其協議與傳輸速度是沒有關聯的，以DWDM技術為基礎的網絡可以使用IP協議、以太網協議、ATM等進行數據傳輸，每秒處理數據流量在100Mb~2.5Gb之間。也就是說，以DWDM技術為基礎的網絡能在同一個激光信道上以各種傳輸速度傳輸各種類型的數據流量。當前，在國內鐵路通信網里DWDM技術得到了廣泛應用，其中滬杭-浙贛鐵路干線就是國內第一條使用DWDM光纖傳輸系統的鐵路。此外，京九、武廣等鐵路的DWDM光纖傳輸系統也在建設與使用中。就拿京九鐵路來說，京九鐵路線使用的是具有開放性的DWDM系統和設備，能兼容各種工作波長以及廠商的SDH設備。波道數量為16，波道速率基礎為每秒2.5Gb，借助京九線20芯光纜里的2芯G.652單模光纖，使用單纖單向傳輸的方式，也就是說相同波長在兩個方向上都能多次使用，光接口滿足ITU-TG.692協議的標準。
2結語
1.1網絡通信形式單工通信、半雙工通信、全雙工通信是網絡通信的主要形式。其中，遙控器是單工通信的代表，發送者和接受者是固定的，數據只能由發送者向接受者傳輸；對講機是半雙工通信的代表，盡管能相互傳輸，但不能同時相互傳輸；移動電話是全雙工通信的代表，數據既能雙向傳輸，又能同時傳輸，是網絡通信發展的產物。
1.2網絡通信內容
1)數據通信利用數據通信能有效地實現信號的傳輸。數據通信大量應用在社會的各個領域，包括自動化技術、遙感技術、航空技術、軍事技術、資源探測開發等方面，并且隨著社會的發展，數據通信已逐步開始在人們的日常生活中普及開來，對人們的工作、學習、生活帶來了翻天覆地的變化。數據通信功能的實現離不開軟件和硬件的相互配合，主要內容有傳輸媒體、接口、數據鏈路復用、信號傳輸、數據鏈路控制和信號編碼等。
2)網絡連接通過連接介質，以某種方式把各種通信設備連接在一起形成一個龐大的結構體系是為網絡連接。在網絡連接這個體系中，連接介質、通信設備、通信技術、連接方法等各種要素相互影響、相互關聯，具有分類多功能性和協調統一性。不同的連接介質其功能不同，不過都要具有可靠性，連接介質包括雙絞線、微波、通信衛星、電纜、載波和光纖。就當前來看，連接介質受到材質、技術的影響，具有一定的局限性，不過隨著社會的發展，我們可以找到更加可靠高效的介質。
3)協議網絡協議并不同于我們日常生活中的口頭協議、書面協議，它專指在通信過程中采用某種形式或方法。通過網絡協議，可以對不同體系總體結構以及各不同層次分體結構繼進行具體的分析和解析，已達到各體系相互連接的目的，保證結構的開放性和融合性。作為一個分散集合體，計算機網絡就是通過網絡協議形成的，在計算機網絡各個末端連接著不同個體、不同位置的計算機。
4)安全防護計算機網絡是由兩個部分組成，即計算機網絡和通信網絡。通信網絡的終端或信源就是計算機，能夠進行有效地信息傳輸和交換。計算機通信網絡安全是在了解計算機性質的基礎上采取相應的防護措施進行計算機系統的全面保護，具體包括硬件、應用軟件等，有效地防止非本用戶使用服務，從而更好地維護系統的正常運行。在國外計算機通信網絡安全的發展現狀。較早的計算機通信網絡安全研究是起于國外，并且具有很廣泛的應用，在上個世紀的70年代，美國就研究出了“計算機保密模型”，并且在此理論的基礎上又制定出了“可信計算機系統安全評估準則”，通過不斷地完善，終于形成了安全信息系統結構的準則。后來又發現了狀態機、模態邏輯以及代數工具等三種不同的分析方法，但是還存在著很多的問題。通過密碼體制終于克服了網絡信息系統密鑰管理中的一大難題，為電子商務的安全性提供了有效地保障，隨著計算機運算速度的不斷提升，各種新的密碼技術正不斷地涌現出來，為建設完善的計算機通信網絡安全系統做出了很大的貢獻。在國內計算機通信網絡安全的發展現狀。我國的信息網絡安全研究主要包括兩種，即通信保密、數據保護。在計算機通信網絡安全研究的過程中經歷了很多的變革，先后出現了防火墻、安全網關、系統脆弱性掃描軟件等，隨著社會的不斷發展，信息技術水平不斷地提升，安全隱患越來越多，因此要不斷地研究新的防護技術，確保信息網絡技術的安全運行。目前我國的計算機通信網絡安全研究正向完善安全體系結構、現代密碼理論、信息分析及監控體系等方向發展，制作出具有系統性、完整性以及協同性的信息網絡安全方案。不僅僅要滿足對數據進行有效地處理和分析，而且還要加強保密體系的建設，不斷地完善通信協議和通信軟件系統，提升計算機內部管理人員的專業素質和技術水平，制定出完善的安全防護和等級鑒別方案，防止不法分子利用軟件漏洞進行犯罪活動，影響到計算機通信網絡技術的發展。
