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關鍵詞：光纖通信;通信工程專業;教學方法

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）45-0082-02

光纖通信由于其具有頻帶寬、通信容量大、損耗低、中繼距離長、抗電磁干擾等優點，已成為現在通信網的支柱。伴隨著現在通信技術的發展，光纖通信深刻改變著現代人們的生活方式和生活內容。目前，光纖通信已經成為最主要的有線信道傳輸方式。光纖通信課程作為通信類、電子類專業開設的一門多學科交叉滲透的專業課，綜合了材料、通信、光學和半導體光電子等眾多學科內容，其具有內容覆蓋面廣、基礎理論深、知識更新快等特點。而在光纖通信課程的教學過程中，由于其課程本身的特點，使得教與學的難度比較大。加之部分學生基礎理論知識不足，使得學生對這門課程的很多概念理解不夠，對該門課程的學習感到無從下手。因此，在開設光纖通信這門課程時，需要根據該課程的特點，合理安排課程內容，既抓住重點，又要更新相關知識點，跟上新技術的發展進程。針對光纖通信課程目前面臨教與學雙向的壓力，對本課程的教學改革勢在必行。作者通過結合自身教學實踐，就當前光纖通信課程教學中存在的一些問題談談自己的看法，提出一些嘗試性的改革方案，希望對光纖通信課程的教學改革提供幫助。

一、光纖通信教學過程中存在的主要問題

光纖通信課程是一門多學科交叉滲透的專業課，其內容綜合了通信、光波導和半導體光電子等相關的理論知識。本課程對本科生的培養要求是：通過對光纖通信的基本原理、光端機、光無源器件以及光網絡進行闡述和講解，使學生掌握光纖通信的基本概念，熟悉光有源器件、光無源器件的工作原理、特性以及光纖通信網基本設計方法，了解光纖通信技術實際應用和最新研究進展。經研究表明目前各專業光纖通信課程在授課過程中，普遍存在一下幾個方面的問題：

1.課程設置有一定缺陷。針對通信工程專業的學生，由于數學、物理基礎相對薄弱，對課程的學習存在一定的難度。而且光纖通信課程本身與物理、材料、半導體光電子、光刻等技術知識聯系密切，很多的知識點都是建立在大量理論物理和數學模型的基礎上。如果學生對這些課程沒有一定的涉獵，對一些基本器件，如半導體器件、光檢測器等沒有一定的物理概念的理解或者接觸。那學生對光纖通信這門課程的學習將會比較困難。此外，對于通信、電子類專業，對于物理學科不重視，只學過普通物理的課程，導致學生對物理概念的理解以及物理模型的分析能力相對薄弱，造成學生在聽課或學習時感覺內容過于抽象，對一些概念和公式理解很模糊，難以真正理解理論知識，往往知其然不知其所以然。

2.教學形式以及教學模式陳舊。光纖通信是一門應用十分廣泛的應用學科。但是在目前的教學過程中，教師更多的照本宣科，按書上的內容進行每一章節的講解，在不自覺中，學生就以為光纖通信就是一門理論課程和講解器件原理的課程，而忘記了光纖通信課程的實際應用，導致學生更多地認為這是一門與物理、數學相關的課程，特別是對于光纖傳導模式內容，學生更多的認為學習的重點是如何求解方程，而不是一門應用類的課程，導致學生認為本課程對于實踐指導的意義不大。同時，教材的更新無法和光纖通信發展的實際情況吻合，造成教材的內容過于老化，使得學生對整門課程的學習感覺乏味、枯燥，無法提高對課程的學習興趣。

3.教學內容設置有缺陷。光纖通信課程是一門交叉學科，涉及的內容很廣泛。一般來講，由于課程教學學時的限制，不可能把所有關于光纖通信的內容以及光纖器件全部囊括。這就導致在教學內容的選擇方面存在一定的隨意性和盲目性，教師往往根據自身對課程的理解來講解，或完全依附于所選教材，導致教學的片面性、重點不突出。而對于學生來說，感覺課程的知識點過于零散和繁瑣，沒有連貫性。

4.教學方法不科學。由于光纖通信課程涉及內容廣泛，信息量大，使得教師在授課時主要將注意力放在課堂講授和板書上。學生在上課過程中的普遍反應是缺乏課堂活力，感覺課程比較枯燥。由于課堂講授的理論性很強，使得學生不能將所學理論知識和實際應用結合起來，雖然學到了一些理論知識，但不知道這些知識用在何處、如何運用。另外，光纖通信的考試方法比較傳統，無法全面涵蓋課程的核心內容。

針對教學中出現的上述問題，本文針對教學中出現的上述問題進行了系統深入的研究，提出一個比較合理的課程設置方案，而且提出一個教學模式的改革方案。

二、光纖通信課程教學改革的探索

針對目前光纖通信課程教學過程中出現的問題，結合通信工程專業的學生以及光纖通信這門學科本身的特點，我們主要從優化課程設置、優化教學方法、科研促進課程深化改革以及改進考核體系這四個方面進行考慮，具體的討論內容如下：

1.優化課程設置。光纖通信課程的應用范圍非常廣泛，很多專業都開設了光纖通信課程，但不同專業對光纖通信的要求是不一樣的，同時各專業掌握的基礎知識也差別很大。考慮到光纖通信對材料、物理、數學的要求相對較高，而光纖通信又是一門與通信息息相關的學科，因此學生在學習光纖通信課程之前，應具備一定程度的數學物理通訊基礎，使得學生在學習光纖通信課程是有一定通信背景以及數理知識。此外，由于通信工程專業是一門實用性很強的專業，我們培養的學生應該從事通信、電子類的工作，因此也需要開設一些專業課程（如移動通信、現代通信網概論、光網絡技術等）來強化光纖通信的運用。

