光通信技術(shù)范文

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>> 國(guó)外衛(wèi)星激光通信系統(tǒng)技術(shù)及新進(jìn)展 激光通信技術(shù)的前景及應(yīng)用 無(wú)線光通信技術(shù) 空間衛(wèi)星光通信鏈路關(guān)鍵技術(shù)與方案的研究 論述衛(wèi)星光通信技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用 關(guān)于衛(wèi)星光通信技術(shù)發(fā)展及其影響因素的研究 激光通信中平臺(tái)擾動(dòng)抑制技術(shù)的研究 無(wú)線激光通信中的圖像去噪處理技術(shù) 空間激光通信技術(shù)最新進(jìn)展與趨勢(shì) 試論空間激光通信技術(shù)最新進(jìn)展與趨勢(shì) 光通信技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展 無(wú)線光通信技術(shù)概析 無(wú)線光通信技術(shù)的應(yīng)用 為什么說(shuō)激光通信最保密 激光通信系統(tǒng)噪聲分析和處理方法 潛艇激光通信的數(shù)值模擬 空間激光通信研究及發(fā)展趨勢(shì) 空間光通信 光通信技術(shù)在寬帶通信中的應(yīng)用 光通信未來(lái)發(fā)展的熱點(diǎn)技術(shù)展望 常見問題解答 當(dāng)前所在位置：.

[3]C.Moore，H，Burris，etc. Overview of NRL's maritime laser communication test facility [J].SPIE Vol 5892：58920601-58920612.

[4]Lawrence Robertson. A Multi-Access Laser Space Terminal System for Transformational Communication [R]. .

[5]Robert Lange ，Berry Smutny， etc.142km ，5.625Gbps Free-Space Optical Link based on homodyne BPSK modulation[J].SPIE Vol 6105：6105A01-6105A09.

[6]王紅亞，謝洪波.高速大氣激光通信收發(fā)模塊設(shè)計(jì)[J].電子測(cè)量技術(shù)，2005.3：94-95.

[7]趙尚弘，吳繼禮，李勇軍，等.衛(wèi)星激光通信現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J].激光與光電子學(xué)進(jìn)展，2011（48）.

[8]柯熙政，席曉莉.無(wú)線激光通信概論[M].北京：北京郵電大學(xué)出版社，2004.

[9]Tzung-Hsien HoStuart，D. Milner， Christopher C. Davis. Pointing， Acquisition and Tracking System with Omnivision [J].SPIE Vol 5892：589201-589212.

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【關(guān)鍵詞】光纖通信; 現(xiàn)狀;出路

引言

光纖通信技術(shù)從光通信中脫穎而出,已成為現(xiàn)代通信的主要支柱之一,在現(xiàn)代電信網(wǎng)中起著舉足輕重的作用。光纖通信作為一門新興技術(shù),近年來(lái)發(fā)展速度之快、應(yīng)用面之廣是通信史上罕見的,也是世界新技術(shù)革命的重要標(biāo)志和未來(lái)信息社會(huì)中各種信息的主要傳送工具。

1 光纖的概述

光纖即為光導(dǎo)纖維的簡(jiǎn)稱。光纖通信是以光波作為信息載體,以光纖作為傳輸媒介的一種通信方式。從原理上看,構(gòu)成光纖通信的基本物質(zhì)要素是光纖、光源和光檢測(cè)器。光纖除了按制造工藝、材料組成以及光學(xué)特性進(jìn)行分類外,在應(yīng)用中,光纖常按用途進(jìn)行分類,可分為通信用光纖和傳感用光纖。傳輸介質(zhì)光纖又分為通用與專用兩種,而功能器件光纖則指用于完成光波的放大、整形、分頻、倍頻、調(diào)制以及光振蕩等功能的光纖,并常以某種功能器件的形式出現(xiàn)。

光纖通信之所以發(fā)展迅猛,主要緣于它具有以下優(yōu)點(diǎn):1)通信容量大、傳輸距離遠(yuǎn);2)信號(hào)串?dāng)_小、保密性能好;3)抗電磁干擾、傳輸質(zhì)量佳;4)光纖尺寸小、重量輕,便于敷設(shè)和運(yùn)輸;5)材料來(lái)源豐富,環(huán)境保護(hù)好;6)無(wú)輻射,難于竊聽;7)光纜適應(yīng)性強(qiáng),壽命長(zhǎng)。

2 光纖通信技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀

光纖通信的發(fā)展依賴于光纖通信技術(shù)的進(jìn)步。目前,光纖通信技術(shù)已有了長(zhǎng)足的發(fā)展,新技術(shù)也不斷涌現(xiàn),進(jìn)而大幅度提高了通信能力,并不斷擴(kuò)大了光纖通信的應(yīng)用范圍。

2.1 波分復(fù)用技術(shù)

波分復(fù)用WDM(Wavelength Division Multiplexing)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。自從上個(gè)世紀(jì)末,波分復(fù)用技術(shù)出現(xiàn)以來(lái),由于它能極大地提高光纖傳輸系統(tǒng)的傳輸容量,迅速得到了廣泛的應(yīng)用。

1995年以來(lái),為了解決超大容量、超高速率和超長(zhǎng)中繼距離傳輸問題,密集波分復(fù)用DWDM(Dens Wavelength Division Multi-plexing)技術(shù)成為國(guó)際上的主要研究對(duì)象。DWDM光纖通信系統(tǒng)極大地增加了每對(duì)光纖的傳輸容量,經(jīng)濟(jì)有效地解決了通信網(wǎng)的瓶頸問題。據(jù)統(tǒng)計(jì),截止到2002年,商用的DWDM系統(tǒng)傳輸容量已達(dá)400Gbit/s。以10Gbit/s為基礎(chǔ)的DWDM系統(tǒng)已逐漸成為核心網(wǎng)的主流。DWDM系統(tǒng)除了波長(zhǎng)數(shù)和傳輸容量不斷增加外,光傳輸距離也從600km左右大幅度擴(kuò)展到2000km以上。

與此同時(shí),隨著波分復(fù)用技術(shù)從長(zhǎng)途網(wǎng)向城域網(wǎng)擴(kuò)展,粗波分復(fù)用CWDM(Coarse Wavelength Division Multiplexing)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。CWDM的信道間隔一般為20nm,通過(guò)降低對(duì)波長(zhǎng)的窗口要求而實(shí)現(xiàn)全波長(zhǎng)范圍內(nèi)(1260nm～1620nm)的波分復(fù)用,并大大降低光器件的成本,可實(shí)現(xiàn)在0km～80km內(nèi)較高的性能價(jià)格比,因而受到運(yùn)營(yíng)商的歡迎。

2.2 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。我國(guó)從2003年起,在“863”項(xiàng)目的推動(dòng)下,開始了FTTH的應(yīng)用和推廣工作。迄今已經(jīng)在30多個(gè)城市建立了試驗(yàn)網(wǎng)和試商用網(wǎng),包括居民用戶、企業(yè)用戶、網(wǎng)吧等多種應(yīng)用類型,也包括運(yùn)營(yíng)商主導(dǎo)、駐地網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商主導(dǎo)、企業(yè)主導(dǎo)、房地產(chǎn)開發(fā)商主導(dǎo)和政府主導(dǎo)等多種模式,發(fā)展勢(shì)頭良好。不少城市制訂了FTTH的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和建設(shè)標(biāo)準(zhǔn),有的城市還制訂了相應(yīng)的優(yōu)惠政策,這些都為FTTH在我國(guó)的發(fā)展創(chuàng)造了良好的條件。

在FTTH應(yīng)用中,主要采用兩種技術(shù),即點(diǎn)到點(diǎn)的P2P技術(shù)和點(diǎn)到多點(diǎn)的xPON技術(shù),亦可稱為光纖有源接入技術(shù)和光纖無(wú)源接入技術(shù)。P2P技術(shù)主要采用通常所說(shuō)的MC(媒介轉(zhuǎn)換器)實(shí)現(xiàn)用戶和局端的直接連接,它可以為用戶提供高帶寬的接入。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。

3 光纖通信技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

近幾年來(lái),隨著技術(shù)的進(jìn)步,電信管理體制的改革以及電信市場(chǎng)的逐步全面開放,光纖通信的發(fā)展又一次呈現(xiàn)了蓬勃發(fā)展的新局面,以下在對(duì)光纖通信領(lǐng)域的主要發(fā)展熱點(diǎn)作一簡(jiǎn)述與展望。

3.1 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20O0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。目前10Gbps系統(tǒng)已開始大批量裝備網(wǎng)絡(luò),全世界安裝的終端和中繼器已超過(guò)5000個(gè),主要在北美,在歐洲、日本和澳大利亞也已開始大量應(yīng)用。

3.2 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)。

鑒于上述應(yīng)用的巨大好處及近幾年來(lái)技術(shù)上的重大突破和市場(chǎng)的驅(qū)動(dòng),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。

3.3 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。

3.4 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)。

3.5 光接入網(wǎng)

過(guò)去幾年間,網(wǎng)絡(luò)的核心部分發(fā)生了翻天覆地的變化,無(wú)論是交換,還是傳輸都已更新了好幾代。不久,網(wǎng)絡(luò)的這一部分將成為全數(shù)字化的、軟件主宰和控制的、高度集成和智能化的網(wǎng)絡(luò)。而另一方面,現(xiàn)存的接入網(wǎng)仍然是被雙絞線銅線主宰的(90%以上)、原始落后的模擬系統(tǒng)。兩者在技術(shù)上的巨大反差說(shuō)明接入網(wǎng)已確實(shí)成為制約全網(wǎng)進(jìn)一步發(fā)展的瓶頸。唯一能夠根本上徹底解決這一瓶頸問題的長(zhǎng)遠(yuǎn)技術(shù)手段是光接入網(wǎng)。接入網(wǎng)中采用光接入網(wǎng)的主要目的是:減少維護(hù)管理費(fèi)用和故障率;開發(fā)新設(shè)備,增加新收入;配合本地網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的調(diào)整,減少節(jié)點(diǎn),擴(kuò)大覆蓋;充分利用光纖化所帶來(lái)的一系列好處;建設(shè)透明光網(wǎng)絡(luò),迎接多媒體時(shí)代。

4 結(jié)束語(yǔ)

21世紀(jì)以來(lái),光通信技術(shù)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步,在上文中我們主要討論了光通信技術(shù)及其應(yīng)用的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì),但這些進(jìn)步的取得,是包括光傳輸媒質(zhì)、光電器件、光通信系統(tǒng),以及網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用等多方面技術(shù)共同進(jìn)步的結(jié)果。隨著光通信技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展,必將對(duì)21世紀(jì)通信行業(yè)的進(jìn)步,乃至整個(gè)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展產(chǎn)生巨大影響。

參考文獻(xiàn)

[1]張明德,孫小菡.光纖通信原理與系統(tǒng)[M].南京:東南大學(xué)出版社,2004.