2光纖通信技術及通信信號
2.1光纖通信技術介紹隨著科學技術的發展，光纖通信技術正逐步應用在通信領域中。相對于金屬或其他電纜，光纖傳輸能力更強，數據傳輸能力不可同日而語，比如單模光纖已具有幾十GHZkm的寬帶。光纖產生數據具有較大的傳輸寬帶，比如散波長窗口。光纖的通信功能是通過光纖的色散特性和光源的調制特性、調制方式實現的，不過由于終端設備的限制，光纖的優勢并不能得到有效的發揮，在單波長光纖通信系統這種情況表現的更加明顯。而大量的實驗表明，密集波分復用技術能有效地利用光纖的寬帶優勢，可使得2.5Gbps~10Gbps單波長光纖通信增加至100Gbps，也就是說其傳輸容量可達單波長光纖通信的數十倍。
2.2光纖材料光導纖維即是我們常說的光纖，主要是由玻璃或塑料制成的，光在其中通過全反射能實現傳導。生活中，我們常見的是玻璃制成的普通階躍型光纖。而光子晶體光纖大多是由硅的合成物摻雜一些硅晶體做成的，在晶體內部有空氣空洞。由于石英材質制成的光纖損耗很低，沒千米不超過0.21dB，相對于其它介質結構，其產生的中繼距離更遠，是目前最實用的光纖。
2.3通信信號的衰弱和再生
1)通訊信號的衰弱造成通訊信號的衰弱的原因是多方面的，在通訊信號長距離傳輸的過程中，可以采用信號放大器來降低光波能耗損失的影響，但通訊信號的衰弱是不可避免的，造成通訊信號的衰弱的原因有：瑞立散射、物質吸收、米氏散射、連接器造成的損失，就算是性能的優越的石英光纖，其內部的雜質同樣會增大可比系數，造成光波能耗損失。并且，光纖密度不均衡、接合技術不達標、光纖變形同樣會引起通訊信號的衰弱。
2)通訊信號的再生技術由于通訊信號的衰弱，通訊信號的再生技術應運而生，能有效地避免由于通訊信號的衰弱所產矛盾的進一步醞釀和發展，保證通訊傳輸暢通無阻，避免嚴重事故的發生。通訊信號的再生技術泛指所有能彌補通訊信號的衰退的技術，再生技術的發展和應用降低通訊系統的運行成本。比如海底光纖，在應用在再生技術之前，主要是借助中繼器來實現光纖傳輸，而中繼器維護成本高昂，阻礙著海底光纖的普及，而再生技術的發展很好滴解決了這個問題。
3結束語
關鍵詞：光纖通信技術優勢接入技術
引言
近年來隨著傳輸技術和交換技術的不斷進步，核心網已經基本實現了光纖化、數字化和寬帶化。同時，隨著業務的迅速增長和多媒體業務的日益豐富，使得用戶住宅網的業務需求也不只局限于原來的語音業務，數據和多媒體業務的需求已經成為不可阻擋的趨勢，現有的語音業務接入網越來越成為制約信息高速公路建設的瓶頸，成為發展寬帶綜合業務數字網的障礙。
一、光纖通信技術定義
光纖通信是利用光作為信息載體、以光纖作為傳輸的通信力式。在光纖通信系統中，作為載波的光波頻率比電波的頻率高得多，而作為傳輸介質的光纖又比同軸電纜或導波管的損耗低得多，所以說光纖通信的容量要比微波通信大幾十倍。光纖是用玻璃材料構造的，它是電氣絕緣體，因而不需要擔心接地回路，光纖之間的中繞非常小，光波在光纖中傳輸，不會因為光信號泄漏而擔心傳輸的信息被人竊聽，光纖的芯很細，由多芯組成光纜的直徑也很小，所以用光纜作為傳輸信道，使傳輸系統所占空間小，解決了地下管道擁擠的問題。
二、光纖通信技術優勢
2.1頻帶極寬，通信容量大
光纖比銅線或電纜有大得多的傳輸帶寬，光纖通信系統的于光源的調制特性、調制方式和光纖的色散特性。散波長窗口，單模光纖具有幾十GHz·km的寬帶。對于單波長光纖通信系統，由于終端設備的電子瓶頸效應而不能發揮光纖帶寬大的優勢。通常采用各種復雜技術來增加傳輸的容量，特別是現在的密集波分復用技術極大地增加了光纖的傳輸容量。采用密集波分復術可以擴大光纖的傳輸容量至幾倍到幾十倍。目前，單波長光纖通信系統的傳輸速率一般在2.5Gbps到1OGbps，采用密集波分復術實現的多波長傳輸系統的傳輸速率已經達到單波長傳輸系統的數百倍。巨大的帶寬潛力使單模光纖成為寬帶綜合業務網的首選介質。
2.2損耗低，中繼距離長目前，實用的光纖通信系統使用的光纖多為石英光纖，此類光纖損耗可低于0.20dB/km，這樣的傳輸損耗比其它任何傳輸介質的損耗都低，因此，由其組成的光纖通信系統的中繼距離也較其他介質構成的系統長得多。
如果將來采用非石英系統極低損耗光纖，其理論分析損耗可下降的更低。這意味著通過光纖通信系統可以跨越更大的無中繼距離;對于一個長途傳輸線路，由于中繼站數目的減少，系統成本和復雜性可大大降低。目前，由石英光纖組成的光纖通信系統最大中繼距離可達200多km，由非石英系極低損耗光纖組成的通信系至數公里，這對于降低通信系統的成本、提高可靠性和穩定性具有特別重要的意義。