2.優化教學方法，激發學習熱情。光纖通信是一門交叉學科，涉及學科知識比較多。因此，教學方法的優化要從理論教學和實踐教學兩方面來考慮。

理論是學好一門課的基礎，對學生充分掌握理解系統、器件本身的特性以及應用具有重要作用。對于學生反映比較難懂的理論，有計劃地復習和補充一些前導知識進行理論鋪墊。例如信息光學、高等數學、導波光學等知識都是本課程中要用到的重要理論。同時課堂內容的講授要特別注重思路，對于難以理解的概念采用不同的分析方法，由淺入深，由宏觀到微觀，先通過介紹器件的理論模型架構，再用嚴格的理論分析推導，說明器件工作原理、特性以及應用。由于課時的限制，想要把所有的理論內容都講深講透是不切實際的。因此，根據專業需要在課堂講授時，要抓住重點、突破難點，做到主次分明，以點蓋面，每次課只講一個重點內容。不需要所有內容都要面面俱到，在有限的時間內讓學生獲得最有價值、最重要的信息。在課堂教學中主要采用板書和多媒體相結合的授課方式。傳統的板書教學模式使得教學內容框架清晰、重點突出，方便理解，學生有充分的時間整理筆記，思路清晰。其缺點是信息量小、形式古板，內容缺乏生動性和形象性。因此可適時、適當、適度地引入多媒體輔助教學，其優點是有利于提高教學質量和效果，增加上課的趣味性，而且能加快教學速度，減少教學難度，加深理解教材的深度。例如在課件中，插入一些圖片、動畫、影音等多媒體文件，除了可以幫助學生能夠形象直觀地理解專業知識、增強教學效果外，還可以增加上課的趣味性，活躍課堂氣氛，提高學生學習的興趣。

實踐教學主要從課堂實踐、課后團體實踐等方面進行加強。通過課堂演示、課堂討論，強化學習效果，激發學生的思考和探索。例如借助光學仿真軟件，在課堂上直接演示光纖色散對光傳輸線路的影響，通過改變光纖長度來說明光纖色散對光信號傳輸特性的影響。另外開設實驗課，可以借助光學模擬軟件以及光纖通信實驗設備來進行光纖連接以及光學傳輸系統特性的操作實驗，加深學生對光纖通信系統的理解，提高學生學習的積極性，讓學生知道所學知識有什么用，怎么用。

3科研促進課程的深化改革。光纖通信技術由于發展迅速快，專業知識更新快，新技術更新快，導致教材內容相對滯后。教材中現有的新技術主要包括光波分復用技術、光交換技術、光孤子技術和相干光通信、光接入網等，這些技術中有的已經相當的成熟，而且很多技術還在不斷更新，同時很多新出現的技術還沒有涉及到。為了讓學生了解光纖通信技術發展的最近前沿，可以嘗試將將最近的科技進展融入到教學方法和教學環節中，課堂上針對不同的教學內容引入最新的研究成果，一方面可以以豐富教學形式，加深學生對相關教學內容的理解，另一方面可以為學生打開一扇科研的窗口，充分發揮學生的創新能力，鼓勵和引導探索式、研究式的學習，相應的以科研推動光纖通信精品課程建設。

4改革考核體系。閉卷考試一直是考察學生對所學知識的掌握程度的唯一方式。而這種方式往往易造成學生死記硬背，扼殺學生學習的主動性以及創造性。光纖通信課程的考核方式應當根據課程本身的特點以及教學要求加以重新設置，既要體現學生對基本知識的掌握能力，還要突出學生的實踐能力與創新能力。因此在成績考核方面應當包括基礎知識考核、實踐能力考核、創新能力考核等方面。基礎知識考核可通過學生對每堂課課后習題作業的完成情況來考察;實踐能力主要考核學生對光纖系統組建、光纖熔接、光纖損耗測量等實驗情況的考察;創新能力考核可通過只提出對于光纖系統的總體要求（傳輸容量、帶寬、響應度等），要求學生通過模擬軟件以及試驗箱進行相關的仿真實驗，同時對仿真過程中出現的問題進行分析，提出改進問題的方法，解決問題。

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關鍵詞 光纖通信；教學改革；OptiSystem仿真

中圖分類號：TP391.9 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2013）24-0104-02

1 引言

光纖通信課程是高等工科院校通信工程專業的一門主要專業必修課，其基本理論是某些交叉學科的生長點和新興邊緣學科發展的基礎，具有理論基礎深、知識更新快、理論與實際聯系緊密等特點。

隨著光纖通信技術的迅猛發展，目前在教學過程中暴露出一些問題：1）現有實驗設備不生動，僅是對基本原理的簡單驗證；2）光纖通信設備價格昂貴，引進或建設專業實驗室難度較大；3）專業課知識更新速度快，課本及現有設備難于反映最新的發展成果；4）學生難于驗證、實踐對知識的構想。

基于以上原因，本課程的教學改革立足于將OptiSystem仿真技術融入光纖通信的教學中。

2 理論教學探索

光纖通信課程以培養和提高本科生的應用能力、創新能力和科研能力為基本目標。培養要求是：使學生較全面地掌握光纖通信的基本概念、基本理論和關鍵技術，理解和掌握光纖通信系統的性能分析和系統設計方法，了解現代光纖通信新技術的發展及應用情況。

根據培養目標和培養要求，該課程設置的教學內容包括：1）光纖傳輸理論；2）半導體光器件、光無源器件及光放大器的工作原理及特性；3）光端機的基本組成及各部件功能；4）光纖通信系統的組成和系統設計方法；5）光傳輸網及光纖通信新技術的基本原理及應用。

光纖通信的整個理論教學體系中，很多定理都伴隨嚴格的數學證明和復雜的概念，并且很多概念比較抽象。比如：光在光纖中傳輸的波動光學理論，涉及電磁場與電磁波的知識，其公式推導繁瑣抽象，致使學生理解起來比較困難。針對這一類問題，教師在備課時不僅需要精心設計教學內容，將重點、難點和抽象不容易理解的內容提煉出來，而且要根據這些知識點的特征采用恰當的教學方法和教學手段，比如采用傳統黑板教學方式和技術相對成熟的多媒體教學方式相結合。實踐證明，這樣的教學方式已經取得比較滿意的教學效果，并且在該課程組教師的共同努力下，與課程配套的多媒體網絡課件在中北大學及全國多媒體課件大賽上獲獎。

