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中图分类号TN92 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）82-0195-02
微波中继通信作为一种先进的通信方式，它是通过电波空间来传送各种信息的，而且还能够对所接收的信息进行再生中继。建立在微波通信和数字通信基础上的数字微波通信，同时具有数字通信和微波通信的优点，受到大家的广泛关注。由于微波的射频带宽很宽，一个微波信道允许同时传送若干毫不相关的信息，所以数字微波通信能够有效地进行大容量数字信息传送，并且与铺设电缆、光纤以及卫星等其他的通信手段相比具有投资省、见效快、抗干扰能力强、设备可靠稳定等诸多优点。随着新技术的不断推广应用（如SDH传输技术，IP微波技术），相信数字微波通信将进入重要的发展时期。
数字微波传输链路的组成形式可以是一条主干线，中间不间断地向四周辐射形成许多分支，也可以是一个枢纽站向各个方向分支。微波站的基本功能是传输数字信息，微波站的主要设备包括数字微波发信设备，数字微波收信设备，天线馈线，铁塔以及保障线路正常运行和无人维护所需的监控设备，电源设备等。下面仅对设置在微波站的数字微波收信和发信设备进行讨论。
发信设备是把处理过的数字信号对载波进行调制，变成该发射信道所要求频率的微波信号经功率放大并发送出去。微波发信设备通常有两种组成方案：1）微波直接调制发射机，它是把来自数字终端机的信码经过码型变换后直接对微波载频进行调制，然后经过微波功放和微波滤波器馈送到天线，由天线发射出去。这种方案的发射机结构简单，但当发射频率处在较高频率时，其关键设备微波功放比中频调制发射机的中频功放设备制作难度大，而且在一系列产品多种设备的场合下，这种发射机的通用性差；2）中频调制发射机，它是把经过码型变换处理过的数字信号在中频调制器中对中频载频进行调制，获得中频调制信号，再经过功率中放，把这个已调信号放大到上变频器要求的功率电平，跟本振信号进行混频把它变换为微波调制信号，再经微波功率放大器放大到所需的输出功率电平，最后经微波滤波器输出馈送到天线，由发射天线将此信号送出。可见，中频调制发射机与一般调频的模拟微波机相似，只要更换调制、解调单元，就可以利用现有的模拟微波信道传输数字信息。因此，在多波道传输时，在不同容量的数字微波中继设备系列中，更改传输容量一般只需要更换中频调制单元，微波发送单元可以保持通用。
收信设备是把天线接收到的微弱的微波信号经过馈线、微波滤波器、微波低噪声放大器和本振信号进行混频，变成中频信号，再经过中频放大器放大、滤波后送解调系统实现信码解调和再生。
福州鼓岭微波站作为中继站，担负着承上启下的接力任务。它的微波发信设备是中频调制发射机，所以这次数字化改造方案就是利用原来的微波机柜，采用高集成化的模块，发信机机箱内由电源转换模块，中频的自动电平控制器，混频器、本振、微波滤波器、微波高线性功放模块，监测告警模块组成；收信机机箱内由电源转换模块、中频放大器（带AGC）、混频器、本振、微波滤波器、微波低噪声放大器模块组成。该微波收发信机的功能是，将由调制机送来的1 000MHz中频信号上变频到微波频段，经微波功率放大器放大到额定电平之后由天馈线系统发射出去，下一站的收信机接收到的微波信号再下变频为1 000MHz的中频信号，经滤波放大后，送给电视解调机解出所需的视频和音频信号，并同时可将上述中频信号转送给发信机，再向下一站传输。该微波收发信机按其电路组成可分为收信机和发信机二部分，其电路组成框图如下所示：
1）收信机
收信机中的信号流程为：由前一微波站送来的多路宽带数字调制信号被本站高方向性接收天线接收后，通过极化分离器和馈线系统到达收信分路系统，由波导环形器和波导分路滤波器选择出本波道的射频信号，经同轴波导转换进入微波噪声放大器，对接收信号进行35dB的放大，以提高信号电平，改善收信机的信噪比，放大后的射频信号通过微波滤波器除带外杂波，然后进入收信混频器。采用无源混频器，具有大的动态范围和好的三阶特性。本振源采用介质振荡器加锁相环，具有很好的相位噪声和高的频率稳定度。收信混频器将接收信号和锁相环介质振荡器的本振信号进行混频，其变频损耗为10dB，所产生的1 000MHz的中频信号经中频放大器放大到+1dBm中频输出。中频放大器对信号进行可变增益放大，以补偿射频信号在大气中传输时，因地形、气候等因素而产生的不同程度的衰落，使该放大器的二个输出端口均维持一个恒定的输出电平。为此，该中频放大器具有一个自动增益控制能力为42dB的AGC电路。为了实时监测收信机的工作情况，面板的液晶显示有电源电压、电流、微波功率指示、中频功率指示、本振的失锁状态。
2）发信机
3）液晶监控系统
参考文献
1.引言
LMDS（ Local Multipoint Distribution Services ）本地多点分配业务系统工作在20-40 GHz 频段上的点对多点数字微波通信技术，适用于城域接入网的本地宽带业务传输和接入，基站典型覆盖半径为3-5km，每个基站可支持数百个端站，按用户的需求动态分配带宽，每个端站最高带宽可达 8-16Mb/s，可捆绑各种宽、窄带业务，支持数据、话音、视频、Internet，LMDS技术的成熟与完善，长期困扰运营商的接入网“瓶颈”问题便迎刃而解。
2.LMDS系统的构成
LMDS宽带无线接入网络主要包括下列组成部分：
·数字基站（DBS）: 做为集中器，发送并接收所有用户业务。核心功能在于对RF信号的调制/解调，同时完成无线用户的汇聚，并与骨干网的连接。
·无线基站（RBS）: 结构紧凑的室外单元，传输RF信号至扇型天线，IF信号至DBS。一般情况下，基站包括多个RBS，每个RBS提供一个扇区的容量及覆盖。RBS安装于铁塔或房顶。
·无线端站（RT）：安装于用户端，墙面或抱杆安装，环境适应力强。包括设计非常紧凑的收发信单元及集成天线，与NT传输IF信号，由NT供电。
·网络终端（NT）：室内单元，提供1个多个终端接口，可与用户直接连接，或与用户端集中设备相连（如Routers/多业务交换机、ADSM mux、VPN hub，或PBX）。核心功能在于对RF信号的调制/解调。可固定在机架，或桌面放置。
·网络及业务管理：对骨干网设备、基站、端站，即有线和无线系统所有的操作维护进行管理。提供业界功能最强大的管理系统，包括简单易用的完全图形接口，方便的路径及配置管理，良好的路由选择及恢复功能，超强的可扩展性及灵活性。
1-1 LMDS典型网络结构[1]
3.LMDS宽带无线接入网络应用举例。
LMDS是一个可以综合租用线、交换话音、ISDN和基于IP业务的多业务平台。本节将描述租用线业务的主要应用及相应的典型网络配置作为典型应用：
PBX 互连
数据租用线业务，通过集中器、FRAD(帧中继)、网桥或路由器提供广域网连接
租用线业务提供端站与基站之间 E1/T1 或 分档E1/T1 的透明传输。系统汇聚业务通过TDM E1/T1电路接口或DBS ATM接口传输至骨干网。所有配置和路径管理，包括无线资源的分配均由网管系统完成。
2-1租用线业务[1]
3.LMDS系统雨衰的影响。论文格式。论文格式。
LMDS使用约30GHz的频段作为传输媒介，这是因为微米波的波长与雨点的直径在同一数量级，因此抗雨衰性能差。通信质量受雨、雪等天气影响较大。雨衰影响是LMDS系统设计必须予以考虑的重要因素。
国际电信联盟对降雨的影响已进行了深入研究，在ITU-RP.837建议中，将地球分为15个降雨气候区，分别以大写字母A到Q来表示，每一降雨区是以与它相关的降雨强度统计来表证，并给出了对应不同降雨强度所发生的时间概率。遵照ITU-R P.838建议，可以针对工作频率、极化和降雨率计算比衰减（dB／Km）和有效路径长度（这是考虑到在整个传输段长度上降雨强度不是均匀分布的缘故），进而可以针对衰落储备值Ft计算出在一定传输距离下，降雨衰减超出Ft的时间百分数P，或反之，根据雨衰特性及Ft求出在保证P值一定的情况下可用的通信距离是多少。必要时，还可以根据在ITU-R P.841建议，从长期百分数P变换到最坏月份百分数Pu。在考虑LMDS因雨衰引起的不可用性指标时，时间百分数Pu即为不可用性指标。[2]
系统抗雨衰性能
系统增益
nA7390收发信机性能优异，在BER=10-6时上下行门限接收电平值可达到-83dBm和-81dBm，由于MII行业标准（ -82dBm和-76dBm ）。
n采用标准天线时，系统增益达148dB；高增益天线，达160dB。
自动增益控制（ATPC）性能
n为了满足不同通信距离和不同地区降雨率减对发射功率的要求，A7390 LMDS系统支持自动发射功率控制（ATPC）功能。
ATPC调整速度
nA7390 LMDS系统在上行链路实施ATPC，保证系统工作在理想的C/N指标。论文格式。ATPC动态范围为40dB（MII要求为35dB）。
nATPC工作方式：慢环路调整、快环路调整。
n快环路调整时，速度高于1000dB/s（MII要求为20dB/S）。
参考文献：
[1] 宽带无线接入解决方案 ，A7390 LMDS，Mobil Network Division, Fixed Wireless BU，Harry - August, 2003 。上海贝尔内部资料。
随着电子通信技术的发展，它同时在很大程度上改变着人们的生活和方式。人们也能很好地运用电子通信技术突破时间和空间的局限来学习和工作。电子通信技术不仅改变着人们，它还在改变着社会和国家，使得国家不断发展，特别表现在卫星通信技术上。当然我国的电子通信技术还存在一些关键技术的问题，有待人们改善和加强。
