信息载体下的光纤通信论文

摘要近年来，社会经济发展迅猛，各种新型的科学技术层出不穷，在这些新型的技术之中，计算机网络信息技术占据着主流地位，它不仅仅能够提高数据的运算和分析，还能够推动信息化、智能化的快速发展。在这样的背景下，各行各业都加快了自身对网络计算机技术的应用，构建出了独属于企业自身的自动化体系，提高了企业的市场竞争能力。下面小编整理了一些《信息载体下的光纤通信论文(精选3篇)》，供大家参考借鉴，希望可以帮助到有需要的朋友。

信息载体下的光纤通信论文 篇1：

新媒体环境下媒介经营与管理的转型

【内容提要】新媒体具有快捷方便、受众广泛的基本特点，未来将朝着全媒体方向发展。当前， 新媒体的快速发展在为媒介经营管理者带来机遇的同时， 也带来了一些挑战， 要求媒介经营管理者加快对自身的经营管理方式进行转变。

【关键词】新媒体发展环境  媒介经营与管理  转型

一、新媒体发展环境对媒介经营管理的影响

新媒体发展环境下，媒体的传播内容以及传播方式趋于多样化，例如网络论坛、博客、网站等，相比于以往的传播方式，在新颖的媒体传播形式下，不仅为受众提供了大量的信息，同时也为受众提供了各种消费咨询、个人评价等相关内容。除此之外，手机电视、手机短信等连接终端也成为媒体传播的主要形式之一。新媒体的发展重构了媒介经营管理模式，传统的媒介经营管理形式已经无法适应新媒体的变化。另外，随着信息经济时代的到来，媒介信息传播效力也大大增强，对媒介经营管理产生了重要的影响，因此必须改变传统的盈利模式、经营方式与受众服务体系，以适应新媒体对媒介经营管理变革的要求。

二、新媒体的传播特征及其对媒介经营管理的影响

新媒体带来的传播方式、传播内容以及与受众互动方式等方面的变革，对媒介经营管理带来巨大的挑战和影响，主要体现为以下方面：

（一）传播内容与形式更加多样化，信息组织者的范围进一步扩大

新媒体的出现，带来的是传播内容和形式的多样化，主要体现为两大类：一类是诸如门户网站、博客、网络论坛等以互联网为信息传播载体的新媒体，所传播的信息除了媒介经营方所提供的信息之外，还包括大众作为信息提供者提供的各种消费资讯、个人评价等内容;另一类是以手机短信、手机电视等为连接终端的新媒体。由于4G网络的普及，手机已经成为与网络融合的新媒体传播手段，除了短信、彩铃、可供点播或下载的视频和音频等信息之外，还包含了互联网能传播的一切传播信息。由于传播内容与信息的多样化，使得在新媒体条件下信息组织者的范围进一步扩大。在传统的广播、电视、杂志等媒体环境下，媒介信息的组织者主要是记者和编辑。但在由门户网站、个人博客、手机微博、网络游戏平台等新媒体构建的新的传播环境下，网站主编、游戏设计师、博客写手都成为了新的信息组织者，从而大大延伸了信息组织者的范围。

（二）传播方向具有网络化与互动性特点，传播效力更为强大

在传统媒体条件下，受众主要是信息的接受者，传播内容的提供者主要是掌握信息的提供方，他们决定了传播信息的内容。但在新媒体条件下，受众除了作为信息接收者之外，还是信息的传播者，呈现出信息传播的交互性、收发信息的异步性和接受信息的主动性等特征，从而使得新媒体条件下传播方向具有网络化的特点。比如，在互联网传播的背景下，由于受众可以通过网络留言或交谈，在线网络调查、手机短信等多种方式与信息组织者及时沟通，信息接受者可以将个人意见立刻反馈给信息源，甚至可以马上参与到信息源的信息加工中，从而使得信息具有了双向与多样的网络化互动特征。此外，与传统信息传播不同，新媒体条件下的信息传播时间与信息接收时间可以呈现不一致的特点，也就是说在新媒体条件下信息接受者可以决定自己接受信息的时间。比如，网民可以通过网络在任何时间看到一个月前的世界杯精彩射门视频。由于新媒体条件下传播方向的网络化与互动性特点，使得新媒体条件下的传播效果更为强大。在新媒体条件下，广大受众既能接收到新媒介所提供的视频、音频、文字，甚至触觉和嗅觉等五官感受齐全的信息，同时广大受众又可以参与反馈并影响作为信息源的新媒介对信息内容的再次加工，还能实现受众与受众之间、受众与媒体之间远距离、高信息量和高储存力的传播效力。因此，相对于缺乏传播效力的面对面传播时代，五官感受不全的印刷和电波媒体等传统媒体而言，新媒体条件下信息传播的效力更为强大，信息扩散面更为广泛。基于上述分析可以看出，新媒体条件下媒介的传播内容更为丰富多样，信息组织者的范围进一步扩大，新的信息组织者层出不穷;同时，受众不再是信息的单一接受者，而是信息网络化传播过程中的枢纽，承担着信息接收与传递的中介桥梁作用，并由此扩大了信息传播的覆盖面和传播效力。这些新媒体的传播特征，对媒介经营管理产生了重要的影响，要求媒介在经营过程中必须改变传统的盈利模式、经营方式与受众服务体系，从而适应新媒体对媒介经营管理变革的要求。

