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混世金粉

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仿真技术在光纤通信实验教学中的应用论文

摘要:本文将Optisystem和Matlab联合仿真技术引入光纤通信实验教学,学生通过虚拟仿真技术,更清晰直观地进行实验,并且节省硬件设备投资,取得良好的教学效果。

关键词:仿真技术光纤通信实验技术应用

随着通信技术的迅猛发展,光纤通信作为通信专业的一门重要必修课程,在培养通信人才能力的角色中扮演着越来越重要的作用[1]。光纤通信是一门物理学和通信学的交叉学科,其中涉及很多物理学和通信学科的基础理论和基础知识,这给学生学习掌握好这门课程带来很大的挑战。

光纤通信作为一门工程学科,不仅仅教授理论内容,其实践内容也占有非常重要的地位。由于资金的限制,电信级的设备无法购入,因此光纤通信实验课基本以试验箱为主,再配合其他测试仪器完成实验教学,这种模式存在诸多问题,比如实验设备具有使用寿命、易老化;实验项目方法单一、缺乏灵活性;很难进行综合性开发、二次开发;难以深入了解其内部工作原理等。随着计算机仿真技术的发展,国内外高校越来越重视该技术在实验教学中的应用,目前各大高校已经陆续开始建设虚拟仿真实验室。本文将Optisystem和Matlab联合仿真技术引入光纤通信实验教学中,不仅克服了传统实验教学的弊端,还带来了实验开设的便利性、重复性、精准性等优势,取得了良好的教学效果。

1。Optisystem仿真系统

Optisystem是加拿大Optiwave公司推出的一款计算机仿真系统[2],主要用于光纤通信系统的器件仿真、系统设计等。Optisystem提供了良好的可扩展性,可与Matlab进行联合仿真,只需要在仿真系统中添加一个Matlab组件即可,使用起来方便简单[3]。在使用Optisystem与Matlab协同仿真的时候,首先要了解Optisystem的信号输入Matlab工作空间的格式。

其数据格式如图1所示。

图1Matlab空间数据格式

由图1(a)可以看出,Optisystem的信号格式包括“TypeSignal”,字符类型,表示该信号的类型为光信号、电信号或二进制信号;“Sampled”,结构体,Optisystem的信号就包含在该字段当中。“Parameterized”,结构体,参数化字段,表示一些与时间平均有关的量,如平均功率、中心波长、偏振态等;“Noise”,结构体,表示噪声数据;“Channels”,表示该信号的波长,是指中心波长。

如果选择的是频率抽样信号,则Sampled的数据格式如图1(b)所示。如果选择的是时间抽样信号,则Sampled的数据格式如图1(c)所示。到底是时间信号还是频率信号,由具体问题决定。使用Matlab在时域对信号处理时,就选择时域抽样,否则,选择频域抽样。由图1(b)、图1(c)看出,Smapled包含两个字段,一个是Signal字段,该字段是信号在抽样点的值,另一个是Frequency或Time字段,该字段是抽样点的频点或时间点。

2。频域的Optisystem与Matlab联合仿真

为了进一步说明Optisystem与Matlab联合仿真技术在光纤通信实验教学中的应用,用以下例子做说明。本部分是频域的联合仿真,第3部分是时域的联合仿真。在本部分的例子中,我们使用Matlab代码,对连续波激光器的输出光谱进行右移1THz的操作。其搭建的Optisystem系统如图2所示。

图2光谱右移Optisystem系统

图2中,连续波激光器发出的激光,输入Matlab组件,使用Matlab组件对其进行频移操作。注意:需要把Matlab组件中的“Sampledsignaldomain”设置为“Frequency”,表示在频域采集信号。把Matlab组件中的“RunCommand”设置为Matlab脚本的名字。以下是编写的Matlab脚本代码,名字为frequench_shift。m

OutputPort1=InputPort1;

f=InputPort1。Sampled。Frequency;%输入光信号的频谱

OutputPort1。Sampled。Frequency=f+1e+12;%输出光谱频率右移1THz

使用光谱仪分别测试连续波激光器的输出光谱和经过Matlab组件处理过后的光谱,分别如图3(a)和(b)所示。

(a)(b)

