最新刊期
      2022 年 第 卷 5 期

        光通信系统与网络技术

      • 张旭,罗鸣,杨超,贺志学
        2022(5): 1-6. DOI: 10.13756/j.gtxyj.2022.05.001
        摘要：基于多波段的光传输系统被认为是有效提升光通信传输容量的方法之一，在C和L波段的基础上，利用其他波段进行传输可以充分挖掘现有光纤网络的传输潜力，解决大容量通信网络的瓶颈问题，其关键技术及系统的实现有利于推动相关技术的产业化进程，具有广阔的经济效益。文章对当前全波段光传输技术的研究现状进行了分析和探讨，重点对S、C和L波段的性能差异进行了实验分析研究，采用C和L波段常规器件，使用偏振复用16进制正交幅度调制（PDM-16QAM）格式完成了波长范围覆盖S、C和L，容量可达到122.4 Tbit/s的40 km光传输系统实验。验证了G.652.D光纤的多波段传输能力，为进一步研究多波段光传输技术提供了实验基础。  
        关键词：全波段;单模光纤;光纤通信   
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        发布时间：2023-01-29
      • 李泳成,宗红梅,林玠珉,孟二帅,符小东,房洪莲,沈一春
        2022(5): 7-11. DOI: 10.13756/j.gtxyj.2022.05.002
        摘要：针对移动边缘计算分布式专用保护业务的部署问题，文章以最小化业务的总时延为目标，构建了整数线性规划（ILP）模型，并提出了基于轮询的高效启发式算法。仿真结果表明，与传统策略相比，文章提出的双轮询业务部署算法在有效降低业务总时延的同时，均衡了网络中移动边缘计算（MEC）服务器的负载。  
        关键词：移动边缘计算;分布式业务;专用保护;轮询   
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        发布时间：2023-01-29
      • 樊峰菊,张建勇,宋义梅,胡伟国,密术超
        2022(5): 12-17. DOI: 10.13756/j.gtxyj.2022.05.003
        摘要：针对多输入多输出（MIMO）检测算法在大规模模式数目的模分复用（MDM）光纤信道中用来补偿模式相关损耗（MDL）时，会出现计算复杂度过高、性能下降的问题，文章提出将大规模MIMO检测算法应用于光纤信道中。文章研究的算法有最小均方误差（MMSE）、共轭梯度（CG）、高斯-塞德尔（GS）、基于无穷范数的乘子交替方向（ADMIN）法和基于盒约束的优化坐标下降（OCDBOX）法。结果表明，在MDL受损的光通信系统中，OCDBOX算法表现出最好的误码率（BER）性能，但复杂度较高。而ADMIN检测算法具有次好的BER性能和较低的计算复杂度，因此在MDL受损的MDM系统中，ADMIN检测算法可以作为良好的候选方案。  
        关键词：模分复用;模式相关损耗;大规模多输入多输出检测算法;误码率性能   
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        发布时间：2023-01-29
      • 王熹,李婕,罗鸣
        2022(5): 18-23,32. DOI: 10.13756/j.gtxyj.2022.05.004
        摘要：针对空间激光通信系统高能效高灵敏度的调制问题，对差分脉冲位置调制（DPPM）格式进行研究，并将其运用在相干光通信系统中，通过仿真及实验在系统功耗、误码（BER）性能和占用带宽中找到平衡点。实验结果表明，在直调直检和相干光通信传输系统中，在相同的传输信道，相同的传输速率为1.25 Gbit/s的DPPM信号时，两者达到硬判线所需的信号路光功率分别为-36.5和-60.0 dBm。相干传输系统对比直调直检传输系统提升了约24 dB的光功率裕度。对于实现硬判线的传输目标，传输3、6、12和24 Gbit/s速率的DPPM信号需要接收端光功率分别约为-49、-47、-42和-36 dBm。论证了采用DPPM格式/相干探测能够得到更高的灵敏度及更低的误码率。  
        关键词：脉冲位置调制;高灵敏度;相干光通信;空间激光通信   
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      • 向劲松,吕心浩