三、新媒体条件下媒介经营管理转型的方向

基于上述分析，媒介经营管理需要围绕盈利模式变革、运营方式转型以及与受众互动方式三大层面，来推进新媒体条件下媒介经营管理的转型。

（一）新媒体条件下媒介经营盈利模式的变革

在传统媒体条件下，媒介企业的盈利模式比较单一，主要是通过媒体运营中的广告来获得媒介所需要的现金和利润。如传统的电视媒体，主要是依赖于广告这种单一盈利模式。在新媒体条件下，由于新媒体业务的运营有时候需要跨越多种媒体平台形成新媒体业务相互融合、相互支撑的特点，而新媒体业务相互融合、相互支撑的多媒体的内容与服务的形成，往往需要来自广播、电视、路牌等传统媒体的支持，由此形成新媒体环境下的跨媒体业务运营平台。这就要求新媒体条件下的媒介盈利模式，不再是传统媒体条件下的单一盈利模式而是多种盈利模式的整合。具体而言，新媒体条件下媒介企业要围绕如下方面在盈利模式进行多元化的变革：第一，继续提供与传统媒体类似的为客户提供广告的业务经营盈利方式。比如，门户网站以及博客网站在向客户传播信息的过程中通过弹出式、背景式、嵌入式广告来获得盈利的业务发展模式;第二，对媒体经营的产品进行收费并由此形成新的盈利模式。传统的媒体经营如电视台、报纸在向客户提供诸如电视剧、新闻等信息产品时，客户本身不需要为产品支付费用。但新媒体条件下，媒介经营企业可以通过对客户的分群来建立多元化的产品支付盈利模式。如門户网站为客户提供视频服务时，除了免费的视频服务节目之外，还为客户提供收费的视频服务节目，从而建立起新的业务盈利模式;第三，在向客户提供产品服务的同时，挖掘消费者的需求，向消费者提供增值服务，从而建立基于增值服务的盈利模式。比如，新媒介在向客户提供产品与服务的过程中，还可以将媒体业务与金融服务、商业贸易等经营业务相结合，向客户提供产品订购、即时通讯等增值性的业务，从而拓展媒介企业的盈利渠道。

（二）新媒体条件下媒介经营运营方式的转型

在媒介运营方式的构成中，有三个必不可少的要素，即信息提供者、传播信息的载体、接收信息传播的受众，三者之间相互关系的耦合构成了媒介的运营方式。在传统媒体条件下，媒介经营的运营方式主要体现为以信息提供者掌控信息传播内容，通过文字、图片、音频、视频等传播信息的载体，向受众进行的单方向传播而受众被动接收信息的运营体系。在这一过程中，信息提供者占据主动地位，其运营方式更多地体现为以“内容为王”。但在新媒体环境下，媒介经营的运营方式则发生了相应的变化，集中体现为受众不再仅仅是信息的单一接受者，而也成为了信息的传播者。因此新媒体环境下媒介的运营模式要以受众的需求为主，变向受众进行的单方向传播为基于受众需求的双向传播模式，即受众不仅仅是信息的接受者。他还会通过网络论坛、BBS、即时通讯、微博等新媒介平台对接收的信息进行进一步地传播，从而对信息提供者传播的信息进行二次甚至多次的扩散性传播。因此，新媒体环境下媒介经营的运营方式更多地体现为“受众为王”和“媒介平台为王”的特点，新媒体环境下媒介平台的价值在受众扩散性传播的条件下呈现出几何级数的增长模式。基于此，媒介运营方式就必须从传统媒体条件下以作为信息提供商的客户为重心的运营方式，转型到新媒体条件下以受众为核心、信息提供商和媒介方作为辅助对象的运营方式，从而实现新技术条件下媒介经营模式的转型和媒介运营效率的提升。

（三）新媒体条件下对受众服务与管理方式的转型

基于上述对新媒体条件下媒介经营方式的转型分析中可以看出，在新媒体条件下受众已经从信息的被动接受者过渡到信息的主动接受者与传播者的双重角色定位。这就要求媒介经营管理者对受众服务与管理方式进行相应地调整，从而适应新媒体条件下受众角色的变化，并实现媒介经营传播效益和经济效益的最大化。为此，媒介企业要围绕如下方面来构建对受众服务与管理方式的转型：第一，基于新媒体条件下受众群体特征的变化，为受众群体提供更丰富的产品和增值服务。在新媒体条件下，受众群体在年龄上越来越年轻，尤其是随着网络、手机、博客等新媒体平台分离出了更为年轻的用户群体，大多是“80 后”“90 后”，他们有着不同于传统媒体条件下年龄层次较大的受众群体不同的需求特征，他们的生活节奏更快，工作与生活并没有严格的分离，同时互联网已经成为他们消费、生活、休闲的重要平台。基于此，媒介經营过程中，就必须考虑他们多样化的需求，为新媒体条件下更为年轻的用户提供更为多样、丰富的产品和具有针对性的增值服务。第二，基于新媒体条件下受众双向传播的特点，为受众提供主动传播信息与咨询的平台和空间。如前所述，在新媒体环境下，受众正从被动接受者转变为主动选择者，甚至是内容制造者和主动传播者。在新媒体条件下，一方面受众作为信息的接收方要接收来自信息提供者通过媒介平台提供的各种信息、咨询以及广告服务等产品;另一方面，新媒体条件下受众还作为信息的传播方，主动地将接收而来的信息通过即时通讯、博客、微博等新媒体平台在受众之间进行互动传播。因此，媒介经营过程中就需要主动地向受众提供有助于传播信息与咨询的平台和空间，从而满足受众作为信息提供商的角色需求。

