光载无线通信

光载无线通信（ROF）系统的线性度和动态范围的优化和提升（一）简介光载无线(Radio over Fiber, RoF)是一种将光与微波相融合的新兴技术，它融合了光纤通信功耗低、带宽高、抗干扰性能好，以及无线通信覆盖范围广、接入灵活等诸多优势，成为近些年学术界和商业界都一致看好的热门通信技术之一，具有非常大的研究和应用前景。

光通信是以光波为载波的一种通信技术，它的两个最主要的核心是光源和光传输介质。

无线通信是一种以电磁波为信息载体，通过自由空间传播信息的通信方式，它也是近些年通信领域发展最为迅速的一个分支。

无论是光纤通信的“无穷”带宽，还是无线通信的移动便携性，都为当代人们的生活和工作提供了无限的便捷，“宽带化”和“移动化”也将是未来通信发展的两大潮流。

光载无线系统及时将微波信号融入到光纤中传播。

一个典型的毫米波RoF通信系统主要由中心站、基站和用户终端3个部分组成，如图1所示。

中心站与基站之问通过光纤连接，传输光信号;基站和用户终端之问则为毫米波无线通信。

中心站的主要功能是实现下行链路中的毫米波光产生、基带信号的上变频和上行链路信号的接收处理;基站的主要功能是实现光电信号转换，发送下行信号，并将用户上行电信号转变成光信号回传中心站。

（二）ROF系统线性度和动态范围在常见的光载无线系统中，马赫一曾德尔调制器(MZM)被广泛地用于将微波、毫米波信号调制到光载波上，承载了无线信号的光波在光纤中进行分配传输，接收端采用直接强度探测的方式探测光强从而获得微波、毫米波电信号。

然而由于调制器固有的非线性特性，在电光调制的过程中对微波、毫米波信号产生了非线性失真，这将影响到整个光载无线(ROF)系统的无杂散动态范围(GFDR)。

随着无线信号调制格式的复杂化和信号带宽的增加，对系统线性度的要求越来越高。

对于ROF应用而言，其无杂散动态范围至少需要95dB.HZ2/3甚至更高。

随着频率的升高，需要采用合适的高线性化ROF系统。

无线光通信技术概析论文1.1 无线光通信技术与传统通信技术的比较无线光通信技术相比于传统的数字微波、铜缆数字用户线、光纤、无线电等通信技术，其优势主要如下：第一是安全保密性高，主要因为激光具备高指向性、传输目标准确、发射光束窄的特点，使其发散角保持在毫弧度甚至微弧度的数量级，保证了传输信息的稳定、安全和保密;第二是设备架设迅速，主要因为光波的波长短，使其通信天线的功耗、体积、质量等品质均优于微波、毫米波等通信天线，加之无线光通信架设、组网迅速，只在通信节点上进行设备安装，建设工期以小时为单位，适合作为应急类光纤通信故障后备或者临时性大容量通信链路建设，容易进行撤换和重新部署;第三是信息容量大，指以光波为信息载体的传输速度可达10Gb/s，实验室的无线光通信设备传输速度甚至可达到150Gb/s，另外其通信的工作频率在350THz 左右，各种设备间不存在信号干扰，无需申请频率使用许可，在协议兼容性良好的条件下，可以迭加任何传输协议，实现电路和数据业务的全透明传输;第四是运营成本低，其无需昂贵的工程管道铺设和使用中的维护费用，造价是传统通信工程的20%左右。

1.2 无线光通信技术组网通信中的关键技术2.1 大气信道对无线光通信链路的影响无线光通信系统的传输介质(载体)是大气信道，激光在大气信道中传输时因大气层参数随机性易产生大气衰减和大气湍流效应两类影响。

大气衰减主要指大气中存在的气体分子、水雾粒子、气溶胶粒子、部分微粒等吸收或者散射辐射光能量，造成能量损失、能量重新分配或者能量偏移传播等现象。

大气始终处于运动状态下的不稳定体系中，其折射率随着时间和空间变化无规则变化，因此光波参量也随着折射率的变化而随机地影响到光束的传输质量。

另外大气中雨、血、浓雾等自然恶劣条件也会导致多光信号造成严重的衰减，一般可采用提高功率的方法克服。

大气湍流主要指大气湍流运动状态下因折射率随机变化造成的光束扩展、光束弯曲、光强闪烁等影响，例如光强闪烁影响，其指光束通过湍流漩涡时，光束直径内的独立形成散射和衍射现象，是光强在折射率随机变化下高低起伏，造成波前失真和相位变化的问题，大气湍流效应不仅影响光束的传输途径和光束的位置指向，而且会增加光束的传输损耗，严重时甚至会导致通信的错误和中断，采用自适应光学技术能解决大气湍流和大气扰动的动态损耗。