一、电子通信系统概述
电子通信技术属于现代通信技术中的一大部分。电子通信技术还是信息社会的主要支柱，是现代高新技术的重要组成部分，甚至是国家国民经济的神经系统和命脉。在现代化信息社会，电子通信技术无处不在，它涉及的范围也很广，包括移动电信、广播电视、雷达、声纳、导航、遥控与遥测以及遥感等领域，还有军事和国民经济各部门的各种信息系统都要运用到电子通信技术。
电子通信系统中最具代表性也最常见的就是移动通信和卫星通信。其中移动通信就包括了卫星通信，此外还有蜂窝系统、集群系统、分组无线网、无绳电话系统、无线电传呼系统等多个领域。
二、电子通信系统关键技术问题
近几年来，电子通信技术应用十分广泛，就其最具代表性的移动通信和卫星通信来看，就存在很多关键性的技术问题，有待加强和改善。移动通信技术在电子通信技术中发展范围最大最迅速，传统的蜂窝通信因为可用无线频谱资源的增加和无线信号的衰弱而变得越来越受局限。不断缩小的小区半径代表着基站的密度也在不断增加。除此之外，频繁的越区切换导致空中资源的浪费和频谱效率降低，这也使得网络建设的成本也是越来越高。从以上各种因素可以看出，要想获得更高的频谱效率和更大更充足的系统容量，就应该突破传统蜂窝体制，应用新的移动通信技术。
1、移动通信系统关键技术问题
在移动通信系统中采用分布式天线是很有效也很成功的一种方式，每个小区内都有很多个无线信号处理单元，这些单元距离都比载波波长要远得多，并且它们都能进行功放变频和信号预处理。要在核心处理单元实现信号处理的功能，首先就要完成信号的收发功能和一些简单的信号预处理，然后就要与核心处理单元连接，通过光纤和同轴电缆或微波无线信道来实现。有两种方式可以实现分布式移动通信，第一种就是在所有的无线信号处理单元上所有相同的下行链路信号同时发射，然后小区内的无线信号处理单元接收到上行链路信号之后直接传送到中心处理单元。这种方案优点是简单，缺点则是会不断干扰系统，阻碍了系统容量的扩大。第二种方式则是在整个业务区域内完成无线覆盖的分布式天线结构，通过用大量的无线信号处理单元来实现，从而突破传统蜂窝小区的理念。这种方式也可称之为“受控天线子系统”，即“仅与移动台相近的信号处理单元负责与移动台进行通信”的方式。第二种较之第一种更理想，但同时它也更复杂。
分布式移动通信较传统的移动通信技术有几点优势，第一是小区间干扰低、SIR高且系统容量大，第二是它内部的分集能力不仅能用来抵抗阴影效应，还能够保证不衰落和扩大系统的容量。第三是它能全面提高其自身切换性能和接受信号的功率，还能降低其切换次数。第四是它对其他通信系统的干扰小并且在相同发射功率下覆盖的区域更大，反之其发射功率更低。第五是它不仅能更方便快捷地实现任意形状的无线业务服务区，还能核心处理单元集中处理信号。更能有效利用无线资源。
子通信系统分为5层：应用层、驱动层、传输层、数据链路层和物理层。这5层之间功能划分应明确，接口应简单，从而为硬软件的设计实现奠定良好的基础:应用层是通信系统的最高层次，它实现通信系统管理功能（如初始化、维护、重构等）和解释功能（如描述数据交换的含义、有效性、范围、格式等）。驱动层是应用层与底层的软件接口。为实现应用层的管理功能，驱动层应能控制子系统内多路传输总线接口（简称MBI）的初始化、启动、停止、连接、断开、启动其自测试，监控其工作状态，控制其和子系统主机的数据交换。传输层控制多路传输总线上的数据传输，传输层的任务包括信息处理、通道切换、同步管理等。数据链路层按照MIL—STD一1553B规定。控制总线上各条消息的传输序列。物理层按照MIL—STD一1553B规定，处理1553B总线物理介质上的位流传输。应用层、驱动层在各个子系统主机上实现，传输层、数据链路层、物理层在MBI上实现。
2、卫星通信系统关键技术问题
卫星通信在电子通信技术中最为先进，它也有很大的优势，包括通信距离远并且容量大，通信线路质量稳定可靠以及机动性能优越和灵活地组网等这些都是别的技术没有的特点。但随着不断快速发展的全球信息化产业，人们对信息的需求也越来越复杂多样，电子通信技术已进入高速、多媒体、业务多样化和可移动的个性化时代。
目前的卫星通信的一些关键技术也存在一些问题，它包括高速数据的业务需求。以及卫星通信应用宽带IP的难点。现代卫星通信技术采用一些关键技术来解决问题，一个就是数据压缩技术，它能让静态和动态的数据压缩都能有效提高通信系统在时间、频带、能量上的工作效率；第二个就是智能卫星天线系统；第三个就是宽带IP卫星通信技术的研究；第四个就是新型高效的数字调制及信道编码技术；第五个就是多址连接技术的改进和发展；第六个就是卫星激光通信技术。
未来的卫星通信数据率会通过激光通信来实现，激光的优势会在互联卫星网中得到充分发挥，因为在那里经常会应用到激光通信技术，它在外层空间进行，所以不会受到大气层的影响。还可以利用“星际激光链路”技术来缩短全球卫星通信中的“双跳”法的信号时长。有专家提出“在卫星激光通信在比微波通信数据速率高一个数量级的理想情况下，天线孔径尺寸会比微波通信卫星减小一个数量级”的观点。那么如果在空间无线电通信中以激光作为载体来进行工作和运行未来的卫星之间进行激光通信是很有前途的。
总而言之，电子通信系统在这个信息化时代无处不在。在电子通信系统中范围最广最常见的就是移动通信技术和卫星通信技术，移动通信技术体现在日常的电视广播网络等各种电子传输工具上，而卫星通信系统则运用在比较大型的工程上。电子通信系统的发达和完善与否直接决定了一个国家和社会的强弱，所以对其关键技术问题的分析和研究是很有必要的，掌握了其关键技术就能很好地运用和完善它。
参考文献
[1]刘旭东，卫星通信技术[M].北京：国防工业出版社，2000
2、研究的基本内容，拟解决的主要问题;
3、研究步骤、方法及措施;
4、研究工作进度;
5、主要参考文献。
二、开题报告的排版要求：
正文为小四号宋体，页边距为左3cm，右2.5cm，上下各2.5cm，行间距一般为固定值20磅，标准字符间距，页面统一采用A4纸。
三、开题报告的字数要求：
正文字数不得少于3000字。
开题报告模板(供参考)如下页所示
杭州电子科技大学信息工程学院
毕业设计(论文)开题报告
一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义
近年来随着无线通信的迅速发展,现代通讯系统对发射机的要求越来越高,射频功率放大器作为发射机的重要部件,对发射机系统的性能指标起着关键作用,功率放大器在整个无线通信系统中是非常重要的一环,因为它的输出功率决定了通信距离的长短,其效率决定了电池的消耗程度及使用时间,射频功率放大器在雷达、无线通信、导航、卫星通讯、电子对抗设备等系统中有着广泛的应用，是现代无线通信的关键设备。与传统的波放大器相比，射频固态功率放大器具有体积小、动态范围大、功耗低、寿命长等一系列优点;由于射频功率放大器在军事和个人通信系统中的地位非常重要，使得功率放大器的研制变得十分重要.所以设计性能指标良好的射频功率放大器有着非常重要的意义。
随着人类社会进入信息时代，无线通信技术有了飞速的发展，尤其是射频微波通信技术的产生和发展无疑对无线通信技术的发展起到了决定的作用。高频电磁波具有一些频率低端无法比拟或无法实现的特点和优点，如微波、毫米波能够穿透地球大气电离层，实现航天通信，所以开发射频微波通信具有现实意义。频率高端中的微波频段是目前研究与应用的热点，这导致了射频有源电路研制的繁荣。在几乎所有的射频微波系统中，都离不开对信号的放大，射频放大器在有源电路中占据了突出的位置。
射频功率放大器的应用领域比较广泛，比如在雷达、通信、导航、卫星地面站、电子对抗设备中都需要它。如在有源相控阵雷达中，射频功率放大器就扮演着重要的角色。有源相控阵雷达的重要组成部分是T/R组件，T/R组件是系统成本高低的决定性因素之一，其性能的好坏将影响相控阵雷达系统的发现能力、作用距离等战术指标。
在T/R组件的设计中一方面要求有高功率，同时还要求体积小、重量轻，可靠性高、成本低等。射频功率放大器作为T/R组件的重要组成部分，直接决定着上述技术参数：射频功率放大器还能制成固态发射机;在电子战中，射频功放可制成有源诱饵，避免飞机被导弹攻击：在通信中，射频功率放大器广泛用于小功率或低数据率终端，如射频功率放大器的效率就很大程度上决定着个人移动电话的通话和待机时间。总之，在需要对射频信号进行功率放大的设备中都离不开射频功率放大器。
二、研究的基本内容，拟解决的主要问题：
射频功率放大器(RF PA)是各种无线发射机的重要组成部分。在发射机的前级电路中，调制振荡电路所产生的射频信号功率很小，需要经过一系列的放大一缓冲级、中间放大级、末级功率放大级，获得足够的射频功率以后，才能馈送到天线上辐射出去。为了获得足够大的射频输出功率，必须采用射频功率放大器。
射频功率放大器是发送设备的重要组成部分。在发射系统中，射频功率放大器输出功率的范围可以小至MW，大至数KW，但是这是指末级功率放大器的输出功率。为了实现大功率输出，末前级就必须要有足够高的激励功率电平。
射频功率放大器电路设计需要对输出功率、激励电平、功耗、失真、效率、尺寸和重量等问题进行综合考虑。
射频功率放大器的主要技术指标是输出功率与效率，是研究射频功率放大器的关键。而对功率晶体管的要求，主要是考虑击穿电压、最大集电极电流和最大管耗等参数。为了实现有效的能量传输，天线和放大器之间需要采用阻抗匹配网络。
效率是射频功率放大器极为重要的指标，特别是对于移动通信设备。定义功率放大器的效率，通常采用集电极效率和功率增加效率PAE两种方法。
三、研究步骤、方法及措施：
五、主要参考文献：
[1] 陈邦媛.射频通信电路[M].北京：科学出版社，2019.