為進一步提高學生學習效率，在課堂教學中融入OptiSystem仿真技術。OptiSystem作為一款功能強大的光通信系統模擬軟件，提供從元件到系統水平在傳輸層光通信系統的設計和預研，同時呈現可視化的分析結果。如光纖的非線性效應“四波混頻FWM”，采用圖1所示仿真原理圖給學生講解，兩路光信號（波長分別為1540 nm和1540.5 nm）經過75千米單模光纖（SMF-28）傳輸，傳輸前后信號的光譜分別如圖2和圖3所示。圖3顯示，在1539.5 nm和1541 nm波長處出現新的頻率成份，直觀地表達了四波混頻的概念：光纖中不同波長的光波相互作用，導致在其他波長上產生所謂混頻產物或邊帶的新光波的現象。

另外，光纖的自相位調制、互相位調制、拉曼散射等非線性效應，摻鉺光纖放大器（EDFA）的增益平坦特性，波分復用系統等相對抽象難理解的知識點，也采用了演示仿真原理圖并對比波形的授課形式，具體程序不一一舉出。

課程結束后，調查顯示：絕大多數（83.26%）學生對課堂教學中融入OptiSystem仿真做出了積極評價，一致反映利用仿真技術把抽象的問題具體化，能夠激發學習興趣，從而優化課堂教學效果。

3 實驗教學改革

實驗教學是課堂理論教學的重要補充，是培養學生科學實踐能力的重要環節。目前，中北大學開設的光纖通信實驗項目分為基礎型和綜合設計型兩類，實驗室現有設備僅能滿足固定功能的實驗，不容易升級改進，不能充分體現光纖通信的優勢。因此，實驗教學改革是在現有實驗項目的基礎上，利用OptiSystem仿真平臺，增加了創新型仿真實驗內容（包括光發射機設計、光接收機設計、光纖色散特性及補償設計、EDFA增益優化設計和40 G單模光纖的單信道傳輸系統設計），逐步構建“基礎型、綜合設計型、創新型”的分層次實踐教學體系。

創新型仿真實驗項目改革在具體實施的過程中，要求學生根據題目的難易程度獨立或合作完成，并完成詳細的實驗報告，包括設計思路、設計框圖、選用模塊和參數設置的原因，仿真結果及實驗現象分析并得出結論等內容。

關于仿真實驗項目的改革已經實施兩屆，通過和學生的交流以及對實驗報告的統計分析，結果顯示：

1）增設的創新型仿真實驗項目吸引的學生數量逐年增加（09級學生比08級學生增加30%）；

2）學生在設計實驗的過程中，如何選用模塊并設置參數都與理論知識緊密結合，這樣促進了理論與實踐的有效結合；

3）與硬件實驗相比較，仿真過程更具體，仿真結果更生動，實驗效果得到明顯改善；

4）學生敢于驗證自己的構想，彌補了硬件設備的不足。

4 結束語

通過積極實行教學改革，在光纖通信課程理論和實驗教學方面都取得一定成效。課堂教學方面，由于一些抽象難理解的知識點融入了仿真演示，提高了學生的學習積極性，明顯改善了課堂教學效果；實驗教學方面，融入仿真技術后，不僅提高了學生綜合應用所學知識和獨立設計的能力，而且極大地促進了光纖通信的基礎理論研究，為學生走向工作崗位前進行工程素質的培養提供了理想手段，還能有效節省教學投資費用。

參考文獻

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[3]楊祥林，等.光纖通信系統[M].北京：國防工業出版社，2009.

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【關鍵詞】光纖通信技術 發展 應用

一、緒論

回顧光纖通信技術的發展歷程，人們大概是從上世紀五十年代開始探索光波通信，不過退后五十年來看的話，當時的條件不足以使得光纖技術得以充分發展。相較于其他的通信設備來說，光纖通信的優勢非常明顯，首先是容量大，其次傳輸的頻帶較寬，這就使得資源能夠得到充分而合理的利用；當然了，光纖本身的不導電，耐熱，耐腐蝕，抗輻射等各方面的能力都很突出，這樣就使得光纖通信技術在傳輸信息的過程中保密性好，在軍事安全領域有著非常廣闊的應用前景。光纖技術的發展是整個光纖通信領域前進的原動力。如今，在科研人員的不懈努力下，光纖通信技術獲得了長足的發展，而且更多的新技術也在不停地給這個領域注入新的活力，最終使得光纖的應用范圍越來越廣。

二、光纖通信技術的應用

在當今的社會，隨著科技的進步和發展，我國之前不成系統的電信管理體制也有了逐步的改革和完善，電信的應用主要通過以下幾個方式來充分實現。

（一）波分復用技術

首先應該明確波分復用技術的概念，即充分利用單模光纖損耗較輕的區域，使得其擁有較大的帶寬，這樣的話可以充分利用寬帶資源。每個通道的波長不同，利用光纖的低耗區域可以劃分通道，這樣的話，光載波信號發送端波分復用，最終形成完整的光纖傳輸線路。與此同時，在接收端將波長不同的載波信號進行分離，使之成為相對獨立的信號，從而最終在不考慮非線性特性的前提下，實現光纖的多路傳輸功能。