电力光载无线通信技术在电力接入网中的应用【摘要】随着各技术自动化水平的提高，建设强大的智能电网已发展成趋势。

智能电网的发展离不开通信信息平台的支撑，建立高速、双向、实时、集成、互动的通信网架是实现智能电网的关键。

为此，本文主要结合电力通信接入网现状，探讨了电力光载无线通信技术在电力接入网中的应用。

【关键词】智能电网；电力接入网；电力无线通信1 电力通信接入网现状分析智能电网中的很多应用系统都需要依赖接入网实现，在输变电领域有输变电状态监测系统，在配用电领域有配网自动化系统和用电信息采集系统等。

在输变电领域，输电线路和变电站是电力输送和转换的物理通道，是坚强智能电网建设环节的重要组成部分，具有地域分布广泛，运行条件复杂，易受自然环境影响和外力破坏，巡检维护工作量大等特点。

目前在输电线路上可采用不同的传感器对包括微风振动、风偏、线路舞动、线路温度、线路覆冰，杆塔倾斜等输电线路状态，对环境温度、风速、障碍物距离，危险接近等环境状态等综合信息采集，但如何将这些采集数据汇总到监测中心进行处理，需要有可靠的通信支持。

在智能配用电领域，国家电网公司在大力推进配电自动化系统和用户用电信息采集系统的建设，具有高度自动化和互动化的智能配用电网络对于通信系统提出了更高的要求。

目前，对于智能配用电侧的业务需求还缺乏很好的通信支撑手段予以支撑，单一的通信方式包括光纤通信方式无法满足配用电侧的所有通信需求，需要深入研究无线通信技术与光通信技术复合组网技术，科学构建通信网络，合理解决通信的实时性，可靠性和无线通信网络组网等技术问题，以满足智能配用电领域的业务需求。

2 现有电力接入技术分析目前电力部门沿着电网建立了以OPGW/ADSS电力特种光缆为主的电力骨干光传输网。

基本覆盖110kv以上变电站。

但终端通信接入网络是待建网络。

总体上具有骨干通信网络强，接入网络弱的特征。

在接入网建设中，无论是光纤通信，电力线载波通信，230MHz电台无线通信还是无线公网，都不能很好满足现在的需要，即使综合应用多种通信技术，也存在部署困难，技术繁多，管理不便等缺点，主要原因分析如下。

光载无线（RoF,Radio over Fiber ）通信技术作者：广州虹科Sophia什么是RoF ？光载无线（RoF,Radio over Fiber）或者射频信号光纤传输（RFoF）技术是应高速大容量无线通信需求，新兴发展起来的将光纤通信和无线通信结合起来的无线接入技术。

简单地说就是在中心站将微波调制到激光上，之后调制后的光波通过复杂的光纤链路进行传输，到达基站后，光电转换将微波信号解调，再通过天线发射供用户使用。

与全电信号传输相比，使用光纤链路的主要技术优势是更低的传输损耗以及对噪声和电磁干扰降低的灵敏度。

应用范围包括移动无线电信号（3G,4G,5G和WiFi）的传输和有线电视信号（CATV）的传输，以及地面站中用于卫星通信的RF L波段信号的传输。

RoF系统中运用光纤作为基站（BS）与中心站（CS）之间的传输链路，直接利用光载波来传输射频信号。

光纤仅起到传输的作用，交换、控制和信号的再生都集中在中心站，基站仅实现光电转换，这样，可以把复杂昂贵的设备集中到中心站点，让多个远端基站共享这些设备，减少基站的功耗和成本。

RoF 技术的应用场景●无线电信号弱的山区●基站收发信机（BTS）（移动，广播...）●楼上无线电信号中断区●隧道缩写英文全称中文全称解释RoF RF over Fiber Radio over Fiber 射频信号光传输技术光载无线通信技术即把射频电信号通过直接强度调制为光信号进行传输。