[2] 刘长军,黄卡玛,闫丽萍.射频通信电路设计[M].北京：科学出版社， 2019.
[3] 黄智伟.射频电路设计[M].北京：电子工业出版社，2019.
[4] Li zhen Guo, etc., Study of Low-noise SiGe Bipolar Amplifiers Using Technology, Supporting Technology.2019.
[5] Mohamed Helaoui, Slim Boumaiza, Member, IEEE, Adel Ghazel, Senior Member, IEEE, and Fadhel M. Ghannouchi, Senior Member, IEEE. On the RF/DSP Design for Efficiency of OFDM Transmitters.2019.
六、指导教师审核意见：
指导教师签字：
年月 日
七、教研室评议意见：
教研室主任签字：
年月日
八、开题小组评审意见：
开题小组负责人签字：
2019年2月 19 日
九、系领导审核意见：
一、概述
电力通信网是为了保证电力系统的安全稳定运行应运而生的。它同电力系统的安全稳定控制系统、调度自动化系统被人们合称为电力系统安全稳定运行的三大支柱。我国的电力通信网经过几十年风风雨雨的建设，已经初具规模，通过卫星、微波、载波、光缆等多种通信手段构建而成为立体交叉通信网。随着无线通信技术的发展，无线通信系统的特性发生巨大的变化。鉴于采用无线通信网不依赖于电网网架，且抗自然灾害能力较强，同时具有带宽大、传输距离远、非视距传输等优点，非常适合弥补目前通信方式的单一化、覆盖面不全的缺陷。本文简单介绍一下无线通信传输体制的应用特点和优缺点，并分析其在电力系统的应用前景。
二、无线技术介绍
（一）无线通信技术的概念
目前，无线通信及其应用已成为当今信息科学技术最活跃的研究领域之一。其一般由无线基站、无线终端及应用管理服务器等组成。
（二）无线通信技术的发展现状
无线通信技术按照传输距离大致可以分为以下四种技术，即基于IEEE802.15的无线个域网（WPAN）、基于IEEE802.11的无线局域网（WLAN）、基于IEEE802.16的无线城域网（WMAN）及基于IEEE802.20的无线广域网（WWAN）。
总的来说，长距离无线接入技术的代表为：GSM、GPRS、3G；短距离无线接入技术的代表则包括：WLAN、UWB等。按照移动性又可以分为移动接入和固定接入。其中固定无线接入技术主要有：3.5GHz无线接入（MMDS）、本地多点分配业务（LMDS）、802.16d；移动无线接入技术主要包括：基于802.15的WPAN、基于802.11的WLAN、基于802.16e的WiMAX、基于802.20的WWAN。按照带宽则又可分为窄带无线接入和宽带无线接入。其中宽带无线接入技术的代表有3G、LMDS、WiMAX；窄带无线接入技术的代表有第一代和第二代蜂窝移动通信系统。
1.主流无线通信技术
从技术发展的趋势可以看出，以OFDM+MIMO为核心的无线通信技术将成为未来无线通信发展的主流方向。而目前基于该技术的无线通信技术主要有：B3G、WiMAX、WiFi、WMN等4种技术。
2.其他无线通信技术
除了上述主流的无线通信技术外，目前已存在的无线通信技术还包括：IrDA、Bluetooth、RFID、UWB、集群通信等短距离通信技术及LMDS、MMDS、点对点微波、卫星通信等长距离通信技术。
（1）IrDA：InfraredDataAssociation，是点对点的数据传输协议，通信距离一般在0～1m之间，传输速率最快可达16Mbps，通信介质为波长900纳米左右的近红外线。
（2）Bluetooth：Bluetooth工作在全球开放的2.4GHzISM频段，使用跳频频谱扩展技术，通信介质为2.402GHz到2.480GHz的电磁波。
（3）RFID：RadioFrequencyIdentification，即射频识别，俗称电子标签。它是一种非接触式的自动识别技术，通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。RFID由标签、解读器和天线三个基本要素组成。
（4）UWB：UltraWideband，即超宽带技术。UWB通信又被称为是无载波的基带通信，几乎是全数字通信系统，所需要的射频和微波器件很少，因此可以减小系统的复杂性，降低成本。
三、无线技术优劣分析
（一）WLAN技术分析
Wi-Fi的技术和产品已经相当成熟，而且大批量生产。该技术适用于无线局域网，作为有线网络的延伸，对于特殊地点宽带应用，尽管Wi-Fi技术应用非常广泛，但是它依然在安全性上存在一定的安全隐患，Wi-Fi采用的是射频（RF）技术，通过空气发送和接收数据。由于无线网络使用无线电波传输数据信号，所以非常容易受到来自外界的攻击，黑客可以比较轻易地在电波的覆盖范围内盗取数据甚至进入未受保护的公司内部局域网。
（二）WiMax技术分析
WiMax是一个先进的技术，推出相对较晚，存在频率复用性小、利用率低的问题，但由于最近才完成标准化，该技术的大规模推广还需要实践考验。从应用前景看，该技术可以在较大范围内满足上网要求，覆盖可以包括室外和室内，可以进行大面积的信号覆盖，甚至只要少数基站就可以实现全城覆盖。WiMax由于其技术的先进性和超远的传输距离，一直被业界看好，是未来移动技术的发展方向，并提供优良的最后一公里网络接入服务。
（三）WMN技术分析
WMN是正在研究中的技术，在研究中不断地在不同方面结合各种技术的特点进行融合，而且暂时没有一个成熟的产品系列来支持该技术的大规模应用。从应用前景看，WMN这一新兴网络不仅在无线宽带接入中有着广阔的应用空间，在其他方面如结合数据、图像采集模块可以对目标对象进行监控或数据采集，并广泛应用到环境检测、工业、交通等领域。随着其他技术的不断更新完善，WMN更好地与之相融合、互补，从而能够扬长避短，发挥出各自的优势。
（四）3G技术分析
3G于1996年提出标准，2000年完成包括上层协议在内的完整标准的制订工作。3G网络部署已具备相当的实践经验，有一成套建网的理论，包括对网络的链路预算、传播模型预算以及计算机仿真等。从商用前景看，目前，3G在部分地区已得到大规模的商业应用，比如欧洲很多国家、日本、韩国等都已经建设了3G的网络。3G技术已经进入可以实用的阶段，还有很多国家和地区正在建设或将要建设3G网络。
（五）LMDS技术分析
本地多点分布业务系统LMDS是一种提供点对多点通信的固定宽带无线接入技术，其工作频率在20GHZ以上，利用毫米波传输，可在一定的范围内提供数字双工语音、数据、因特网和视频业务，是一种非常好的宽带固定无线接入解决方案。在最优情况下，距离可达8公里；但是由于受降雨的原因，距离通常限于1.5公里。
其主要工作原理是通过扇区或基站设备将ATM骨干网基带信息调制为射频信号发射出去，在其覆盖区域内的许多用户端设备接收并将射频信号还原为ATM基带信号，在无需为每个用户专门铺设光纤或铜缆情况下，实现数据双向对称高带宽无线传输。
（六）MMDS技术分析
MMDS的主要缺点是有阻塞问题且信号质量易受天气变化的影响，可用频带亦不够宽，最多不超过200MHz。其次，MMDS对传输路径要求非常严格。由于MMDS采用的调制技术主要是相移键控PSK（包括BPSK、DQPSK、QPSK等）和正交幅度调制QAM调制技术，无法做到非视距传输，在目前复杂的城市环境下难以推广应用。另外，MMDS没有统一的国际标准，各厂家的设备存在兼容性问题。
（七）集群通信技术分析
数字集群系统具有很多优点，它的频谱利用率有很大提高，可进一步提高集群系统的用户容量；它提高了信号抗信道衰落的能力，使无线传输质量变好；由于使用了发展成熟的数字加密理论和实用技术，所以对数字系统来说，保密性也有很大改善。
数字集群移动通信系统可提供多业务服务，也就是说除数字语音信号外，还可以传输用户数字、图像信息等。由于网内传输的是统一的数字信号，因此极大地提高了集群网的服务功能。
（八）点对点微波通信技术分析