（二）光纖接入技術

這一特性直接加快了信息的傳輸速度，充分滿足了用戶對于信息傳輸速度的需求。不光如此，光纖技術也使得寬帶主干網和用戶訪問部分相結合，組成了光纖接入網，實現了光纖通信技術領域質的突破。在FTTB.FTTC.FTTCAB和各種光纖到戶位置不同，簡稱為FTTX。其中FTTH是光纖寬帶接入的簡稱，其功能是提供給用戶完整訪問的無線帶寬，這樣的話光纖的特質才會充分施展。就目前情況來看，國內的技術發展現狀可以提供的帶寬已經很客觀了。國內的很多企業在實際應用中，最合理快捷的方式非光纖接入莫屬了。

（三）單纖雙向傳輸技術

這種技術的另一種應用方向是雙纖雙向，雙纖說白了就是信息收發在不同的信息傳輸信道里進行，而單纖則是信息收發是在同一個信息傳輸信道里，只是人為地被調到了不同的頻段加以區分。目前來看，基本上光纖通信都是采用雙線雙向的，對于光纖材料來說是一種浪費，如果加以改進采用單纖雙向技術，信道架設的成本就節省了一半。社會發展至今，節約材料早已成為我們做很多事必須要考慮的因素，所以單纖技術的研制必然具有非凡的意義，可以成為里程碑一樣的事件，尤其是現在已有的光纖通信網如此龐大，這樣算來節省的光纖材料也是巨大的。目前來看，單纖技術的應用并不是很廣泛，主要還是集中于分支網絡或者PON等，骨干傳送網暫時還沒有應用。

三、光纖通信技術發展前景

（一）由光入網

這是未來光纖技術發展的一個重要方向，也必然會很快成為網絡的重要部分，如果這個得以成功應用，那么未來網絡必能實現集成化和智能化。現在的網絡接入方式90%以上還是采用雙絞線，跟光纖相比有著很大的差別。接入網絡是未來網絡進一步發展的一個先決條件。從實踐的角度來看，光纖接入可以有效的解決這個問題。而且，由光入網能夠減少與網絡結構適應，使得網絡中節點盡量少的同時擴大網絡的覆蓋率，當然了，這同時也使得網絡的故障率有效減少，維護的費用相對也會降低。

（二）光聯網

點對點的傳輸方式是目前比較普遍的信息傳遞方式，但這種方式的效率低、靈活性低，最重要的是可靠性低，也稱為三低。盡管采用了波分復用技術緩解了一部分問題，但是終歸是沒有完全根治，所以光聯網的概念就應運而生了，其實就是在信息傳輸的疊加層又多放置了一個威力層。這個概念現在還處在萌芽階段，并沒有在現實生活中得到大規模應用。不過，實驗室中倒是可以實現光分插復用器和光交叉連接設備，在實驗室驗證可行性和穩定性之后就會很快應用到現實生活中了。光網絡的特點主要是容量大、更加靈活也可以方便擴展以實現更新的功能。

（三）實現波分復用系統

波分復用技術已經在之前的闡述中提到過，它將代替傳統的電分復用技術，成為未來光纖通信中的主流技術。但是，事情都有兩面性，波分復用也有自己不可避免的劣勢。舉個例子來說，200納米的光纖采用波分復用技術就會充分提高帶寬利用率，不僅如此，還能實現不同光信號的同時傳輸，提高了傳輸的容量。波分復用系統的優勢主要是：使得系統與信號功率的調制脫離，以前影響通信的因素將不再那么重要；配合光纖技術，使得大容量傳輸成為可能，帶寬資源有效利用；光纖材料得到有效節省，降低了成本。

四、結束語

從目前來預測光纖通信技術的發展前景，目前正式發展的黃金時間，未來的發展也必然會蓬勃突出的。其實從20世紀中葉開始，光纖通信技術就已經開始起步發展，到如今，其發展的已經到來，處在一個快速上升的階段，并且日益滲透到人們生活的方方面面，對人們生活的影響越來越徹底，也成為了通信和信息產業的支柱技術，使得信息產業真正成為了社會發展經濟繁榮的最強勁的推動力。

參考文獻：

[1]胡慶.《光纖通信系統與網絡（修訂版）》.電子工業出版社，2010-08

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[關鍵詞]光纖通信 保密技術 技術對比

中圖分類號：TM121.1.3 文獻標識碼：B 文章編號：1009-914X（2015）46-0051-01

當今信息時代，隨著各種社會活動和經濟行為中的信息載量不斷增加，各種用于擴大信息傳播容量的通信技術在不斷研究推廣中，同時提高了信息載體之間的交換和傳播速率。光纖通信技術作為當今世界凝聚科技研發力量的前沿技術，在信息化發展中占據重要位置，保障了通信領域中各種業務的快速高效開展。

1 光纖通信系統的相關概念

光纖通信技術也稱之為光導纖維通信。其技術原理是利用光導纖維作為信號傳輸媒介，利用光波作為信息信號的載波，實現信息在不同區域的傳遞。光導纖維是由高純度的玻璃經過拉絲工藝制造而成。在實際工程運用中，進行通信的媒介并不是簡單的一根光導纖維，而是使用由多根光纖集聚形成的光纜傳輸通信信號。光纖通信系統正是以光纖通信為基礎，實現光電轉化，用光來傳輸信息的通信系統。

光纖通信系統的首要特征就是能夠在單位時間內傳輸更大容量的信息。據理論研究和實際工程測試，一對單模光纖可以確保約36000部電話在同一時間開通，而且可以預見未來隨著更先進技術的引入開發，光纖通信的信息儲量還將繼續擴大。光纖通信系統具有很多技術優點，首先光導纖維的制造材質決定了其體積小、重量輕、金屬組成部件少，同時具有傳輸頻率帶寬高、抗干擾能力強、傳輸保密性能優，收發信號的衰減消耗小的特點，在成本費用上，光纖通信在一定范圍內使用用戶越多，投入的建設費用就越趨于減少。伴隨著國際通信產業的不斷壯大和互諒網技術的飛速發展，世界社會活動和經濟生產必然實現更全面的信息化，而光纖通信的技術騰飛必然為時代信息化提供強大推動力。

