光电通信技术

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光电通信技术范文第1篇

关键词：光纤通信技术；广播电视；传输；应用

光纤通信技术已经被越来越多的行业所看重，在应用这一技术的过程中，促使信号进行高强度的传输，极大地提高了信号的传输速度。广播电视行业在实际的发展中，也已经意识到了它所具备的诸多优势，并力求将其作用最大程度地发挥出来，极大地提高数据及信号传输效率。

1光纤通信系统的构成要素

光纤通信系统的运作方式是以光作为载体，运用玻璃拉制而成的光导纤维实现对信号以及数据的传输，进行光电交换，这一运输系统被称为光纤通信系统。光纤通信系统的组成部分包括：光接收机、无源器件、光发射机、耦合器以及光纤连接器。运用这一系统可以实现信号源的传输，其中涵盖图像、数据及语音等内容，光纤系统会将这些数据信息转变为信号，进而实现传输，值得一提的是，其中的光波窗口有1.55、0.85、1.31这三类。接下来笔者将对光纤系统的组成部分进行系统的分析。第一，对于光接收机的分析。光纤系统中的光接受机是光电转化的端机，它可以对光进行检测，检测成功后，则会对光信号实现搜集，然后将其转变为电信号源。最终，再将其确定为可以传输的放大电路或者电平等，将其传输给下一环节的电端。第二，对于中继器的分析。它的作用是对光源进行弥补，比如：在进行光源传输的过程中，出现光信号削弱的情况，此时，则可以应用中继器来对光信号源进行补充，进而确保光信号完整的传输，促使系统的正常运行。第三，对于光发射机的分析。光发射机是光纤通信系统初始的组成部分，它也可以对光电实现转换，它具有的最为关键的功能就是对电端机所发射的电信号进行调整，并将其转化为光波，此时再对光信号予以传输，而下一环节则是电端机的运作环节，依靠电端机的力量，促使光信号进行进一步的传输。第四，对于光纤和光缆的分析。光纤及光缆是对光进行传输的重要工具，它的主要功能就是要对光进行发射，促使下一环节的部件对光信号进行接收，运用它可以促使光信号实现远距离、高速的传输。

2光纤通信技术在广播电视传输中的应用

光纤通信技术的应用促进了多个行业的发展，它的发展前景也被越来越多的行业所认同，尤其是在广播电视行业，对于此技术的应用越来越广泛。在应用这一技术进行数据传输时，具有数据传输较为稳定、抗干扰能力强、容量较大及杂音较少等特点，满足广播电视的发展需求，同时也会极大地促进广播电视行业的发展。此外，在应用这一技术进行传输时，还具有成本少、防窃听等优势，因此，广播电视行业已经将其广泛应用数据传输中。光纤通信技术的发展为广播电视行业的数据传输带来了新的发展契机，可以有效地提升音频以及视频的质量，达到理想的传输效果。从广播电视网络系统的建设，可以基于光纤通信技术来实现，运用光纤这一技术，可以促使其发展远远领先于其他的企业或行业。诸多的广播电视传媒企业已经投入巨资，决定应用光纤通信技术实现数据的传输，其中应用较为普遍的是同步数字系统，即SDH传输平台。光纤通信技术的可靠性已经被越来越多的广播电视传媒企业所认同，并将其投入使用，现阶段的广播电视系统中的电视台总控机房、卫星上行站、发射台传输信号及有效电视网等，均应用光纤通信技术实现传播，可见，光纤通信技术已经实现了飞速的发展，并取得了巨大的进步，同时它也具备广阔的发展前景。

3结语

在广播电视行业中，光纤通信技术可以对数据以及电信号实现高速的传输，同时还具备稳定性，极大地促进了广播电视行业的发展，这一技术的应用可以加快广播电视行业的发展脚步，为企业的发展带来契机。

作者:张晓银 单位:四川广播电视台506发射传输台

光电通信技术范文第2篇

关键词：光纤通信；电力通信；应用

1概述

电力通信主要是用来满足电力部门的特殊通信需求，为电网的自动化控制、商业化运营和现代化管理提供优质可靠的信息通信保障服务。随着光纤化进程的加速，电力通信网络在很多地区已经完成从主干到接入网向光纤过渡的过程。而由于电力系统独特的应用需求和工程环境，除普通光纤外，一些专用特种光纤也在电力通信中大量使用。在电力通信系统中，光纤最初的应用也是沿袭了电信系统对普通光缆的应用方式。最主要的是利用电力管道资源敷设普通管道光缆，偶尔也会采用地埋、架空等方法敷设普通光缆，从而构建了最初的电力光纤通信系统。而随着科技的不断进步，一些专门针对电力系统特有资源和工程状态的复合式光缆被开发出来。特别像针对电力架空线路的架空光缆、融合在普通电缆中的的光电复合式光缆等，这些光缆被统称为电力特种光缆。

2电力通信应用光纤的分类

电力通信应用的光纤主要分为普通管道光缆和电力特种光缆两大类。电力通信最常规使用的是普通管道光缆，它们依托电力系统丰富的电力管道资源，连接和覆盖电力系统内部各个节点。然后就是各种电力特种光缆，主要有OPGW（光纤复合地线）、OPPC（光纤复合相线）、ADSS（全介质自承光缆）、MASS（金属自承光缆）、OPLC（光纤复合低压电缆）、OPAC（附加型光缆）包括ADL（相/地捆绑光缆）、GWWOP（相/地线缠绕光缆）等。目前，在我国电力通信中应用最为广泛的特种光缆是两种架空光缆：光纤复合地线OPGW和全介质自承光缆ADSS。