2.3抗電磁干擾能力強我們知道光纖原材料是由石英制成的絕緣體材料，不易被腐蝕，而且絕緣性好。與之相聯系的一個重要特性是光波導對電磁干擾的免疫力，它不受自然界的雷電干擾、電離層的變化和太陽黑子活動的干擾，也不受人為釋放的電磁干擾，還可用它與高壓輸電線平行架設或與電力導體復合構成復合光纜。它是一種非導電的介質，交變電磁波在其中不會產生感生電動勢，即不會產生與信號無關的噪聲。這樣，就是把它平行鋪設到高壓電線和電氣鐵路附近，也不會受到電磁干擾。這一點對于強電領域(如電力傳輸線路和電氣化鐵道)的通信系統特別有利。
2.4光纖徑細、重量輕、柔軟、易于鋪設光纖的芯徑很細，約為0.1mm，由多芯光纖組成光纜的直徑也很小，8芯光纜的橫截面直徑約為10mm，而標準同軸電纜為47mm。這樣采用光纜作為傳輸信道，使傳輸系統所占空間小，解決了地下管道擁擠的問題，節約了地下管道建設投資。此外，光纖的重量輕，柔韌性好，光纜的重量要比電纜輕得多，在飛機、宇宙飛船和人造衛星上使用光纖通信可以減輕飛機、輪船、飛船的重量，顯得更有意義。還有，光纖柔軟可繞，容易成束，能得到直徑小的高密度光纜。
2.5保密性能好對通信系統的重要要求之一是保密性好。然而，隨著科學技術的發展，電通信方式很容易被人竊聽，只要在明線或電纜附近設置一個特別的接收裝置，就可以獲取明線或電纜中傳送的信息，更不用去說無線通信方式。光纖通信與電通信不同，由于光纖的特殊設計，光纖中傳送的光波被限制在光纖的纖芯和包層附近傳送，很少會跑到光纖之外。即使在彎曲半徑很小的位置，泄漏功率也是十分微弱的。并且成纜以后光纖在外面包有金屬做的防潮層和橡膠材料的護套，這些均是不透光的，因此，泄漏到光纜外的光幾乎沒有。更何況長途光纜和中繼光纜一般均埋于地下。所以光纖的保密性能好。此外，由于光纖中的光信號一般不會泄漏，因此電通信中常見的線路之間的串話現象也可忽略。
三、光纖接入技術
隨著通信業務量的不斷增加，業務種類也更加豐富，人們不僅需要語音業務，高速數據、高保真音樂、互動視頻等多媒體業務也已經得到了更多用戶的青睞。光纖接入網可分為有源光網絡A(ON)和無源光網絡((PON。)采用SDH技術、ATM技術、以太網技術在光接入網系統中稱為有源光網絡。若光配線網(ODN全)部由無源器件組成，不包括任何有源節點，則這種光接入網就是無源光網絡。
現階段，無源光網絡P(ON)技術是實現FT－Tx的主流技術。典型的PON系統由局側OLT光(線路終端)、用戶側ONUO/NT(光網絡單元)以及ODN-OrgnizationDevelopmentNetwork(光分配網絡)組成。PON技術可節省主干光纖資源和網絡層次，在長距離傳輸條件夏可提供雙向高帶寬能力，接入業務種類豐富，運維成本大幅降低，適合于用戶區域較分散而每一區域內用戶又相對集中的小面積密集用戶地區。
為實現信息傳輸的高速化，滿足大眾的需求，不僅要有寬帶的主干傳輸網絡，用戶接入部分更是關鍵，光纖接入網是高速信息流進千家萬戶的關鍵技術。在光纖寬帶接入中，由于光纖到達置的不同，有FTB、FTTC，FTTCab和FTTH等不同的應用，統稱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。我國從2003年起，在“863”項目的推動下，開始了FTTH的應用和推廣工作。迄今已經在30多個城市建立了試驗網和試商用網，包括居民用戶、企業用戶、網吧等多種應用類型，也包括運營商主導、駐地網運營商主導、企業主導、房地產開發商主導和政府主導等多種模式，發展勢頭良好。不少城市制定了FTTH的技術標準和建設標準，有的城市還制門了相應的優惠政策，這此都為FTTH在我國的發展創造了良好的條件。
在FTTH應用中，主要采用兩種技術，即點到點的P2P技術和點到多點的xPON技術，亦可稱為光纖有源接入技術和光纖無源接入技術。P2P技術主要采用通常所說的MC(媒介轉換器)實現用戶和局端的自接連接，它可以為用戶提供高帶寬的接入。目前，國內的技術可以為用戶提供FE或GE的帶寬，對大中型企業用戶來說，是比較理想的接入方式。
筆者認為,光纖通信技術尚有很大的發展空間,今后會有很大的需求和市場。主要是:光纖到家庭FTTH、光交換和集成光電子器件方面會有較大的發展。在此主要討論光纖通信的發展趨勢和市場。
光纖通信的發展趨勢
1、光纖到家庭(FTTH)的發展