具有传输距离远，抗干扰，容量大，失真度小等优点，在移动通信，卫星通信，遥感遥测等领域应用广泛。

RoF技术的2个主要特点⏹波形保真-适用于IMT-2020/5G系统⏹抗电磁干扰能力RoF的优点或优势以下是RoF的优点:➨它使用光缆在无线网络中传输数据。

与高达1GHz的微波相比，光纤使用200THz范围的载波频率。

光纤支持的巨大带宽使其成为传输射频波的最佳选择。

光纤使用WDM和OTDM技术来支持增加的带宽。

基于光载射频通信技术的业务终端在智能小区中的应用朱松柏;肖顺文;江敏;邹贵祥【摘要】作者在光载射频通信技术ROF传输系统的基础上,结合智能小区在多种新型业务方面的需求,对ROF技术在智能小区的系统架构和传输链路中的应用,以及基于ROF技术的多种新型业务终端在智能小区中的实现进行研究.【期刊名称】《西华师范大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2014(035)004【总页数】4页(P375-378)【关键词】光载射频;通信技术;ROF【作者】朱松柏;肖顺文;江敏;邹贵祥【作者单位】西华师范大学物理与电子信息学院,四川南充637009;西华师范大学物理与电子信息学院,四川南充637009;西华师范大学物理与电子信息学院,四川南充637009;西华师范大学物理与电子信息学院,四川南充637009【正文语种】中文【中图分类】TN929.11随着各种新型的多媒体无线业务迅速兴起，移动用户数量不断增长，传统无线通信系统的宽带传输能力和系统容量已不能满足人们的需求．如何为用户提供高速大容量的综合宽带业务成为一个急需解决的问题，而结合光纤通信和无线通信两者的优势的光载射频通信[1]，利用目前光纤通信中存在的大量带宽资源，在提高网络带宽的同时，实现了数据在高速移动环境中100Mbit/s的传输速率，低速环境中1Gbit/s的传输速率，满足了用户对网络带宽和性能的要求．ROF技术是将射频微波信号调制到光载波上，在光纤中传输载有射频信号的光波，并在目的地通过解调获取需要的信息，从而实现远距离低损耗传输射频信号的技术．ROF系统的基本结构如图1所示[2]，包括基站(BS)、中心站(CS)、以及中心站与基站之间的光纤传输链路[3]．在传统的移动通信系统中, 各种 RF 信号的处理如变频、调制、复用等均在基站进行，然后由天线把 RF 信号发射出去[4]．运用ROF技术,多个基站与中心站相连，各种射频信号的处理工作在中心站完成,基站仅起光/电转换以及信号的放大、接收与发射的作用，结构大为简化；同时信号集中处理使复杂昂贵的设备集中到中心站，方便了系统的维护和升级；多个基站共享这些设备，实现了资源的动态分配．而另一方面基站更加接近用户终端，缩短了系统中无线链路的传输距离，显著改善无线传输的性能[2]．目前的通信网络一般进行单业务操作，而 ROF技术利用光纤代替大气媒介进行通信.光纤的大带宽以及优异的传输性能允许采用波长交叉的波分复用的技术，使一根光纤承载多个不同的业务，不同的业务使用不同的波长，在传输的两端由光复用器进行分离；多路上行信号则可通过光耦合器合成在一根光纤里进行传输，从而为小区用户提供多业务服务[5]． ROF技术下小区系统架构如图2所示．如图所示，中心基站由多业务接口单元、控制中心模块、光信号产生模块、光信号发射和探测模块组成．多业务接口单元实现与主网络之间业务数据信息的交换，信号的处理、变频、调制等复杂功能由中心控制模块完成；光信号产生模块产生出可用于上行和下行的光载波信号，并由光发射器将该光载波信号发射出去，到达目的基站后由探测装置接收．基站由一个光信号发射和探测模块、功率放大器以及一个射频收发单元组成．ROF链路将射频信号调制到光波上进行传输,如图3所示链路可分成调制、传输和解调三部分．在运用ROF技术的小区里，下行链路中多网络业务数据经中心基站处理后转变为射频信号，射频信号再被调制到光信号上，不同波长的光信号可使用波分复用装置由单根光纤传输到基站；基站通过光电探测和解调技术得到所需的射频信号，射频信号经功率放大器放大后直接由天线发射给用户终端．上行链路中终端设备发射的射频信号在基站内被调制到光信号上，再由光纤传输到中心控制基站进行处理[6]．中心基站通过光纤与基站相连，微波信号在光纤中传输损耗低，可轻松实现远距离传输；同时光纤中传输的信号对电磁干扰、工业干扰有很强的抵御能力，因此光纤中传输的信号不易被窃听，具有良好的保密性；而且射频信号在光纤中的透明传输使系统的灵活性得到了提高．