3光纤在电力系统中的应用

3.1管道光缆

电力系统拥有丰富的管道资源，管道光缆价格低廉，设计简单，建设成本低，工程进度快，建设过程对用户影响小，往往不需多方配合和协调。所以在管道充足的地区，管道光缆常是连接相关站点的首选方式。尤其在城镇地区，电力系统强大的管道覆盖能力，使利用管道光缆建设的光纤通信网络很快的搭建起来。近年来，管道光缆不仅在电力系统主网方面应用率高，而且在电力系统配网应用方面，它的使用程度也越来越高，它很容易像蜘蛛网一样，迅速覆盖大片区域，目前已成为提高配网自动化安全性、可靠性，实时性等的主流应用。

3.2光纤复合地线―――OPGW

把光纤放置在架空高压输电线的地线中，用以构成输电线路上的光纤通信网，这种结构形式兼具地线与通信双重功能，一般称作OPGW光缆。它的通信作用实际上就是让光纤线路跟随输电线路建设，减少重复建设成本，同时跟随输电线路的延伸，很好的解决了管道资源不足的问题。OPGW光缆很适合于解决各变电站之间的通信连接问题，同时它也很适应在广大野外地区架设，并很适用于长距离传输，而且相对于电信系统的野外光缆，它更安全可靠。而且依托于电力系统的输电线路建设，它能很好的解决跨越问题。所以，在电力系统中，OPGW是应用最为广泛的特种光缆之一。

3.3光纤复合相线―――OPPC

OPPC技术与OPGW技术相类似，结构雷同。在工程设计上有很多相似之处，如弧垂张力、挂点的计算、配盘、档距等。在架线工艺上也有大致相同。但在接头配件，接续技术等方面有着不同的要求。之所以发展OPPC，是因为在有些架空线路上可不设架空地线，但相线是必不可少的。

3.4全介质自承光缆―――ADSS

ADSS光缆因其节约综合投资，安全性高，抗干扰能力强、传输的容量大、跨距大、适用性强等优点，在电力系统城网改造、农网改造的通信建设中得到广泛应用。ADSS光缆在在已建线路上使用较多，它能满足电力输电线跨度大、垂度大的要求。可在满足安全距离的情况下进行不停电作业，大幅减少施工期间对用户的影响。它的架线方式与OPGW光缆有很多相似之处。而对比于OPGW光缆架设在输电线路的最上层，ADSS光缆通常架设在输电线路杆塔的最下层，所以更方便于检修维护。

3.5金属自承光缆―――MASS

MASS光缆定位于OPGW光缆和ADSS光缆之间。如果将它作为自承光缆使用，必须考虑弧垂、强度以及对地的安全间距等因素。它不需要考虑OPPC所考虑载流量、阻抗和绝缘，也不需要像OPGW那样考虑短路电流和热容量，它的金属绞线只起到容纳和保护光纤的作用。

3.6附加型光缆―――OPAC

OPAC光缆主要有无金属捆绑式架空光缆ADL和无金属缠绕式光缆GWWOP两种。是在电力线路上建设光纤通信网络的一种既经济又快捷的方式。它们通过自动捆绑机和缠绕机把光缆固定在相线以及地线上，重量轻、造价低、安装迅速是其共同的优点。可在不停电的情况下，在地线或10kV/35kV相线上安装该光缆；但因为它们的外护套都采用有机合成材料，所以相线或地线线路产生的高温它们都不能够承受，在施工作业过程和安全性方面，需考虑的问题较多，也容易受到外界损害，因此在国内电力系统中并未能得到广泛的推广。不过这类技术在国际上并没有被放弃和淘汰。

3.7光纤复合低压电缆―――OPLC

OPLC是继OPGW、OPPC之后又一种新型的光纤复合电缆。它将光纤、输电铜线、铜信号线结合在一起，可以有效的解决设备用电、宽带接入等问题。目前OPLC还处于发展阶段。在电力系统内也有进行相关试点项目，相信会在将来的电力系统办公自动化、数字化变电站、工控网络化等方面承担起到重要作用。

结束语

电力光纤通信技术作为电力通信的基础应用之一，在电力系统中有着毋庸置疑的地位。多种类型光缆在电力通信中得到成熟的应用。而随着电力行业智能电网发展程度的提高，相关应用和用户需求的增加，更多的适应电力通信环境的特种光缆将会被开发和利用。

光电通信技术范文第3篇

关键词：光纤通信 实际应用 通信传输

1.现代光纤通信特点

（1）传输容量大。在现代光纤通信技术而言，其具有着极为重要的一个特点便是传输容量大，同时这也是最为明显的技术优势。该特点主要是由于光纤通信传输在展开信息数据传递过程中有着极宽的频带，从而可以很好的提高传输容量。该大容量传输就目前社会需求而言有着极为重要的作用，这是由于当前时期人们在生产生活过程中对于信息量的需求越来越多，因此对通信传输也就有着更高的要求。以前的传统通信技术已经无法达到大容量的信息输送要求。所以，使用光纤通信技术有着极为重要的促进意义，可以得到大范围的推广。

（2）抗干扰能力强。光纤通信技术在实际应用过程中，还具有一个较为显著地特点，那便是抗干扰能力强。具有较好的抗干扰能力可以更好地提高信息传输质量，同时防止信息准确性遭受到较大的影响。换句话说便是由于光纤通信所使用的光纤是一种绝缘材料，这就使得在实际应用过程中，对于自然界中存在的电力层变化、雷电天气以及黑子活动等均无法对其产生干扰。而以往对通信技术有着较大干扰的高压线、电气设备等依然不能对该技术有所影响。该特点可以保证我国对于信息传输稳定的要求，因此抗干扰能力较强的话将会促进该技术的快速发展。