图3(a)连续波激光器光谱;(b)Matlab组件输出光谱

通过比较图3(a)和(b)可以看出,连续波激光器的输出光谱中心频率位于193。1THz处,而Matlab组件的输出光谱位于194。1THz处,这说明光谱被Matlab组件右移了1THz。仅仅使用了三行Matlab代码即实现了频移操作,非常简洁方便有效。

3。时域的Optisystem与Matlab联合仿真

在时域的Optisystem与Matlab联合仿真中,以光信号的幅度调制为例。搭建的Optisystem系统如图4所示。

图4Matlab实现的光信号幅度调制

在图4中,连续波激光器输出的光信号和调制信号输入Matlab组件,Matlab组件完成对信号的光幅度调制。搭建Matlab组件时,需要设置两个输入端口,其中一个电端口,一个光端口。调制信号采用1Gbit/s的伪随机序列,使用NRZ模块产生1Gbit/s的NRZ格式的伪随机序列。把伪随机序列和连续波激光器输出的'光信号同时输入Matlab组件,用来产生幅度调制光信号。对于光信号的幅度调制,其数学表达式为:

Eout(t)=Ein(t)。[modulation(t)]1/2

其中Eout(t)是输出的光幅度调制信号,Ein(t)是输入的连续波光信号,modulation(t)是调制电信号。

Matlab脚本代码如下,名字为am。m

OutputPort1=InputPort1;

[is,cs]=size(InputPort1。Sampled);

len=length(InputPort1。Sampled);

forcounter=1:cs

OutputPort1。Sampled(1,counter)。Signal=。。。

InputPort1。Sampled(1,counter)。Signal。*。。。

sqrt(InputPort2。Sampled(1,counter)。Signal);

end

(a)(b)

图5(a)伪随机序列时域波形;(b)光幅度调制时域波形

运行Optisystem系统,进行仿真,仿真结束,使用电域示波器(OscilloscopeVisualizer)观测1Gbit/s的伪随机序列NRZ码时域波形。使用光域示波器(OpticalTimeDomainVisualizer)观测Matlab组件的输出时域波形,如图5所示。

其中图5(a)是伪随机序列的时域波形,图5(b)是经过Matlab处理之后的光幅度调制时域波形。通过对比图5(a)和(b)可以知道,使用Matlab组件实现的幅度调制器,能够正常地把伪随机序列码调制到光波上,从而实现数字光信号的幅度调制。

4。结语

本文以Optisystem和Matlab联合仿真为例,介绍了仿真技术在光纤通信实验教学中的应用。通过频域联合仿真和时域联合仿真两个实例,分析了在Optisystem中如何使用Matlab组件进行联合仿真。使用联合仿真技术,可以大大拓展Optisystem的使用范围,学生通过使用仿真技术,不仅能够把课堂上学习的理论知识应用于实践,知其然也知其所以然,还能够巩固学习效果,提高能力,为培养应用型人才打下良好的基础。

参考文献:

[1]王秋光,张亚林,胡彩云,赵莹琦。 OptiSystem仿真在光纤通信实验教学中的应用[J]。实验室科学,2015(2)。

[2]韩力,李莉,卢杰。基于Optisystem的单模光纤WDM系统性能仿真[J]。大学物理实验,2015(10)。

[3]赵赞善,罗友宏,谢娇。 Optisystem中Matlab Component模块的扩展应用[J]。电信技术,2012(12)。

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红颜一笑吧

光纤通信技术中的电力系统调度应用论文

【 摘要 】光纤通信的特点体现在可靠高效,在电力行业应用十分广泛,在继电保护、监控调度、自动化方面发挥着重要作用。本文就光纤通信技术在电力系统调度自动化中的应用作简要阐述。