2 光纖通信系統的保密技術發展現狀

光纖通信系統的通信過程實際是一個光電信號相互轉變的過程。光纖通信系統的主要構成部分是光端機、中繼機構和傳輸光纜。光纖通信系統開發保密技術的出發點，正是基于光纖通信系統自身的特性。由于光波傳播的波長極短、相對擁有極高的工作頻率，這樣的特性使得光纖通信的傳輸頻帶要求很高，只有在高帶寬的通道下采用數字通信，才能使得光纖通信信號快速傳遞。采用數字通信方式的結果，首先保障了數字信號具有一定的防竊聽能力，而且還能持續施加數字加密技術。同時，使用光纜傳輸通信信息時，電磁效應的影響作用幾乎可以忽略不計，信號也不會再電磁場的干擾下失真、丟包或者泄露，因此具有良好的保密性。光纖通信的保密性使得其在國防軍事、全球商業貿易等涉及隱私的保密領域通信方面成為最可靠的保密抗干擾通信手段。

3 光纖通信系統的主要保密技術

一般性的保密系統具有相似的構造模型。即首先在系統的發送端加密要發出的消息，通過一定的變換原則，將存在的所有明文序列變為不易查詢和更改的密文序列。等信息傳送到接收端時，消息將會通過不同的變換原則，將密文解密還原成明文，從而獲得信息。在通信過程中消息的竊取行為是指在傳輸信道中將截獲的密文序列通過不同的測試原則進行解密。因此，只有盡量確保整個傳輸信道的保密性，或者提高明文與密文變換所使用的指令編碼原則，才能確保通信系統中的信息不被竊取。

3.1 以混沌掩蓋為代表的混沌保密通信技術

混沌保密通信是以混沌動力系統的物理、數學和信息電子工程中運用理論作為依托開展的新型研究。混沌保密通信系統的三部分分別為發送端、接收端和信道。發送端確定發出的有用信息與系統中的混沌信號進行混合調制，在一定的加密作用下形成混沌信號，具有了混沌特性，這時的混沌信號經過信道后到達接收端，再通過一定的解密作用使得有用信息與混沌信息實現分離，獲得可用信息。

混沌掩蓋作為混沌保密通信系統中的早期技術，實現保密的效果比較明顯。混沌信號在混沌掩蓋時，一邊加強信源的加密操作，一邊通過具有特性的載波形式攜帶信號進行傳輸。混沌信號本身功率極小，在較高帶寬中頻譜密度顯得相當集中小型化，這樣的特質使得混沌載波上的有用信息容易被侵犯竊聽。而混沌掩蓋的作用就是能夠是混沌載波上的有用信號傳輸時，能夠激勵產生自適應神經元組織來輔助通信系統收發兩端的同步，通信系統的保密性和安全性從而大大提高。通過研究可以發現，越是復雜程度高的混沌動力系統越能提高混沌保密通信系統的安全性能。

3.2 基于光纖光柵的光纖碼分多址保密技術

光纖碼分多址技術是融合通信領域的碼分多址（CDMA）技術與光纖通信技術的實用技術。因為融合了兩種不同通信方式的特點，因此具有獨特的技術優勢。光纖碼分多址通信系統框架中，處于系統發送端的每個用戶個體對應不同的地址碼，一旦在發送端出現信息數據，通信系統就發出超短光波脈沖，能夠在信道中產生一系列光脈沖序列并往接收端傳送，系統內部設立的耦合裝置根據不同網絡協議將光網上的光脈沖序列耦合并廣播給每個用戶，便于用戶在接收端解碼取信，從而篩選有用信息獲取資訊。

光纖碼分多址技術擁有獨特的系統優勢，能夠自動實現某段帶寬資源的動態分配。光纖碼分多址可以直接交換和復用所傳輸的數據信號，因此系統具有極高傳輸速率。由于發送端的用戶一人對一址，具有不同的碼地址且碼地址唯一，所以很容易針對地址實現點對點的通信，節點彼此間相對獨立，某一節點問題出現不會影響其他節點。同時由于接收端的用戶也是一人對一址，具有不同的碼地址且碼地址唯一，那么接收端和發送端的用戶地址碼之間必然建立匹配性，確保解密過程的正確進行。因此，光纖碼分多址系統的可靠性和保密性實現的關鍵在于用戶的地址碼難于破解。

3.3 量子保密通信技術

量子保密通信技術積極運用物理學中的量子屬性概念，即理想狀態下單個體光子的狀態是無法測定的。量子保密系統中，需要在發送端發出的信息，首先通過加密技術形成密文，將密文加載到不確定軌跡的單個光子上。單體光子在信道中快速移動，攜帶者密文信息直接傳輸到接收端。接收端根據已知的解密體系，將單光子上的密文獲得并解密從而得到信息。在傳輸過程中，一旦需要竊聽，就需要截獲加載信息的單體光子。由于單體光子已經無法被分解，一旦在傳輸中被截獲光子，信息也隨之丟失，而此時單光子就不會出現在接收端，證明所傳信息已經泄密。當然，在截獲單光子后，竊聽方并不能復制到光子攜帶的密文信息，這是因為密文信息同母體單光子一樣具有了不確定性狀態，所以即使已經獲得一定的信息也不會有可用的信息被篩選讀取。若竊聽方想破壞收發光子的通信系統，從光子上新確立的密鑰將直接重發給接收端，從而使發送和接收端都能及時發現竊聽風險。一旦系統通過重新發送的解密體系未獲取信息，則系統會判定信息被迫害，進而采取相應措施應對。由上可見，在量子保密通信系統中，系統能在較短時間內識別竊聽方的竊聽行為并有效終止，實現通信雙方通信的高保密性。

4 結語

上文闡述的三種光纖通信系統保密技術都基于共性原理確保保密性，都不是簡單的數據行加密從而能夠某種算法解密，都利用了特殊的調制技術對信息進行加密處理。當然，這些保密技術仍然有自己的局限性，可以提升的空間仍然存在。保密方面的良好性能使得光纖通信系統的優越性進一步提高，通過不斷研究，光纖通信系統的保密技術必然能得到更多優化和發展。