四、结语

新媒体形态的出现及其新的特征在媒介经营管理方面带来了非常深远的影响。媒介经营管理的新模式，体现了未来媒介经营的方向。首先，新媒体传播中便携的卫星发射设备和广泛覆盖的网络，使得建立虚拟的新闻编辑室成为可能。在这一新的传媒组织结构中，工作人员不需要在同一个地点、同一座城市工作，仅仅通过使用卫星通信、光纤通信和高性能的计算机，传媒组织的工作人员就能协同工作、共享资源，甚至共同编辑内容。新闻编辑或制作人可以坐在任何一个联网的工作台前观看或控制其他联网工作台上的内容，无论这些工作台位于何处。新媒体能大大促进媒体产业的发展，保证信息的即时性、高速性和快捷性。其次，在传播方式上，“以受众为中心”是大势所趋，信息的发布者不能仅仅局限于专业媒体，双向互动才能促使媒体发展得欣欣向荣。受众不应该只是一个被动的信息接收者，同时也应该是一个主动的选择者，甚至是内容制造者和主动传播者。在这种模式下，媒体可以更好地为受众制作出他们想要的内容。

参考文献：

[1]刘雨微.新媒体发展环境下媒介经营管理转型研究[J].传播力研究，2018，2（31）：111.

[2]苟斯乔.新媒体环境下媒介经营管理的变革[J].新闻研究，2016，7（21）：107.

[3]李娟.新媒体及其对媒介经营管理的影响[J].北方经济，2008（18）：19-20.

[4]刘秋民，谢爱英.论新媒体对媒介经营管理的影响[J].新闻战线，2015（20）：63-64.

[5]吴荻.媒介融合环境下电视媒介的经营管理[J].新闻世界，2011（12）：122-123.

作者简介：许敏，南京理工大学传播学硕士研究生

编辑：长  青

作者：许敏

信息载体下的光纤通信论文 篇2：

计算机网络技术在电子信息工程中的实践探讨

摘 要 近年来，社会经济发展迅猛，各种新型的科学技术层出不穷，在这些新型的技术之中，计算机网络信息技术占据着主流地位，它不仅仅能够提高数据的运算和分析，还能够推动信息化、智能化的快速发展。在这样的背景下，各行各业都加快了自身对网络计算机技术的应用，构建出了独属于企业自身的自动化体系，提高了企业的市场竞争能力。

关键词 计算机网络技术 电子信息工程 实践应用体系

1 网络计算机技术的重要性

电子信息工程对于推动我国的社会发展来说，有着不可替代的重要责任与使命，尤其是近些年来，我国公民的物质生活水平不断提升，对各行业的要求与日俱增。所以各行业都加快自身智能化自动化的体系构建，提高生产能力和生产质量，以满足社会的发展需求，而网络计算机技术能够推动我国互联网的稳定开发，帮助各行业的信息化体系构建，无论是在城市还是在乡村，覆盖范围十分广泛，并且随着计算机技术的不断优化和升级，电子信息工程覆盖面积越来越广，在国防通讯等领域都有着广泛的应用。所以必须高度重视网络计算机技术，明确其重要性，这样才能够将其优化并且融入到电子信息工程之中，为各行业的稳定生产以及公民的日常生活带来极大的便利，从而将网络计算机技术的重要作用发挥出来，推动我国社会的稳定发展。[1]

2 计算机网络技术的基本功能

2.1 信息的传递

为了方便数据采集，我们通常采用网络技术来达到一定的效果，这样可以节省时间，提高数据的准确性。为了实现双赢，实现广域通信，需要为不同城市的单位和企业提供一个基于计算机网络的信息交流平台。传输网络信息平台应通过以下方式实现同轴电缆传输线和卫星信道，形成各种频段的信道。计算机网络的应用主要通过光纤通信来实现，可避免噪声干扰，提高信息传输质量，电缆是广域网网络计算机的主要组成部分。卫星通信网的使用具有一定的优势，它可以实现外部接收站与地面信号的连接，大大缩短了信号传输的距离和高度，提高了通信质量。分析计算机应用网络信息技术在我国电子信息科学技术事业中的广泛应用，提高我国电子信息产业技术创新与产业改革的应用能力，这已成为我国电子信息产业技术科学研究的一个重点。从广义上看，计算机应用网络信息技术的快速发展极大促进了我国电子信息科学技术的快速发展。

在无线串行数据通信中，通信数据双方必须保持有一个高度的沟通协作，并且每个数据包的传输速率、位置的持续时间和时钟间隔必须相同。与电话通信类似，在数据通信过程中，发射机和接收机也要解决同步问题，当下有两种常见的同步技术。