（3）中继距离长。对于光纤通信技术而言，在其实际应用过程中，还有着一个重要的特点便是中继距离长，这也是较为突出的一个应用价值。中继距离长通常是说明在进行具体数据传输过程中，其损耗变相对而言也就较小，那么就一定会对传输中继距离进行有效的提高。根据相关的研究资料显示，光纤通信技术在应用过程中可以将每千米传输数据损耗降低至20dB以内，可以看出，光纤通信有着极为稳定与高效的传输性能。对于该特点而言，还可以在较大程度确保资金投入有着较好的控制，这也是该技术可以加以推广使用的主要原因。

（4）保密性好。在光纤通信中由于数据是采用光纤进行传输的，这就说明该项技术有着很好的保密性。前面提到了光纤通信有着很好的抗干扰能力，因此在进行相应的数据传输时，光纤通信技术因为有着技术优势，可以达到无串音干扰，导致进行光纤传输过程中对其中信息展开窃取有着极大的难度，可以有效地防止其中重要的信息遭受不法分子的攻击，从而对我国居民的信息安全有着极大的保障。因此，光纤通信技术拥有很好的保密性。

2.实际应用

（1）单纤双向通信。对于现代光纤通信在实际应用上而言，其最为重要的一个应用方向便是单纤双向通信。单纤双向通信便是说在数据传输过程中，可以利用一根光纤便可以实现传输，而不需要在对线路加以双向分离，同时还可以有效地保证通信传输过程中的准确性以及效率。单纤双向传输能够在很大程度上对传输成本加以减低，同时对通信传输建设过程中的投资也有着很好的降低。然而在进行单纤双向传输过程中仍然有着一定的不足，特别是在传输容量上存在着极大的缺陷。通过上文可以看出光纤通信有着很大的传输容量，然而单纤双向传输的确对其有着极大的弱化作用。所以该应用只是在部分设备的终端，对其进行大范围的应用还是有着较大的限制。但是，加强单纤双向传输方面的研究将是今后的一个重点内容，需要对其进行深入的探索与创新。

（2）光纤入户。在对光纤通信技术加以应用的过程中，用用的最为广泛的一种形式便是光纤入户，这对于我国广大居民的生产生活有着极大的帮助作用。众所周知，随着我国的经济水平的提升，居民的日常文化娱乐生活也在愈发的丰富多彩，而以往的宽带技术已经无法满足我国居民对于通信速度的要求，这就使得提升信息传输质量以及速度成为了今后技术发展的重中之重。以对上述问题，我国已经展开的光纤入户便是一种有着极多优势的解决办法。在运用光纤入户过程中，可以利用光纤技术所具有的优势来使数据传输质量以及速度得到有效的提升，在进行数据传输过程中，还可以有效的对光电器件进行节约。虽然该技术在运行过程中有着诸多的优势，然而却有着建设所需资金较大的缺陷，正是该缺点的限制，使得我过的光纤入户得到普及有着相当长的发展过程。

（3）骨干节点。在当前时期所进行的光纤技术主要实际应用在，有着一种较为显著地价值和作用的方面，那便是骨干节点方面的应用，其对我国的通信行业的发展有着极大的推动作用[5]。对于光纤通信技术而言，其在骨干节点中的主要应用可以通过对自身应用形式可以更好的完成光交换，可以有效地防止电缆使用过程中所具有的交换问题以及缺陷。应用该技术可以提高光纤传输技术所具有的通信效率，同时可以有效地减少有关能源的损耗。因此骨干节点是我国当前进行光纤通信是应用中较为成功的。

（4）电力通信。根据有关资料显示，在今后的电力通信主要的发展方向是内部需求，而降外部扩展作为对其的辅助。在电网通信的内部，不但对通信重要性加以重视，同时还要对建设以及运行成本加以降低。对于电网通信外部而言，不仅要对外界不利影响进行克服，同时还要对市场变革加以适应。这便需要电力通信逐渐提高自身的技术水平，同时还要对各项工作的沟通加以重视，这样才可以确保电力通信可以安全稳定地运行。基于管理能力以及技术水平得到提高，以往的通向网络将会从电话业务不断向数据业务方面转变，从而不断形成以多媒体业务为主的网络服务。在当前拥有较好发展的便是电力通信PLC，该技术是一项有着很好的宽带接入。在对其进行研发的过程中，能够有效的对电力设施加以利用，从而对电力通信有着较好的发展，从而为电信用户的接入方式有着更为合理与方便的办法。可以完成语音、数据、电力以及视频等功能，有着非常广阔的发展前景。

3.结语

综上所述，光纤通信作为近几年快速发展起来的一种新型通信技术，其已经成为社会信息交换主要的通信手段。随着科技不断创新与发展，不断对光纤通信进行容量扩充、增加传输速度等，这就要对其进行不断的开发。根据目前光纤通信中存在的问题，通过相关技术与研发人员的努力，不断对其加以完善。光纤通信已经成为今后重要的发展方向，已经在各个领域中得到应用。随着对信息传输要求不断提高，未来光纤通信技术将成为主要的通信技术，从而更好地服务广大的民众。

参考文献：

[1] 张剑文.光纤通信技术在广播电视传输中的应用探讨[J].科技展望，2016，7（14）.