參考文獻

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[關鍵詞]光纖通信；廣播電視；通信系統

早在二十世紀中后期，我國的光纖通信技術就已經有了一定的發展。光纖通信技術由于在許多方面優于其他光纜通信，已經成為國內通信不可缺少的一個組成部分。當前，光纖通信技術已經成為我國通信領域的重要發展方向，與國外的差距也正逐漸縮小近幾年來，我國經濟建設得到了飛速發展，光纖通信產業的發展亦不例外。隨著人們對光纖通信的逐步認識，我國很多領域都對光纖通信產生了濃厚興趣并在各自的領域中加以應用，取得了顯著的成績。但這并不等于說我國的光纖通信技術不需要再提高了，相反的是我們更應保持清醒的頭腦，認真分析光纖通信的特點，在實際工作中使光纖通信業得到大的發展。光纖通信技術在各行業中的應用，隨著光纜運用的拓寬，它在我國通訊領域已有20多年的運用歷史，在這20年期間光纖光纜和光通訊技術都得到了大力的發展。光纖通信與其它通訊方式相比，具有較大傳輸容量和傳輸速率，另外體積小、損耗低、重量輕、傳輸頻帶寬、抗電磁干擾能力強等這些都是使得光纖通信迅速發展的原因。

隨著信息技術的迅速發展，光纖通信網絡技術水平也有了極大的提高，其應用范圍也不斷擴展。光纖通信網絡的應用給人們的生產生活帶來了極大的便利，但是其應用的過程中也存在生存性和經濟性的問題，從這兩個角度出發來研究光纖通信網絡，能夠更好的了解通信技術發展以及光纖通信網絡的發展前景。隨著一些高質量數據業務的不斷興起，對于通信系統容量的要求在不斷提高，為了應對傳輸帶寬增加的要求，高速相干光纖傳輸系統成為解決問題的重點。高速相干光纖通信系統中調制解調子系統技術研究，具有高效實用性的適用于高速相干光纖通信的調制解調方案為目的，主要對相位調制自相干解調進行了理論研究及仿真，各種應用于相干光纖通信的調制技術，頻率調制尚不適合目前的相干光纖通信系統；通過比較各種相位調制、相位與幅度聯合調制的具體結構方案，說明目前適合相干光纖通信的調制結構方案及未來技術路線；通過比較實現相干光纖通信的各種相干解調技術，說明自相干解調接收機由于其結構簡單，對激光器線寬要求低而具有突出優勢。相位調制自相干解調系統，自相干解調接收機噪聲、信噪比及系統誤碼率等。計算了在理想情況下，BPSK調制自相干解調系統及DQPSK調制自相干解調系統的性能，當系統通信速率為10Gbit/s時，BPSK接收功率為-43.4dBm時，系統誤碼率為10-9；DQPSK接收功率為-37.8dBm時，系統誤碼率為10-9。分析了馬赫澤德干涉儀延時誤差對自相干解調系統的影響，對于BPSK調制自相干解調系統，當通信速率為10Gbit/s時，若系統誤碼率優于10-9，則馬赫澤德干涉儀延時臂誤差不能超過1%；對于DQPSK調制自相干解調系統，若系統誤碼率優于10-9，則馬赫澤德干涉儀延時臂誤差不能超過0.8%。分析了激光器線寬對系統的影響，對于BPSK系統，當通信速率為10Gbit/s時，系統誤碼率若要優于10-9，激光器線寬必須小于10MHz；對于DQPSK系統，當通信速率為10Gbit/s時，系統誤碼率若要優于10-9，激光器線寬必須小于3MHz。分析了功率分配誤差對系統的影響，證明了采用3dB耦合器時系統信噪比最高。對于BPSK調制自相干解調系統，當功率分配誤差小于30%時，對接收機靈敏度影響小于3dB。

通過仿真軟件建立了BPSK調制自相干解調的仿真模型，通過仿真計算，發現當通信速率較低時，系統仿真性能和理論計算值符合良好；當通信速率較高時，系統仿真值與理論計算值偏差在1.9dB。仿真驗證了馬赫澤德干涉儀相位誤差、激光器線寬對系統性能的影響，理論值和仿真光纖通信自問世以來，給整個通信領域帶來了一場革命，它使高速率、大容量的通信成為可能。目前它已成為一種不可替代的、最主要的信息傳輸技術。光纖通信的特性和現階段國內外應用光纖通信的基本情況，比較詳細地總結了目前光纖通信主要技術――光波分復用技術、光弧子通信技術和光纖接入技術的基本原理、優勢、發展狀況和國內外近期所能達到的技術水平，最后論述了未來光纖通信將是朝著光纖到戶、全光網絡的方向發展，最終會提供更多更好的信息服務。光纖通信自問世以來，給整個通信領域帶來了一場革命，它使高速率、大容量的通信成為可能。目前它已成為一種不可替代的、最主要的信息傳輸技術。光纖通信的特性和現階段國內外應用光纖通信的基本情況，比較詳細地總結了目前光纖通信主要技術――光波分復用技術、光弧子通信技術和光纖接入技術的基本原理、優勢、發展狀況和國內外近期所能達到的技術水平，最后論述了未來光纖通信將是朝著光纖到戶、全光網絡的方向發展，最終會提供更多更好的信息服務。

結語

光纖技術在現代通信領域中處于舉足輕重的作用，它的出現和發展給全球通信業帶來了前所未有的變革。光纖通信技術的發展有力地推動了我國通信的發展，對當今通信行業的發展有著非常顯著的作用。隨著科技發展，光纖技術在現代通信領域的作用也日益凸顯。同時對今后的發展方向進行了分析和研究。