由于双方实时同步发射机和接收机，将整个实时进位控制字符组实时单元组合，作为一个基于实时同步单元的分组使用来进行数据同步传输，并且实时单元组所附加的比特非常小，因此这种实时同步控制方法通常只能够适用于各种类型高速数据同步传输中的通信控制系统，例如计算机与模拟计算机之间的实时视频通信数据不能实时同步传输。此外，在双方实时同步控制数据通信中，双方的同步通信控制时钟必须严格认证保持实时同步，同步控制進位字符或单个进位控制字节的实时同步使用，仅仅只能适用于双方实时主机同步控制对方主机接收数据时的帧，仅确保接收器接收的每个位与发射器的位匹配。

2.2 安全问题

现阶段，网络中最不确定的因素来自系统漏洞和破坏犯罪电子信息的管道。计算机通信网络安全技术的广泛应用确实是一种预防回避重大信息传输风险的有效做法，信息数据传输一旦在一个信息传输系统中遭遇到重大危险，应立即采取行动，此外，防火墙技术可以广泛用来有效防止危险信息的传播。

2.3 设备研发

电子信息领域设备的研发与计算机网络技术密切相关，电子信息技术项目是该项目的重要组成部分。例如，工作人员在工作中选择使用专业计算机普通网络线路技术时，首先一定要正确了解普通网络线路和其他专业网络线路的基本区别，以及计算机网络技术如何对专用线路进行加密。

随着现代信息网络技术的不断发展提高，基于现代计算机电子网络工程技术和信息网络技术的现代电子网络设备也在不断发展。无论是什么样的现代电子网络设备，它都高度依赖于现代计算机电子网络。因此，要求广大计算机技术工作者充分掌握现代信息网络工程建设的基本特点，并掌握计算机电子网络的一般功能分层结构规律，结合信息技术进步发展的新技术形势，建立起一套比较长期的管理机制，从而为经济发展打下一定的基础，为市场规范化提供良好的条件。

3 电子信息工程概念

电子信息工程是近些年来的一个新兴行业领域，其一经出现就迅速占据了大量的市场，有着极其广阔的市场前景。电子信息工程，利用计算机信息化技术、数据处理技术等现代化的信息技术能够完善自身的应用体系，对电子信息进行科学的控制和把控，能够实现高效率的信息处理和传递，所以对于各行业的发展来说，都有着不可替代的重要作用。尤其是在电子设备的研发以及信息化系统的设计过程中，电子信息工程能够起到突出的贡献，以电路知识为基础，计算机网络技术为框架，综合多学科的知识和理论研究进行，最终形成一门综合性很强的信息学科。由于其内部涉及到的知识较多，知识体系较为复杂，导致该门学科的研究需要大量的时间进行深入的了解，发展起来相较之于其他行业，存在着一定的困难，但是随着社会的飞速发展，电子信息工程行业的专业人才逐步攀升，各大高校也投入了较多的师资力量，构建该学科的教学系统，向社会各界稳定地输送人才，再加之社会各行业对电子信息工程的青睐和关注，导致该行业的发展速度不断攀升，已经成为了当代的主流工程领域。

4 电子信息工程存在的问题

4.1 人才不足

电子信息工程行业，虽然近些年来备受社会各界的广泛关注，使其发展速度不断攀升，但是毕竟是近些年来的一个新兴工程领域，自身的专业团队构建并不是十分完善，也没有完善的人才培养机制，导致社会上人才的缺口仍然十分庞大。虽然近些年来，各大高校和职业学院都加快了电子信息工程专业的教学体系完善，推动其教学模式发展，向社会各界稳定的输送专业人才，弥补社会上的人才缺口，但是由于体系构建并不是十分合理，难免与时代脱轨，培养出来的人才虽然具备相应的专业知识基础，但是并不具备一定的技术经验，在走向社会的过程中仍然需要进一步的学习，无法立刻发挥自身的重要作用，导致电子信息工程的发展受到一定的制约。[2]

4.2 网络环境混乱

虽然网络的普及为电子信息工程的发展带来了巨大的便利，能够吸引社会各界更多的关注，从而推动自身的快速发展，但是网络安全问题也是困扰着电子信息工程发展的重中之重，由于现如今网络环境较为复杂，电子互联网发展的速度较快，相应的监督管理机制虽然正处于快速构建的状态，但是与时代发展的步伐相比较仍然稍显落后。所以现如今网络环境并不是十分安全，导致电子信息工程的发展受到了一定的制约。就目前的网络信息状态来看，大量的信息鱼龙混杂，良莠不齐，很难辨别信息的真假，这些信息很有可能对我国青少年或者是从业人员造成一定的影响，从而使得电子信息工程的行业评价下降或者产生一些负面的影响。其次电子信息工程发展的时候，很有可能出现网络诈骗或者是信息丢失的情况，这也是制约工程领域发展的主要因素。