[2]李業(yè).淺論我國(guó)光纖通信的現(xiàn)狀及發(fā)展出路[J].信息技術(shù),2008(9).

[3]李玲，黃永清.光纖通信基礎(chǔ).國(guó)防工業(yè)出版社.2003，9：1～6.

[4]毛謙，張繼軍.光纖技術(shù)的現(xiàn)狀與反展趨勢(shì).中國(guó)電信建設(shè).2009

[5]中華人名共和國(guó)郵電部 光導(dǎo)纖維通信系統(tǒng)簡(jiǎn)介2009-07-02

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關(guān)鍵詞：空間激光通信技g 最新進(jìn)展 趨勢(shì)

中圖分類號(hào)：TN929.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 文章編號(hào)：1672-3791（2016）11（b）-0003-02

空間激光通信具有通信容量大，通信速率、抗干擾能力強(qiáng)，抗截獲能力強(qiáng)和重量輕等多種優(yōu)點(diǎn)，是以激光為載波，在空間中實(shí)現(xiàn)多種信息進(jìn)行無(wú)線傳輸?shù)耐ㄐ欧绞健臍v年的空間激光通信技術(shù)的發(fā)展歷程來(lái)看，ESA的作用不可小視，ESA代表空間激光通信技術(shù)的最高水平，對(duì)于空間激光通信技術(shù)的發(fā)展有很大影響。但是，對(duì)于我國(guó)而言，我國(guó)空間激光通信技術(shù)還處在發(fā)展的初級(jí)階段，還在摸索空間激光通信技術(shù)的發(fā)展方向，可結(jié)合本國(guó)的情況借鑒發(fā)達(dá)國(guó)家空間激光通信技術(shù)的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)。

1 空間激光通信技術(shù)最新進(jìn)展

目前，國(guó)內(nèi)外空間激光通信發(fā)展迅速，歐洲、美國(guó)、日本、德國(guó)等地區(qū)和國(guó)家對(duì)空間激光通信技術(shù)進(jìn)行了大量的研究，為空間激光通信技術(shù)做出了巨大的研究貢獻(xiàn)。如表1所示，展示了近幾年美國(guó)等國(guó)在空間激光通信技術(shù)研究方面比較有代表性的成果。

2 空間激光通信技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

2.1 直接探測(cè)體制發(fā)展

相比而言，空間激光通信直接探測(cè)體制的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，操作起來(lái)比較方便，因而被廣泛應(yīng)用于第一代激光通信系統(tǒng)內(nèi)部。但是，從實(shí)際空間激光通信環(huán)境來(lái)看，光強(qiáng)度對(duì)通信系統(tǒng)的影響比較大，而且會(huì)受到噪音的干擾，空間激光通信直接探測(cè)體制無(wú)法滿足空間激光通信系統(tǒng)的運(yùn)行需求，敏感度較低。經(jīng)過(guò)空間激光通信專業(yè)人士的多年研究，ESA于2008年被安裝在衛(wèi)星上，對(duì)空間激光通信系統(tǒng)進(jìn)行端口檢測(cè)，同時(shí)也對(duì)相干通信展開了實(shí)驗(yàn)分析，誤碼率非常小，而且信息傳輸?shù)乃俣确浅？臁Ｄ壳埃臻g激光通信技術(shù)還將不斷完善。為了不斷提高激光通信系統(tǒng)的實(shí)用性和通用性，未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)是探測(cè)體制的發(fā)展從單一體制向復(fù)合探測(cè)體制轉(zhuǎn)變。

2.2 傳統(tǒng)量子通信的變革

1980年量子通信被首次提出，量子通信應(yīng)用了加密技術(shù)，可以保證傳輸信息的絕對(duì)安全，量子通信一提出就受到了人們的廣泛關(guān)注。2004年，經(jīng)過(guò)多位空間激光通信科學(xué)家的研究實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了量子通信的遠(yuǎn)距離傳輸，量子通信可以透過(guò)地面大氣依舊保持糾纏特性。2006年，量子通信實(shí)現(xiàn)了超遠(yuǎn)距離的空間通信。截止到目前為止，我國(guó)科學(xué)家對(duì)于量子通信的研究已經(jīng)創(chuàng)造了新的歷史。量子通信具有巨大的發(fā)展?jié)摿Γ臻g激光通信研究人員也正是看重了量子通信的這一巨大發(fā)展?jié)摿Γ芯咳藛T從2002―2007年展開了多項(xiàng)研究，總結(jié)出影響量子通信的多種因素。經(jīng)過(guò)幾年的發(fā)展，傳統(tǒng)量子通信的變革研究的技術(shù)逐漸成熟，正在快速向?qū)嵱没⒓用芑~進(jìn)。將衛(wèi)星光通信與量子光通信相結(jié)合，進(jìn)行衛(wèi)星光通信中的量子密鑰分發(fā)是衛(wèi)星光通信保密技術(shù)一個(gè)新的發(fā)展方向。

2.3 光子集成化升級(jí)

空間激光通信光子技術(shù)包括：一是光纖光學(xué)，二是集成光學(xué)，三是微光子學(xué)。光子技術(shù)具有以下特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)：一是損耗較小，二是協(xié)議透明，三是抗干擾性強(qiáng)，四是不誘導(dǎo)電磁干擾，五是重量小，六是體積小，七是柔韌性好，八是無(wú)互相耦合。空間激光通信光子技術(shù)特別適合應(yīng)用于航天環(huán)境中；1990年，美國(guó)經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)證明光子技術(shù)確實(shí)可以應(yīng)用于航天器中；2002年，研發(fā)部門加大了研究光子技術(shù)的資金量，研究的內(nèi)容為：一是通信鏈路，二是模數(shù)轉(zhuǎn)換，三是頻率轉(zhuǎn)換，四是本振生成，五是光束形成網(wǎng)絡(luò)，六是傳感，七是成像光纖；2009年，西方國(guó)家發(fā)射出的衛(wèi)星上就設(shè)置了光子器件。如今，空間激光通信光子技術(shù)正朝著光子PCB的方向發(fā)展，空間激光通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)也在不斷提高。

2.4 天基網(wǎng)絡(luò)的一體化演變

空間激光通信技術(shù)發(fā)展的最終目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)全球數(shù)據(jù)覆蓋，與地面形成網(wǎng)絡(luò)鏈路。在空間激光通信技術(shù)的研究初期，研究人員把更多的精力放在空間激光通信鏈路的研究和實(shí)驗(yàn)上。2000年后，研究人員開始加大天基網(wǎng)絡(luò)一體化演變的研究力度。如今，空間激光通信研究人員提出了天基混合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并對(duì)天基網(wǎng)絡(luò)的性能和所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益做出了研究分析。但是，我國(guó)的天基網(wǎng)絡(luò)一體化演變還處在理論研究階段，還未真正實(shí)踐，還有很多空間激光通信技術(shù)問題亟需解決。

2.5 空間激光通信向深空邁進(jìn)

人們一直想更加深入地了解星空，國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家自20世紀(jì)90年代初期便開始了以激光通信作為深空探測(cè)通信方式的相關(guān)研究。近幾年人們對(duì)天空的探索熱潮一直不退。如今，研究人員把探索星空的希望寄托在空間激光通信技術(shù)上，西方國(guó)家也在加大空間激光通信技術(shù)應(yīng)用于衛(wèi)星上的研究力度。空間激光通信研究人員經(jīng)過(guò)多年的努力，收到了不錯(cuò)的成果。在ESA和NASA（美國(guó)國(guó)家航空航天局）未來(lái)的深空探測(cè)計(jì)劃中，激光通信將成為深空探測(cè)活動(dòng)的主要通信方式。

3 結(jié)語(yǔ)

從實(shí)際空間激光通信環(huán)境來(lái)看，光強(qiáng)度對(duì)通信系統(tǒng)的影響比較大，而且會(huì)受到噪音的干擾，直接探測(cè)體制無(wú)法滿足空間激光通信系統(tǒng)的運(yùn)行需求，敏感度較低。2004年，經(jīng)過(guò)多位科學(xué)家的研究實(shí)驗(yàn)，量子遠(yuǎn)距離的傳輸通信實(shí)現(xiàn)了，透過(guò)地面大氣量子通信可以依舊保持糾纏特性。如今，光子技術(shù)正朝著光子PCB的方向發(fā)展，空間激光通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)也在不斷提高。空間激光通信技術(shù)發(fā)展的最終目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)全球數(shù)據(jù)覆蓋，與地面形成網(wǎng)絡(luò)鏈路。但是，我國(guó)的天基網(wǎng)絡(luò)一體化演變還處在理論研究階段，還未真正實(shí)踐，還有很多空間激光通信技術(shù)問題亟需解決。截止到目前為止，我國(guó)科學(xué)家對(duì)于空間激光通信的研究已經(jīng)創(chuàng)造了新的歷史。

參考文獻(xiàn)

[1]張靚，郭麗紅，劉向南，等.空間激光通信技術(shù)最新進(jìn)展與趨勢(shì)[J].飛行器測(cè)控學(xué)報(bào)，2013（4）：286-293.

[2]李瑋.激光通信測(cè)距技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)研究[J].激光與紅外，2013（8）：864-866.