參考文獻

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[4]袁長建.光纖通信技術在直播室音頻機柜聯網中的應用[J].視聽界（廣播電視技術），2007（04）

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關鍵詞：光纖通信技術；特點；發展趨勢

1光纖通信技術概念

光纖通信技術是以光信號作為信息載體、以光纖作為傳輸介質的通信技術。在光纖通信系統中，因光波頻率極高以及光纖介質損耗極低，故而光纖通信的容量極大，要比微波等通信方式帶寬大上幾十倍。光纖主要由纖芯、包層和涂敷層構成。纖芯由高度透明的材料制成，一般為幾十微米或幾微米，比一根頭發絲還細;外面層稱為包層，它的折射率略小于纖芯，包層的作用就是確保光纖它是電氣絕緣體，因而不需要擔心接地回路問題;涂敷層的作用是保護光線不受水氣侵蝕及機械擦傷，同時增加光線的柔韌性;在涂敷層外，往往加有塑料外套。光纖的內芯非常細小，由多根纖芯組成光纜的直徑也非常小，用光纜作為傳輸通道，可以使傳輸系統占極小空間，解決目前地下管道空間不夠的問題。

2光纖通信技術現狀

2．1單模光纖

單模光纖是目前主要應用的一種光纖。80年代后，光纖通信已逐步從短波長的多模光纖轉向長波長的單模光纖應用。隨著光通信系統的發展，最早實用化的常規單模光纖G．652光纖在降低損耗提升帶寬性能方面還有進一步提升空間，而在1．55μm窗口實現最低損耗的色散位移單模光纖G．653實現了這樣的改進。90年代后，密集波分復用(DWDM)技術迅速發展，使光纖傳輸容量極大提高，而四波混頻會引起復用信道間串擾，嚴重影響WDM系統性能，為適應需要，非零色散位移光纖G．655應運而生。

2．2波分復用(WDM)技術

波分復用(WDM)技術是一項90年代在通信網中扮演重要角色的技術。波分復用技術是將一系列載有信息的不同波長的光信號合成一束，讓其沿著單根光纖傳輸;在接收端再將各個不同波長的光信號分開的通信技術。利用該技術大大增加光纖傳輸容量，降低成本;節省光纖及光中繼器，達到對已建成系統擴容目的。2．3光纖接入技術隨著社會發展，通信信息量在不斷增加，業務的種類也不斷豐富，傳統的語音業務、短信業務已不能滿足人們的信息需求，高速、高保真音視頻等多媒體業務越來越受到人們的青睞。光纖接入技術大幅提升了信息傳輸速度，滿足了人們對信息高速傳輸的需求。光纖接入技術通過主干傳輸網絡和用戶接入兩部分實現光纖入戶，利用光調制解調器，讓用戶享受到高速帶寬資源。

3光纖通信技術發展趨勢

3．1多年來，人們對高速率及大容量的追求不斷推進著光纖通信技術的發展

如何最大化的拓展光纖帶寬，成為各國不斷研究目標。目前國際上利用波分復用(WDM)和光時分復用(OTDM)技術提升光纖系統容量。為了提高光纖通信系統的傳輸容量，光波長分割復用技術經歷了三個階段，即波分復用(WDM)、密集波分復用(DWDM)和光頻分復用(OFDM)技術，系統傳輸容量隨著技術的發展成千倍提升，目前容量1．6Tbit/s的波分復用系統已得到大量商用，全光傳輸的距離也在大幅提升。另一種提升傳輸容量的方式是采用光時分復用(OTDM)技術，不同于WDM技術通過增加光纖傳輸信道數量來提升容量，OTDM技術是通過提升信道傳輸速率來提高容量，其單信道最高速率已達640Gbit/s。利用波分復用技術，把多個OTDM信號進行復用，WDM/OTDM混合傳輸系統可以進一步提高光纖通信系統的傳輸容量。偏振復用(PDM)技術可以大幅減弱信道間的相互作用，將頻譜效率提高一倍。利用占空較小的歸零(RZ)編碼信號，降低了光纖通信系統對色散管理分布的要求，且RZ編碼適應性較強，因此現在的超大容量WDM/OTDM通信系統通常采用RZ編碼作為傳輸方式。

3．2光孤子通信

在光纖反常色散區，由于色散和非線性效應相互作用而產生光學孤子。孤子是一種特別的波，它可以傳輸很長距離不變形，特別適用超長距離、超高速的光纖通信系統。光孤子通信就是以光孤子作為載體的通信方式，它實現信號波長在長距離傳輸過程中無畸變，在零誤碼的情況下信息可傳遞萬里。光孤子通信未來的前景是利用傳輸速度方面優勢進行超長距離的高速通信，通過時域和頻域的超短脈沖控制技術，使現行速率提高十倍以上;利用重定時、整形、再生技術，同時減少ASE，增大傳輸距離，使傳輸距離提高到十萬公里以上;獲得低噪聲高輸出性能。雖然目前光孤子通信技術仍存在許多難題，但已取得很大進展，人們相信光孤子通信在大容量、超長距、高速、的全光通信中有著巨大的發展前景。

3．3全光通信網

隨著人類社會信息化速度加快，人們對通信容量和帶寬的需求也呈現加速增長的趨勢，通信網兩大組成部分，即傳輸和交換，都在不斷發展和革新。隨著波分復用技術的成熟，傳輸系統容量的增長給交換系統的發展帶來壓力和動力。未來交換系統運行速率會越來越高，而目前電子交換和信息處理網絡能力已接近極限，無法滿足要求，在交換系統中引入光子技術，實現光交換、光交叉連接和光分叉復用勢在必行，未來的高速通信網將是全光網。全光網是光纖通信技術發展的理想階段，傳統的光網絡只是實現了節點之間的全光化，但在網絡結點處仍采用電器件，從而限制了通信網總容量的提升，真正的全光網已成為科研機構的一個重要課題。目前，全光網絡處于初期發展階段，但它的發展前景是不可估量的。未來光通信發展的趨勢是形成一個真正的以WDM技術與光交換技術為主的光網絡系統，消除電光瓶頸，建立純粹的全光網絡，這將是通信技術發展的理想階段。