5 电子信息工程实践分析

5.1 信息传递的媒介

信息的传递需要一定的载体，纵观人类发展史，信息对于时代的进步有着不可替代的重要作用，它能够保证时代的稳定进步，可以说掌握了信息就掌握了时代发展的钥匙，早在几千年以前，我国就有着烽火传递信息的模式。凭借信息来实现自身发展经营的目的，相比较于传统古代的信息传递方式，当代的信息传递模式得到了巨大的进步，从最开始的纸质传输到现在的电子传输，信息传递的速度和质量都在大幅度的攀升，信息技术和计算机技术也在蓬勃的发展，我们能够第一时间接收到全国各地乃至全球的信息，这些信息的数量庞大，传播速度极快，也是信息化新时代的主要特点之一。电子信息工程就是借助新型的计算机技术和信息数据处理技术，实现了各种数据的良好转化。这样不仅仅能够保障数据传递的质量，不会出现纸质文件磨损丢失的问题，还能够加快数据的传播速率，使信息的时效性最大限度的激发出来。除了数据以外，信息传递还能够传递音频、视频等动态信息，这样能够更好的把控不同时间、不同地域的信息情况，从而做出正确的时代发展判断，为自身的发展打下坚实的基础，同时也能够将信息资源的利用效率提到最大化。并且信息传播速度的加快，能够使得信息的安全性进一步得到提高，打破了地域上和空间上的限制，可以说只要互联网的发展处于一个良好的状态，那么信息交流将不再存在束缚，能为电子信息工程的发展提供信息支持。[3]

5.2 实现资源共享

电子信息工程的基础就是网络计算机技术，通过对这些技术进行科学的分类和应用，构建一个完善的技术发展平台，能够更加科学的对信息进行获取和处理，从而推动信息系统的构建，该行业的发展已经逐步的融入了社会各行业的生产体系构建之中，基本上实现了各行业的有效串联和资源共享。这些应用都为推动各行业的融合做出了贡献，同时也为我国社会经济的发展打下了坚实的基础，而且随着信息化技术的不断发展网络信息传播的速率不断加快，在这样的时代背景之下，大量的信息成为了各行业发展的基石，为各单位各企业的改革打下了良好的基础，各大单位都可以对资料进行资源共享，根据自身所需所求下载相应的资料文件，为自身的发展谋求完善的理论知识支持。

5.3 网络安全的重要性

随着网络技术的普及，信息化的覆盖范围不断扩展，这些都为互联网的发展打下了坚实的基础。但是网络的快速发展也带来了十分重要的问题，那就是网络环境安全问题，虽然如何保障网络安全是当代发展的重要研究课题，但是其研究的速度明显无法跟上互联网传播的速度，由于社会各界对信息的需求与日俱增，网络信息的繁杂无疑为社会经济的发展带来了机遇，但各种良莠不齐的信息，很有可能影响青少年思想的健康发展，对社会产生一定的危害。除此以外，快速发展的电子信息化技术推动着电子商务的出现，个人的信息隐私以及交易资金的安全也逐渐的出现了被窃取的危险。个人信用体系的不健全，导致电子商务交易的过程中很容易被不法分子抓住漏洞加以利用，形成诈骗等犯罪现象，侵吞个人私有财产。但是电子商务交易仍然是時代发展的主流趋势，所以必须完善网络安全规范，加强安全保障体系，这样才能够保障信息的真实性和正向性，同时也能够为电子商务交易增添一些便利。

5.4 电子设备开发

电子信息工程的发展需要应用先进的电子信息设备和先进的信息技术支持，这样才能够推动自身的稳步前进，为了满足时代的需求，所以需要不断地进行信息工程设备的研发。例如智能化工程技术新型检索系统、智能电子机器人等等，这些都是电子信息工程发展的重要基石，虽然这些技术与日常生活有着一定的距离，但是仍然在不断融入到日常的生产生活之中，例如人工智能、智能网络通信技术、信息检索软件等等，这些都为日常的生产与生活增添了便利。可以说互联网的发展离不开技术和硬件设施的支持，由于时代的快速发展，各行业的发展以及公民的日常生活都为信息化工程增添了新的要求，所以网络技术必须不断的进行开发应用，促进电子设备的更新换代，这样才能够推动电子信息工程不断的优化发展满足时代的要求。[4]

6 结语

综上所述，电子信息工程的应用，对于推动我国互联网的发展来说有着极为重要的作用，而且互联网技术的发展为各行业的现代化生产体系构建和智能化体系构建提供了基础。因此必须高度重视计算机网络技术对于电子信息工程的推动作用，需要加快计算机网络技术的研发，只有这样才能够提高社会的发展速度，为保障我国的稳定发展打下坚实的基础。

参考文献：

[1] 谢琳.大数据时代人工智能在计算机网络技术中的应用探讨[J].科技风，2021（30）：86-88.

[2] 段聪影.计算机网络技术在信息工程中的应用[J].电子技术，2021（10）：98-99.

[3] 许珍珍.学业水平考试背景下中职计算机网络技术教学应对策略[J].现代职业教育，2021（44）：64-65.

[4] 李宏亮，盖兴杰，李璐.计算机网络安全技术的影响因素与防范措施[J].电子技术与软件工程，2018（24）： 188.