光电通信技术范文第4篇

摘要：针对可见光通信在室内的应用，分析了采用可见光与无线射频构成光电混合网络的可行性，提出了一种可行的网络架构;指出了该网络架构组网中的关键技术问题，并针对网络中的光源布局、多址接入、小区切换、异构网络融合等给出了技术路线。

关键词：可见光通信;光电混合网络;媒体接入控制;小区切换;异构网络融合

Abstract：Color shift keying （CSK） is a modulation scheme proposed in IEEE 802.15.7. In view of the indoor application of VLC， the feasibility of constructing a hybrid wireless VLC network and WLAN is analyzed， and a kind of feasible network architecture is proposed. This paper points out the key technical problems of network and gives the technical route， including lighting layout， multiple access， cell handover and heterogeneous network integration.

Keywords： visible light communication; hybrid network of visible light and radio frequency; medium access control; cell handover; heterogeneous network integration

可见光通信（VLC）是一种新兴的无线通信技术，利用发光二极管（LED）响应速度快、稳定性强等特性，将信号调制到LED上，利用可见光进行数据传输。可见光通信技术具有绿色健康、覆盖灵活、兼容性强和灵活性好等突出优点，是目前通信领域研究热点之一。

早在2000年，Keio大学的Masao Nakagawa利用LED照明灯实现了信息无线传输的室内通信系统[1]。2003年10月，可见光通信协会（VLCC）成立，了可见光通信系统规范（VLCC-STD-001）和低速通信可见光身份标识（ID）应用规范（VLCC-STD-003）。韩国三星电子于2011年推出可见光通信标准IEEE 802.15.7[2]。同年，爱丁堡大学教授哈斯提出光无线网络（Li-Fi）的概念，让可见光通信进入全世界的视野。

欧盟的家庭吉比特接入计划集成可见光通信、无线通信和电力线通信技术来构建家庭区域宽带通信网，使得通信速率达到了1 Gb/s。2011年，德国海因里希-赫兹研究所的Jelena等人采用单个RGB型LED，利用波分复用、离散多音频（DMT）调制技术和雪崩光电二极管（APD）接收，实现了803 Mb/s的传输速率[3]。2013年，复旦大学使用单载波频域均衡技术，实现离线最高单向3.75 Gb/s的传输速率[4]。2013年，英国爱丁堡大学使用50 μm的微型LED，已将LED灯的3种初始颜色的传输速率提升到每秒3.5 Gb/s，使总速度达到10 Gb/s以上[5]。

但目前针对可见光网络的组网技术研究还比较少。2008年，Klaus-Dieter Langer、Olivier Bouchet等人描述了采用无线射频与可见光混合结构的下一代本地网络，通过独立的媒体访问控制（MAC）层控制，实现了区域服务和异构网络的连通[6-7]。2011年，美国波士顿大学的Michael B.Rahaim等人提出一种Wi-Fi与VLC相结合的室内混合通信系统，并在此基础上提出一种Wi-Fi和VLC网络的切换机制，实现了资源动态分配与系统吞吐量的优化[8]。2013年，东南大学提出了一种由多个光接入点和一个调制方式为OFDM的无线接入点组成的混合网络，并设计了MAC协议[9]。

本文在深入分析室内可见光通信特点的基础上提出了一种室内光电混合网络可行的网络系统架构，并分析了其中的关键技术问题，给出了初步的解决方案。

1 室内光电混合系统架构

室内是可见光通信重要应用场景。在该场景下，用户主要业务为以Web浏览、文件下载、高清视频点播等为代表的上下行非对称业务，其上下行业务量相差悬殊。以WWW浏览为例，一般上下行的数据量差异为1：5至1：10，在文件传输协议（FTP）类的文件下载中，这个比例可达1：20至1：100。由于可见光通信与照明密切结合，下行采用可见光链路可以有效解决频谱紧缺问题。上行链路可以采用如下的方式：

（1）采用光（可见光、红外）作为上行链路。该方式无需借助其他传输媒质即可实现双向通信，无需申请额外的频谱资源，且可见光和红外均不产生电磁干扰。可应用于医院、飞机、加油站等对电磁辐射敏感的场合。

（2）采用无线射频作为上行链路。该方式可以申请新的频谱资源作为VLC网络上行信道。也可以借助现有无线局域网作为其上行链路，实现异传输媒质协同组网。该方式适用于家庭室内广域接入、大型公共场所广域接入等场所。结合本文考虑的室内环境，上下行链路分别采用无线射频和可见光两种属性不同的媒质构成的异质网络。基本的网络架构为：一般来说，室内单个无线基站的信号覆盖范围很广，依具体环境数十米到百米不等。而一组LED阵列的灯光辐射范围约2～5 m，为使两类信号的室内覆盖区域基本一致，需对1个无线热点配置n个VLC热点，形成1WLAN+nVLC模式的光电混合网络架构，如图1所示。无线局域网（WLAN）基站支持Wi-Fi协议，可以进行双向传输，因此无线射频可以作为与可见光并行的下行链路进行通信。

针对这种室内光电混合网络，在具体实现室内组网时，必须重点研究的关键技术是：

（1）光源布局优化问题

室内光源布局不仅影响照明，还对混合网络的通信能力影响巨大，需根据具体要求进行优化设计。尤其在大型商场超市、机场候机厅等室内复杂应用场景，多光源合理布局与优化将会提高网络资源利用率，均衡流量，减少拥塞。