4結語

隨著人類社會信息化程度的不斷提高，隨著Internet業務和多媒體應用的不斷發展，網絡的業務量正在以指數級的速度迅速膨脹，光纖通信系統作為信息數據的重要支撐平臺，在未來信息社會中起到十分重要的作用。目前，光纖通信系統做為一種最主要的信息傳輸平臺，為人們提供著各類數據信息，保障著人們的生產生活。光纖通信技術的發展也在不斷的提升。從現代通信的發展趨勢來看，光纖通信技術的發展在不斷提升，光纖通信必將成為未來通信發展的主流，真正的全光網絡的時代也會在人類科技水平不斷地提升下如愿到來。

作者:孫建偉 單位:中國電信股份有限公司東莞分公司

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通信技術近年來發展之快，應用面之廣，在通信發展史中是非常罕見的，部分通信用戶還沒有從2G時代過度到3G時代，以TD—LTE和FDD-LTE為標準的4G時代已全面到來。光纖通信在通信行業發展中發揮著極其重要的力量。光纖通信課程涉及內容覆蓋面廣，要求理論與實踐緊密結合，概念多而抽象。

（1）理論和實踐脫離日益嚴重。目前，光纖通信教學仍然以原理講解為主要教學方法，實驗實訓環節可以看作是光纖通信中的局部功能體驗和仿真。因為光纖通信設備昂貴，更新換代快，很多高校的實驗實訓基本上有一個實驗箱來實現，無法和現行主流的光纖通信接軌，理論和實踐脫離嚴重。

（2）光纖通信考核方式單調。理論和實踐的脫離，也降低了光纖通信在部分高校的核心地位，甚至淪為“副科”。一般的課程設計為理論授課和期末考試結合，考核方式為學生理論課程的表現和期末考試，方式單調，無法體現學生思維的創新和理論的實踐。

（3）學生缺乏對光纖通信系統的有機認識。高校光纖通信教學和實踐脫離日益嚴重的同時，伴隨著學生對現行主流的技術只是存在于認知狀態，無法把所學知識串成有機的整體，對不斷發展的4G乃至5G缺乏了解和研究，學生的光纖通信學習游離于通信專業和通信行業之外。

2光纖通信項目實踐教學改革研究和主要措施

光纖通信實踐教學改革應該充分考慮通信行業的發展和市場人才需求的發展趨勢，是教學內容和教學手段與時俱進，實現理論和實踐的無縫接軌。基于此原則，光纖通信課程應整合好課程體系，將一些基礎的理論知識進行增加、刪減、合并、更新，建立以面向項目實踐的教學手段和過程。

（1）利用現有的實驗實訓資源，增加案例教學。利用好實驗實訓設備，作為光纖通信課程的基礎入門，鞏固學生課程學習根基。在此基礎上，對某個重要的知識點進行講解的時候，盡可能地找出具體的項目實踐案例，結合多媒體，將光纖通信中應用到的設備、材料和技術展現給學生。比如在講解光纜敷設技術的時候，可以塑料子管敷設、光纜配盤、鋼管引上及封堵、光纜接頭、預留及綁扎、光纜端口標識、ODF架標識、子管布放、各個工序以項目實踐的案例出現，讓學生了解光纜敷設的質量控制點和檢查要求。光纜敷設中，要求敷放子管內徑為光纜外徑的1.5倍，多根子管的等效總外徑宜小于塑料管孔內徑的85％。這些因為通信設備資源不足無法現場操作的，可以通過多媒體的方式展示。

（2）應用過程性考核考查方式，適當增加討論式教學。光纖通信是通信類專業教學計劃中的重要組成部分，是通信類專業學生學習中最重要的實踐性教學課程之一。光纖通信的學習，主要是使學生充分認識到面向項目實踐的重要性，傳統的考核方式已經不適合，過程性考核應成為主流的考查方式。在課程的改革設計中，學生平時考核項目占20%，重點考查學生能否提高自身熱愛專業、吃苦耐勞的專業素養；項目實踐考核占60%，考查學生理論聯系實際的動手操作能力，項目考核又分為了光纖接續、光功率測試、光纜敷設、光纖通信線路設計與檢查等6個考查項目；期末考試占20%，重視過程考查而不是考試考核。光纖接入技術知識點講授過程中，也通過項目實踐的方式開展。因其運用PON技術可以與多種技術相結合，比如ATM\SDH和以太網等。課程設計中設置了學生小組討論分析的環節，在鞏固專業知識的同時提高學生溝通表達、研究分析能力。

（3）以通信行業發展為導向，結合市場人才需求開展項目實踐課程；隨著時代的發展，高校培養的是具備項目實踐的高素質復合型人才，通信技術專業的學生畢業后大部分是到通信企業就業，從事電子通信設備操作，參與電子通信產業的研發和測試。光纖通信教學中，可以將該課程按照面向項目實踐的原則細分方向，結合TD-LTE和FDD-LTE標準，劃分為光纜線路規劃、光纖到戶、光纜熔接、通信線路工程設計等項目進行實踐。這種以項目的形式進行光纖通信學習的方式可以有針對性地對學生進行專業技能培養。通信企業代表著通信行業的發展趨勢，探究通信市場人才需求就是通信企業的需求。以廣東輕工職業技術學院電子通信工程系為例，該系與廣東達安工程項目管理股份有限公司建立校企合作關系，定期邀請企業專家到學校給學生做通信行業的講座。隨著學習的深入，穿插相關知識環節的參觀和實踐。比如光纖的敷設過程、光纖到戶配線、光纖設備安裝，學生可以到實際的工程現場進行項目實踐，讓學生了解光纖通信設備應用最前線，提高就業競爭力。

3結語