FTTH可向用戶提供極豐富的帶寬,所以一直被認為是理想的接入方式,對于實現信息社會有重要作用,還需要大規模推廣和建設。FTTH所需要的光纖可能是現有已敷光纖的2～3倍。過去由于FTTH成本高,缺少寬帶視頻業務和寬帶內容等原因,使FTTH還未能提到日程上來,只有少量的試驗。近來,由于光電子器件的進步,光收發模塊和光纖的價格大大降低;加上寬帶內容有所緩解,都加速了FTTH的實用化進程。
發達國家對FTTH的看法不完全相同:美國AT&T認為FTTH市場較小,在0F62003宣稱:FTTH在20-50年后才有市場。美國運行商Verizon和Sprint比較積極,要在10—12年內采用FTTH改造網絡。日本NTT發展FTTH最早,現在已經有近200萬用戶。目前中國FTTH處于試點階段。
FTTH[遇到的挑戰:現在廣泛采用的ADSL技術提供寬帶業務尚有一定優勢。與FTTH相比:①價格便宜②利用原有銅線網使工程建設簡單③對于目前1Mbps—500kbps影視節目的傳輸可滿足需求。FTTH目前大量推廣受制約。
對于不久的將來要發展的寬帶業務,如:網上教育,網上辦公,會議電視,網上游戲,遠程診療等雙向業務和HDTV高清數字電視,上下行傳輸不對稱的業務,AD8L就難以滿足。尤其是HDTV,經過壓縮,目前其傳輸速率尚需19.2Mbps。正在用H.264技術開發,可壓縮到5～6Mbps。通常認為對QOS有所保證的ADSL的最高傳輸速串是2Mbps,仍難以傳輸HDTV。可以認為HDTV是FTTH的主要推動力。即HDTV業務到來時,非FTTH不可。
FTTH的解決方案:通常有P2P點對點和PON無源光網絡兩大類。
F2P方案一一優點:各用戶獨立傳輸,互不影響,體制變動靈活;可以采用廉價的低速光電子模塊;傳輸距離長。缺點:為了減少用戶直接到局的光纖和管道,需要在用戶區安置1個匯總用戶的有源節點。
PON方案——優點:無源網絡維護簡單;原則上可以節省光電子器件和光纖。缺點:需要采用昂貴的高速光電子模塊;需要采用區分用戶距離不同的電子模塊,以避免各用戶上行信號互相沖突;傳輸距離受PON分比而縮短;各用戶的下行帶寬互相占用,如果用戶帶寬得不到保證時,不單是要網絡擴容,還需要更換PON和更換用戶模塊來解決。(按照目前市場價格,PEP比PON經濟)。
PON有多種,一般有如下幾種:(1)APON:即ATM-PON,適合ATM交換網絡。(2)BPON:即寬帶的PON。(3)OPON:采用通用幀處理的OFP-PON。(4)EPON:采用以太網技術的PON,0EPON是千兆畢以太網的PON。(5)WDM-PON:采用波分復用來區分用戶的PON,由于用戶與波長有關,使維護不便,在FTTH中很少采用。
發達國家發展FTTH的計劃和技術方案,根據各國具體情況有所不同。美國主要采用A-PON,因為ATM交換在美國應用廣泛。日本NTT有一個B-FLETts計劃,采用P2P-MC、B-PON、G-EPON、SCM-PON等多種技術。SCM-PON:是采用副載波調制作為多信道復用的PON。
中國ATM使用遠比STM的SDH少,一般不考慮APON。我們可以考慮的是P2P、GPON和EPON。P2P方案的優缺點前面已經說過,目前比較經濟,使用靈活,傳輸距離遠等;宜采用。而比較GPON和EPON,各有利弊。GPON:采用GFP技術網絡效率高;可以有電話,適合SDH網絡,與IP結合沒有EPON好,但目前GPON技術不很成熟。EPON:與IP結合好,可用戶電話,如用電話需要借助lAD技術。目前,中國的FTTH試點采用EPON比較多。FTTH技術方案的采用,還需要根據用戶的具體情況不同而不同。
近來,無線接入技術發展迅速。可用作WLAN的IEEE802.11g協議,傳輸帶寬可達54Mbps,覆蓋范圍達100米以上,目前已可商用。如果采用無線接入WLAN作用戶的數據傳輸,包括:上下行數據和點播電視VOD的上行數據,對于一般用戶其上行不大,IEEES02.11g是可以滿足的。而采用光纖的FTTH主要是解決HDTV寬帶視頻的下行傳輸,當然在需要時也可包含一些下行數據。這就形成“光纖到家庭+無線接入”(FTTH+無線接入)的家庭網絡。這種家庭網絡,如果采用PON,就特別簡單,因為此PON無上行信號,就不需要測距的電子模塊,成本大大降低,維護簡單。如果,所屬PON的用戶群體,被無線城域網WiMAX(1EEE802.16)覆蓋而可利用,那么可不必建設專用的WLAN。接入網采用無線是趨勢,但無線接入網仍需要密布于用戶臨近的光纖網來支撐,與FTTH相差無幾。FTTH+無線接入是未來的發展趨勢。
2、光交換的發展什么是通信?