为避免信道的拥挤和相互间的干扰，同时增大系统的通信容量，ROF系统放弃资源紧张的低频段，采用频率更高的毫米波进行通信．但毫米波传输损耗很大，在光纤中传输色散比较严重，如何产生高质量的毫米波才能既降低系统成本又提高系统性能，是许多研究人员共同关注的问题，各种各样的毫米波产生技术也相继出现．在实际研究当中常用的有直接调制技术、外部调制技术、远端光外差技术[7]．远端光外差技术在中心站产生两路相位相干、偏振方向相同、不同频率的2个光波，经光纤传输后，在远端基站差拍(heterodyne)产生出所需频率的毫米波．由于两光波光谱很窄，频率间隔可调范围很大，并能够克服光纤中的色散问题，产生高频的毫米波,与另外两种技术相比更具优越性.智能小区的研究与发展在我国受到高度重视，基于ROF技术的智能小区能够提供多种类且高效的业务．如图4所示，小区的多种业务网络系统包括城域网部分、小区部分、用户部分．城域网(Metropolitan Area Network)是在一个城市范围内所建立的计算机通信网，属宽带局域网，以IP和ATM电信技术为基础，以光纤作为传输媒介.城域网部分包括有线电视以及对各类信号(音频、视频和射频信号)进行加工处理的视频前端、internet及连接因特网中各局域网、广域网的路由器、电话及程控交换机和光网络单元．小区部分主要负责小区间信息的交换以及管理和维护小区内部的数据业务，该部分有小区各类服务、管理和控制平台、光缆交换器和宽带接入设备．用户部分由各种业务终端构成，包括监控查询设备、智能家用电器、监控安防设备、水电气信息采集设备等等.在小区中，用户部分的业务数据可利用无线发射装置传输到布置在小区中的ROF基站处.基站将接收到的射频业务数据信号转换为光信号，利用小区中现有的光纤网络，由光网络单元通过光纤传入小区控制中心的小区服务器，而需要上传的业务数据可经安放在小区控制中心的中心基站处理后，通过宽带接入设备完成数据的上传.城域网部分的各种命令、控制信号传至小区控制中心进行分类并处理，再传送至相应的基站，基站最终将信号以无线的方式发送出去．光载无线技术使用无线网络闲置的高频波段，利用光纤进行远距离传输，可为用户以及移动终端设备提供高速率、多种类的无线接入业务，同时光载无线系统结构简单，易于布置和扩展，从而降低了安装和维护的成本．基于ROF技术的智能小区可实现以下的业务：提供高清的体育、综艺、电影等丰富多彩的节目以及预定或点播各类节目；通过有线电视上网、远程学习、实时接收股市信息和行情；通过基站对小区实现高传输速率无线信号的覆盖；通过计算机、移动电话以及居民住房内安装的家庭网关，实现对智能家电的远程控制，同时当住户发生漏电、漏气或火灾时，智能家电可向小区控制中心和用户发送报警信息；小区内安装的各种安防探头利用无线传输装置将监控的视频信号传输到邻近基站，再由基站传至小区的安防监控管理平台，实现小区全面监控；计量仪表数据采集终端根据预先设定的时间和次数对计量仪表进行抄表，并将数据自动上传到小区的水、电、气管理平台，完成计量表信息的自动采集，用户还可由小区服务器查询计量表上传的信息[8]．智能小区包含管理与设备监控子系统、安全防范系统、信息网络系统，对传输网络的性能有着较高的需求.而ROF技术利用无线电波的高频段，结合光纤实现了大容量射频信号的高速率传输和超宽带无线接入．运用ROF技术的智能小区将展现出传统智能小区不可比拟的优势，ROF技术将在智能小区的建设中发挥重要作用．【相关文献】[1]柯贤文，张伟，张志谦．光载无线通信技术及其应用分析[J]．通信技术，2011,04(44)：45-47．[2]赵建功．基于新型MZ调制器的光载射频技术研究[D]．西安：西安电子科技大学，2009．[3]雷小燕．基于OFDM信号的光载毫米波传输技术研究[D]．湖南：湖南大学,2009．[4]刘香玲．光载射频信息传输技术研究[D]．西安：西安电子科技大学，2011．[5]吴冰冰．ROF技术在网络融合中的应用[J]．通信技术，2012,10(45)：50-54．[6]孙小强．光载无线系统中的射频光传输及调控技术研究[D]．北京：北京邮电大学,2012．[7]曹东亚，宁提纲，李晶．ROF系统中毫米波生成技术的研究[J]．光纤与电缆及其应用技术．2010,4：4-7．[8]程远，胡倩倩，胡光宇.光载无线通信技术在智能小区系统中的应用[J]．电力系统通信，2013,243(34):21-25．。