【 关键词 】光纤通信技术;电力系统调度;应用

光纤技术应用于电力企业,对于企业管理水平发挥了巨大作用。与其它的技术相比,光纤通信具有独特的优越性。此种技术以光纤作为传输介质,利用光线进行信息传递。光纤通信技术的组成包括了以下部分,电端机,中继器,光缆,光湍机。此种技术在应用方面组网非常的灵活,可以是星型、网型,也可以是链型等。而电力调度自动化通常是应用环形网络,从而使其连接于计算机局域网络,达到数据共享目的。

1光纤通信

光纤通信是将光作为载波,光纤作为传输媒质,从而实现信息传输。光纤的组成包括了纤芯,包层,涂层。内芯在几微米到几十微米之间,比发丝还细。中间层将其称之为包层,纤芯完成信号的传输,包层与纤芯的折射率不同,将光信号封闭在纤芯中传输并起到保护纤芯的作用,涂层的作用在于保护光纤。光纤的通信原理是,将需要传输的信息在发送端变为电信号,之后将其调制到激光器发射的光束,光的强度会随着信号幅度变化而相应变化,并利用光纤发送。而在接收一端,光信号由检测器接收并且将其变为电信号,通过解调使其恢复到原来信号状态。光纤通信在技术方面的组成包括了信号发射,信号合波,信号放大与传输,信号接收,信号分离。

2光纤通信技术的特点

光纤通信技术的特点体现在以下方面,首先是具有较大的传输容量,传输带宽与调制方式是光纤通信技术具备传输容量的因素。光源具有调制特性,相比于电缆与铜线其通信容量要大许多,并且可以通过其它措施使信息在传递过程中损失程度最大限度的降低,从而避免信息容量导致的限制。光纤通信抗干扰能力比较强,光纤材料的主要成分是石英,此种材料具有良好的绝缘效果,因此使光纤具备了较好的抗干扰能力。石英材料自身的性能比较稳定,具有较强的抗腐蚀能力,并且绝缘效果好,能够抵抗雷电干扰与太阳黑子活动。人为电磁的干扰也能够得以削弱。在具体施工环节,光纤架设如果采用平行架设的方式,同时高压电线也采用平行架设的方式,就能够构成复合型光缆,从而为电力调度自动化工作开展提供支撑,电磁脉冲对通信造成影响就可以有效降低。保密性能较好,电波传输过程中,电磁波泄露情况是无可避免的,而电磁波泄露,就会使信号安全性降低,严重的时候信号可能被窃取。而利用光纤技术可以将信息限制于光线中,即使是出现泄露情况,光纤外包皮也能够将信号吸收,从而避免外界窃取信号。但是在实际施工过程中可能会存在同一条光缆包裹数量不等的光纤,而由于光纤外包皮的作用,彼此之间不会出现信息干扰问题。光缆传输产生的损耗较低,相比于现有的传输介质,光纤产生的损耗是最低的,因此在远距离传输时采用光纤更加的合理。随着社会经济的发展,人们对于信息传输要求也在提升,而信息传输距离在不断增大,由此会导致传输损耗增大,降损已经成为了信息传输过程一项非常重要的工作。

3光纤传输应用于电力调度自动化

电力系统组成包括了配电系统、输变电系统、发电厂等,而对于通信系统而言,信息传输的通畅性是确保系统能够有效运行的关键所在,因此光纤技术对电力系统的作用日益重要。光纤通信的组网方式非常的灵活,可以将其分为星型、树型、网状、环状等。考虑到电力调度自动化特点通常采用的是树形与环型结合,或者是单纯的环型网络,通过连接计算机实现数据共享。通信网络节点较多,为避免在工作过程中出现通信中断等故障,企业可以考虑双光纤环路自愈型网络,其中配置具备自动切换功能光纤收发器。一旦光纤通信出现了问题,切换器能够及时构成新的光纤路径,从而实现通信系统自愈,确保继电工作正常,电力调度工作能够正常进行。光纤通信技术应用于电力调度自动化,由于供电部门工作特殊,因此要求电网运行可靠,对于继电保护工作的要求也在日益提升。当电力系统出现问题的时候,工作人员需要及时准确的判定故障的位置及原因,并且快速解决问题,从而将系统故障产生的影响控制在一定范围内。对于调度侧的远程遥控而言,不能出现非正常的拒动现象,光纤通信的稳定性直接影响到电网运行的稳定性。光纤系统通信容量大,具有较强的抗干扰性,为电力调度工作正常开展提供了有力的支持。电力调度自动化建设既体现在信息自动化传输,同时也需要其它系统为其提供辅助,从而使调度自动化的工作目标得以达成。其它辅助系统包括了、视频监控、调度电话、五防系统等。光纤通信的作用在于使相关系统能够正常有效运行,因此光纤通信如果不参与系统建设,电力调度自动化工作的效果就会受到极大影响。