作者：王春山

信息载体下的光纤通信论文 篇3：

降雨对激光通信传输的影响研究

DOI：10.13800/j.cnki.xakjdxxb.2016.05

13

收稿日期：2016-03-13责任编辑：李克永

基金项目：国家自然科学基金青年项目（21204072）；国家重大专项子课题（2011ZX06004009）；陕西省教育厅科研计划项目（2010JK691）

通讯作者：杨庆浩（1977-），男，江苏赣榆人，副教授，硕士生导师，Email：yangxjtu@hotmail.com

摘要：从理论研究和实验研究2个方面总结国内外有关大气中激光传输的研究进展，重点分析了降雨气象条件下对激光传输过程的影响。研究结果发现模拟仿真法在研究激光在大气中的传输时，一般采用常用的经验模型，该模型不具有普适性。雨场模拟实验中，设备产生的降雨在空间分布并完全不均匀，造成了两波段激光衰减系数实验值与理论值的误差。利用公式计算分析时，由于忽略了水汽吸收、雨滴散射等因素，从而使数据具有局限性。通过对理论模型仿真、模拟实验环境和数值计算与公式推导这3种实验方法的对比分析，提出了进一步改进有关降雨时激光通信实验研究的思路。关键词：激光传输；降雨；激光通信；雨滴谱分布；衰减

文献标志码： A

0引言在低层大气中主要有氧、氮、氦、氩和氪等比较稳定的大气成分，还有二氧化碳、二氧化硫、臭氧和水汽等。大气分子的扩散、离解及各种光化学作用使高层大气中出现臭氧层，有些成分会分解为原子状态（像氧、氮等原子），各种大气成分含量会随着高度不同而发生变化，还有其他悬浮颗粒如大气中的云、雾、尘埃等固态或液态颗粒。空气中存在的颗粒、原子和分子都会对光信号的传输产生不同程度的影响。激光作为一种新型光源，具有普通光源无法比拟的4个特性，即单色性好、方向性好、相干性好和亮度高，其能量可以有效地进行远距离传输，激光通信即是利用这一特性进行信息传输的模式。按不同的传输介质，激光通信可分为2种形式：大气激光通信和光纤通信。光纤通信即以光纤为传输媒介，光波作为信息载体的一种通信模式。近年来发展速度极快，应用面也极为广泛，是世界新兴技术的重大突破。大气激光通信利用激光作为载波进行信号传输，以空气作为传播媒介进行图像、数据、语音等信息的双向信息传输，结合了光纤通信和微波通信2方面优势，具有容量大、极高的数据传输速率、免受电磁干扰、极高的保密性等优点，因而广泛运用于军事、医学、工农业等领域。现代海战的主要作战方式为舰船编队作战[3]，无线电通信是当前采用的通信手段，其优点是传递距离远、数据传输快，但保密性差是其致命缺陷，易被敌方干扰和窃听，甚至己方的无线电设备之间也会产生相互干扰。相比之下，激光通信具有以下优势：一是激光无线通信的传输媒介为红外波段的不可见光，光束极细，所以几乎不可能被截取；二是激光不受电磁波的干扰，激光通信设备之间也不会相互干扰。因此，采用大气激光通信，舰船间通信的保密性可以得到极好的保障。但激光相对无线电来说，穿透能力较弱，在大气中传播时经常会被气溶胶、烟尘、分子以及降雨等吸收和散射，产生线性和非线性效应[1-2]，使激光的传输受到不同程度的衰减，即所谓的衰减效应。另外，大气层中空气密度的无规则的漩涡运动还会对激光的传输产生影响，即湍流效应。激光在大气的传输过程中，其频率、光强、相位和传播方向等都会发生相应改变。相对于其它几种情况而言，降雨是最为常见的一种天气现象，它对激光信号产生的衰减，严重的还会中断无线通信的链路。为了使激光通信在大气环境中更好地应用，研究激光在降雨中的传输特性具有十分重要的意义。在前期研究工作中，回顾了影响激光传输的主要因素和常见的雨滴谱分布，主要总结了在降雨条件下几种不同的典型的实验方法，并进行对比分析，从而提出进一步改进实验研究的思路。

1激光传输的影响因素理论回瞻1908年，由德国物理学家G.Mie提出了关于波在介质中传播的理论—Mie散射理论。从20世纪40年代起，国内外对雾、霾、云、雨等各种颗粒随机分布的尺寸、形状、物理参数、沉降速度等进行了广泛的研究，并取得一定成果。1945年，Anhur C larke提出了在自由空间中进行光信息通信的设想[4]。因为器件受限，直至20世纪70年代初，美国才开始进行相关研究，世界上第一个光学空间通讯实验终端在70年代末设计完成。之后，欧洲、日本等国家也相继展开了研究，如美国的ACTS计划也对此进行了大量的理论研究和实验，从1995年起每年均召开有关的学术会议，对其研究成果进行交流探讨和总结，并取得了可观的研究成果。

1.1雾滴特性理论雾滴由漂浮在空气中的大量小型水粒子组成，其半径一般在1～60 μm之间，且随温度的改变而发生相应变化。文献[5]中研究结果显示：在雾的消散过程中，其尺寸分布趋向于小粒子，粒子谱在接近消失时很宽，形成过程则相反。大多数研究者认为，雾滴谱的幂分布函数模型只适用于雾初形成的十几分钟内，对于稳定状态的雾滴，需用其他函数模型进行描述。1968年，霍格（Hogg）和朱氏（Chu）[6]提出，当雾滴处于稳定状态时，用修正函数Γ描述，此函数分布的优点是能够提供大部分雾滴的分布，缺点在于函数关系式中的一些常数需要通过实验来测定。Mallow[7]通过使用雷达确定了雾滴的尺寸分布，并结合实验中的单次散射理论和得到的雾滴分布函数，研究了激光脉冲的前向衰减和后向散射特性。文献[8]中也介绍了测量雾滴分布的相关技术。