篇4

1.物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展及特征

所謂物聯(lián)網(wǎng)，是指將各種信息傳感設(shè)備，如射頻識(shí)別（rfid）裝置、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等種種裝置與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來(lái)而形成的一個(gè)巨大網(wǎng)絡(luò)。其目的是讓所有的物品都與網(wǎng)絡(luò)連接在一起，方便識(shí)別和管理。它其實(shí)就是將原本與網(wǎng)絡(luò)無(wú)關(guān)，但與我們的生活工作息息相關(guān)的萬(wàn)事萬(wàn)物都裝上傳感器，然后與現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)連接，讓人們可以更直接地去控制和管理這些事物，以方便我們的生活和促進(jìn)生產(chǎn)乃至整個(gè)社會(huì)的發(fā)展。

物聯(lián)網(wǎng)概念本身也在不斷地演進(jìn)，涵蓋的范疇也比以前更加豐富。隨著信息與通信技術(shù)的日益發(fā)達(dá)，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用前景相當(dāng)廣闊，預(yù)計(jì)將廣泛應(yīng)用于智能交通、能源、環(huán)境保護(hù)、政府工作、公共事業(yè)、金融服務(wù)、平安家居、工業(yè)制造、醫(yī)療衛(wèi)生、智能家居、現(xiàn)代農(nóng)林業(yè)等諸多領(lǐng)域。目前普遍認(rèn)為，物聯(lián)網(wǎng)的體系構(gòu)架可分為感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層 3 個(gè)層面，并且在每個(gè)層面上都有很多種選擇。感知層包括二維碼標(biāo)簽和識(shí)讀器、frid 標(biāo)簽和讀寫器、傳感器、攝像頭、傳感器網(wǎng)絡(luò)、傳感器網(wǎng)關(guān)、視頻檢測(cè)識(shí)別、gps、m2m（machine to machine）終端等，主要完成識(shí)別物體和采集信息的功能。網(wǎng)絡(luò)層包括各類信息通信網(wǎng)絡(luò)，如短距無(wú)線通信網(wǎng)、蜂窩無(wú)線通信網(wǎng)、傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、有線通信網(wǎng)以及物聯(lián)網(wǎng)信息中心、物聯(lián)網(wǎng)管理中心等，主要完成將感知層獲取的信息進(jìn)行傳遞和處理的功能。應(yīng)用層是物本文由收集整理聯(lián)網(wǎng)與各類行業(yè)專業(yè)技術(shù)深度融合，實(shí)現(xiàn)各種智能化行業(yè)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)廣泛智能化。

物聯(lián)網(wǎng)的核心能力主要包括可靠傳輸、全面感知以及智能處理這三點(diǎn)。其基本特征主要有智能化以及泛在化兩方面。所謂的智能化就是能夠?qū)⑶榫案兄⒏鞣N信息的聚合以及無(wú)縫連接處理者幾方面內(nèi)容進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，通過(guò)末端網(wǎng)絡(luò)準(zhǔn)確收集管理對(duì)象的各種信息，并且及時(shí)的進(jìn)行分析處理，最后將結(jié)果提供給需要的用戶。而泛在化則是指物聯(lián)網(wǎng)覆蓋應(yīng)該逐步實(shí)現(xiàn)無(wú)處不在，這樣才能適應(yīng)社會(huì)的發(fā)展需求。正是由于上述特點(diǎn)，物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用前景必然非常廣泛。

2.光通信技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展中的應(yīng)用

光通信技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展中的應(yīng)用可以分為三個(gè)部分，即網(wǎng)絡(luò)層、感知層以及應(yīng)用層，具體內(nèi)容為：

2.1光通信技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層的應(yīng)用

光纖技術(shù)商用化已經(jīng)有30多年了，經(jīng)過(guò)這么多年的發(fā)展已經(jīng)逐步成熟。近年來(lái)，隨著光纖放大器以及波分復(fù)用技術(shù)的快速發(fā)展，在很大程度上促進(jìn)了光纖通信技術(shù)容量的擴(kuò)大以及速度的提高。

在物聯(lián)網(wǎng)迅速發(fā)展過(guò)程中，需要完成各種信號(hào)的會(huì)聚、接入傳輸并形成全國(guó)性的物聯(lián)網(wǎng)，光纖通信將有很大的應(yīng)用前景。不論是移動(dòng)網(wǎng)還是傳統(tǒng)固定電話網(wǎng)，從長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展趨勢(shì)看，最終將走向泛在網(wǎng)。從物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的承載需求看，通信網(wǎng)或者說(shuō)泛在網(wǎng)的技術(shù)發(fā)展完全能夠承載物聯(lián)網(wǎng)的需求。物聯(lián)網(wǎng)涉及海量的數(shù)據(jù)集合和泛在的網(wǎng)絡(luò)要求，即要求在空間上無(wú)所不在、時(shí)間上隨時(shí)隨地。傳感網(wǎng)所承載的業(yè)務(wù)狀態(tài)多數(shù)是近距離通信，而通信網(wǎng)特別是光纖通信網(wǎng)絡(luò)能承載更高的帶寬，適合長(zhǎng)距離傳輸，非常適宜物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的拓展。現(xiàn)有通信網(wǎng)絡(luò)核心層傳送技術(shù)正在向大容量、ip 化和智能化發(fā)展，從物聯(lián)網(wǎng)的角度來(lái)看，還應(yīng)更加智能化，包括自動(dòng)配置、障礙自動(dòng)診斷和分析、路由自動(dòng)調(diào)度適配，資源分配更智能化等等。網(wǎng)絡(luò)接入層傳送技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)是光接入網(wǎng)絡(luò)。目前各大運(yùn)營(yíng)商都已建設(shè) fttx（光纖接入），它具有 qos（服務(wù)質(zhì)量）保障和更豐富的接入能力，能夠滿足 m2m 多種高速媒體流傳送需求。與移動(dòng)通信相比，光通信技術(shù)具有容量大、損耗小、速度快、帶寬高等優(yōu)點(diǎn)，可是其接入?yún)s不是很靈活。而移動(dòng)通信雖然接入靈活，但是其帶寬卻是有限的。所以，只有將二者進(jìn)行有效融合，才能推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)的進(jìn)一步發(fā)展。

2.2光通信技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)感知層的應(yīng)用

光通信技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中應(yīng)用的另一個(gè)領(lǐng)域就是感知層，其關(guān)鍵就是光纖傳感技術(shù)。隨著科學(xué)發(fā)展水平的不斷進(jìn)步，傳統(tǒng)的單點(diǎn)檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成分布式網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)技術(shù)，而且逐步走向了產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，其應(yīng)用前景非常廣闊。

光纖傳感技術(shù)與傳統(tǒng)傳感技術(shù)相比，其優(yōu)勢(shì)在于光纖本身的物理特性。光波在光纖中傳播時(shí)，在外界因素如溫度、壓力、位移、電磁場(chǎng)、轉(zhuǎn)動(dòng)等的作用下，通過(guò)光的反射、折射和吸收效應(yīng)，光學(xué)多普勒效應(yīng)，聲光、電光、磁光、彈光效應(yīng)和光聲效應(yīng)等原理，使表征光波的特征參量，如振幅、相位、偏振態(tài)、波長(zhǎng)等，直接或間接地發(fā)生變化，因而可以將光纖作為敏感元件來(lái)探測(cè)各種物理量，這就是光纖傳感器的基本原理。此外，光纖還有多種衍生傳感功能。利用該特性，通過(guò)對(duì)光纖光柵進(jìn)行特殊處理，可制成探測(cè)各種化學(xué)物質(zhì)的光纖光柵化學(xué)和生物化學(xué)傳感器。與普通光纖光柵相比，長(zhǎng)周期光柵對(duì)光纖包層外材料的折射率變化更敏感，將光纖光柵涂上特殊的活性涂覆層，可測(cè)量低濃度的目標(biāo)分子。此類光纖傳感器可用于航天器的氫氣漏泄檢測(cè)、煤礦中的瓦斯檢測(cè)等。而光纖本身又是光波的傳輸媒質(zhì)，這種“傳“”感”合一的特征所帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)，在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中將無(wú)可匹敵。不論是基于瑞利散射、布里淵散射和拉曼散射原理的分布式光纖傳感器，還是基于雙光束干涉的光纖傳感干涉儀，其光纖傳感臂上的每一點(diǎn)既是敏感點(diǎn)又是傳輸介質(zhì)。而基于多光束干涉的準(zhǔn)分布式光纖 fabry-perot 傳感器、近年來(lái)發(fā)展迅速的光纖光柵傳感器，兩者也均是光纖本身的一個(gè)集成部分。此類光纖傳感器與常規(guī)光纖可熔接，形成低插入損耗連接，具有在線（inline）特征和優(yōu)勢(shì)，與光纖傳輸有天然的兼容性，可以替代傳統(tǒng)分立和薄膜型光無(wú)源器件，從而為全光通信系統(tǒng)和光纖傳感網(wǎng)絡(luò)提供了巨大的靈活性。

2.3光通信技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層的應(yīng)用

在今后的發(fā)展過(guò)程中可以將物聯(lián)網(wǎng)與各行各業(yè)進(jìn)行深度融合，這樣就可以促進(jìn)行業(yè)的智能化管理。如果把光纖傳感器嵌入或裝備到電網(wǎng)、鐵路、橋梁、隧道、公路、建筑、大壩、供水系統(tǒng)、油氣管道等各種重大工程設(shè)施中，通過(guò)光纜連接后可以形成廣域光纖傳感網(wǎng)絡(luò)，再通過(guò)與無(wú)線物聯(lián)網(wǎng)的組合，與互聯(lián)網(wǎng)的組合，可以實(shí)現(xiàn)各種設(shè)備、機(jī)器、基礎(chǔ)設(shè)施等物理系統(tǒng)的整合。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)信息中心管理中心功能強(qiáng)大的云計(jì)算平臺(tái)，對(duì)海量數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、分析處理與決策，完成從信息到知識(shí)，再到控制指揮的智能演化，就可使人類更加精細(xì)、更加動(dòng)態(tài)地管理生產(chǎn)、生活的方方面面，達(dá)到“智慧”狀態(tài)，進(jìn)一步提高資源利用效率，提高人類生產(chǎn)力水平，促進(jìn)人類與自然的和諧發(fā)展。

篇5

一、空間通信激光技術(shù)的最新進(jìn)展探究

通信激光技術(shù)在全世界范圍內(nèi)都被廣泛的應(yīng)用，發(fā)達(dá)國(guó)家也將發(fā)展、進(jìn)步以及完善通信技術(shù)作為重要的研究之一。空間通信激光技術(shù)隨著各項(xiàng)研究的全面實(shí)施，也取得了巨大的發(fā)展和進(jìn)步。

1.1空間通信激光技術(shù)的最新進(jìn)展探究中的月球激光通信驗(yàn)證技術(shù)探究

月球激光通信驗(yàn)證技術(shù)是美國(guó)主要開展的空間通信激光技術(shù)。月球激光通信驗(yàn)證技術(shù)實(shí)施的主要目的，是建立繞月飛行器同地面之間的雙向的通信渠道，從而可以有效的實(shí)現(xiàn)信息的探測(cè)的靈敏度得以有效的提升。同時(shí)，由于月球激光通信驗(yàn)證技術(shù)的靈敏度較為理想，月球激光通信驗(yàn)證技術(shù)的技術(shù)服務(wù)終端，終端的體積較小，質(zhì)量也相對(duì)偏低，并且月球激光通信驗(yàn)證技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中所需要消耗的能源也相對(duì)較少，因此空間通信激光技術(shù)的最新進(jìn)展探究中的月球激光通信驗(yàn)證技術(shù)探究，對(duì)于促進(jìn)信息技術(shù)的發(fā)展，具有不可忽視的時(shí)代意義。

1.2空間通信激光技術(shù)的最新進(jìn)展探究中的歐洲數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星系統(tǒng)