微波传输的优势主要体现在以下几个方面：第一，可以降低运营商的运营成本。与租用线路相比，微波系统的投资只要一年左右即可收回。第二，微波传输系统部署简洁快速。与传统的传输手段相比，其快速部署的优势可以更快地满足新业务发展的需要。第三，目前的微波产品对未来的发展是有保障的，对于运营商的新业务和新需求都可以给予很好的支撑。未来，微波传输系统将升级到全IP的平台之上，可以全面支持运营商未来的发展。
（九）卫星通信技术分析
利用卫星在有些人口不很密集的地区来配合陆地通信。在这些地区散布着范围较广但不密集的用户，可以利用卫星作为用户连至固定有线网的接入设施。在陆地通信网已经构成宽带多媒体通信网的环境下，利用卫星建成宽带卫星接入系统是比较好而切合实际的方案，经济又可靠。
但是卫星通信毕竟是采用卫星作为通信平台，其地面站的建设、通信信道租用费用都需要花费大量资金，而且通信资源为卫星通信公司所有，受其带宽的限制，使得大量数据的传输需要付出非常大的代价。因此，作为日常生产、生活使用是极为不经济的；而将卫星通信作为应急通信、作战通信、海外通信等则比较适合。
四、无线技术综合比较
目前无线通信领域各种技术的互补性日趋鲜明。这主要表现在不同的接入技术具有不同的覆盖范围、不同的适用区域、不同的技术特点、不同的接入速率。3G可解决广域无缝覆盖和强漫游的移动性需求，WLAN可解决中距离的较高速数据接入，而UWB可实现近距离的超高速无线接入。
首先，从标准化程度上看，本报告所涉及的技术中，仅仅WMN技术没有成熟的标准体系，LMDS、MMDS、集群通信均有多种标准，只是没有统一的国际标准，其余的技术均已经完成标准化工作，并且都进行了试验网建设和商业网建设。
从频率上看，Wi-Fi技术、WMN均使用的是开放频段，WiMax技术、3G技术等其他技术使用的是授权频段。
从覆盖范围上看，Wi-Fi技术、WMN技术属于局域网无线接入技术，仅覆盖35m～100m；WiMax技术、3G技术、LMDS技术、MMDS技术、集群通信属于城域网接入技术，覆盖范围在1km～54km不等，而卫星通信、点对点微波则属于广域网技术，通常用于通信主干组网建设。
从传输速率上看，点对点微波和卫星通信属于干线传输技术，不同的情况速率变化较大，而其余的技术均为接入技术，仅仅是3G技术接入速率最小，仅为384k，而其余技术均为几十M甚至上百M的速率。
从调制技术上看，其中WiFi技术、WiMax技术、WMN、3G技术均采用最新的调制技术OFDM，其余的技术均未采用OFDM调制技术。
一、光纤通信的应用背景
20世纪90年代以来，我国光纤应用飞速发展，在有线电视网络、能源探测等方面都大量被用到，随着有线电视网络普及率的提升，光纤的优点使其逐渐取代电信号传播。尤其是光纤在广播电视网络中的应用，呈现出剧增的趋势。光纤通信技术有以下两种：光纤接入技术，波分复用技术。光纤接入技术即光纤到路边或用户的宽带网络接入技术，光纤通信极大的满足了家庭和企业的信息通信的要求，所以它成为了电信通信技术的重要替代，尤其光纤到户（FTTH）可以使用户不受限制的进行信息接受与反馈。我国与2003年开始FTTH的推广，到2014年已经在全国30多个城市建立了FTTH网络，遍布家庭、网吧、企业等需求地，发展成果极为显著。波分复用技术是将不同波长的信号整合在一根光纤中进行传输，到达后再区分为不同波长的信号，最终传输完毕。这一技术大大提升了光纤通信的信息传输量，受到了相关领域的广泛关注。
二、光纤通信技术原理
光纤通信利用了光的全反射原理，即当光注入角度满足一定条件时，光可以进行全反射，从而到达远距离传输。在传输过程中，首先利用电信号对光波进行调制，使其成为带有信息的已调光波，然后将已调光波发送到光纤线路中进行传输，光收信机最终将光信号转化为电信号并进行接收。在传输过程中，中继器可以补偿光纤信号的衰减和对失真波形进行正形，无源器件（包括耦合器、光纤连接器等）完成以上各部分的连接。在传输过程中，在技术功能上，分为信号发射、信号合波、信号传输和放大、信号分离、信号接收五个结构。
三、光纤通信的特点
由于光纤通信是以光为载体，用光导纤维进行信息传输，玻璃材料的特性导致其具有以下优良特性：它的频带极宽，通信容量极大，是微波通信的几十倍，满足了用户需求也降低了运输空间，解决了管道拥挤的问题；石英这一介质的损耗低，中继距离长，大大减少了中继站的数量，从而减小了系统复杂性和运输成本，且信息不易失真；由于其材料为绝缘的石英，所以其抗电磁干扰能力强，且不易被腐蚀，也不受自然界的一些电力和太阳黑子活动干扰，而且还能与电力导体进行复合，并运用于军事领域；在传输过程中，光信号只能在纤维中传输，微弱的泄露信号也被外表吸收，所以它无串音干扰，保密性极好；光纤通信的材料使用玻璃为载体，节省了很多的稀有金属材料。它同样具有一些缺点：由于其材料特性，光纤的弯曲半径不能过小；光纤的操作技术、分离、耦合较为麻烦。但它的这些特点同样随着技术发展将一步步得到改进。
四、光纤通信的发展趋势
在光纤通信技术发展上，超高速传输是其主要研究方向，速度越高，信息传输的成本降越低。未来，信息量将越来越大，大数据的发展也需要光纤通信的高速传输进行大力发展。另一方面，高性能光纤也将得到大力发展。在未来发展中，光纤产品需要满足IP业务的长距离甚至超长距离的信息传输，所以高性能光纤的开发是光纤发展的刚性需求。由于光线通信的优良特性，其逐渐取代了传统的电力通信，已经在有线电视、电力通信网络、电信干线传输等方面占据了极大的份额。从20世纪60年代开始，高锟博士的论文已经预见了光纤将取代传统电通信，到如今，光纤已有了极大进展。在21世纪中光纤将如何发展成为了备受关注的话题。光纤通信与移动设备的式结合具有巨大前景，移动设备通信已融入到每一位居民生活中。光纤通信利用其优点渗透进入其中，市场巨大，且具有理论技术支持，和客户需求；另外，光网络与毫米波如果结合成功，也是革命性的进步；再有，制造高精度的光纤陀螺也具有巨大市场，除了未来航空系统，导弹系统，部分汽车也有陀螺；光纤传感器也在一些技术精度要求较高的领域有潜在需求。21世纪以来，我国光纤通信发展迅猛，但自主知识产权的占比仍然极小，大多产品技术含量低，不具备较强的竞争力。但我国仍是光纤运用方面的世界第二大国，因此我们的自主知识产权也将越来越受到重视，知识作为第一生产力将越来越雄厚。另外，光纤通信的其他功能随着其他领域的进步与发展也将一步步被挖掘，随着更多的需求，光纤通信会展现其更多的技术功能。
五、结语
光纤通信以其优良的特性，已逐渐取代传统电信号通信，未来将渗透到生活、军事、航天等领域的方方面面，我国已在世界前列，但仍然需要加强技术研究。
参考文献
一、扩频通信的工作原理
在发端输人的信息先调制形成数字信号，然后由扩频码发生器产生的扩频码序列去调制数字信号以展宽信号的频谱，展宽后的信号再调制到射频发送出去。在接收端收到的宽带射频信号，变频至中频，然后由本地产生的与发端相同的扩频码序列去相关解扩，再经信息解调，恢复成原始信息输出。可见，一般的扩频通信系统都要进行3次调制和相应的解调。一次调制为信息调制，二次调制为扩频调制，三次调制为射频调制，以及相应的信息解调、解扩和射频解调。与一般通信系统比较，多了扩频调制和解扩部分。扩频通信应具备如下特征：(1)数字传输方式；(2)传输信号的带宽远大于被传信息带宽；(3)带宽的展宽，是利用与被传信息无关的函数(扩频函数)对被传信息的信元重新进行调制实现的；(4)接收端用相同的扩频函数进行相关解调(解扩)，求解出被传信息的数据。用扩频函数(也称伪随机码)调制和对信号相关处理是扩频通信有别于其他通信的两大特点。
二、扩频通信技术的特点
扩频信号是不可预测的、伪随机的宽带信号，其带宽远大于要传输的数据(信息)带宽，同时接收机中必须有与宽带载波同步的副本。扩频系统具有以下特点。
1．抗干扰性强
扩频信号的不可预测性，使扩频系统具有很强的抗干扰能力。干扰者很难通过观察进行干扰，干扰起不了太大作用。扩频通信系统在传输过程中扩展了信号带宽，所以即使信噪比很低，甚至在有用信号功率低于干扰信号功率的情况下，仍能不受干扰、高质量地进行通信，扩展的频谱越宽，其抗干扰性越强。
2.低截获性