實際上可表示為:通信輸+交換。
光纖只是解決傳輸問題,還需要解決光的交換問題。過去,通信網都是由金屬線纜構成的,傳輸的是電子信號,交換是采用電子交換機。現在,通信網除了用戶末端一小段外,都是光纖,傳輸的是光信號。合理的方法應該采用光交換。但目前,由于目前光開關器件不成熟,只能采用的是“光-電-光”方式來解決光網的交換,即把光信號變成電信號,用電子交換后,再變還光信號。顯然是不合理的辦法,是效串不高和不經濟的。正在開發大容量的光開關,以實現光交換網絡,特別是所謂ASON-自動交換光網絡。
通常在光網里傳輸的信息,一般速度都是xGbps的,電子開關不能勝任。一般要在低次群中實現電子交換。而光交換可實現高速XGbDs的交換。當然,也不是說,一切都要用光交換,特別是低速,顆粒小的信號的交換,應采用成熟的電子交換,沒有必要采用不成熟的
大容量的光交換。當前,在數據網中,信號以“包”的形式出現,采用所謂“包交換”。包的顆粒比較小,可采用電子交換。然而,在大量同方向的包匯總后,數量很大時,就應該采用容量大的光交換。目前,少通道大容量的光交換已有實用。如用于保護、下路和小量通路調度等。一般采用機械光開關、熱光開關來實現。目前,由于這些光開關的體積、功耗和集成度的限制,通路數一般在8—16個。
電子交換一般有“空分”和“時分”方式。在光交換中有“空分”、“時分”和“波長交換”。光纖通信很少采用光時分交換。
光空分交換:一般采用光開關可以把光信號從某一光纖轉到另一光纖。空分的光開關有機械的、半導體的和熱光開關等。近來,采用集成技術,開發出MEM微電機光開關,其體積小到mm。已開發出1296x1296MEM光交換機(Lucent),屬于試驗性質的。
光波長交換:是對各交換對象賦于1個特定的波長。于是,發送某1特定波長就可對某特定對象通信。實現光波長交換的關鍵是需要開發實用化的可變波長的光源,光濾波器和集成的低功耗的可靠的光開關陣列等。已開發出640x640半導體光開關+AWG的空分與波長的相結合的交叉連接試驗系統(corning)。采用光空分和光波分可構成非常靈活的光交換網。日本NTT在Chitose市進行了采用波長路由交換的現場試驗,半徑5公里,共有43個終端節,(試用5個節點),速率為2.5Gbps。
自動交換的光網,稱為ASON,是進一步發展的方向。
3、集成光電子器件的發展
如同電子器件那樣,光電子器件也要走向集成化。雖然不是所有的光電子器件都要集成,但會有相當的一部分是需要而且是可以集成的。目前正在發展的PLC-平面光波導線路,如同一塊印刷電路板,可以把光電子器件組裝于其上,也可以直接集成為一個光電子器件。要實現FTTH也好,ASON也好,都需要有新的、體積小的和廉價的和集成的光電子器件。
日本NTT采用PLO技術研制出16x16熱光開關;1x128熱光開關陣列;用集成和混合集成工藝把32通路的AWG+可變光衰減器+光功率監測集成在一起;8波長每波速串為80Gbps的WDM的復用和去復用分別集成在1塊芯片上,尺寸僅15x7mm,如圖1。NTT采用以上集成器件構成32通路的OADM。其中有些已經商用。近幾年,集成光電子器件有比較大的改進。
中國的集成光電子器件也有一定進展。集成的小通道光開關和屬于PLO技術的AWG有所突破。但與發達國家尚有較大差距。如果我們不迎頭趕上,就會重復如同微電子落后的被動局面。
光纖通信的市場
眾所周知,2000年IT行業泡沫,使光纖通信產業生產規模爆炸性地發展,產品生產過剩。無論是光傳輸設備,光電子器件和光纖的價格都狂跌。特別是光纖,每公里泡沫時期價格為羊1200,現在價格Y100左右1公里,比銅線還便宜。光纖通信的市場何時能恢復?根據RHK的對北美通信產業投入的統計和預測,如圖2.在2002年是最低谷,相當于倒退4年。現在有所回升,但還不能恢復。按此推測,在2007-2008年才能復元。光纖通信的市場也隨IT市場好轉。這些好轉,在相當大的程度是由FTTH和寬帶數字電視所帶動的。