歐洲數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星系統(tǒng)是德國(guó)主要研究的空間通信激光技術(shù)之一。歐洲數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星系統(tǒng)實(shí)施的主要目的，是通過(guò)衛(wèi)星群體的建造，有效的實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)與地面站之間的中繼服務(wù)的順利的開展[1]。由于歐洲數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星系統(tǒng)具有較為完善的激光通信服務(wù)終端，具有十分可觀的碼速率，因此歐洲數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星系統(tǒng)的應(yīng)用可以使得空間通信過(guò)程中，信息的捕捉時(shí)間被有效的縮短。因此歐洲數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星系統(tǒng)的應(yīng)用的探究十分的具有可行性。

1.3空間通信激光技術(shù)的最新進(jìn)展探究中的星間光通信工程試探技術(shù)

星間光通信工程試探技術(shù)是日本主要研究的空間通信激光技術(shù)之一。星間光通信工程試探技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程的主要內(nèi)容，時(shí)間里“阿蒂米斯”衛(wèi)星與任務(wù)衛(wèi)星之間的雙向空間激光通信渠道。從而實(shí)現(xiàn)雙線鏈路傳輸速率的同時(shí)有效提升。星間光通信工程試探技術(shù)的應(yīng)用，促使了地軌衛(wèi)星與機(jī)動(dòng)光學(xué)地面，建立完善的空間通信激光的平臺(tái)的可能性，得以有效的實(shí)現(xiàn)。因此空間通信激光技術(shù)的最新進(jìn)展探究中，星間光通信工程試探技術(shù)的探究和應(yīng)用，對(duì)于空間通信激光技術(shù)的應(yīng)用具有十分有效的發(fā)展和完善作用[2]。

二、空間通信激光技術(shù)的進(jìn)展趨勢(shì)探究

隨著各個(gè)國(guó)家的不斷的計(jì)劃和完善，空間通信激光技術(shù)的發(fā)展速度較為客觀，同時(shí)很多技術(shù)上存在的障礙也被有效的解決。例如高效準(zhǔn)確的獲取、對(duì)準(zhǔn)以及追蹤技術(shù)、大氣湍流效應(yīng)挽救技術(shù)、高功率激光發(fā)射技術(shù)，以及具有較高的靈敏度的激光接受技術(shù)，這些技術(shù)的完善和其全面發(fā)展，都使得空間通信激光技術(shù)具有十分理想的發(fā)展趨勢(shì)。

開展空間通信激光技術(shù)的進(jìn)展趨勢(shì)探究，可以有效的明確機(jī)制從直接檢測(cè)向關(guān)聯(lián)檢測(cè)以及綜合檢測(cè)的轉(zhuǎn)變，同時(shí)空間通信激光的進(jìn)展趨勢(shì)還包括：通信波長(zhǎng)的波段的不斷過(guò)渡、納米技術(shù)在空間通信激光技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中的有效融合以及經(jīng)典光通信與量子光通信之間的有效結(jié)合[3]。

探究空間通信激光技術(shù)的進(jìn)展趨勢(shì)可知，由于空間激光通信的寬帶優(yōu)勢(shì)十分明顯，因此成為空間寬帶通訊的最重要的渠道，是空間通信激光技術(shù)進(jìn)展的趨勢(shì)。

結(jié)束語(yǔ)：探究空間激光通信技術(shù)最新進(jìn)展與趨勢(shì)，首先應(yīng)當(dāng)明確空間激光通信技術(shù)最新進(jìn)展：月球激光通信驗(yàn)證技術(shù)和歐洲數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星系統(tǒng)以及星間光通信工程試探技術(shù)，進(jìn)而開展空間通信激光技術(shù)的進(jìn)展趨勢(shì)探究。通過(guò)探究空間激光通信技術(shù)最新進(jìn)展與趨勢(shì)可知，空間激光通信技術(shù)的廣泛應(yīng)用，是應(yīng)時(shí)代的需求而生，具有必然性。將發(fā)達(dá)國(guó)家的空間激光通信技術(shù)應(yīng)用到我國(guó)的空間寬帶通信發(fā)展中，將為我國(guó)的空間寬帶通信技術(shù)的發(fā)展帶來(lái)巨大的推動(dòng)力。

參考文獻(xiàn)

[1]蒙靜，李帥，候宇葵.中遠(yuǎn)紅外激光星地通信鏈路性能研究[A].中國(guó)通信學(xué)會(huì)衛(wèi)星通信委員會(huì)、中國(guó)宇航學(xué)會(huì)衛(wèi)星應(yīng)用專業(yè)委員會(huì).第十二屆衛(wèi)星通信學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C].2016：6.

[2]張璐.大氣激光通信中隨機(jī)光信號(hào)的建模和檢測(cè)算法研究[D].中國(guó)科學(xué)院研究生院（長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所）中國(guó)宇航學(xué)會(huì)衛(wèi)星應(yīng)用專業(yè)委員會(huì)：2013.

[3]陳莫.空間相干光通信的相位匹配研究[D].中國(guó)通信學(xué)會(huì)衛(wèi)星通信委員會(huì)中國(guó)科學(xué)院研究生院（光電技術(shù)研究所），2016.

篇6

隨著遙感器分辨率不斷提高，對(duì)傳輸速率的要求也越來(lái)越高，因此用傳統(tǒng)的微波數(shù)據(jù)傳輸方式難度很大。在這種情況下，倘若改用激光通信傳輸，那么便可比較容易的滿足要求，就其通道終端設(shè)備自身而言實(shí)現(xiàn)難度相對(duì)較小。當(dāng)然，事物都有兩面性，由于激光通信的波束很窄（一般為幾十微弧度），對(duì)兩個(gè)都處于運(yùn)動(dòng)的通信系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，激光束的捕獲、跟蹤和瞄準(zhǔn)都具有較大的挑戰(zhàn)性，是急待攻關(guān)解決的難題。空間激光通信作為高性能衛(wèi)星通信技術(shù)中的關(guān)鍵性課題，國(guó)際上開展了大量的研究工作，美、歐、日等國(guó)投入大量的人力物力進(jìn)行相關(guān)技術(shù)的研究和空間光通信實(shí)驗(yàn)裝置的開發(fā)。

國(guó)外衛(wèi)星激光通信星間

鏈路系統(tǒng)概況

未來(lái)的空間通信網(wǎng)絡(luò)既包括軌道間鏈路(IOL)，同時(shí)又包括星間鏈路(ISL)。通常所說(shuō)的星間鏈路是IOL和ISL的總稱。目前國(guó)際上所開展的有關(guān)星間鏈路的研究主要是指IOL。IOL是指由地球低軌(LEO)到地球同步軌道(GEO)間的鏈路；而ISL是指占據(jù)相同軌道的既可以是LEO也可以是GEO的衛(wèi)星間的鏈路。

星間鏈路一般被認(rèn)為是多波束衛(wèi)星的一種特殊波束，該波束并不指向地球而是指向其它衛(wèi)星。衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)本身就含有衛(wèi)星之間的互聯(lián)以及衛(wèi)星與地面站之間的互聯(lián)兩層含義。今天，在衛(wèi)星光通信領(lǐng)域已取得突破性進(jìn)展―――成功的實(shí)現(xiàn)了衛(wèi)星―――地面、衛(wèi)星―――衛(wèi)星之間的光通信試驗(yàn)。

歐洲的空間激光通信的發(fā)展基于歐洲各國(guó)的合作，歐空局（ESA）在衛(wèi)星激光通信的研究方面也投入了大量資金，先后研制了以不同星間鏈路為背景的一系列衛(wèi)星激光通信終端，如SILEX和SOUT。SILEX系統(tǒng)的一個(gè)終端裝于歐空局的中繼衛(wèi)星ARTEMIS，另一個(gè)終端裝于法國(guó)地球觀測(cè)衛(wèi)星SPOT-4。2001年11月21日順利建立了激光通信鏈路，實(shí)現(xiàn)了50Mbps速率的激光通信試驗(yàn)。這是世界上進(jìn)行的首次星間激光鏈路試驗(yàn)，是衛(wèi)星激光通信領(lǐng)域一項(xiàng)里程碑式的進(jìn)展。

日本開展衛(wèi)星激光通信的研究盡管較晚，但是進(jìn)展卻很快。日本已于1995年利用裝于ETS-VI衛(wèi)星上的激光通信終端成功地與地面站進(jìn)行了激光通信實(shí)驗(yàn)，盡管此次實(shí)驗(yàn)的數(shù)率僅為1.04Mbps，但這是世界上首次成功進(jìn)行的星地激光通信試驗(yàn)。日本NASDA研制的LCE激光通信實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)1996年與美國(guó)的JPL的地面站進(jìn)行了雙向激光通信試驗(yàn)，日本的宇宙開發(fā)事業(yè)團(tuán)（NASDA）還研制了專門的激光通信實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星OICETS，計(jì)劃與ESA的ARTEMIS之間進(jìn)行激光通信實(shí)驗(yàn)。

美國(guó)是世界上開展空間光通信研究最早的國(guó)家之一，研究工作經(jīng)過(guò)了地面演示驗(yàn)證、關(guān)鍵技術(shù)研究以及星間和星地空間激光通信試驗(yàn)過(guò)程，已經(jīng)實(shí)施了多個(gè)有關(guān)衛(wèi)星激光通信的研究計(jì)劃，投入了大量的資金研制了多個(gè)衛(wèi)星激光通信實(shí)驗(yàn)終端，如NASA支持的LCDS、MIT林肯實(shí)驗(yàn)室的LITE系統(tǒng)，NASA的噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室（JPL）已研制成的2×600Mbps衛(wèi)星激光通信終端，美國(guó)軍方BMDO建立了低軌衛(wèi)星－地面站激光鏈路終端，數(shù)據(jù)率為1Gbps，并在積極進(jìn)行小衛(wèi)星星座中激光星間鏈路終端的研制。

俄羅斯在星間激光通信方面也取得了較好的成果，俄羅斯的星間激光數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)（ILDTS）已用于載人空間站、飛行器等。

目前，國(guó)際上已完成了空間激光通信鏈路的概念研究，關(guān)鍵技術(shù)和核心部件已解決，已實(shí)現(xiàn)了低軌衛(wèi)星對(duì)同步衛(wèi)星的低、中碼速率激光通信實(shí)驗(yàn)和進(jìn)行了低軌衛(wèi)星對(duì)地面站的激光通信實(shí)驗(yàn)。這些通信實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)達(dá)到了高捕獲概率，短捕獲時(shí)間，抗多種干擾的高靈敏度動(dòng)態(tài)跟瞄和較高傳輸數(shù)據(jù)率，同時(shí)研制了激光鏈路系統(tǒng)評(píng)估測(cè)試平臺(tái)及分析、仿真軟件。下面的表1是國(guó)外激光通信系統(tǒng)研究情況的一個(gè)大致概括：