4光纤技术应用于电力调度自动化发展前景

随着我国社会经济的发展,光纤技术应用的范围也在逐渐增大,在电力系统中应用光纤技术是社会发展的趋势,通过智能化的方式进行信号传递,而金属电缆则被光纤取代从而成为信息传输的新媒介,并且以此形成了二次通信系统,而二次系统则会成为电力系统发展的趋势。数字化技术发展作为电力调度系统发展的基础,自动化系统需要实现信息传输数字化,对于光纤通信技术而言有一定的挑战性。光纤技术发展需要随着社会变化不断的变化,从而更好的适应社会发展需要,在应用于电力调度自动化系统中使其能够正常发展,对于其中运用的重要技术难点存在的'问题需要加大科研力度,从而使系统在应用的过程中持续完善。电力调度系统在发展过程中向着自动化与智能化的方向发展,从而使工作人员的劳动强度降低,同时工作安全性也得到了提升,调度自动化系统应用能够对现有的配电网络进一步优化,从而使电力网络供电可靠性与供电质量得到提升。作为一种性能稳定的通信传输介质,在电力调度系统中应用光纤,工作人员需要结合到电力企业自身的特点与光纤自身的特点,从而使组成电力调度各个部分能够有效运行,同时也确保电力通信能够更加有效与安全。随着我国电力通信技术的发展,光纤技术应用于电力通信系统也将会发挥更大的作用。

5结束语

电力调度工作向着自动化方向发展是电网发展的趋势,而自动化系统中,光纤通信优势十分的明显,抗干扰能力强、保密性好、低损耗、较大的通信容量等,能够提升电力工作效率水平。而从另一方面来看,电力企业规模扩大,新的技术应用于电网运行,光纤技术应用于电力企业也会面临着来自某些方面的挑战,需要工作人员在技术应用的过程中持续的优化。

参考文献

[1]韩亚男.光纤通信技术在电力系统调度自动化中的应用[J].电子技术与软件工程,2015(7):41.

[2]施俊国.浅谈光纤通信技术在电力系统调度自动化中的应用[J].数字技术与应用,2010(7):45~46.

[3]杜鹏锐.综述光纤通信技术在电力系统调度自动化中的应用[J].通讯世界,2015(22):188.

[4]赵晓娜,赵洪丽,张镇,等.浅谈光纤通信技术在电力系统调度自动化中的应用[J].工程技术:文摘版:00269.

[5]魏悦,吴迪.浅谈光纤通信技术在电力系统调度自动化中的应用[J].工业,2016(11):00292.