【關鍵詞】 衛星通訊 發展方向 發展前景
一、衛星通訊的當前情況
1964年，國際通訊衛星組織INTEL-SAT在美國總部成立，同年發射了地球上有史以來第一顆商用衛星，經過大半個世紀的不斷發展的壯大，相比較二十世紀五十年代的衛星通訊，如今的衛星通訊取得了許多突破性進展。衛星通訊被大范圍的應用于農業、商業和軍事等各個與我們息息相關的方面。在日常生活中，衛星通訊占據了很高的地位，例如精彩絕倫語音廣播和電視廣播都是靠衛星通訊提供技術支持，為偏遠地區提供了必不可少的通信，也為發生了嚴重自然災害的地方提供了緊急通信，并為各種重大事件提供了及時的實況直播。
總之，為人們日常的生活提供了巨大便利。在軍事領域，衛星通訊也發揮著巨大能力。新世紀的到來，科學技術得到了前所未有的發展，生產力也隨之增長，這也為衛星通訊技術的發展提供了強有力的理論支撐和科技幫助。
二、衛星通訊新技術
2.1星上信號處理
早期，采用透明轉發器實現中級傳輸是GEO衛星通訊的常用手段，用戶可以根據自身需要，租用不同頻率的轉發器，有較強的靈活性是這種信道資源的一項優勢。
2.2星上交換
支持星上交換是OBP最重要的一個作用。其中，再生式的OBP由于其能獲得各路信號所傳輸的數據流，能支持任何方式的交換，比如程控電路交換、ATM交換和IP交換等等。特別是，IP交換的技術若能在星上實現，那么地面因特網和衛星網之間的鏈接就會變得非常簡單和方便。
2.3空間激光通信技術
空間激光通信技術是一項用激光束作為載體在自由空間進行通信的技術，既可作為衛星與地面之間的通信鏈路，也可以作為衛星與衛星之間的告訴傳輸鏈路。但由于前者在存在較濃的云霧或降雨的情況下，無法完成正常的通信，所以空間激光通信技術作為衛星與地面的通信鏈路時，信息傳輸的速率不太高。此技術將攜帶信息的電信號調制到光束上發送，通過初定位和調整，再經過光束的捕獲、瞄準和跟蹤，在通信的兩端建立起光鏈路，從而進行信息傳遞。
三、衛星通信技術發展前景
骨干網由計算機局域網、有線電視網以及有線電信網三部分融合組成，除此之外，地面移動通信蜂窩網通過其自身的無線核心網與骨干網進行互聯，衛星通訊網也通過無線核心網與骨干網建立了鏈接。近幾年，IP化是大勢所趨，正是由于衛星通訊不斷IP化，各種各樣的不同性質與不同業務的衛星通訊終端都變成了類似的因特網接入設備，由此可見一斑。需要指出的是，@里所說的IP化不代表衛星通訊網內部的傳輸和交換全部實現IP化，而是將其特別的傳輸和交換方式保留，這樣對于發揮衛星通訊的特點而獲得更高的衛星資源利用率和達到更高水平的業務質量都更有利。隨著Ka頻段的LEO衛星群蜂窩網的不斷發展，使得頻率資源和通信容量大幅度增長，同時，也在一定程度上降低了用戶終端的成本，衛星通訊無線覆蓋的優勢也得以體現，基于此，衛星通訊技術在國際民用通信市場上占據了一席之位。但是，在我國情況有所不同，原因在于相比于國外大多數國家，我國的4G地面蜂網在我國民用通信市場上占有很大比例，使得衛星通信接入互聯網的競爭力遠不如4G。
根據我國目前的情況，衛星通訊技術可實現的可用頻率的地域覆蓋密度，相比4G的地域覆蓋密度，要低好幾個數量級。
數字通信和個人通信的飛快發展。在移動衛星通訊中，中低軌衛星通訊有很大的發展前景，能為未來“全球個人通訊”的實現助力，使得人們真正地進入個人通信時代。伴隨衛星通信容量和速率的持續增加，以及先進的數字通訊技術的不斷影響，數字衛星廣播的數量的質量都得到了很大改善，衛星電視廣播業務的空間有十分充足，人們的文化生活水平也得到了提高。
通信衛星的功能隨著衛星高新技術的不斷出現、推廣和利用而擴大，所應用的領域也正在不斷擴寬。在二十一世紀，衛星通訊將擁有更廣闊的發展空間，并占據更加重要的地位。與光纖通信一起，發展成為一項供未來人類通信的最為重要的手段。
參 考 文 獻
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.