國(guó)外已完成和正在進(jìn)行研究的幾個(gè)激光通信系統(tǒng)的性能參數(shù)概況如表2所示。

取得空間實(shí)驗(yàn)成功的SILEX系統(tǒng)是歐洲宇航局研制的，包括兩個(gè)飛行器的空間光通信終端，其中高軌道（GEO）空間光通信終端載于歐洲航天局的ARTEMIS同步衛(wèi)星上，低軌道（LEO）空間光通信終端載于法國(guó)的地球觀測(cè)衛(wèi)星Spot-4上。該系統(tǒng)于2001年11月21日順利建立了光通信鏈路，完成50Mbps的光通信試驗(yàn)。

取得空間實(shí)驗(yàn)成功的另一個(gè)系統(tǒng)是日本郵政省通信實(shí)驗(yàn)室(CRL)研制的LCE系統(tǒng)，于1995年取得了星地激光鏈接的成功。

隨著空間激光通信涉及的關(guān)鍵技術(shù)的解決，空間激光通信技術(shù)與系統(tǒng)的日趨完善，系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)已經(jīng)全面進(jìn)入星載實(shí)驗(yàn)階段，空間激光通信應(yīng)用范圍越來(lái)越大，衛(wèi)星工程技術(shù)研究也進(jìn)一步深化。目前，空間激光通信的主要發(fā)展趨勢(shì)是：

1、原理性實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)向建立工程實(shí)用的系統(tǒng)轉(zhuǎn)化；

2、展更高傳輸速率系統(tǒng)；

3、向小型化及輕量化發(fā)展；

4、實(shí)現(xiàn)星間組網(wǎng)。

國(guó)外衛(wèi)星激光通信系統(tǒng)

具體關(guān)鍵技術(shù)最新進(jìn)展

激光通信系統(tǒng)構(gòu)成大致可分為以下幾個(gè)部分,激光器、探測(cè)器、高速調(diào)制和解調(diào)、高速電系統(tǒng)單元、高精度的APT組成、高質(zhì)量的光系統(tǒng)和天線、高穩(wěn)定的機(jī)械結(jié)構(gòu)等。下面對(duì)激光器技術(shù)、APT技術(shù)、調(diào)制與接收技術(shù)、振動(dòng)抑制技術(shù)目前發(fā)展情況予以簡(jiǎn)單的介紹。

1、激光器技術(shù)

用于建立激光鏈路的光源，一直是激光通信的關(guān)鍵技術(shù)之一，由于受到光傳輸介質(zhì)及探測(cè)器的影響，對(duì)激光波長(zhǎng)的研究主要集中在800nm、1000nm及1550nm三個(gè)波段，除去激光通信第一代氣體激光器，其后用于星上的激光器研究主要集中在與以上三種波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的半導(dǎo)體激光器、固體激光器和光纖激光器。

（1）半導(dǎo)體激光器 半導(dǎo)體激光器是以半導(dǎo)體材料作為激光工作物質(zhì)的激光器。它的優(yōu)點(diǎn)在于超小的外形體積、極高的轉(zhuǎn)換效率、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等。在已進(jìn)行的星間、星-地試驗(yàn)中幾乎都采用半導(dǎo)體激光器。但半導(dǎo)體激光器相比較與別的激光器，缺點(diǎn)是發(fā)射光功率較小、波長(zhǎng)穩(wěn)定性差、線寬較寬、調(diào)制速度較低。相對(duì)于別的缺點(diǎn)，發(fā)射功率是它最大的缺點(diǎn)，SILEX系統(tǒng)中，信標(biāo)光使用了19只半導(dǎo)體激光器，STRV-2系統(tǒng)不管是信標(biāo)還是信號(hào)都使用了多只激光器。多只激光器復(fù)合會(huì)帶來(lái)別的問題。針對(duì)于發(fā)射功率限制，一種被稱為主控振蕩功率放大(MOPA)的半導(dǎo)體器件被采用。根據(jù)所公布資料中MOPA的參數(shù)可以看出，半導(dǎo)體激光器功率小的問題已獲得初步解決，只要MOPA的功率環(huán)境能滿足空間環(huán)境的要求，半導(dǎo)體激光器會(huì)被更廣泛的應(yīng)用于星間和星地激光鏈接。

（2）固體激光器 固體激光器因其體積大、轉(zhuǎn)換效率低并未被星上應(yīng)用看好，但隨著探測(cè)靈敏度對(duì)調(diào)制方式選擇，固體激光器波長(zhǎng)穩(wěn)定性好、發(fā)射功率可以做得很大的優(yōu)點(diǎn)受到重視。特別是Nd:YAG固體激光器，比較適合空間應(yīng)用。

Nd:YAG激光器優(yōu)異的性能使其可采用各種調(diào)制方式，雖然1064nm的波長(zhǎng)落在APD的高增益區(qū)外，但基于PSK調(diào)制、直接采用光零差解調(diào)的檢測(cè)方式，可使探測(cè)器靈敏度大幅提高，幾乎等于量子極限∽9光子/比特。據(jù)資料報(bào)道，Nd:YAG激光器的在保證性能的情況下，已通過(guò)各種空間環(huán)境試驗(yàn)，滿足空間飛行條件。

長(zhǎng)期以來(lái)，Nd:YAG激光器的電光轉(zhuǎn)換效率是它的一個(gè)突出缺點(diǎn)，現(xiàn)在這一情況已經(jīng)部分得到改善，通過(guò)采用性能比較好的半導(dǎo)體激光二極管作為泵浦光源，可以提高Nd:YAG激光器的電光轉(zhuǎn)換效率，使其達(dá)到較高的程度。

（3）光纖激光器 光纖通信技術(shù)到目前為止，已經(jīng)是一項(xiàng)非常成熟的技術(shù)，不管是體積、轉(zhuǎn)換效率、光束質(zhì)量、發(fā)射功率、譜線寬度、波長(zhǎng)穩(wěn)定性還是調(diào)制速率，都可以通過(guò)對(duì)陸上已有的器件經(jīng)過(guò)比較簡(jiǎn)單的技術(shù)加工而使其滿足星上應(yīng)用。在接收端已經(jīng)存在的低噪前置光纖放大器，也可以滿足接收端對(duì)靈敏度的要求。

目前光纖激光器用于星上最大的問題是空間光到光纖的耦合問題。耦合問題包括耦合效率問題和耦合頭的污染問題。目前已有1550nm的星間激光通信系統(tǒng)正在研究，如果耦合效率問題和耦合頭的污染問題能很好的得到解決，光纖激光器及光纖前置放大器能滿足空間環(huán)境要求，采用1550nm的光纖無(wú)線高速星間、星地通信系統(tǒng)的鏈路建立應(yīng)該沒有多大問題。

2、捕獲、瞄準(zhǔn)、跟蹤技術(shù)

所有的星間、星地激光通信系統(tǒng)，都將APT技術(shù)列為關(guān)鍵技術(shù)之一，在茫茫太空，以μrad量級(jí)的發(fā)散角度，在兩個(gè)相對(duì)高速運(yùn)動(dòng)的終端之間建立通信鏈路，能正確的捕獲、瞄準(zhǔn)、跟蹤變成了能進(jìn)行通信的前提。APT技術(shù)在理論上沒有多大問題，但由于APT系統(tǒng)所采用的傳感器的不同造成了APT系統(tǒng)之間的差異。

早期的及已有飛行記錄的激光通信系統(tǒng)，基本上都采用800nm的光波段建立鏈路，其捕獲、跟蹤都采用對(duì)該波段比較敏感的CCD或四象限作為傳感器。

隨著1064nm和1550nm波段的廣泛研究應(yīng)用，與該波段相匹配的APT技術(shù)和元器件研究受到重視。捕獲階段由于對(duì)視場(chǎng)角的要求，只能采用大視場(chǎng)的CCD或四象限作為傳感器，跟蹤由于和通信聯(lián)系更為緊密而出現(xiàn)了與通信波段、調(diào)制方式及放大策略密切相關(guān)的方法。

3、調(diào)制、接收技術(shù)

激光鏈路的調(diào)制與接收技術(shù)集中反映了通信系統(tǒng)的情況。調(diào)制方式大致分為調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相，與之對(duì)應(yīng)的接收方式直接強(qiáng)度探測(cè)和相干（外差）探測(cè)。調(diào)頻調(diào)制方式在激光通信中在組成系統(tǒng)的復(fù)雜性和靈敏度方面都沒有優(yōu)勢(shì)，目前不被采用。直接強(qiáng)度探測(cè)（DD），即非相干探測(cè)，這種方法具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、易實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)。相干（外差）探測(cè)，這種方法具有接收靈敏度高、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但系統(tǒng)較為復(fù)雜，對(duì)元器件性能要求較高，特別是對(duì)波長(zhǎng)的穩(wěn)定性和譜線寬度。

在800nm的通信波段，結(jié)合半導(dǎo)體激光器的特點(diǎn)，一般采用直接光強(qiáng)度調(diào)制(IM)/直接強(qiáng)度探測(cè)（DD）的方式，現(xiàn)在這一波段的調(diào)制速率單信道不超過(guò)1Gbps。除系統(tǒng)簡(jiǎn)單外，這一波段的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，能夠采用對(duì)光有內(nèi)置放大作用的APD探測(cè)器。

在1550nm波段，更多的繼承了陸地上光纖通信系統(tǒng)的特點(diǎn)，一般也采用的是幅度調(diào)制和解調(diào)的方式，但它的幅度調(diào)制是基于相位的幅度調(diào)制外加功率放大的方法，而接收端一般采用光纖前置放大加強(qiáng)度探測(cè)的接收技術(shù)，對(duì)于該波段單信道調(diào)制速率40Gbps已經(jīng)是幾年前的報(bào)道。

相干探測(cè)技術(shù)在激光通信中發(fā)展較晚也比較緩慢，主要原因是實(shí)際應(yīng)用中光纖通信更適合需要。光纖通信中采用比較簡(jiǎn)單的幅度調(diào)制即可獲得極高的傳輸速率，而傳輸距離和功率的問題通過(guò)簡(jiǎn)單的中繼光纖放大器可以解決，這些優(yōu)點(diǎn)抑制了相干技術(shù)的發(fā)展。

相干檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，本來(lái)也是一個(gè)漸進(jìn)的過(guò)程，先是外差和差分檢測(cè)，最后的目標(biāo)是零差檢測(cè)。相干檢測(cè)通常可比非相干直接探測(cè)在靈敏度上高約10～20dB。但受限于激光器發(fā)射功率、頻率穩(wěn)定度及線寬，對(duì)激光相干技術(shù)1064nm和1550nm兩個(gè)波段是可選的工作頻段。