扩频信号的功率均匀分布在很宽的频带上，传输信号的功率密度很低，侦察接收机很难监测到，因此扩频通信系统截获概率很低。
3.抗多路径干扰性能好
多路径干扰是电波传播过程中因遇到各种非期望反射体(如电离层、高山、建筑物等)引起的反射或散射，在接收端的这些反射或散射信号与直达路径信号相互干涉而造成的干扰。多路径干扰会严重影响通信。扩频通信系统中增加了扩频调制和解扩过程，利用扩频码序列间的相关特性，在接收端解扩时，从多径信号中分离出最强的有用信号，或将多径信号中的相同码序列信号叠加，这样就可有效消除无线通信中因多径干扰造成的信号衰落现象，使扩频通信系统具有良好的抗多径衰落特性。
4.保密性好
在一定的发射功率下，扩频信号分布在很宽的频带内，无线信道中有用信号功率谱密度极低，这样信号可以在强噪声背景下，甚至在有用信号被噪声淹没的情况下进行可靠通信，使外界很难截获传送的信息，要想进一步检测出信号的特征参数就更难了．所以扩频系统可实现隐蔽通信。同时，对不同用户使用不同码，旁人无法窃听通信，因而扩频系统具有高保密性。
5.易于实现码分多址
在通信系统中，可充分利用在扩频调制中使用的扩频码序列之间良好的自相关特性和互相关特性，接收端利用相关检测技术进行解扩，在分配给不同用户不同码型的情况下，系统可以区分不同用户的信号，这样同一频带上许多用户可以同时通话而互不干扰。三、扩频技术的发展与应用
在过去由于技术的限制，人们一直在走增加信号功率，减少噪声，提高信噪比的道路。即使到了70年代，伪码技术已经出现，但作为相关器的“码环”的钟频只能做到几千赫兹也无助于事．近几年，由于大规模集成电路的发展，几十兆赫兹，甚至几百兆赫兹的伪码发生器及其相关部件都已成为现实，扩频通信获得极其迅速的发展．通信的发展史又到了一个转折点，由用信噪比换带宽的年代进入了用宽带换信噪比的年代．从最佳通信系统的角度看扩频通信．最佳通信系统一最佳发射机+最佳接收机．几十年来，最佳接收理论已经很成熟，但最佳发射问题一直没有很好解决，伪码扩频是一种最佳的信号形式和调制制度，构成了最佳发射机．因此，有了最佳通信系统一伪码扩频+相关接收这种认识，人们就不难预测扩频通信的未来前景．从9O年代无线通信开始步人扩频通信和自适应通信的年代．扩频通信的热浪已经波及短波、超微波、微波通信和卫星通信，码分多址(CDMA)已开始广泛用于未来的峰窝通信、无绳通信和个人通信以及各种无线本地环路，发挥越来越大的作用．接入网是由传统的用户线、用户环路和用户接入系统，逐步发展、演变和升级而形成的．现代电信网络分为3部分：传输网、交换网和接入网．由于接入网发展较晚，往往成为电信发展的“瓶颈”，各国都很重视接入网的发展，因此各类接人技术和系统应运而生．由于ISM(IndustryScientificMedica1)频段的开放性，经营者和用户不需申请授权就可以自由地使用这些频段，而无线扩频技术所使用的频段(2．400～2．483)正是全世界通用的ISM频段，包括IEEE802.11协议架构的无线局域网也大部分选用此频段．在无线接人系统中，扩频微波与常规微波相比有着3个显著的优点：抗干扰性强、频点问题容易处理、价格比较便宜．而且，扩频微波接入技术相对有线接入技术来说，有成本低、使用灵活、建设快捷的优势，在接入网中起着不可替代的作用．
扩频微波主要应用在以下几个方面．语音接入(点对点)；数据接入；视频接入；多媒体接入；因特网(Internet)接入。
四、结语
扩频通信是通信的一个重要分支和发展方向，是扩频技术与通信相结合的产物。本文主要论述了扩频通信的特点、理论可行性及典型的工作方式。扩频通信的强抗干扰性、低截获性、良好的抗多路径干扰性和安全性等特点，使它的应用迅速从军用扩展到民用通信中，它的易于实现码分多址的特点，使它能与第三代移动通信系统完美结合，发展前景极为广阔。
参考文献：
1.光纤通信技术
光纤通信是利用光作为信息载体、以光纤作为传输的通信方式。在光纤通信系统中，作为载波的光波频率比电波的频率高得多，而作为传输介质的光纤又比同轴电缆或导波管的损耗低得多，所以说光纤通信的容量要比微波通信大几十倍。光纤是用玻璃材料构造的，它是电气绝缘体，因而不需要担心接地回路，光纤之间的串绕非常小；光波在光纤中传输，不会因为光信号泄漏而担心传输的信息被人窃听；光纤的芯很细，由多芯组成光缆的直径也很小，所以用光缆作为传输信道，使传输系统所占空间小，解决了地下管道拥挤的问题。
光纤通信在技术功能构成上主要分为：(1)信号的发射；(2)信号的合波；(3)信号的传输和放大；(4)信号的分离；(5)信号的接收。
2. 光纤通信技术的特点
(1) 频带极宽，通信容量大。光纤比铜线或电缆有大得多的传输带宽，光纤通信系统的于光源的调制特性、调制方式和光纤的色散特性。对于单波长光纤通信系统，由于终端设备的电子瓶颈效应而不能发挥光纤带宽大的优势。通常采用各种复杂技术来增加传输的容量，特别是现在的密集波分复用技术极大地增加了光纤的传输容量。目前，单波长光纤通信系统的传输速率一般在2.5Gbps到1OGbps。
(2) 损耗低，中继距离长。目前，商品石英光纤损耗可低于0～20dB/km，这样的传输损耗比其它任何传输介质的损耗都低；若将来采用非石英系统极低损耗光纤，其理论分析损耗可下降的更低。这意味着通过光纤通信系统可以跨越更大的无中继距离；对于一个长途传输线路，由于中继站数目的减少，系统成本和复杂性可大大降低。
(3) 抗电磁干扰能力强。光纤原材料是由石英制成的绝缘体材料，不易被腐蚀，而且绝缘性好。与之相联系的一个重要特性是光波导对电磁干扰的免疫力，它不受自然界的雷电干扰、电离层的变化和太阳黑子活动的干扰，也不受人为释放的电磁干扰，还可用它与高压输电线平行架设或与电力导体复合构成复合光缆。这一点对于强电领域(如电力传输线路和电气化铁道)的通信系统特别有利。由于能免除电磁脉冲效应，光纤传输系还特别适合于军事应用。
(4)无串音干扰，保密性好。在电波传输的过程中，电磁波的泄漏会造成各传输通道的串扰，而容易被窃听，保密性差。光波在光纤中传输，因为光信号被完善地限制在光波导结构中，而任何泄漏的射线都被环绕光纤的不透明包皮所吸收，即使在转弯处，漏出的光波也十分微弱，即使光缆内光纤总数很多，相邻信道也不会出现串音干扰，同时在光缆外面，也无法窃听到光纤中传输的信息。
除以上特点之外，还有光纤径细、重量轻、柔软、易于铺设；光纤的原材料资源丰富，成本低；温度稳定性好、寿命长。由于光纤通信具有以上的独特优点，其不仅可以应用在通信的主干线路中，还可以应用在电力通信控制系统中，进行工业监测、控制，而且在军事领域的用途也越来越为广泛。
3. 光纤通信技术在有线电视网络中的应用
20世纪90年代以来，我国光通信产业发展极其迅速，特别是广播电视网、电力通信网、电信干线传输网等的急速扩展，促使光纤光缆用量剧增。广电综合信息网规模的扩大和系统复杂程度的增加，全网的管理和维护，设备的故障判定和排除就变得越来越困难。可以采用 SDH ＋光纤或ATM＋光纤组成宽带数字传输系统。该传输网可以采用带有保护功能的环网传输系统，链路传输系统或者组成各种形式的复合网络，可以满足各种综合信息传输。对于电视节目的广播，采用的宽带传输系统可以将主站到地方站的所需数字，通道设置成广播方式，同样的电视节目在各地都可以下载，也可以通过网络管理平台控制不同的站下载不同的电视节目。 转贴于
有线电视网络在全国各地已基本形成，在有线电视网络现有的基础上，比较容易地实现宽带多媒体传输网络，因此在目前的情况下，不应完全废除现有的有线电视网，而用少量的投资来完善和改造它，满足人们的目前需要。很多地区的 CATV已经是光纤传输，到用户端也是同轴电缆进入千万家。但是现在建设的CATV 大多是单向传输，上行信号不能在现有的有线电视网中传送。可以通过电信网 PSTN 中语音通道或数据通道形成上行信号的传送，也可以通过语音接入系统来完成。将电话接到各用户，这样各用户间即可以打电话，也可以利用广电自己的综合信息网中的宽带传输系统构成广电网中自己的上行信号的传送，组成了双向应用的Internet网。