關鍵詞：教研相長；方法；例子；光電子類課程
Key words： reinforcing teaching and research mutually；methods；example；optoelectronics-related courses
中圖分類號：G640 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2015）30-0172-02
0 引言
中國近代力學之父、著名的科學家錢偉長院士在談論教學與科研的關系時說：“大學必須拆除教學與科研之間的高墻，教學沒有科研做底蘊，就是一種沒有觀點的教育，沒有靈魂的教育。”教學是科研的前提和基礎條件，科研是提高教育質量和層次的關鍵，二者相互支撐、相輔相成。但是，當前對于大部分高校來說，教學和科研之間存在的主要問題在于過于重視科研。本文首先簡單分析造成這種重科研、輕教學的原因，然后以淮海工學院電子工程學院的光電子類課程教學為例初步探討教研相長的具體實現途徑。相應的研究成果可以在其他工科專業教師中推廣，以幫助他們在教學方面和科研方面都取得好的效果。
1 重科研、輕教學原因分析
目前造成大部分高校重科研、輕教學的原因是多方面的，大致可以總結為以下幾點：
1.1 與大學教師所處的大環境有關
“目前社會上有很多人認為，我國高校和世界一流大學的差距主要是科研水平低、師資差。包括時下流行各種“高校排行榜”，也多以科研為主要指標”[1]，而教學的實際效果對于學校的綜合排名則無足輕重。如，時下流行的“武書連2015中國734所大學教師學術水平排行榜”[2]。那些科研搞得好、綜合排名靠前的高校，其知名度也高。在這種情況下，高校為了自身的生存與發展，學校投入大量人力、財力力爭在科研上有所突破。作為高校一分子的大學教師自然也不可能置身世外。
1.2 與我國現行的職稱評審制度有關
目前我國大學教師的職稱評審，實際上主要依據的是科研， 包括有沒有科研論文、論著，有沒有科研立項和科研成果。如評講師、副教授、教授要多少篇論文，什么級別的論文，論著要有多少字，什么級別的立項和成果等。教學在職稱評審中雖然也受重視，作了許多規定，但大都顯得籠統模糊，而且缺乏可操作性。教學水平的高低和教學效果的好壞對教師職稱的評審幾乎沒有什么影響。
1.3 與學校的實際情況有關
有一部分教師，尤其是青年教師，幾乎很少主持或參與科研工作，這在淮海工學院非常普遍。不參與科研工作則容易造成理論與實踐脫節，除了不能提高自己的科研能力，也不利于教學能力和教學效果的提高[3]。這其中部分原因是由于這些教師教學任務繁重，還有一些承擔行政工作；同時沒有良好的科研團隊，形不成一個良好的科研氛圍，而不能提供有效的科研條件讓他們從事科研工作。
上述幾種情況造成科研與教學分離，更難做到相輔相成，共同進步。作為一名普通的高校教師，自然無法去改變整個社會的大環境，也無法撼動現有的職稱評審制度，但從大學教師的自身職責來看，我們不僅需要承擔教書育人的工作，還需要承擔一定的科研任務。同時做好科研與教學是每一位高校教師的職責所在。因此教學和科研孰重孰輕，如何處理好教學工作和科研工作的關系以及如何把自己的科研和教學很好地結合，對于教師自身非常重要。
2 教研相長途徑初步探索
本節從普通高校教師角度出發，探索如何處理好教學與科研之間的關系，如何把科學研究應用到教學實踐，以做到教研相長。下面分別從專業建設、人才培養及教師的教學和科研能力提高三個方面，以淮海工學院電子工程學院光電子類課程教學為例探討教學相長的方法和途徑。
2.1 專業建設方面
目前淮海工學院電子工程學院的電子科學與技術、測控技術與儀器等專業僅有7年的歷史，雖已初具規模，但課程體系與專業建設仍需進一步完善和優化。以光波為信息載體的檢測、控制技術、儀器系統、精密測試等內容是電子科學與技術、儀器科學與技術學科中的重要內容。
根據相關專業領域教師的科研基礎，本課題組首先對電子工程學院的光電子類課程（光電子技術基礎、光電傳感與檢測技術、光纖通信技術等）實施了教改研究，包括課程體系與教學大綱完善，加深了理論與實踐的結合，即將教師的科研新成果融入理論和實驗教學，并利用教師科研條件進行直觀教學，這樣既培養了學生動手能力，也促進了學生對理論知識學習的興趣。
如，電子工程學院建有自適應光學實驗室，是相關任課教師的科研平臺。自適應光學技術是一門可以讓光波適應外界變化而被能動控制的技術，也可以理解為光學中的自動化技術，集科學性和工程性為一體。相關專業學生已經學習過自動控制原理，對常規的液位、流量等過程控制非常熟悉，但對“光波”這樣一個看得見摸不著的物理現象該如何完成控制呢？學生們非常好奇。通過分批次帶領相關專業學生親自動手完成光電成像校正實驗，學生既加深了對光信號傳輸、光電信息轉換及光電檢測等方面知識的理解，又鞏固和拓展了以前學習的自動控制相關理論知識的應用，學習到了教材中沒有學到的內容，進一步擴大了學生的知識面，學生反饋非常好。