相干系統(tǒng)最大的優(yōu)點(diǎn)是檢測(cè)靈敏度高，由于對(duì)系統(tǒng)元器件的要求比較高，在向零差系統(tǒng)PSK發(fā)展的過(guò)程中，形成了多種相干檢測(cè)系統(tǒng)。表3給出一個(gè)對(duì)不同的相干檢測(cè)系統(tǒng)，碼速率1.25Gbps、誤碼率10-7、在1064nm波段各系統(tǒng)探測(cè)靈敏度（以光子數(shù)/比特表示）及相對(duì)于零差PSK，各檢測(cè)系統(tǒng)靈敏度下降（dB）情況。

從以上的表格可以看出零差PSK系統(tǒng)、同步外差PSK系統(tǒng)、差分檢測(cè)DPSK能夠滿足-53dBm要求，其中零差PSK的靈敏度是最高，同步外差PSK次之，差分檢測(cè)DPSK的靈敏度最低。

4、振動(dòng)抑制技術(shù)

振動(dòng)抑制是困擾衛(wèi)星光通信的一個(gè)重要問題，從開環(huán)捕獲、閉環(huán)跟蹤到光通信各個(gè)環(huán)節(jié)，該問題都成為影響系統(tǒng)性能的重要因素。

最早提出的抑制措施主要集中在結(jié)構(gòu)方面，采用對(duì)結(jié)構(gòu)的被動(dòng)控制和主動(dòng)控制來(lái)抑制振動(dòng)。被動(dòng)控制是通過(guò)優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，依靠結(jié)構(gòu)本身的阻尼消耗振動(dòng)能量；主動(dòng)控制是將外部的能量輸入受控系統(tǒng)，與系統(tǒng)本身能量相互抵消來(lái)實(shí)現(xiàn)振動(dòng)抑制。

隨著激光通信的深入，在注重結(jié)構(gòu)抑制的同時(shí)，就通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)本身也引入了對(duì)付振動(dòng)的方法，大致可歸結(jié)為以下幾種方法：

（1）調(diào)整帶寬 通過(guò)調(diào)整帶寬或是改變接收機(jī)的參數(shù)來(lái)改變接收功率，從而補(bǔ)償發(fā)射機(jī)振動(dòng)對(duì)通信系統(tǒng)性能的影響，適用于低頻抑制。

（2）調(diào)整探測(cè)陣列 用N×M個(gè)象素組成的探測(cè)矩陣，基于在每個(gè)象素中對(duì)信號(hào)噪聲振幅的認(rèn)識(shí)，通過(guò)調(diào)整探測(cè)陣列中的每個(gè)象素各自的增益，可以使誤碼率降到最低適用于低頻抑制。

（3）調(diào)整波束寬度 使用相位陣列技術(shù)，使用一個(gè)振動(dòng)振幅測(cè)量單元和一個(gè)可調(diào)增益的天線。如果振動(dòng)振幅測(cè)量單元探測(cè)到振動(dòng)振幅在發(fā)生變化時(shí)，它將調(diào)整天線增益使之達(dá)到一個(gè)合適的值，達(dá)到新的振動(dòng)水平，最終使通信系統(tǒng)性能達(dá)到優(yōu)化。

（4）功率控制 依振動(dòng)改變發(fā)射功率，這種方法總體上可節(jié)省發(fā)射功率，又可以對(duì)付振動(dòng)達(dá)到有的放矢的目的。

（5）采用多樣性的星間鏈路 該方法基于星間組網(wǎng)，通過(guò)使用一系列不相關(guān)的傳播鏈路來(lái)傳輸相同的信息，而達(dá)到避免使用性能非常差的信道，來(lái)增加通信鏈路的有效連接的幾率。

結(jié)束語(yǔ)

資料顯示，目前在研的激光通信鏈路系統(tǒng)及在研機(jī)構(gòu)相比較于上世紀(jì)八、九十年代有所減少，這并不代表激光通信相比較與微波通信沒有優(yōu)勢(shì)，也不代表激光通信沒有市場(chǎng)，僅是激光鏈路從理論研究和試驗(yàn)階段向?qū)嵱没⑸虡I(yè)化的發(fā)展過(guò)程中出現(xiàn)的一種必然趨勢(shì)，符合優(yōu)勝劣汰的規(guī)律。以在激光通信鏈路系統(tǒng)這一領(lǐng)域的三個(gè)集團(tuán)為例，下面作一簡(jiǎn)要分析評(píng)述：

ESA是星間、星地激光鏈路系統(tǒng)設(shè)計(jì)中處于優(yōu)勢(shì)的競(jìng)爭(zhēng)者，在SILEX之后緊接著研制了小光學(xué)用戶終端SOUT，甚小光學(xué)用戶終端VSOUT，高級(jí)激光通信終端ALCT和短距離星間鏈路終端SROIL。以他們目前的實(shí)力，完全可以打通所有星間的連接，但他們研究的范圍領(lǐng)域仍在擴(kuò)大，有跡象表明ESA在1064nm領(lǐng)域的研究也已明顯處于優(yōu)勢(shì)。

日本是最早在星-地激光鏈接試驗(yàn)中獲得成功的國(guó)家，在搭載激光系統(tǒng)LCE的衛(wèi)星出現(xiàn)故障后，日本并沒有停止原有的OICETS的發(fā)射計(jì)劃，而是對(duì)LUCE系統(tǒng)實(shí)施了更周密、更可靠的測(cè)試計(jì)劃。

美國(guó)STRV-2計(jì)劃星-地激光鏈接試驗(yàn)的失敗，對(duì)其是一個(gè)打擊，但早在1995年，利用日本的LCE系統(tǒng)，美國(guó)已取得部分直接試驗(yàn)數(shù)據(jù)，我們更應(yīng)該相信STRV-2是一個(gè)有繼承性的激光鏈接計(jì)劃，回顧STRV-2上的激光終端配置，多信標(biāo)、多接收信道、多發(fā)射信道、多種碼速率(最低155Mbps)，總體上采用模塊化設(shè)計(jì)，一旦星-地雙向激光鏈接成功，其能驗(yàn)證的星-地、星間鏈接項(xiàng)目之多令人吃驚。2001年5月18日，美國(guó)的GEO-LITE衛(wèi)星進(jìn)入軌道，其上裝有一個(gè)由MITLL研制的激光通信終端。

空間光通信的優(yōu)點(diǎn)以及其巨大的發(fā)展?jié)摿Γ瑹o(wú)疑將是今后高碼速率通信的一個(gè)方向，可以看出在這一領(lǐng)域中，歐、日、美的領(lǐng)先地位已相當(dāng)明顯，并且今后的競(jìng)爭(zhēng)將更加日趨激烈。

我國(guó)在空間激光通信系統(tǒng)技術(shù)開展比較系統(tǒng)的協(xié)作性研究比較晚，一方面，應(yīng)當(dāng)承認(rèn)在這一領(lǐng)域與處于世界領(lǐng)先地位的其他國(guó)家之間存在有相當(dāng)大的差距，并且給予高度重視，加快研究的進(jìn)程，提高研究的效率，以便能夠及時(shí)跟上他們前進(jìn)的步伐。另外一方面，由于有國(guó)外的經(jīng)驗(yàn)可以借鑒，如果抓住機(jī)遇，一定會(huì)在較短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)趕上世界發(fā)達(dá)國(guó)家研究水平的目標(biāo)。未來(lái)適時(shí)研制有光通信系統(tǒng)的衛(wèi)星星座或通過(guò)國(guó)際合作租用國(guó)際上現(xiàn)成的衛(wèi)星光通信信道，并建設(shè)衛(wèi)星光通信地球站，以便日后利用衛(wèi)星光通信系統(tǒng)進(jìn)行載人航天器對(duì)地通信。結(jié)合我國(guó)目前的情況，對(duì)今后未來(lái)的發(fā)展給出如下建議：

1、星間、星地激光通信領(lǐng)域，應(yīng)有一個(gè)明確的、長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展目標(biāo)和計(jì)劃；

篇7

【關(guān)鍵詞】光纖通信技術(shù) 鐵路通信 應(yīng)用技術(shù)

從光纖通信問世到現(xiàn)在，光傳輸?shù)乃俾室灾笖?shù)增長(zhǎng)，光纖通信技術(shù)得到了長(zhǎng)足的進(jìn)步， 應(yīng)用范圍也不斷擴(kuò)大。隨著鐵路通信朝著數(shù)字化、綜合化、寬帶化、智能化方向發(fā)展，光纖通信技術(shù)已經(jīng)大量應(yīng)用于鐵路通信系統(tǒng)中，顯著地提高了鐵路通信能力，極大地促進(jìn)了鐵路通信系統(tǒng)的完善和發(fā)展。

一、光纖通信概述

光纖通信是以很高頻率（大約1014Hz）的光波作為載波、以光纖作為傳輸介質(zhì)的通信。1966年7月，美籍華人高錕博士《用于光頻的光纖表面波導(dǎo)》，分析證明了用光纖作為傳輸媒體以實(shí)現(xiàn)光通信的可能性，預(yù)見了低損耗的光纖能夠用于通信，敲開了光纖通信的大門。1970年，美國(guó)康寧公司根據(jù)高錕論文的設(shè)想首次研制成功當(dāng)時(shí)世界上第一根超低損耗光纖（衰減系數(shù)約為20dB/km），光纖通信時(shí)代由此開始。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(yōu)點(diǎn)，備受業(yè)內(nèi)人士青睞，發(fā)展非常迅速。光纖通信系統(tǒng)的傳輸容量從1980年到2000年增加了近一萬(wàn)倍，傳輸速度在過(guò)去的10年中大約提高了100倍。目前，光纖通信技術(shù)已有了長(zhǎng)足的發(fā)展，新技術(shù)也不斷涌現(xiàn)，進(jìn)而大幅度提高了通信能力，并不斷擴(kuò)大了光纖通信的應(yīng)用范圍。

二、光纖通信技術(shù)現(xiàn)狀

（一）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。

（二）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瑵M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。