现在光通信网络的容量虽然已经很大， 但还有许多应用能力在闲置， 今后随着社会经济的不断发展， 作为经济发展先导的信息需求也必然不断增长，一定会超过现有网络能力， 推动通信网络的继续发展。因此， 光纤通信技术在应用需求的推动下， 一定不断会有新的发展。
参考文献
[1]王磊，裴丽. 光纤通信的发展现状和未来[J].中国科技信息，2006，(4)
[2]何淑贞，王晓梅. 光通信技术的新飞跃[J]. 网络电信，2004，(2)
中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）08-0167-03
当代信息高速公路的骨干网络是由光纤通信网络构成的，若没有光纤的发明及相关有源和无源光纤器件的发明和发展，当今的高速信息网络是无法想象的。但是当今信息产业的高速发展得益于微电子学、光电子学、计算机技术及通信工程等多门学科的快速发展及它们之间的交叉融合。因此，要想成为一名信息技术领域的电子信息工程师、计算机工程师或通信工程师，除了需要掌握本专业的课程知识以外，也应该熟悉现代信息技g的其他相关主要知识，比如光纤通信网络及其相关器件等。本文从光纤通信技术的研究内容、应用及发展等方面说明其在电子信息工程专业教育中的重要性，并研讨电子信息工程专业中的光纤通信课程的理论和实验教学方法。
一、光纤通信技术简介
1960年，美国人梅曼（Maiman）发明了第一台红宝石激光器[1]，给光通信带来了新的希望。和普通光相比，激光具有波谱宽度窄，方向性极好，亮度极高，以及频率和相位较一致的良好特性。激光是一种高度相干光，它的特性和无线电波相似，是一种理想的光载波。继红宝石激光器之后，氦―氖（He-Ne）激光器、二氧化碳（CO2）激光器先后出现，并投入实际应用。激光器的发明和应用，使沉睡了80年的光通信进入一个崭新的阶段。
1966年，英籍华裔学者高锟（C.K.Kao）和霍克哈姆（C.A.Hockham）发表了关于传输介质新概念的论文，指出了利用光纤（Optical Fiber）进行信息传输的可能性和技术途径，奠定了现代光通信――光纤通信的基础[2]。在以后的10年中，波长为1.55μm的光纤损耗：1979年是0.20 dB/km，1984年是0.157 dB/km，1986年是0.154 dB/km，接近了光纤最低损耗的理论极限。1970年，作为光纤通信用的光源也取得了实质性的进展。1977年，贝尔实验室研制的半导体激光器寿命达到10万小时（约11.4年），外推寿命达到100万小时，完全满足实用化的要求。由于光纤和半导体激光器的技术进步，使1970年成为光纤通信发展的一个重要里程碑之年。在今后的几十年中，光纤通信网络的逐步商用化带动了相关信息产业链的蓬勃发展[3]。
由于在光纤通信系统中，作为载波的光波频率比电波频率高得多，而作为传输介质的光纤又比同轴电缆或波导管的损耗低得多[4]，因此相对于电缆通信或微波通信，光纤通信具有许多独特的优点。综上所述，可见光纤通信技术在现代信息产业技术中的重要地位，因此，光纤通信技术这门课程不仅是光学工程专业的基础必修课程[5]，也应该作为电子信息工程专业的专业选修课程来开设。
二、光纤通信课程教学研究
（一）光纤通信课程的理论教学
电子信息工程专业的光纤通信课程的理论知识可以分为四个相互关联的层次和内容，它们分别是：第一部分，光纤技术的基础；第二部分，光纤通信器件技术基础；第三部分，光纤通信系统和网络；第四部分，光纤与光纤通信系统测量。这四个部分的关系层层递进，逐渐深入。理论学时总共32学时。
第一部分，光纤技术的基础。可以先讲解光纤通信技术的一些概念性和历史性的知识，比如：电信技术的发展，光通信的必要性及技术基础，光纤通信技术的历史、现状与未来。此处，可详细介绍人类对光通信探索的历史及现代光纤通信技术从学术研究到商业应用的发展里程，并附带介绍微波通信的发展里程，然后通过比较使用光波进行通信和使用微波进行通信的优缺点及使用光纤材料和使用同轴电缆进行通信的优缺点，让学生了解光纤通信的巨大优势。然后可以简单介绍光纤传输的基础理论――电磁场与电磁波理论中的一些基本概念和现象，重点介绍麦克斯韦方程。最后介绍光纤的模式理论、光纤的结构和类型、光纤的传输特性、光纤制造技术与光缆等知识。其中，光纤传输特性包括光纤的损耗特性和色散特性，这是该部分的重点知识。总之，笔者认为，第一部分内容的讲解方法和手段是非常重要的，不宜讲得深奥，而应该结合动画或者视频讲解光纤的传光原理，使学生易于接受，才能提高学生对这门课程的兴趣，从而继续学习往后部分的相对枯燥的知识。该部分学时安排为6H。
第二部分，光纤通信器件技术基础。这部分讲述光纤通信系统中的有源和无源光通信器件，这些器件是构成一个完成的光纤通信系统必不可少的部件，学好这部分内容有利于理解后面学习的光纤通信网络的内容。这部分内容包括：基本光纤器件、光学滤波器、光纤放大器和半导体光电子器件。基本光纤器件包括分波/合波器、光纤活动连接器、光隔离器、环形器和衰减器等；光学滤波器的内容包括Fabry-Perot滤波器、介质膜滤波器、HiBi光纤Sagnac滤波器、Mach-Zender型滤波器、光纤光栅等；光纤放大器的内容包括：掺饵光纤放大器（EDFA）、光纤Raman放大器等。半导体光电子器件的内容包括：普通的半导体激光器（LD）和发光二极管（LED）、FP型双异质结构激光器、动态单纵模激光器、半导体光放大器（OSA）、PN结光电二极管、PIN光电二极管、APD雪崩光电二极管等。对于每一个光纤器件，讲解内容包括这些光纤器件的结构、工作原理、具体参数、应用场合等，应结合动画或者视频讲解，甚至如果有条件的话，可以在课题上带上一些体积很小的光纤器件实物给学生讲解，比如光纤活动连接器、LD、LED、光纤光栅、PIN光电二极管价格便宜、体积小的光纤器件。该部分学时安排为10H。
第三部分，光纤通信系统和网络。这部分是本门课程的核心和精华部分，包括光纤传输系统、光纤通信网、全光网技术及其发展三大部分。其中，光纤传输系统的内容包含：光纤传输系统的基本组成、光发送机组件、光接收机组件、光放大噪声及其级联、色散调节技术、光纤传输系统设计、光纤传输系统性能评估。光通信网络的内容包含：通信网的拓扑结构和分类、准同步数字系统（PDH）、同步数字系统（SDH）、异步传输模式（ATM）、互联网协议、光纤通信网的管理/保护/恢复。全光网技术及其发展的内容包含：通信网络的发展过程、全光网络中的传输技术（WDM、OTDM、OCDMA和分组交换技术）、无源光网络（G-PON、E-PON、WDM-PON）、光传送网（G.709OTN）、自动交换光网络、全光网的网络管理、全光网的安全问题。对于每一种光纤网络技术，讲解内容包括这些光纤网络结构、功能、应用场合等，应尽量使用PPT的图片、动画进行讲解，PPT上要尽量避免文字上描述。该部分学时安排为12H。
第四部分，光纤与光纤通信系统测量。该部分主要介绍光纤通信工程实施、检测中一些常用的设备和仪器，在本门课程的实验教学中都要使用到这些设备，是培养光纤通信工程师的基础技能知识部分。该部分的内容包括：光功率计的使用、光纤几何参数的测量、光纤衰减测量、光纤色散测量、光纤偏正特性测量、光纤的机械特性和强度测量、光时域反射计（OTDR）的使用；光接收机灵敏度和动态范围的测量、光纤通信系统误码率和功率代价的测量、眼图及其测量、光谱分析仪、光纤通信系统的在线监测技术。其中，重点讲解光功率计、OTDR、眼图示波器、光谱分析仪等仪器设备的功能和使用方法。该部分学时安排为4H。
（二）光纤通信课程的实验教学
对于电子信息工程本科专业而言，毕竟培养的学生不属于光学工程或光电子技术领域的人才，而且电子信息工程专业本身都有很多属于自己专业的实验课程及课程设计，因此，笔者认为光纤通信技术课程的实验教学应根据该专业学生的理论基础和将来他们最可能需要的工程能力而设置。因而，笔者建议光纤通信课程的总学时设置为48学时，理论教学学时为32学时，7个实验的教学学时为16学r。
根据笔者10年来给电子信息工程专业本科学生讲授这门课的经验，认为具体的实验课程设置如下。
1.插入法测光纤的平均损耗系数。采用插入法测量待测光纤在1310nm和1550nm处的平均损耗系数。掌握插入法测量光纤损耗系数的原理，熟悉光纤多用表的使用方法。学时设置为2个课时。