（2）媒体接入控制技术

在目前的研究中，尚无完善的多址接入技术保证用户高效接入光电混合网络。而用可见光和无线射频同时作为室内通信的下行链路时，必须解决下行光电资源分配问题。

（3）移动终端的切换技术

室内用户低速游牧移动，可见光通信容易因遮挡或终端远离导致断开。为保证通信连续，快速的光电链路切换技术及终端水平切换技术是基本研究内容。

（4）异构网络融合技术

光电混合网络与室内其他异构网络共存，异构网络融合技术可以保证用户充分利用网络资源，实现效用最大化。

2 光电混合网络的光源布局

可见光通信中，照明与通信结合。合理规范的室内LED光源布局可以使照明区域充分覆盖。但LED布设并非越多越好，LED的数目越大，室内的照明度越高，系统接受到的光信号的功率也越大，由不同路径的可见光在同一光敏二极管（PD）上交叠造成的信号间干扰也越严重。因此必须针对室内光源布局进行合理优化设计。

2.1 网络覆盖最大化

室内光电混合系统中，LED光源需要实现照明和通信的双重功能。根据国标GB50034-2004规定，室内环境下理想光照度的范围是100 lx到500 lx之间。满足通信要求的误比特率至少是10-3。依据这个原则可以建立室内环境水平面上光照度和可见光信干噪比（SINR）的数学模型，对室内同一水平面上的接收光的信干噪比进行优化。优化的准则是尽量使室内照明盲区及通信盲区最小化，同时平面上各点的信噪比方差最小，从而获得可见光热点的最佳个数及位置分布。

室内布设n个LED灯时，室内（x，y）处总光照度为：

[ET=i=1nEi] （1）

根据朗伯发射模型，其中第i个LED的光在该处的光照度[Ei=I（0）D2cosm（?）cos（ψ）]，其中[I（0）]是LED灯中心信号强度，D为LED灯与光敏二极管检测器间距，[m=ln 2 / ln（cos ?12）]，[?12]是LED灯的半功率角。

忽略可见光的散射，只考虑其直射光（LOS）信号，从LED到PD检测器的可见光信道直流增益为：

[H（0）=（m+1）A2πD2cosm（?）Ts（ψ）g（ψ）cos（ψ）] （2）

其中为[A]为PD检测器的面积，[Ts（ψ）]是光滤波器增益，[g（ψ）]是聚光器增益。

可见光聚光器的模型为：

[g（ψ）=n2sin2Ψc，0≤ψ≤Ψc0 ，0≥Ψc] （3）

其中n表示折射率，[Ψc]表示接收器的视场角。

可见光接收功率[Pr]根据LED的发射功率[Pt]求得：

[Pr=Pt?H（0）] （4）

可见光信干噪比（SINR）的定义如下：

[SINR=（rPt，xHx（0））2（i≠xrPt，iHi（0））2+n0W] （5）

其中，r是PD的反射系数，x指相关接入点（AP），[Pt，xHx（0）]是相关AP的接收功率，[Pt，iHi（0）]是第i个干扰AP的接收信号强度，W是LED的调制带宽，[n0]则是散射噪声的功率谱密度。

经过理论分析，影响光照度及SINR的参数主要有：可见光信号功率、LED灯的半功率角、LED灯的高度、光接收器的视场角。光源的优化布局如图2所示。通过计算推导及仿真模拟对相关参数进行优化设计，可以获得最优的室内LED阵列的布局设计：最佳光源分布形式为六角形分布、LED灯个数为13时，可以使照明及通信盲区最小化。其中图2（a）是这种布局下光照度分布图，约90%以上是理想照明区域;图2（b）是该布局下SINR分布图，表示理想可见光通信区域高于96%。对于不同的室内环境，应快速地建立光照度及信干噪比分布模型，实现快速地智能布局，这是构建室内光电混合网络的前提。

2.2 网络容量最大化

在室内可见光热点布设时还应考虑网络容量优化问题，包含对于无线路由覆盖范围、人员聚集位置、局域通信能力等指标。

首先，室内无线信道复杂造成网络覆盖不均衡。室内网络中无线路由器覆盖范围受到距离、障碍物等影响会出现不同程度信号强度减弱从而不能满足通信需求，因此在无线信号的通信盲区应适当布设可见光热点，从而完善通信网络，达到室内通信区域的无缝全覆盖。

其次，人员活动造成业务量分布不均衡。如图3所示，在室内不同区域，人员聚集数量差别很大，对于局域网通信能力的需求也不同，例如视频会议室、机场候机厅等出人员密集，下行业务量很大，在这些区域需要尽量多地布设可见光热点，从而满足用户正常的通信需求;而在个人办公室、卧室等处可以少量布设热点，满足基本照明需求和通信即可。

3 光电协同媒体接入控制

技术

可见光和无线射频同时作为室内网络的下行链路时，媒体接入控制技术与单一无线网络不同。一方面，如何应充分利用两种信道资源进行协同传输;另一方面，如何克服可见光链路的脆弱性。

3.1 上行接入问题

室内通信系统上行接入技术主要有基于无线的多址技术、基于位置信息辅助的多址技术。

（1）基于无线的多址技术

VLC-WLAN网络中，可以利用无线电信道作为终端接入网络的控制信道。终端在接入网络时，可以借鉴基于802.11的Wi-Fi的成熟MAC机制[12-13]，在其基础上设计室内混合网络的接入控制。前述室内网络架构中，当n =1时，网络退化为由1条射频（RF）链路和1条VLC链路构成，即所有用户处于一个VLC热点时。将控制信令和数据信令分离，其中控制信令采用无线射频信道发送，支持无线电协议如IEEE 802.11协议，可以使用户以较低的冲突概率高效接入网络。而数据信令经过相关的算法计算并分配后，通过无线射频和可见光两种信道进行并行传输。这种思想能在保证了多用户有效地接入网络的同时，大幅度地提升无线混合的网络容量和利用效率。这种多址接入技术无需重新设计新的协议，可以Wi-Fi协议基础上加以部分改进即可实现。