三、光纖通信技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

（一）超高速、超大容量和超長(zhǎng)距離傳輸

超大容量、超長(zhǎng)距離傳輸?shù)牟ǚ謴?fù)用技術(shù)極大地提高了光纖傳輸系統(tǒng)的傳輸容量，在未來(lái)跨海光傳輸系統(tǒng)中有廣闊的應(yīng)用前景。近年來(lái)波分復(fù)用系統(tǒng)發(fā)展迅猛，目前1.6Tbit/的 WDM 系統(tǒng)已經(jīng)大量商用，同時(shí)全光傳輸距離也在大幅擴(kuò)展。提高傳輸容量的另一種途徑是采用光時(shí)分復(fù)用（OTDM）技術(shù)，與WDM通過(guò)增加單根光纖中傳輸?shù)男诺罃?shù)來(lái)提高其傳輸容量不同，OTDM技術(shù)是通過(guò)提高單信道速率來(lái)提高傳輸容量，其實(shí)現(xiàn)的單信道最高速率達(dá)640Gbit/s。僅靠OTDM和WDM 來(lái)提高光通信系統(tǒng)的容量畢竟有限，可以把多個(gè)OTDM信號(hào)進(jìn)行波分復(fù)用，從而大幅提高傳輸容量。偏振復(fù)用（PDM）技術(shù)可以明顯減弱相鄰信道的相互作用。由于歸零（RZ）編碼信號(hào)在超高速通信系統(tǒng)中占空較小，降低了對(duì)色散管理分布的要求，且RZ編碼方式對(duì)光纖的非線性和偏振模色散（PMD）的適應(yīng)能力較強(qiáng)，因此現(xiàn)在的超大容量WDM/OTDM通信系統(tǒng)基本上都采用RZ編碼傳輸方式。WDM/OTDM混合傳輸系統(tǒng)需要解決的關(guān)鍵技術(shù)基本上都包括在OTDM和 WDM通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)中。

（二）光孤子通信

光孤子是一種特殊的ps數(shù)量級(jí)的超短光脈沖，由于它在光纖的反常色散區(qū)，群速度色散和非線性效應(yīng)相互平衡，因而經(jīng)過(guò)光纖長(zhǎng)距離傳輸后，波形和速度都保持不變。光孤子通信就是利用光孤子作為載體實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離無(wú)畸變的通信，在零誤碼的情況下信息傳遞可達(dá)萬(wàn)里之遙。光孤子技術(shù)未來(lái)的前景是：在傳輸速度方面采用超長(zhǎng)距離的高速通信，時(shí)域和頻域的超短脈沖控制技術(shù)以及超短脈沖的產(chǎn)生和應(yīng)用技術(shù)使現(xiàn)行速率10～20Gbit/s提高到100Gbit/s以上；在增大傳輸距離方面采用重定時(shí)、整形、再生技術(shù)和減少ASE，光學(xué)濾波使傳輸距離提高到100000km 以上；在高性能EDFA方面是獲得低噪聲高輸出EDFA。

（三）全光網(wǎng)絡(luò)

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1當(dāng)前我國(guó)發(fā)展光纖光纜的基本情況

一是普通光纖。普通單模光纖在平常比較常用，由于在逐步發(fā)展的光通信系統(tǒng)，導(dǎo)致逐步增大單一波長(zhǎng)信道容量與光中繼距離，除此之外還能夠做到進(jìn)一步優(yōu)化g.652.a光纖所具備的性能，其主要表現(xiàn)就是尚未在同一區(qū)域分布零色散點(diǎn)與最低衰減系數(shù)以及尚未充分利用1550rim區(qū)的低衰減系數(shù)。這樣的改進(jìn)對(duì)于g.653規(guī)定的色散與itutg.654規(guī)定的截止波長(zhǎng)位移單模光纖相符。二是核心網(wǎng)光纜。從當(dāng)前我國(guó)的情況來(lái)看，光纜則全部應(yīng)用與各種級(jí)別的干線，如今已經(jīng)全部實(shí)施g.655光纖與g.652光纖這樣的單模光纖，將多模光纖都予以淘汰。雖然我國(guó)也曾經(jīng)使用過(guò)g.653光纖，可是由于存在相應(yīng)弊端也并沒有發(fā)展這種光纖。g.654光纖并不能做到將光纖系統(tǒng)容量極大的增加，可是在我國(guó)陸地光纜當(dāng)中并沒有使用這種光纖。干線光纖其主要是在室外進(jìn)行使用，并不是使用光纖帶，而是實(shí)施分立光纖，如今已經(jīng)停用了骨架式與緊套層絞式結(jié)構(gòu)。三是接入網(wǎng)光纜。由于處于接入網(wǎng)當(dāng)中的光纜頻繁分插、比較多的分支與距離顯得比較短，要想將網(wǎng)容量增加，往往采取的做法就是將光纖芯數(shù)增加。尤其是處于室內(nèi)管道當(dāng)中，受到十分有限的管道內(nèi)徑的影響，在將光纖芯數(shù)增加的過(guò)程當(dāng)中顯得特別重要的就是將光纜重量與直徑減小以及光纜光纖集裝密度增加。g.652.c低水峰單模光纖與g.652普通單模光纖使用于接入網(wǎng)當(dāng)中，密集波分復(fù)用比較適合低水峰單模光纖，如今我國(guó)使用的范圍也比較少。四是室內(nèi)光纜。在進(jìn)行室內(nèi)光纜的使用過(guò)程當(dāng)中通常都會(huì)進(jìn)行傳輸視頻信號(hào)、數(shù)據(jù)以及話音，另外還能夠在傳感器、遙測(cè)等領(lǐng)域進(jìn)行使用。從筆者的觀點(diǎn)進(jìn)行分析，室內(nèi)光纜可以劃分成綜合布線用光纜與局內(nèi)光纜。主要是用戶使用的綜合布線光纜則是在用戶端室內(nèi)進(jìn)行布放，從易損性這一角度進(jìn)行分析，通過(guò)與局用光纜比較考慮顯得更為嚴(yán)格。局用光纜就是在中心局或者別的電信機(jī)房?jī)?nèi)部進(jìn)行布設(shè)，相對(duì)固定位置與有序緊密存放。五是電力線路通信光纜。從本質(zhì)上進(jìn)行分析，光纖這也是屬于介電質(zhì)，另外還能夠?qū)⒐饫|當(dāng)成全介質(zhì)，這其中并不擁有一丁點(diǎn)的金屬。這樣的并不存在金屬的全介質(zhì)光纜屬于電力系統(tǒng)當(dāng)中最為理想的通信線路。全介質(zhì)光纜敷設(shè)在電力線桿當(dāng)中主要是纏繞式結(jié)構(gòu)與全介質(zhì)自承式結(jié)構(gòu)。全介質(zhì)自承式光纜能夠單獨(dú)實(shí)施布放，因此擁有比較廣的適應(yīng)范圍，廣泛的應(yīng)用在電力輸電系統(tǒng)改造過(guò)程。如今我國(guó)能夠生產(chǎn)出多種類型的全介質(zhì)自承式光纜以便可以將市場(chǎng)需要滿足。可是諸如耐電弧性能、光纜蠕變、大志數(shù)光纜結(jié)構(gòu)等這些產(chǎn)品性能與結(jié)果層面還必須做到持續(xù)性完善。我國(guó)擁有比較的大的全介質(zhì)自承式光纜需求量，這種產(chǎn)品還顯得比較熱門。

2基于新形勢(shì)下光纖通信技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)分析

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基于無(wú)線激光通信的原理，設(shè)計(jì)并研制出了一套以激光內(nèi)調(diào)制為工作模式的無(wú)線激光通信語(yǔ)音傳輸系統(tǒng)裝置，測(cè)量并分析了該系統(tǒng)的頻率極限、幅頻特性和動(dòng)態(tài)特性，與其他無(wú)線激光通信實(shí)驗(yàn)裝置相比，本裝置易于攜帶、調(diào)節(jié)，使用更直觀、方便。

【關(guān)鍵詞】無(wú)線光通信 語(yǔ)音傳輸 激光內(nèi)調(diào)制 幅頻特性

無(wú)線激光通信是利用激光作為載波在空間直接進(jìn)行語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、圖像等信息的雙向傳送的一種通信技術(shù)，它不使用光纖等導(dǎo)波介質(zhì)，直接利用激光在大氣或外太空中進(jìn)行信號(hào)傳遞，是目前通信領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。本文基于光通信基本原理，設(shè)計(jì)出一套無(wú)線激光語(yǔ)音通信系統(tǒng)，以激光內(nèi)調(diào)制為工作模式，進(jìn)行音頻信號(hào)的傳輸。該系統(tǒng)體積小，易于攜帶、調(diào)節(jié)，使用更直觀、方便。

1 基本理論

無(wú)線激光通信系統(tǒng)由發(fā)射系統(tǒng)、接收系統(tǒng)以及自由空間傳輸三部分組成。發(fā)射系統(tǒng)的核心部分包括：放大器、激光器、 A/D轉(zhuǎn)換。接收系統(tǒng)的核心部分包括：光電探測(cè)器、低噪聲前置放大器、D/A轉(zhuǎn)換。探測(cè)器將接收到的微弱信號(hào)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，由光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)進(jìn)行輸出，再經(jīng)低噪聲前置放大器進(jìn)行放大、解碼，還原為原來(lái)信號(hào)進(jìn)行輸出。

2 硬件設(shè)計(jì)

2.1 發(fā)射系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

發(fā)射端采用的電路板電壓為5V，半導(dǎo)體激光器波長(zhǎng)為650nm，其余器件的參數(shù)如圖1所示。音頻信號(hào)通過(guò)電容器C4送到三極管Q1的基極，使三極管的基極電流隨著音頻信號(hào)的變化而變化。這樣使接在三極管集電極上的激光發(fā)射二極管中的電流受到音頻信號(hào)的調(diào)制，把待傳輸?shù)男盘?hào)放大至激光管的線性工作區(qū)，加載到半導(dǎo)體激光器兩端。

2.2 接收系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

接收發(fā)射端采用LM386芯片作為放大電路的核心部分，電路板電壓為5V，光敏電阻選擇硫化鎘光敏電阻MG45，其余器件的參數(shù)如圖2所示。其中電阻R7從輸出端連接到V2的發(fā)射極，形成反饋通路，并且與R5和R6構(gòu)成反饋網(wǎng)絡(luò)。引腳7端接一個(gè)電解電容到地，起濾除噪的作用。

3 通信光路設(shè)計(jì)

由于實(shí)驗(yàn)是在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的，傳輸距離較短，故激光的發(fā)射角較小，只需在接收端的光電探測(cè)器前放置一個(gè)焦距為75mm，直徑為25.4mm的雙凸透鏡作為接收天線，將光會(huì)聚到探測(cè)器的光敏面上。

4 性能測(cè)試

用信號(hào)發(fā)生器給一個(gè)通道輸入正弦波，改變輸入正弦波信號(hào)頻率，同時(shí)在接收機(jī)的音箱處用示波器監(jiān)測(cè)輸出信號(hào)的幅度，用MATLAB軟件作圖得到圖3所示的幅頻特性，可以看出在頻率f=2kHz時(shí)的幅度最大，大約為515mV。由于選取的半導(dǎo)體激光器和光探測(cè)器具有一定的響應(yīng)時(shí)間和延時(shí)作用，因此此系統(tǒng)一定存在一個(gè)極限傳輸頻率。我們測(cè)得該系統(tǒng)在信號(hào)頻率大于20kHz時(shí)，出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的失真現(xiàn)象。當(dāng)輸入正弦波信號(hào)頻率f=1kHz時(shí)，改變輸入正弦波信號(hào)幅度，測(cè)量輸出信號(hào)幅度隨之變化情況如圖4所示，當(dāng)輸入信號(hào)大于6V時(shí)，輸出信號(hào)基本保持不變，大約為700mV。

6 結(jié)論

自制了一套無(wú)線激光通信語(yǔ)音傳輸系統(tǒng)裝置，傳輸?shù)囊糍|(zhì)良好，測(cè)量并分析了該系統(tǒng)的頻率極限、幅頻特性和動(dòng)態(tài)特性，用MATLAB繪制出了系統(tǒng)的傳函曲線和動(dòng)態(tài)特性曲線，截止頻率大約為20kHz，傳函曲線表明當(dāng)信號(hào)頻率f=2kHz時(shí)的幅度最大，動(dòng)態(tài)特性曲線表明當(dāng)輸入信號(hào)大于6V時(shí)，輸出信號(hào)基本保持不變，大約為700mV。

參考文獻(xiàn)

[1]譚立英，馬晶.衛(wèi)星光通信技術(shù)[M].北京：科學(xué)出版社， 2004.