        2022(5): 24-32. DOI: 10.13756/j.gtxyj.2022.05.005
        摘要：为了减小大气湍流对自由空间光（FSO）通信系统的性能衰落，文章提出了基于数字相干合成的多孔径接收方案。数字相干合成技术依靠数字相位对齐算法将不同版本的信号进行相位对齐。通过考虑每个接收孔径的相位对齐误差，推导出多孔径空间光接收机中数字相位对齐合成效率的统计模型，其可以通过Satterthwaite方法近似表示为卡方分布的线性函数。基于该统计模型，推导出合成效率的均值、方差和概率密度函数的精确表达式。仿真结果表明，该模型在不同孔径和信噪比组合方案下是有效的。文章还利用该模型比较了孔径选择系统的通信性能，所提方法在强湍流下的性能优于等增益合并（EGC）全孔径合成方案。  
        关键词：自由空间光通信;多孔径接收;数字相干合成;相位对齐   
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        发布时间：2023-01-29
      • 蒋燕,孙志峰,周智睿,孙通,饶强,殷天峰
        2022(5): 33-37. DOI: 10.13756/j.gtxyj.2022.05.006
        摘要：单个光子的探测技术能提升普通探测器的灵敏度，在测距方面有着很重要的应用价值。光子探测激光测距技术是对于在先验信息未知的情况下，从大量回波数据中提取目标的运动轨迹。文章通过模拟光子计数探测目标的回波信息，用图像处理的方法从大量的回波数据中提取了目标的运动轨迹，与目标理论运动轨迹相比，误差在5 m以内。光子探测激光测距可作为北斗导航系统的一个辅助定位模块，利用其近程定位优势解决了光缆巡线过程中由于外部环境导致的北斗终端定位不精准的问题。  
        关键词：光子探测;RANSAC算法;目标跟踪;北斗导航系统   
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        发布时间：2023-01-29
      • 王童瑶,肖纯贤,林作俊,程涵
        2022(5): 38-42. DOI: 10.13756/j.gtxyj.2022.05.007
        摘要：可见光室内定位系统是当前室内定位技术研究的热点。针对单灯定位系统中航向角获取不准确的问题，文章提出了一种基于标记发光二极管（LED）的单灯室内定位系统。该系统利用内部装有不闪烁灯珠的单个LED灯作为发送端，在实现照明功能的同时进行信息的传输；智能手机作为接收端，捕获具有明暗条纹的图像，结合投影的几何特征并经过算法处理后得到航向角，然后进一步计算得到接收端的位置。研究结果表明，在实际应用场景中，实验高度为1.75和1.45 m时，该系统能够实现6.9和6.5 cm的平均定位误差，验证了该方案的可行性和有效性。  
        关键词：单灯室内定位系统;发光二极管;几何特征;航向角   
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        发布时间：2023-01-29
      • 刘中华,龚浩敏,吴岩,张益昕
        2022(5): 43-48,65. DOI: 10.13756/j.gtxyj.2022.05.008
        摘要：传统光时域反射仪（OTDR）技术是通过背向瑞利散射功率来进行光纤检测的，在带有光中继放大的传输线路中，大多采用掺铒光纤放大器（EDFA）来补偿信号光的损耗，延长信号光的传输距离，由于EDFA在对信号进行放大的同时会产生自发辐射噪声，噪声的不断累积会使OTDR测量的信噪比快速下降，导致无法测量。文章主要阐述了相干光时域反射仪（C-OTDR）的技术原理，通过相干探测方法把探测到的信号光功率集中到中频，通过对该频率信号进行带通滤波即可滤除大部分噪声，使其能穿过EDFA不断延伸探测距离。文章同时提出采用频移键控方式来消除海缆长距离传输多级中继器级联带来的光浪涌问题，以便将其应用于海缆长距离传输系统中。通过自研C-OTDR研制，在模拟海缆多跨传输系统中，C-OTDR技术的实际测试达到3 000 km，完全具备实用条件。  
        关键词：相干光时域反射仪;海缆;中继器;动态检测范围;声光调制器;频移键控   
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        发布时间：2023-01-29