（2）基于位置信息辅助的多址技术

室内通信系统中，VLC热点不止一个，因此在不同VLC热点下的用户终端可以同时接收下行链路的数据。可以考虑借助不同热点下用户的位置信息进行多址接入技术设计。在不同VLC热点下的用户同时有通信需求时，根据所处位置的热点不同，在发起通信请求时，在控制信令上附加一段位置信息。中心接入点（AP）收到后，根据收到的控制信令，即可识别用户数据的所处位置和优先级，AP同时与不同位置不同VLC热点的用户发起通信。而在同一个VLC热点下的用户，根据其业务优先级的不同，AP优先分配给业务优先级高的用户可见光信道使用权，优先级低的用户可以分配无线信道，或随机退避一段时间。

3.2 光电链路协同分配

下行链路中，可见光和无线射频信道并行传输，根据两类信道带宽、传输速率等适用于不同用户的业务，可以对信道资源分配问题进行研究，光电链路信道资源分配问题可以视为非线性的目标函数优化问题。建立针对用户时延最小化、信道丢包率最小及时延抖动最小化等为目标函数的数学模型。以矩阵论、博弈论、MATLAB仿真软件等工具可以推导出在不同用户服务质量（QoS）要求时，业务传输占用的可见光信道和无线射频信道情况，从而优化信道配置、最大化资源效用[14]。以时延最小化为例，建立目标函数，n个用户接入网络，各自业务长度为[Li]，按照一定比例分配到两种信道上传输，则系统的总时延：

[minT=i=1nmax（αiLi/Rv，（1-αi）Li/Rr）] （6）

其中，[Rv]、[Rr]分别为两信道传输速率，[αi]、[1-αi]分别是用户i在VLC信道、无线射频信道上的业务比例。

约束条件是有效可用带宽B及各用户最小接入时延限制[τi]：

[s.t.i=1nαiL

4 移动终端的切换技术

可见光的链路特殊性使其通信链路相对其他无线传输方式比较脆弱，VLC信道受遮挡及远离效应的影响很大，通信过程很容易被障碍物遮挡，从而造成链路断开，这极大地影响了用户对于网络通信QoS的要求。

4.1 光电链路垂直切换

用户在可见光信道上通信时，因受到障碍物遮挡而导致链路断开，可以切换到无线信道上继续通信，链路恢复畅通后可以切换回VLC信道，即光电链路的垂直切换技术。切换包括3个阶段：切换发起、切换判决和切换执行。在切换发起阶段，需要检测接收信号强度（RSI），判断链路断开类型;在切换判决阶段，需根据链路断开类型（遮挡或远离）、断开时间（长时断开或短时断开）和用户QoS要求等参数建立判决函数，决定是否立即执行切换或等待链路恢复。牛津大学Jindong Hou和Dominic C. O’Brien提出了一种基于模糊逻辑的垂直切换决策机制[10]，但判决参数未考虑用户QoS需求，模糊判决结果不理想。链路切换的关键内容就是切换发起和切换判决两个阶段，其中切换判决是切换机制的关键，也是研究的重点。

4.2 终端的水平切换

室内通信用户往往低速游牧移动，当因受到障碍物遮挡导致通信链路断开时，可以触发链路间的垂直切换机制，若进入新的VLC热点或小区，可以执行水平切换，从而保证用户继续保持高速通信能力。

水平切换包括在同一个小区中不同VLC热点之间的切换，不同小区间的切换两类。在同一个小区内不同热点间切换只需针对用户QoS需求及VLC热点网络参数，通过小区选择算法选择出理想的切换目标。而不同小区之间的水平切换不是单纯的水平切换，包含几个过程：用户离开一个小区进入另一个小区时，首先触发垂直切换到WLAN网络;再进入新小区的WLAN网络后认证连接;识别到VLC热点后再执行垂直切换到VLC网络。可简化为光电垂直切换―WLAN水平切换―电光垂直切换。

小区选择算法是一个典型的多目标决策算法，需要综合考虑不同接入网络的信号强度、剩余带宽、上行链路视距径和用户QoS要求等多个方面的因素，做出最合理的目标网络选择决策[15]。

构建相应的多属性判决效应函数如下所示，其中N是属性集合总数，M是目标方案数：

[U（Ai）=j=1NwjXij，i∈M] （8）

由于无线异构网络参数值无统一标准，为了消除量纲效应和尽可能维持各参数值的变化信息，需要对其进行规范化。

用矩阵选择网络的参数值进行表示，如下式所示：

[X=x11x12...x1nx21x22...x2nx31x32...x3nx41x42...x4n] （9）

其中，n表示候选小区网络，[x1]、[x2]、[x3]、[x4]分别表示信号强度、剩余带宽、上行链路视距径和用户QoS要求。矩阵X的元素[xij]代表第i个网络第j（j=1、2、3、4）个参数值。从4个参数（[x1]、[x2]、[x3]、[x4]）中每次选取2个参数xi和xj，xi和xj对网络选择的影响程度比值用Cij表示，从而得到两两比较判断，并且按照重要程度评定等级，采用数学1～9个数表示其重要性。比较结果构成等级用于判断矩阵[C=cij]，这样判决矩阵可如下式所示：

[C=c11c12...c14c21c22...c24c31c32...c34c41c42...c44] （10）

其中，[cij>0]，[cii=1]且[cij=1/cji]，然后利用方根法计算判断矩阵，得到评价参数的权重。具体操作如下：

（1）计算判决矩阵每一行的积：[Mi=j=14cij（i=1，2，3，4）]