2.光时域反射计（OTDR）测光纤链路特性。用光时域反射计测量光纤链路的平均损耗、接头损耗、光纤长度和故障点位置。了解光时域反射计工作原理及操作方法，学习用光时域反射计测量光纤平均损耗、接头损耗、光纤长度和故障点位置。学时设置为2个课时。
3.光波分复用（WDM）系统实验及其误码率测量构建1310nm/1550nm光纤波分复用系统并测试其误码率，了解光波分复用传输系统的工作原理和系统组成熟悉误码、误码率的概念及其测量方法。学时设置为2个课时。
4.数字光纤通信系统信号眼图测试。构建数字光纤通信系统并且用数字示波器观测系统的信号眼图，并从眼图中确定数字光纤通信系统的性能。了解眼图产生的基础，根据眼图测量数字通信系统性能的原理；学习通过数字示波器调试、观测眼图；掌握判别眼图质量的指标；熟练使用数字示波器和误码仪。学时设置为3个课时。
5.光纤切割与焊接技术演示实验。利用全自动熔接机向学生演示光纤熔接的全过程，了解光纤的结构和光纤电弧放电焊接原理；了解全自动焊接光纤的过程和使用方法。学时设置为2个课时。
6.光纤光栅光谱特性测试系统的设计实验。测量光环行器的插入损耗、隔离度、方向性、回波损耗参数；利用PC光谱仪、光环行器和光纤光栅设计光纤光栅光谱特性的测试系统；了解光环行器的工作原理和主要功能；了解光环行器性能参数的测试原理；了解光纤光栅的光谱特性；学习PC光谱仪的使用方法。学时设置为3个课时。
7.光带通滤波器的设计。测量光耦合器的插入损耗、分光比和附加损耗等参数；利用光耦合器或者光环行器和光纤光栅设计光带通滤波器。了解2X2光耦合器的工作原理，了解光耦合器各项参数的测试方法。学时设置为2个课时。
通过以上实验课程，能够使电子信息工程本科学生对光纤通信系统的基本器件、基本测量系统等有一个比较感观的认识，而且能够更加深刻地掌握它们工作的基本原理和基本特性，为将来在具体的工程设计及进一步深造中奠定基础。
三、结束语
光纤通信技术在国家的信息产业、国防工业中具有举足轻重的地位，电子信息技术与光学信息技术的结合也越来越紧密。对于当今的电子信息工程专业的学生而言，除了需要掌握本专业牢固的知识和技能以外，了解和掌握光纤通信技术的基础知识和相关的技术发展趋势也是必不可缺的。本文通过对电子信息工程专业特点和光纤通信课程内容的分析，讨论了该门课程与该专业的内在联系，分析其重要性，并根据笔者10年来在重庆理工大学电子信息工程专业讲授该门课程的经验，提出了本门课程在电子信息工程专业中的理论及实验的教学内容、教学重点、教学方法及课程设置等方面的一些意见和建议。
参考文献：
[1]高D.激光技术应用现状与分析[J].物理通报，2007，（11）：50-52.
[2]龙泉.光通信发展的回顾与展望电信网技术[J].2008，（2）：30-32.
23年前，34岁的谭立英在北京图书馆查阅资料，准备她的硕士毕业论文。查阅了上千篇资料后，有关卫星激光通信的数据让她眼前一亮――卫星与卫星间、卫星与地面间用“光”连接起来，可以形成空间的信息高速公路。要是能在浩瀚空间建立一个无线光网络，实时进行高速信息传输，这将是一件多么了不起的事情啊！
这个想法令谭立英兴奋不已，可当她着手去做这件事情时，难度大于想象。彼时，她是哈尔滨工业大学物理系的教师，一个5岁孩子的妈妈，每天一边上课，一边做硕士论文，还要照顾孩子。丈夫加同事马晶远在日内瓦深造。在当时那个年代，卫星微波通信还不成熟，更不要说是卫星激光通信，几乎所有的人都认为谭立英的想法是天方夜谭，包括谭立英当时的导师。
导师劝她：“方向虽好，但难度太大了，难以毕业。你要坚持做这个，硕士论文所需的研究费用还要你自己解决。”谭立英点点头，说：“会想到办法的。”其实，她一点办法都没有，她只是怕丝毫犹豫都会让心中燃烧的激情之火熄灭。她34岁了，不想在这个能有所成就的年纪里，提前老气横秋。
谭立英没有想到，为了她的项目，丈夫提前回国。他把家里所有存款取出来，一共不到2万元，对她说：“没经费，我们就用家里的钱，我陪着你一起干。”
久别重逢，夫妻俩的卿卿我我就是通宵地讨论那片科学的空白之地。5岁的女儿听得厌烦了，嫉妒地对爸爸说：“你都有一年多没看到我了，我还是没有你们的课题重要，我真想变成天上的卫星，让你们天天研究研究我。”女儿的话，把夫妻俩逗笑了。谭立英亲亲女儿，牵牵丈夫的手，看看窗外的夜空，想想自己即将要做的连结天与地的事情，她的幸福神圣而隐秘。
连接天地的幸福，神圣隐秘
创业之初的日子无比艰难。他们的实验室设在一间地下室里，潮气重，所有的纸质材料因浸入了潮气而变得绵软，难以翻阅。马晶放了一个除湿机，每天都能抽出三箱水来。
家里的积蓄和微薄的工资是全部科研经费，谭立英不得不算计着花。为了节省费用，谭立英出门能步行绝不坐公交，坐火车也只买硬座，餐桌上长年是白菜土豆。女儿三番两次抗议后，每周的土豆炖白菜里可以出现几片肥瘦相间的肉，算是改善了伙食。以至于女儿说：“在咱们家，实验是亲生的，我是马路上捡来的。”
尽管如此，困难依然接踵而至。建立理论模型需要实验测试验证，没有经费就没有最基本的实验设备，初步的原理验证无法进行。一天，马晶略带得意地安慰妻子：“咱们的仪器有了。”他卖起关子说，这是个秘密。
两天后，马晶神秘地把妻子带到实验室。拉开实验室门的一刹那，谭立英惊呆了――地上摆了一堆破烂。马晶如数家珍：“这是教学实验室报废的仪器，有些修一修兴许能用。”谭立英半信半疑。之后的几天，夫妻俩在实验室忙活开了。他们首先将这些破烂整理归类，凑成了几件“整尸”，然后“解剖”“移植”“再造”“重组”，它们重新变成了实验设备。七天之后，实验设备开始集体工作，半个月后，他们完成了测试验证。谭立英获得了有效的发射测试数据，完成了她的毕业论文。
论文写下最后一个句号时，谭立英不得不为当天的晚餐发愁――研究已经花光了家中全部的积蓄，晚餐在哪里都成了问题。为了安慰女儿，马晶对女儿说：“妈妈的论文完成了，这是个非常值得祝贺的日子，按照行规，今天得吃白水煮面，意味着万事顺顺利利。”一家三口用开水干杯，以白水煮面条充饥。
当晚，女儿睡后，马晶对谭立英说：“研究卫星激光通信是一个从无到有的工作，以后还会有更多的困难，你要做好思想准备。你只要记住一条，我一直在你身边，你不是一个人。”
谭立英看看熟睡的女儿，满心愧疚。马晶拍拍她的肩膀，说：“她会理解的，你应该想到这个过程本身对她就是一种富养。”
有种浪漫，身心相伴
1995年，“弹尽粮绝”的秋天，谭立英带着硕士论文和几十袋方便面住进了北京阜成路8号航天部招待所。倔强的她要给这个研究项目跑出一笔经费来。
跑经费的日子也是谭立英哭得最多的日子。碰壁是常有的事情，冷言冷语也是常听的，很多时候谭立英转身出门时，泪水就滴在了衣襟上。作为一个知识分子，她的自尊不允许她在别人面前以眼泪获得支持。每一次，当眼泪于人前夺眶而出时，她都借口去卫生间，哭够了，再回来继续陈述她的研究。
没有任何门路的谭立英完全是用研究热情打动了航天部的工作人员。几乎每一个看了她论文的人都会惊奇地问：“是谁支持你做卫星激光通信研究的？”“我丈夫。我们没有项目经费支持，是拿自己家里钱做的。”
陈芳允院士――中国卫星测量、控制技术的奠基人之一，“两弹一星功勋奖章”获得者，863计划的倡导者之一，读了谭立英的毕业论文，了解了他们所做的工作之后，激动地说：“你们做得非常好！国家需要卫星激光通信，也一定会支持你们的研究工作。希望你们能继续做下去，不要有任何顾虑。”此后，马晶和谭立英陆续获得了来自哈尔滨工业大学和航天五院的科研基金，建立了团队，研究工作也逐步进入正轨。
试验进入收尾阶段时，由于估计不足，科研经费又一次出现了短缺。大家自带行李，挤进了租来的简易房。马晶、谭立英把家里的电视机、窗帘、大米、土豆等一股脑地搬进了这个“新家”。所有研究人员每天中午只吃6元的盒饭。到了晚上，谭立英又变身为厨师，她拿出科研精神钻研厨艺，每天不重样地为大家做上一顿像样的饭菜。
2011年10月25日，让谭立英夫妇铭记一生的日子，那是中国首次星地激光链路双向捕获跟踪试验成功的日子。试验现场的大屏幕上，“海洋二号”卫星以时速2万余千米的速度疾驰而来，它经过试验区域的时间只有几分钟。卫星光信号与地面光信号准确对准，实现了快速双向捕获、链接并跟踪。