1.2霾粒子特性理论霾是一种非水成物组成的多分散气溶胶，即悬浮在大气中的大量盐粒、烟粒或微小尘粒的集合体，其粒子尺寸在0.01～10 μm之间。1958年，Junge[9]在德国实验测量得出了霾粒子幂指数律谱分布函数模型。1965年，Friedlander和Pasceri[10]在美国巴尔的摩对大量霾进行了取样研究，从而发现粒子范围在0.2～20 μm的变化规律。20世纪70年代，Noll和Pueschel[11]在西雅图测量了该地区气溶胶的尺寸分布，并计算了气象视距及衰减系数。

1.3云滴特性理论云层散射及其消光特性的研究相对较成熟。通常情况下，中、低云的成分大多是水滴，散射及消光特性和雾极为相似，高云的成分多为冰晶，散射和消光特性区别较大。Weickman，Diem和Warner等人分别对云滴浓度、尺寸做了详细测量研究；1967年，Carrier等建立了主要云滴谱的尺寸分布模型，在红外光及可见光计算了散射、消光系数。

1.4降雨特性理论由于降雨时间和地域的不确定性，国外的研究人员基于降雨特性的研究提出了几种雨滴谱分布。雨滴谱是指在降雨率一定的情况下，不同尺寸的雨滴在单位空间体积中的分布状况。一般地，雨滴谱分布呈指数分布。

1）LP雨滴谱分布。Laws和Parsons研究出了LP雨滴谱分布[12]，测量了在降雨率不同的条件下，不同雨滴直径范围之内，雨滴的体积占总雨滴体积的百分比。体积分布为m（D），直径间隔为dD，单位体积内的雨滴谱分布如式（1）

N（D）dD=14R·m（D）dD6π·D3·V（D），

（1）

其中R为降雨率，mm/h；V（D）是直径为D的雨滴降落末速度，m/s.

2）Palmer和Marshall等1948年在LP雨滴谱实验基础上提出了一个负指数模型[13]，即MP雨滴谱分布函数，如式（2）

N（D）=N0e-λD，

（2）

其中N0=1.6×104（m-3·mm-1）；D（mm）为雨滴的等效直径，λ=4.1R-0.21（mm-1），R（mm/h）为降雨强度。MP谱分布函数符合一般雨滴谱的特点，然而对于强度较大的降水，则误差较大，在雨滴的小滴和大滴段尤为明显。MarshallPalmer雨滴谱分布模型表达形式较简单，从而被广泛应用。

3）Gamma雨滴谱分布。1984年，Ulbrich等人[14]提出用Gamma分布来描述雨滴谱，Gamma谱分布是在MP分布谱中引入一个形状因子，对各类降水量都适用，如式（3）

N（D）=N0Due-λD.

（3）当u=0时，为MP分布；当u<0时，曲线向下弯曲；当u>0时，曲线向上弯曲。该雨滴谱分布对大多数降雨都符合，但形状因子μ的参数估计较为复杂，若估计不当会对Gamma雨滴谱分布的拟和造成大的误差。

4）Joss雨滴谱分布。Joss等人用雨滴谱仪对雨滴尺寸进行测量，于1967年研制出了雨滴测量器，统计出暴雨和毛毛雨的雨滴谱分布JT和JD.它们的方程与MP函数分布相同，而参数略有不同。Joss分布常用于计算各种传输常数，特别是传输常数随雨滴谱分布变化的研究中。以4种雨滴谱分布为常用模型，还有其他形式的雨滴谱分布模型（但都不经常使用或只能在一个非常局限的范围内使用）。基于雨滴谱的多样性和区域性，很难对雨滴尺寸的分布进行定性的描述。

2对激光传输的影响研究实验G.Mie基于降雨对激光传输特性的影响，于1908年提出了介质中的颜料粒子对光进行散射的理论——Mie散射理论[15]。直至1960年，Rozenberg对大气中光散射的初期发展进行了较详细地总结。E.J.Mccartney于1976年针对大气分子和霾、雾等粒子对光的散射特性进行了研究。在1978年时，A.Ishimaru提出了波在离散随机介质中如何传输的问题[16]。目前常用的理论和方法均基于以上实验的研究结果，下面对这些实验方法进行一一阐述。