（2）计算Mi的m次方根：[w*i=Mi4]

（3）归一化处理：[wi=w*ii=14w*i]

其中[wi]（i =1、2、3、4）为信号强度、剩余带宽、上行链路视距径和用户QoS要求的标准化属性值。代价函数即为各属性权重和标准化属性值的乘积和，代价函数越大表明选择该小区越好。通过终端的水平切换技术可以用户因远离可见光热点导致通信被打断时还能继续通信，从而保证光电混合系统进行高速、高效的通信。

5 室内异构网络融合

单一的通信接入技术往往针对特定的业务设计其网络架构、信令流程及管理体系，并拥有独立的资源管理模式，长此以往使得各个通信网络成为孤岛般的相对独立自治域。由于异构通信网络间缺乏有效的协调，系统间的干扰、重叠覆盖、单一网络业务提供能力有限等现实问题凸现，其解决方案就是网络间的互通融合。因此，异构融合网络体系和机理的确立，将是实现可见光通信异构网络高效可靠传输的关键。

在可见光通信网络与Wi-Fi、蓝牙、Zigbee等室内短距离接入技术融合方面，VLC、Wi-Fi等末端网络独立地执行各自的物理层和媒体接入控制层通信协议，通过增加一个通用链路层（GLL）实现异构网络融合。GLL位于二层之上或部分取代二层的功能，其功能是为不同的无线接入机制提供统一的链路层处理。

另外，秉承控制与数据层面分离的演进思路，分别定义控制平面和用户平面：在用户平面，基于不同接入技术的不同格式数据包通过转换处理，按照统一接口向上层提供给数据流;在控制层面，将各网络的下层反馈信息收集传递到协同资源管理单元，以进行动态的移动性管理和联合网络资源管理。

5.1 接入网络选择

在可见光通信异构网络融合环境下，IEEE 802.11系列网络与可见光网络的参数，如接收信号强度、可用带宽、发射功率各有不同，多种网络的融合，使用户不再只由单一网络接入网络提供服务，而是无缝漫游于多种无线接入环境中。多模终端如何在多种无线技术并存的网络环境中始终保持接入最优网络是异构网络要研究的一个关键问题。在融合网络中，在性能、覆盖、数据速率和移动性支持等方面各具特性，不同接入技术相互补充、融合和集成。当多模终端处于多种网络不同网络覆盖区域时，进行网络选择，保证终端接入最优网络的同时，也能有效利用全网的无线资源。

通用接入选择过程分为网络发现、接入判决、接入执行3个部分，网络发现过程中，配置有多种无线接口的移动终端寻找可以使用的网络，并记录每个网络的可用服务类型。接入判决过程中，移动终端确定接入的目标网络，接入算法基于多种参数如带宽、时延、抖动、丢包率等。其具体的判决算法与小区切换算法目标网络的选择方法类似。接入执行阶段，终端连接到接入选择阶段的目标。

5.2 网络资源管理

根据室内用户请求的业务类型特征、网络能力等，研究全新的联合网络资源管理机制，通过资源变化的不同粒度引入时间尺度上的智能方法，支持动态调整接入权限、智能联合会话和异构多连接协同传输，从而能实现多网络间及网络内的资源合理分配和使用，使网络效能最大化。

在可见光异构网络环境中，存在异构网络资源分配问题，针对此，首先从最大化异构网络系统容量角度出发，讨论网络效用最大化模型。利用模型将可见光与其他无线通信网络资源抽象化最优化问题来解决，并用函数变量表示异构网络中的资源要素。为分析网络系统的整体效益，以光电混合网络和3G网络资源为例讨论，引入网络效用函数：

[Ui，l=σlog（ab）]表示网络i为连接l分配带宽b所获得的收益，系统的总收益为：

[Utol（mi，ci）=σ[N1log（am1N1）+N2log（a（m2+c2）N2）+N3log（a（m3+c3+Bi）N3）]]

其中，[mi]、[ci]分别表示光电混合网络和3G网络为各个区域分配的带宽，[Ni=B/bm]表示区域i的平均用户数，[B]是区域i网络业务量的预测值，[bm]为平均每个用户的业务量，基于此，网络级资源分配最优化问题建模为：

目标函数[maxUtol（mi ，ci） ]，约束条件[m1+m2+m3=Bm，c2+c3=Bc ]。

其中，[Bm]、[Bc]分别表示光电混合网络、3G网络的总带宽，最优化模型中的约束条件表示为网络为各个区域的带宽之和等于该网络可用的总带宽。通过求解上述最优化模型可以获得使系统效益最大化的带宽分配方案。

6 结束语

全球绿色照明的推广和LED的发展使可见光通信技术引起广泛关注。目前针对可见光通信高速拓展技术的研究十分广泛，但针对室内可见光组网及其关键技术的研究还没有受到重视。本文在分析了可见光通信应用在室内网络的可行性基础上，介绍了一种可见光和无线射频混合的室内基本网络架构。针对这种光电混合网络架构，对其光源布局技术分别从网络覆盖区域最大化和网络容量最大化为目标的方向进行了研究。在光电混合组网中，媒体接入控制技术研究是重点，本文分析了两种可行的上行多址接入技术和下行光电链路的协同分配算法。针对可见光通信容易受到遮挡和远离造成断开的情况，提出了光电链路垂直切换技术和用户水平移动引发的小区切换技术。另外，室内光电混合网络与其他基本网络的异构网络融合技术是完善室内通信系统，保证通信质量的关键技术。本文针对用户对于异构网络的接入选择方法、异构网络的资源管理方案，提出了一些基本技术方案。