11秒！地面终端就成功捕获到星上终端发出的光信号。这一刻，谭立英期盼了太久。马晶说，20年，比他想象的时间还要短些，他甚至做好了打30年或者50年持久战的准备。
光纤通信就是利用光导纤维传输信号,以实现信息传递的一种通信方式。光导纤维通信简称光纤通信。可以把光纤通信看成是以光导纤维为传输媒介的“有线”光通信。实际上光纤通信系统使用的不是单根的光纤,而是许多光纤聚集在一起的组成的光缆。随着信息科学技术的飞速发展,光纤通信技术越来越受到人们的重视,并逐步地开始普及。究竟什么是光纤通信呢？简单地说,光纤通信就是利用光作为信息载体、以光纤作为传输的通信方式。和以往的通信方式不同,光纤的材料是玻璃的,因其是电气绝缘体,不需要担心接地回路,所以光纤之间的串绕非常小;光纤通信系统的通信载体是光波,它的频率要比以往的电波高得多,再加上光纤又比同轴电缆或导波管的损耗低得多,光纤通信的容量要比微波通信大几十倍,光纤的芯很细,由多芯组成光缆的直径也很小,因此光纤通信的传输系统所占空间较小,很好地解决了地下管道拥挤的问题;另外,光波在光纤中传输,还不会因为光信号泄漏而担心传输的信息被人窃听,可谓好处多多。
1、光纤通信的发展历程
1966年,美籍华人高锟同霍克哈姆发表了关于传输介质新概念的论文,这篇论文具有划时代的意义,它奠定了利用光纤进行通信的基础,指明了利用光纤进行通信的可能性。1970年,美国康宁公司成功了研制出了损耗20dB/km的石英光纤。促使光纤通信研究的进一步发展。1976年,NTT公司继续将光纤损耗度降低,达到了0.47dB/km。1977年,美国首先推出了用多模光纤进行光纤通信实验。实现了第一代光纤通信系统。1981年,实现了第二代光纤通信系统。1984年,实现了第三代光纤通信系统。80年代后期,实现了第四代光纤通信系统。而后,利用光波分复用提高速率,利用光波来增长传输距离的系统,即第五代光纤通信系统。
2、光纤通信技术的特点
2.1 大容量、高速度
光纤通信的第一特点就是容量大,光纤比铜线或电缆有大得多的传输带宽,虽然现在的单波长光纤通信系统由于终端设备的电子瓶颈效应而不能发挥光纤带宽大的优势,但是经过一系列的技术处理,单波长光纤通信系统的传输容量也在大幅增加,目前,光纤的传输速率一般在2.5Gbps 到10Gbps,还有很大的扩展空间。
2.2 损耗低
和以往的任何传输方式相比,光纤传输的损耗都是最低的,目前,商品石英光纤损耗可低于0～20dB/km,随着科技的进步,将来采用非石英系统极低损耗光纤,那么,它的损耗可能更低,这就意味着通过光纤通信系统可以跨越更大的无中继距离,这无疑就减少了中继站数目,成本也就可以大幅降下来。
2.3 保密性好
大家都知道,电波传输时容易出现电磁波的泄漏,保密性差,而光波在光纤中传输,光信号被完善地限制在光波导结构中,泄漏的射线则被环绕光纤的不透明包皮所吸收,不会出现泄漏,因而光纤通信不会造成串音,也不会被窃听,保密性非常好。
2.4 抗电磁干扰能力强
光纤材料由石英制成的,不仅绝缘性好,抗腐蚀,更重要的是抗电磁干扰能力强,它既不受雷电、电离层和太阳黑子的变化和活动的干扰,也不受人为释放的电磁干扰,可以与高压输电线平行架设或与电力导体复合构成复合光缆,也特别适合于军事应用。
另外,光纤还有很多其他的优点,比如光纤径细、轻柔、易于铺设,其原料资源丰富,成本低,其自身温度稳定性好、寿命长等等,这些特点决定了光纤将在各个领域得到广泛应用。
3、光纤通信技术的应用
3.1 光纤通信技术的分类
(1)光纤传感技术。因为光纤传感器具有耐腐蚀、宽频带、防爆性、体积小、耗电少的优点,所以其可分为功能型传感器和非功能型传感器;(2)波分复用技术。根据每一信道光波的频率不同,利用单模光纤低损耗区带来的巨大宽带资源,可以将光纤的低损耗窗口划分成为若干个信道,采用分波器来实现不同光波的耦合与分离;(3)光纤接入技术。光纤接入技术的应用十分广泛,已经应用到千家万户。光纤接入技术不仅仅可以解决窄带的业务,也可以解决多媒体图像等业务。
3.2 光纤通信技术的现实应用
现今,我国的光纤通信产业发展十分迅速,尤其是广播电视网、电信干线传输网、电力通信网等发展极其迅速,使得对于光纤光缆的需求量急剧地增加。因为广电综合信息网规模的扩大和系统的复杂难度的提升,让我们在对于全网的管理和维护以及设备故障的判定等问题上存在着很大的难度。为了解决以上存在的问题,采用了ATM+或者是SDH+光纤组成宽带数字传输系统。对于这个传输网,我们可以采用环网传输系统,也可以采用链路系统或者是用它们组成的各种不同形式满足不同需要的符合网络。我们可以采用宽带传输系统,可以将通道设置为广播的方式,这样的话,可以让人们在任何地方都可以对同样的电视节目进行下载,也可以让工作人员对下载的权限进行统一设置,更有利于管理。在全国各地目前已经具有基本规模的有线电视网络的基础上,宽带多媒体传输网络是比较容易实现的。我们可以通过数据通道或者是电信网中的语音通道来形成上行信号,也可以通过语音接入系统来完成上行信号的传送。
4、光纤通信技术发展趋势
4.1 向超高速、超大容量发展
目前10Gbps系统已开始大批量装备网络,在理论上,基于时分复用的高速系统的速率还有望进一步提高,例如在实验室传输速率已能达到4OGbps,然而,采用电的时分复用来提高传输容量的作法已经接近硅和镓砷技术的极限,电的40Gbps系统在性能价格比及在实用中是否能成功也还是个未知因素,可以说采用电的时分复用系统的扩容潜力已尽,然而光纤的200nm可用带宽资源仅仅利用了不到1％,99％的资源尚待发掘。于是人们将目光转向波分复用,采用波分复用系统可以将光纤容量迅速扩大几倍乃至上百倍,可以大大降低成本,可以方便快捷的引入宽带新业务,有望实现光联网,基于此,近几年波分复用系统发展十分迅速,预计不久实用化系统的容量即可达到1Tbps的水平。
4.2 实现光联网的全面发展
尽管波分复用系统技术有诸多好处,但依旧是以点到点通信为基础的系统,其灵活性和可靠性还不够理想,如果在光路上也能实现类似SDH 在电路上的分插功能和交叉连接功能的话,无疑将增加新一层的威力。根据这一基本思路,光的分插复用器（OADM）和光的交叉连接设备（OXC）均已在实验室研制成功,并已投入商用。实现光联网的基本目的是:(1)实现超大容量光网络;(2)实现网络扩展性,允许网络的节点数和业务量的不断增长;(3)实现网络可重构性,达到灵活重组网络的目的;(4)实现网络的透明性,允许互连任何系统和不同制式的信号;(5)实现快速网络恢复,恢复时间可达100ms。光联网的全面发展将对21世纪的中国产生重要的影响。
4.3 新一代的光纤
近几年来随着IP 业务量的爆炸式增长,传统的单模光纤已暴露出力不从心的态势,目前已出现了两种不同的新型光纤,即非零色散光纤（G.655光纤）和无水吸收峰光纤（全波光纤）。
4.3.1 新一代的非零色散光纤
非零色散光纤（G.655光纤）的基本设计思想是在1550 窗口工作波长区具有合理的较低色散,足以支持10Gbps的长距离传输而无需色散补偿,从而节省了色散补偿器及其附加光放大器的成本;同时,其色散值又保持非零特性,具有一起码的最小数值（如2ps/（nm.km）以上）,足以压制四波混合和交叉相位调非线性影响,适宜开通具有足够多波长的DWDM系统,同时满足TDM和DWDM两种发展方向的需要。
4.3.2 全波光纤
与长途网相比,城域网面临更加复杂多变的业务环境,要直接支持大用户,因而需要频繁的业务量疏导和带宽管理能力,显然开发具有尽可能宽的可用波段的光纤成为关键。全波光纤就是在这种形势下诞生的,全波没有了水峰,光纤可以开放第5 个低损窗口,从而使可复用的波长数大大增加,使元器件特别是无源器件的成本大幅度下降,从而降低了整个系统的成本;另外上述波长范围内,光纤的色散仅为1550nm 波长区的一半,因而,容易实现高比特率长距离传输。
5、结语
在新世纪的信息技术发展中,光纤通信技术将成为重要的支撑平台,光纤通信也将成为未来通信发展的主流,光纤通信有着巨大的潜力等待人们的开发。
参考文献
[1]苏赐民.从光纤通信技术的发展中看前景[J].工业设计,2011(05).