（作者单位：铁法能源公司晓明矿）◎崔明浩智能视频监控技术在煤矿安全生产中的应用一、视频监测系统应用煤矿生产中的作用和意义1.视频监测能够及时发现安全问题。

煤矿生产关系到煤炭企业的安危，要全面做好安全管理，才能避免出现意外事故，更好地维护开采人员安全。

视频监测监控系统在煤炭生产中发挥着非常重要的作用，能够及时发现生产中存在的问题，避免出现安全责任事故。

一般来说，视频系统能够对地面、井下两部分进行整体监测。

系统能够通过地面服务器，对地上情况进行监测，通过全面的信息采集，对各种信息进行分析和处理，再通过网络传输的形式，把有用的信息进行传输，到达指定的井上监控指挥中心，再通过科学的技术数据分析，对煤矿井下各种情况进行预报，使操作更加规范，能够科学合理的做好全面的流程控制，有效保证煤矿井下工作人员安全，为他们创造良好的安全工作环境。

视频监测监控系统井下部分需要及时对信号或信息进行采集和监控，把握好煤矿井下环境，根据井下可能会出现的安全生产问题，做出及时的危险因素预测，特别是环境温度、瓦斯浓度、粉尘浓度、一氧化碳含量、通风机风速等的控制，通过参数对照，对生产环境做好准确监测监控，发现数据异常，则能够快速反应，保证了井下人员安全。

2.能够全面提高安全管理效果。

煤矿生产是一个复杂的流程，需要各个部门协调配合，各级生产和管理部门对安全生产至关重要，所以说，要想全面提高管理能力，则需要通过科学精准和监测，为管理提供良好保障。

安全是煤矿生产环节重中之重，要全面保证安全，才能维护良好的生产环境。

视频监测监控系统中的预警设备，对安全生产管理起到了良好的推动，管理部门通过对煤矿井下各种监测监控设备的反应，及时发现异常信息或信号，通过地面指挥调度系统的组织，对矿井上下进行全面的指挥。

煤矿井下阴暗、潮湿环境、悬浮大量粉尘颗粒，影响了监控系统视频图像清晰度，现场的辨识度降低，随着高清晰度红外线摄像机的应用，更加自动、智能化的设备得到应用，提高了煤炭企业管理能力。

光载无线通信技术及其应用研究摘要：本文主要研究光载无线通信技术及其应用。

首先介绍了光载无线通信技术的发展背景和意义，概述了目前常见的光载无线通信技术。

接着，重点探讨了光载无线通信技术在移动通信、物联网和无线电频谱利用等领域的具体应用。

最后，总结了光载无线通信技术的优势和局限性，并展望了未来发展的趋势。

关键词：光载无线；通信技术应用；通信领域引言：随着移动通信和物联网的迅猛发展，对高速、大容量通信的需求越来越迫切。

传统无线通信技术在满足这一需求上已经遇到了一定的难题，而光载无线通信技术作为一种新兴的通信技术手段，具有高速、低延迟和大容量的优势，成为了解决当前通信需求的热点研究领域。

1.光载无线通信技术的发展背景和意义1.1传统无线通信技术的挑战与问题传统无线通信技术在现有网络环境中面临着一系列的挑战和问题。

首先，由于电磁频谱资源的紧缺性，目前的无线通信网络频段已经趋于饱和，导致传输容量有限。

同时，传统无线通信系统存在着传输距离有限、传输速率低、抗干扰能力不足等问题。

此外，由于天气、地形、建筑物等因素的影响，在城市密集区域及复杂环境中，无线信号的传输质量易受到干扰和衰减。

为应对以上问题，光载无线通信技术应运而生，具有突破性的优势和解决方案。

1.2光载无线通信技术的优势和应用前景光载无线通信技术结合了光纤通信和无线通信的优势，具有较传统无线通信技术更高的传输速率、更长的传输距离和更强的抗干扰能力。

通过利用光波传输数据，光载无线通信技术能够克服电磁频谱资源紧张的问题，实现更高容量的通信。

同时，光载无线通信技术的通信距离可以达到几百米至几公里，满足了大范围覆盖的需求。

光载无线通信技术在无线通信领域具有广阔的应用前景。

它可以广泛应用于城市宽带接入、无线移动通信、物联网、智能交通等领域，为用户提供更高效、稳定的通信服务。

此外，光载无线通信技术还可应用于军事、航空航天等领域，提升数据传输的安全性和可靠性。

2.光载无线通信技术的基本原理和技术实现2.1 光载无线通信系统的架构光载无线通信系统是一种将光纤通信和无线通信相结合的先进通信技术。