        光纤光缆技术与应用

      • 高丽,周佳琪,林勋惠,李泳成
        2022(5): 49-52. DOI: 10.13756/j.gtxyj.2022.05.009
        摘要：光纤网络是电力通信的主要承载网络，为保证其高可靠运行，运维人员需要定期进入变电站站点对网络中的光缆纤芯进行检测。然而，变电站数量众多且位置分散，这对光缆纤芯检测带来了巨大挑战。为此，文章针对电力通信光纤网络的多周期光缆检测问题展开了研究，以最小化总入站站点数量为目标，构建了一个整数线性规划模型，并提出了相应的启发式算法。研究结果表明，提出的启发式算法能有效降低运维人员进入变电站的次数。  
        关键词：电力通信;光纤网络;光缆检测;整数线性规划模型;启发式算法   
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      • 张均伟,蓝波,黄嘉庚,谢晓华
        2022(5): 53-57. DOI: 10.13756/j.gtxyj.2022.05.010
        摘要：为进一步加强光缆的运行保护，实现光缆线行区域外力破坏隐患的实时监测，文章利用瑞利后向散射和相干检测原理，设计构建了一种基于分布式光纤振动传感的光缆外破事件监测预警系统。利用相位敏感光时域反射仪（Φ-OTDR）技术，实时采集光纤振动信号，提取振动传感关键性特征，并将隐患类型发送至运维工作人员，对外力破坏隐患进行实时定位和预警。现场验证结果表明：系统能够同时检测和定位沿传感光纤的多个振动源，可以识别出多种类型的扰动信号；该监测预警系统体系完善、架构简单，对各类施工信号的识别率高达95%，实现了外破类型和精确位置的双预警，能够有效预防并制止外力破坏事件。  
        关键词：光缆防外破;分布式光纤;光纤传感;监测预警;破坏隐患   
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      • 陈杰,吕斌,刘超,刘海林
        2022(5): 58-65. DOI: 10.13756/j.gtxyj.2022.05.011
        摘要：文章为莱州湾海洋牧场海底观测网络开发了自适应可扩展的远程监控系统实现对海洋牧场环境的长期连续在线监测。针对观测网络的需求，文章建立了远程监控系统的控制模型，创新地设计出了针对海底观测网络数据海量、异构、多源和多维度等特点的通信机制以及通信协议，便于实现海底观测网络大量设备即插即用的动态管理算法，并改良了数据质量控制算法。莱州湾海洋牧场应用示范数据显示，数据丢包率低至1%，指令执行成功率达到98%，海底设备增删改时，系统可以在2 min内完成映射解析数据，同时，数据质量控制算法能有效剔除异常值，将错误率降低至0.000 81%。莱州湾海洋牧场成功应用的示范证明了该系统的性能和适用性，同时说明文章所提相关算法也可用于其他类似有自适应要求的系统中。  
        关键词：海底观测网;远程控制;数据通信;设备管理;数据质量控制   
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        发布时间：2023-01-29

        无线通信技术

      • 柳旭东,赵夙,朱晓荣
        2022(5): 66-73. DOI: 10.13756/j.gtxyj.2022.05.012
        摘要：随着第五代移动通信技术（5G）的发展以及网络架构的演进，网络覆盖的分析以及优化不仅需要考虑基站天馈系统的链路预算，而且需要结合基站覆盖区域的时空特性，从而设计出更精确的覆盖优化方案。文章提出了一种基于Q学习的自适应网络覆盖优化算法，首先采用一种基于数据挖掘的网络覆盖预测模型，通过小区天线参数的配置预测出接入终端的覆盖情况，并基于真实数据验证模型预测的准确性；其次，改进强化学习中智能体的动作选择策略，根据覆盖率设置各小区不同的优化优先级，结合贪心策略，选择出需要优化的小区及其优化参数值，有效地降低了迭代过程中陷入局部最优的概率。仿真结果表明，文章所提算法可提高优化过程收敛速度，同时对网络覆盖率的提升幅度可达到20%。  
        关键词：蜂窝网络;覆盖优化;Q学习;贪心策略   
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      • 李明,李明春,刘世超
        2022(5): 74-78. DOI: 10.13756/j.gtxyj.2022.05.013
        摘要：针对近年来电气和电子工程师协会（IEEE）802.11所定义的无线网络通信标准的全面普及，设备使用量和物联（IoT）数据激增，网络传输压力大，数据管理难，数据安全风险大等问题，基于多年的WiFi无线访问接入点（AP）管理以及数据仓库实施经验，文章实现了基于异常识别与有损压缩的无线AP数仓的构建。仿真结果表明，通过对无线AP重复性较高数据的异常识别以及有损压缩，能够切实解决网络设备重复和数据量过大导致的分布式数据仓库存储压力大及通信拥堵问题，大大降低了企业构建物联网数据仓库的成本。  
        关键词：无线访问接入点;异常数据识别;数据仓库;物联网   
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