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【關(guān)鍵詞】光纜光纖通信技術(shù)；現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢(shì)

1引言

當(dāng)前，光纖通信技術(shù)在實(shí)際運(yùn)用中具有良好的發(fā)展空間，被譽(yù)為最有前途的通信技術(shù)之一，現(xiàn)代化通信支柱的地位非它莫屬，光纖通信技術(shù)也被稱為信息技術(shù)革命的重要標(biāo)志之一。如今，信息量如天上繁星不可勝數(shù)且復(fù)雜多變，光纖通信技術(shù)已被人們當(dāng)成主要的傳輸媒介，對(duì)于信息網(wǎng)架構(gòu)的整體面貌具有深刻的影響。光纖通信技術(shù)在當(dāng)今信息社會(huì)發(fā)揮無(wú)比倫比的作用，前程似錦。本文主要對(duì)光纖通信在我國(guó)發(fā)展的現(xiàn)狀及其具體的發(fā)展趨勢(shì)做具體闡述[1]。

2光纖通信的概況

提出具有低損耗特點(diǎn)的光纖能夠被應(yīng)用于通信領(lǐng)域中，從而由此打開光纖通信領(lǐng)域的大門的時(shí)間是1966年，美籍華人高餛與霍克哈姆對(duì)此，由此光纖通信技術(shù)越來(lái)越被人們所重視。光纖通信技術(shù)的開始階段是在1970年，美國(guó)康寧公司首次研制出光纖，其損耗為20dB/km。光纖通信的載波是1014Hz的光波，傳輸媒質(zhì)為光纖。光纖通信因?yàn)樗哂械蛽p耗和傳輸頻帶寬以及容量大的優(yōu)點(diǎn)，而且其具有體積小和重量輕以及抗電磁干擾強(qiáng)等眾多優(yōu)點(diǎn)，因此被眾人所喜愛。

3光纖通信技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀

3.1波分復(fù)用技術(shù)

以能獲得較多的寬帶資源為目標(biāo)，波分復(fù)用技術(shù)通過(guò)對(duì)單模光纖低損耗區(qū)進(jìn)行充分利用，最終效果明顯。光纖的低損耗窗口具有多個(gè)信道，它的劃分是根據(jù)每一信道光波的波長(zhǎng)來(lái)達(dá)到劃分的目的。光波是信號(hào)的載波，在發(fā)送端應(yīng)用合波器的方式來(lái)合并規(guī)格各異的信號(hào)光載波，一根光纖中就合并規(guī)格各異的信號(hào)光載波，以這種方式進(jìn)行信號(hào)傳輸。在接收端口，應(yīng)用分波器對(duì)其進(jìn)行區(qū)分，由一根光纖變?yōu)槎喔饫w。除了在光纖非線性時(shí)的情況下，因?yàn)椴煌ㄩL(zhǎng)的光載波信號(hào)可以當(dāng)作是相互獨(dú)立單獨(dú)存在的個(gè)體，因而一根光纖中能夠?qū)崿F(xiàn)多渠道光信號(hào)的復(fù)用傳輸?shù)哪康摹?/p>

3.2光纖接入技術(shù)

光纖接人網(wǎng)技術(shù)，其意義和價(jià)值非常重大，它也被稱為信息高速公路的“最后一公里”。如果要達(dá)到信息高速傳輸，且要滿足更多受眾需求的目的，其寬帶具有主干傳輸網(wǎng)絡(luò)是重要環(huán)節(jié)，但用戶接人部分更是關(guān)鍵的部分。光纖接人網(wǎng)技術(shù)，其信息傳輸達(dá)到高速化。在光纖寬帶接入過(guò)程中，因光纖到達(dá)不同的位置，其應(yīng)用也有很多種類，例如FTTB、FTTC和FTTCab以及FTTH等應(yīng)用。這些應(yīng)用被稱作為FTTx。光纖到戶，其簡(jiǎn)稱為FTTH，F(xiàn)TTH是光纖寬帶接入的最終方式。FTTH提供全光的接入，所以，對(duì)光纖的寬帶特性加以充分利用，從而滿足受眾不受限制的帶寬要求，對(duì)于寬帶接入的需求也可以充分滿足。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)可以向受眾提供FE或GE兩種寬帶，它可以很好地滿足大中型企業(yè)用戶。因此，這種接入方式比較理想[3]。

4光纖通信技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

隨著社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)于光纖通信的要求也越來(lái)越高，其超高速度和超大容量以及超長(zhǎng)距離傳輸就是人們對(duì)光纖通信技術(shù)所追求的具體目標(biāo)，全光網(wǎng)絡(luò)更是人們所持之以恒追求的目標(biāo)。1）傳輸技術(shù)波分復(fù)用技術(shù)能夠滿足超大容量與超長(zhǎng)距離傳輸?shù)囊螅瑢?duì)于光纖傳輸系統(tǒng)的傳輸容量具有巨大的提高，在將來(lái)的跨海光傳輸系統(tǒng)中應(yīng)用前景更加廣闊。這些年，波分復(fù)用系統(tǒng)取得了較快的發(fā)展，當(dāng)前的1.6Tbit/WDM系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用在商用領(lǐng)域，在此過(guò)程中全光傳輸距離擴(kuò)展幅度也較高。提升傳輸容量，采取光時(shí)分復(fù)用，也是應(yīng)用OTDM技術(shù)的一種很好的辦法，與WDM通過(guò)增加單根光纖中傳輸?shù)男诺罃?shù)。這種方式可以明顯提高傳輸容量，而且這種方法合理科學(xué)。以提高單信道速率的理念，提高傳輸容量，這種理念與現(xiàn)實(shí)相符，這同時(shí)也是OTDM技術(shù)的主要內(nèi)容，OTDM技術(shù)最終實(shí)現(xiàn)的單信道最高速率較普通速率高達(dá)640Gbit/s。2）單通過(guò)OTDM與WDM對(duì)光通信系統(tǒng)的容量提高，傳輸容量畢竟有限，另外一種方式是對(duì)OTDM信號(hào)進(jìn)行波分復(fù)用，最終對(duì)傳輸容量會(huì)有較大幅度的提高。應(yīng)用偏振復(fù)用，簡(jiǎn)稱為PDM技術(shù)，其對(duì)于減弱相鄰信道的相互作用所取得的效果顯著，見效快。主要是因?yàn)樵诔咚偻ㄐ畔到y(tǒng)的基礎(chǔ)上，歸零（RZ）編碼信號(hào)沒有較大的占用空間，其對(duì)于色散管理分布的要求在一定程度上會(huì)有所降低，而且在對(duì)光纖的非線性情況下，光纖的偏振模色散中，RZ編碼方式具有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，所以，超大容量WDM/OTDM通信系統(tǒng)所使用的傳輸方式一般都是RZ編碼。WDM/OTDM混合傳輸系統(tǒng)在系統(tǒng)本身就可以找到需要解決的關(guān)鍵技術(shù)[4]。3）光孤子通信。光孤子與其他光脈沖相比較，它的存在較為特殊，例如ps數(shù)量級(jí)的超短光脈沖就是較為特殊的例子。光纖的反常色散區(qū)，光孤子就存在這種區(qū)域之中，群速度色散和非線性效應(yīng)互相平衡，光纖進(jìn)行傳輸時(shí)需要長(zhǎng)距離傳輸，波形與速度沒有變化。光孤子通信技術(shù)，對(duì)光孤子加以利用，把光孤子作為載體，通信過(guò)程中可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離無(wú)畸變的通信，如果其在零誤碼的狀況下，其傳輸?shù)男畔⒕嚯x非常遙遠(yuǎn)。4）全光網(wǎng)絡(luò)。它是人們一直所追求的信號(hào)傳輸方式，它所要解決的技術(shù)問題是以光節(jié)點(diǎn)來(lái)代替電節(jié)點(diǎn)。可想而知，其節(jié)點(diǎn)之間也是全光化的，信息在進(jìn)行傳輸時(shí)，信號(hào)在進(jìn)行互相交換時(shí)，在運(yùn)行的過(guò)程中它是以光的形式在進(jìn)行的，用戶應(yīng)用交換機(jī)對(duì)信息進(jìn)行處理操作的過(guò)程中，按比特運(yùn)行的這種方式已不存在全光網(wǎng)絡(luò)中，它的路由是由波長(zhǎng)所決定的。在傳統(tǒng)的光網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)間以全光化的形式存在，雖然已被實(shí)現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)處卻一直采用電器件，對(duì)于當(dāng)前通信網(wǎng)干線總?cè)萘康睦^續(xù)提高有所限制，因此如何實(shí)現(xiàn)真正的全光網(wǎng)越來(lái)越被人們所關(guān)注。

5結(jié)束語(yǔ)

光通信技術(shù)對(duì)于信息技術(shù)具有支柱性作用，雖然在發(fā)展路程中會(huì)有許多難走的路，但它是通信領(lǐng)域發(fā)展的必然趨勢(shì)。從現(xiàn)代通信的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，光纖通信更是將來(lái)通信領(lǐng)域的王者。人們所追求的全光網(wǎng)絡(luò)目標(biāo)的腳步也會(huì)越來(lái)越近。

參考文獻(xiàn)

[1]于虹霞.光纖通信技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].黑龍江科技信息,2012(8):107.