對于一些不具備實驗條件的重點實驗內容，由于實驗條件比較苛刻，部分光電現象在實際實驗中不明顯，難以觀察；另外也因為實驗儀器有限，學生無法通過實驗觀察到所有的實驗現象。針對這種現狀，利用了科研過程中獲得的數值仿真能力，幫助學生實現虛擬實驗。
2.2 人才培養方面
通過科研與教學的有機結合，提高高等學校的教學質量，從而培養出新形勢下的“綜合型、應用型”人才。注重因材施教，將學有所長的學生引入到教師的科研項目中。通過教學改革，重點突出相關專業中的光電檢測方法、光電系統研制與工程應用的能力培養，強調學生實踐動手能力與創新意識的培養，使之成為應用型和創新型高級人才。在這個過程當中，學生除了實踐書本知識外，還能在科研小組中學會分工及團隊協作，為將來攻讀研究生或進入相關企業累積經驗。
本課題組已承擔和參與國家及省市級科研項目多項，通過光電檢測和光電子技術課程的學習，已有相關專業的多名學生主動要求參與到教師的科研項目中來。喜歡編程的學生讓他們完成實驗平臺的軟件建設，喜歡擺弄光電子器件的學生讓他們完成硬件平臺的搭建，愛動腦筋的學生讓他們直接參與到教師科研課題的實驗，和相關教師一起分析實驗中出現的問題并解決它們。通過相關科研項目的訓練，將科研滲透到教學內容中，培養了學生的創新能力、創新精神以及科研素養。
在2013-2015期間，多名相關專業學生有了參與教師科研項目的經歷之后，積極申報各級創新項目。目前，已有多個光電子之創新項目獲得校內立項。同時，淮海工學院電子工程學院已有多名畢業生進入光電專業研究生階段的學習，如太原理工大學物電學院、中國科學院光電技術研究所等，開始了他們人生新的篇章。
2.3 提升教師教學與科研能力方面
教師一方面通過專業知識學習、關注本領域最新研究成果來提高自身業務能力，又通過教學工作，學習最新研究成果并有意識地積累未知問題、認真思考教學過程中學生所提出的疑問，進一步激發科研熱情，并幫助了科研選題。
教學內容的主體是“基本理論、基本知識、基本技能”，但是，課堂教學除了圍繞基本理論和概念進行外，還要注重科研成果和科技最新發展動態的滲透。讓學生了解學科前沿的概況及其發展動態，開闊視野，啟迪思維，進一步拓寬學生的知識面。并且使學生能夠認識到，基礎知識不僅僅是概念理論和公式，更是實際應用中的產品和解決實踐問題的手段，以此提高學生的學習興趣，同時使學生更容易接受抽象的理論知識。
如，教師分別在每學期開始和結束時舉辦了激光和光電子領域的最新研究成果或相關專題講座，既提升了自身的業務能力，又達到了教書育人的效果。開學初的專題講座有助于引領學生對光電子技術領域的興趣，講座的內容從圍繞人們把光波作為一種載波進行信息傳遞開始一直到現階段的激光通信、激光武器等。講座結束，學生對光電子技術充滿了好奇，這為學生學好光電子課程打下了良好的基礎。學期結束時專門對學生比較感興趣的以及近期比較熱門的激光3D打印技術從原理到應用及未來發展趨勢進行了一次專題講座，擴大了學生的視野。
又如，基于光電子類課程涵蓋知識面廣、理論與應用相結合的特點，針對一些典型知識點，為加深學生理解，設置專題討論課，鼓勵學生課前主動查找相關文獻，讓學生事先做好研討準備，寫好研討提綱。在課堂上進行交流、討論，培養學生的表達能力、思維能力、分析能力，讓學生充分發表不同意見。學期過程中，這樣的專題討論課進行了2次，學生提出的問題給了相關教師的科研很大的啟發。
專題講座和討論形式的授課方式深受學生歡迎，教學效果好，學生評教均在90分以上，學生深受其益。課題組教師通過上述教學活動充分認識到要通過高水平科學研究苦練真功夫，又要通過鉆研教學規律來加強組織教學的能力，從而真正做到科學研究和教學育人互相促進。
3 結束語
“教研相長”雖是一個老話題，但目前社會大環境中面臨的“重研輕教”現象使得我們有必要對這個老話題展開新的研究。如何加強教學與科研的聯系、在科學研究中如何開展教學活動以使得科研成果能夠支持教學改革、并使得教學與科研互相促進是每一個高校教師的職責。本文以淮海工學院電子工程學院光電子類課程教改為例，分別從專業課程建設、人才培養、教學和科研能力提升等方面初步探討了實現教研相長的一般化途徑。改革的結果表明以上為今后存在這方面困惑的青年教師提供有價值的參考。
參考文獻：
[1]張志峰，楊婷.“重研輕教”不可取（關注“朱淼華現象”）[N].人民日報，2005-11-28（11）.