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大锅饭饭饭饭

光纤通信论文的写作格式、流程与写作技巧 广义来说,凡属论述科学技术内容的作品,都称作科学著述,如原始论著(论文)、简报、综合报告、进展报告、文献综述、述评、专著、汇编、教科书和科普读物等。但其中只有原始论著及其简报是原始的、主要的、第一性的、涉及到创造发明等知识产权的。其它的当然也很重要,但都是加工的、发展的、为特定应用目的和对象而撰写的。下面仅就论文的撰写谈一些体会。在讨论论文写作时也不准备谈有关稿件撰写的各种规定及细则。主要谈的是论文写作中容易发生的问题和经验,是论文写作道德和书写内容的规范问题。论文写作的要求下面按论文的结构顺序依次叙述。(一)论文——题目科学论文都有题目,不能“无题”。论文题目一般20字左右。题目大小应与内容符合,尽量不设副题,不用第1报、第2报之类。论文题目都用直叙口气,不用惊叹号或问号,也不能将科学论文题目写成广告语或新闻报道用语。(二)论文——署名科学论文应该署真名和真实的工作单位。主要体现责任、成果归属并便于后人追踪研究。严格意义上的论文作者是指对选题、论证、查阅文献、方案设计、建立方法、实验操作、整理资料、归纳总结、撰写成文等全过程负责的人,应该是能解答论文的有关问题者。现在往往把参加工作的人全部列上,那就应该以贡献大小依次排列。论文署名应征得本人同意。学术指导人根据实际情况既可以列为论文作者,也可以一般致谢。行政领导人一般不署名。(三)论文——引言 是论文引人入胜之言,很重要,要写好。一段好的论文引言常能使读者明白你这份工作的发展历程和在这一研究方向中的位置。要写出论文立题依据、基础、背景、研究目的。要复习必要的文献、写明问题的发展。文字要简练。(四)论文——材料和方法 按规定如实写出实验对象、器材、动物和试剂及其规格,写出实验方法、指标、判断标准等,写出实验设计、分组、统计方法等。这些按杂志 对论文投稿规定办即可。(五)论文——实验结果 应高度归纳,精心分析,合乎逻辑地铺述。应该去粗取精,去伪存真,但不能因不符合自己的意图而主观取舍,更不能弄虚作假。只有在技术不熟练或仪器不稳定时期所得的数据、在技术故障或操作错误时所得的数据和不符合实验条件时所得的数据才能废弃不用。而且必须在发现问题当时就在原始记录上注明原因,不能在总结处理时因不合常态而任意剔除。废弃这类数据时应将在同样条件下、同一时期的实验数据一并废弃,不能只废弃不合己意者。实验结果的整理应紧扣主题,删繁就简,有些数据不一定适合于这一篇论文,可留作它用,不要硬行拼凑到一篇论文中。论文行文应尽量采用专业术语。能用表的不要用图,可以不用图表的最好不要用图表,以免多占篇幅,增加排版困难。文、表、图互不重复。实验中的偶然现象和意外变故等特殊情况应作必要的交代,不要随意丢弃。(六)论文——讨论 是论文中比较重要,也是比较难写的一部分。应统观全局,抓住主要的有争议问题,从感性认识提高到理性认识进行论说。要对实验结果作出分析、推理,而不要重复叙述实验结果。应着重对国内外相关文献中的结果与观点作出讨论,表明自己的观点,尤其不应回避相对立的观点。 论文的讨论中可以提出假设,提出本题的发展设想,但分寸应该恰当,不能写成“科幻”或“畅想”。(七)论文——结语或结论 论文的结语应写出明确可靠的结果,写出确凿的结论。论文的文字应简洁,可逐条写出。不要用“小结”之类含糊其辞的词。(八)论文——参考义献 这是论文中很重要、也是存在问题较多的一部分。列出论文参考文献的目的是让读者了解论文研究命题的来龙去脉,便于查找,同时也是尊重前人劳动,对自己的工作有准确的定位。因此这里既有技术问题,也有科学道德问题。一篇论文中几乎自始至终都有需要引用参考文献之处。如论文引言中应引上对本题最重要、最直接有关的文献;在方法中应引上所采用或借鉴的方法;在结果中有时要引上与文献对比的资料;在讨论中更应引上与 论文有关的各种支持的或有矛盾的结果或观点等。(九)论文——致谢 论文的指导者、技术协助者、提供特殊试剂或器材者、经费资助者和提出过重要建议者都属于致谢对象。论文致谢应该是真诚的、实在的,不要庸俗化。不要泛泛地致谢、不要只谢教授不谢旁人。写论文致谢前应征得被致谢者的同意,不能拉大旗作虎皮。(十)论文——摘要或提要:以200字左右简要地概括论文全文。常放篇首。论文摘要需精心撰写,有吸引力。要让读者看了论文摘要就像看到了论文的缩影,或者看了论文摘要就想继续看论文的有关部分。此外,还应给出几个关键词,关键词应写出真正关键的学术词汇,不要硬凑一般性用词。

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