随着LED照明和高速无线网络技术的发展，可见光与无线射频融合在室内组网方面的研究必将成为一个充满前景的研究方向。本文提出的一些组网方面的关键技术只是一些基本的解决方案，还有更多技术细节有待进一步研究。

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光电通信技术范文第5篇

【关键词】光线通信技术；车载电子通信；安全技术

1车载电子通信系统定义

车载电子通信系统是在交通技术及传感技术作为基础构成的，在实际应用中主要通过无线通信形式完成。车辆中安装车载电子通信系统能够将让驾驶人员在实际驾驶过程中进行信息智能化及及时性传递。车载电子通信技术在实际应用中能够让驾驶人员对于路况上的实际情况全面了解，增加驾驶人员在车辆驾驶中的安全性能。车载电子通信系统在实际应用中需要信息网络环境作为载体，驾驶人员能够在驾驶中将信息资源及时性共享，降低车辆安全事故。车辆驾驶人员在没有应用车载电子通信技术以前，在实际驾驶中具有较大的安全隐患，造成交通事故较多，对于整个城市交通安全都有着严重性影响。车载电子通信技术能够在车辆驾驶过程中将通信要求进行满足，驾驶人员在有通信要求时仅仅按一个按键就可以完成通信要求，增加了车辆驾驶中的安全性能。

2车载电子通信安全的重要性

车载电子通信在实际应用中必须具有良好的安全性能，在能够保证驾驶人员在实际驾驶中拥有高水平的数据安全要求，对于数据安全进行保证。现阶段，我国车辆中的车载电子通信主要就是对于道路情况进行监控，驾驶人员对于车辆驾驶周围的情况全面了解，保证车辆在实际驾驶中能够拥有良好的通信环境。车载电子通信想要将驾驶人员对于通信要求全部满足，就需要能够将数据及时性传输并且能够对于数据信息较为精准表现，传输中的数据传输中能够对于外界环境中的干扰具有较强的抵抗能力，保证驾驶人员在传输信息过程中不会保证信息内容的泄漏。因此，车载电子通信在实际信息传输中需要对于信息内容进行加密处理，这样在能够保证驾驶人员的传输的信息不变篡改，增加的数据的稳定性。车载电子通信中对于信息内容的完整性也有一定要求，安全技术对于车载电子通信信息的完整性进行保障。

3车载电子通信安全需求

车载电子通信想要在车辆内广泛使用，就需要保证驾驶人员在通信中对于信息安全、安全性能的权威性、信息内容完整性、便捷性进行保证。车载电子通信在实际应用中能够对于车辆驾驶中的路况实际情况全天候及时性监控，积极调整车辆驾驶状况，满足人们能够在车辆驾驶中办公的要求，这种就需要车载电子通信在实际应用中能够有较高的稳定性能。车载电子通信在实际应用中需要对于驾驶人员的身份进行验证，防治驾驶人员在信息传递中出现信息篡改的情况，车辆中的信息内容也不会被第三方所侵入。车载电子通信在实际应用中还需要具有一定的特殊性，例如车辆在驾驶中出现交通事故后，车载电子通信还能够保证稳定安全运行。车载电子通信在实际运行中通常都是通过数字形式传输，这就需要对于数字网络环境进行安全性能保护，防治车辆中的信息被复制。

4光纤通信技术

高速公路信息传输中最核心的技术就是光纤通信技术，对于高速公路信息中整个流程具有重要作用。光纤通信技术在实际应用中需要涉及发的范围广泛，因此光线通信系统是一个十分繁琐的系统，在实际运行中需要将多个模块进行协调性使用。现阶段，光纤通信技术主要从通信系统使用的光纤及特种光纤两个方面研究。光线通信技术在实际应用中具有低消耗等优势，因此对于高速公路信息系统能够带来较为良好的经济利益。

5光纤通信技术在车载电子通信安全技术措施

5.1完善车载电子通信系统的安全机制，加大科技创新力度

光纤通信技术在车载电子通信安全技术中应用中，需要对于传统车载电子通信系统中的安全机制进行完善，积极鼓励科技的创新，让光纤通信技术应用中能够拥有先进科技上的支撑，保证车载电子通信安全技术能够更加完善。对于车载电子通信安全技术应该不断完善，加大对于相对应软件研究上的研究强度。相关研究人员可以加大对于光纤通信技术在车载电子通信安全技术中专业性人员的培养，为研究人员提供更加优良的社会福利待遇，保证研究人员在实际研究中能够有良好的积极性，推动技术的创新。

5.2做好车载电子通信系统数据资料保密工作

车载电子通信系统在实际应用中需要使用硬件及软件上设备，保证驾驶人员在车辆驾驶中能够满足无线通信上的要求。驾驶人员可以通过车载电子通信系统对于路况实时性了解，完成车辆间的信息共享，降低交通事故发生的可能性。车载电子通信系统在实际应用中，安全性能就尤为重要。安全技术能够保证光纤通信视乎的车载电子通信可以将信息进行安全有效性保密，对于车辆中的信息及时性披露。车辆中的光线通信技术的车载电子通信安全技术应用中，驾驶人员可以通过网络环境对于车辆驾驶的信息进行科学性管理，并且对于驾驶中产生的信息内容进行存储，防治信息出现篡改的情况。

6结论

光纤通信技术的车载电子通信在实际应用中想要拥有良好的性能，就需要具有较为完善的安全技术，让车载电子通信真正将其作用发挥出来，增加通信系统科学性管理。

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