2.1理论模型仿真郭婧、张合[17]等人于几何光学散射理论和夫琅禾费衍射的基础上分别建立了雨滴对波段为532和1 064 nm 2种激光的传输衰减模型，并通过对这2种不同波长的激光在降雨量不同时的衰减特性分析以及实验室模拟不同直径的雨滴，通过测试2种不同波长验证了该衰减模型的准确性。结果表明，波长为532 nm的绿激光透射率高于1 064 nm的近红外激光束，该结论为绿激光在降雨条件下应用于探测系统提供了有效的实验依据。刘西川[18]等人为进一步确定降雨对激光在大气中传输的衰减影响，考虑到雨滴的非球形效应，建立了雨滴的近似椭球模型，利用射线追踪并计算了群雨滴在近红外和可见光波段的散射及衰减特性，分析讨论了降雨强度和不同雨滴谱分布对近红外波段激光和可见光传输衰减的影响。模拟结果显示，不同雨滴谱分布的群雨滴的散射能力从小到大依次为JT，Gamma，MP和JD分布；激光衰减程度与降雨强度及雨滴数密度有关，雨滴数密度越小，衰减越小。该结论对于准确地评估降雨对激光传输产生的影响有重要价值，有助于改善激光传输、激光通信和测风等方面的应用。实际降雨中往往伴有不同程度对激光的传输产生衰减作用的气溶胶。下一步研究应加入这一因素，得到更精确、更符合实际的激光传输衰减模型。高国强[19]对降雨的物理特性做了详细描述，基于微粒散射理论和雨滴特性，仿真分析了微粒散射光强空间分布的规律和衰减效率因子随微粒尺寸的变化特性，并成功推导出了降雨时常用的雨滴尺寸分布模型的衰减理论计算，结合实际使用的经验模型，使用Matlab仿真分析了MP，Joss以及其他2个尺寸分布模型的衰减系数随降雨率的变化情况。虽然对气溶胶的物理特性做出了详细的阐述，但由于缺少大量实验数据，实际操作比较困难。另外，在讨论衰减效率因子时，未考虑到激光波长对其产生的影响。

2.2模拟实验环境沙炎军[20]为了得到激光在雨中传输衰减的实验数据，进一步分析比较532 nm绿光和1 064 nm红外光在雨中的传输特性，建了一个模拟雨场的棚，运用水泵输送水来模拟实际降雨，通过调节阀门开关选择相应的水管和喷头，从而控制喷洒水滴的大小和降雨强度，使喷出的水滴直径从小到大依次变化，分析不同降雨率下激光雨场传输的影响。实验分别记录下波长为532 nm和1 064 nm的激光在不同降雨率R下的实验数据，并结合Bouguer指数衰减定律求出2种波段激光在不同降雨率下的衰减系数β1和β2.模拟雨场实验表明，在降雨率较小时，两波段激光的雨场衰减差异并不明显，随着降雨率R增大，水对1 064 nm的红外激光吸收更为严重，对532 nm的绿激光吸收相对较小，因而在降雨率较大时，波段在1 064 nm的红外激光的透射率小于532 nm的绿激光。由于模拟雨场实验棚的长度方向距离较短，降雨范围较小，从而使实验的测量结果具有局限性，但在一定程度上证明了2种波长的透射率随降雨率的变化情况。

2.3数值计算与公式推导柯熙政等人[21]基于Joss雨滴谱分布和Mie散射理论，分析了不同波长和粒子尺寸对激光散射产生的影响，计算了粒子尺寸和衰减效率因子的关系，推导出了光波在稀疏分布雨中的衰减公式。从数值计算结果可以看到，大粒子雨滴各个方向的散射光强明显小于小雨粒子的散射光强；前向散射光强随粒子半径的增加呈增长趋势。这就解释了实验中的现象：激光信号在大雨中的衰减小于在小雨中的衰减。这个现象与人们通常所认为的大相径庭，但由于仅考虑了粒子的尺寸分布这一因素，未加入对雨滴的散射的研究，因此数据具有局限性。朱耀麟等[22]在Weibull雨滴尺寸分布模型和Mie理论的基础上，分析了不同尺度的粒子对衰减效率因子的影响和对激光的散射作用，推导出了单球粒子对光波的衰减公式，同时也进行了部分仿真。数值计算结果显示，小粒子的前向散射光强比大粒子更大更集中，在雨中传输时，衰减系数在小雨中较大，中、大雨中时较小。实验结果与实际比较相一致，为激光通信的应用提供了有效的理论依据，但在多种天气情况下[23]，激光的传输特性还需要更进一步的研究。王旭等[24]将海口市连续10年的降雨统计资料进行整理分析，研究了该地区降雨对无线激光通信设备的影响。分析了海口市降雨对光链路传输产生的影响，对光链路功率余量、最大通信距离及误码率进行了计算和研究。结果表明，降雨严重影响了通信系统的通信距离和时长。该结果为海南市以及类似气候条件的地区提供了建立大气激光通信系统的理论依据。无线激光通信在充分体现其优越性的同时也有很大的局限性，大气对它的影响也是一个重要的原因。在仅考虑降雨条件时，若要保证全天候通信，则至少需70 mW的发射功率。

3结论采用模拟仿真方法研究激光在大气中的传输时，一般采用常用的经验模型，不具有普适性，对一些特殊的模型，需要进行大量实验补充修正，使其适用该地区雨滴谱分布。另外，在研究激光受气溶胶影响的单一效应影响，容易忽略粒子尺寸等其他影响因素，存在些许误差，下一步应开始研究多效应相互耦合及多种效应共存情况下，大气与激光相互作用的机理。在532 nm绿激光和1 064 nm红外激光模拟雨场衰减系数β1和β2实验值均与理论值β存在一定的误差，原因主要是实际降雨的雨滴尺寸分布与实验设备产生的降雨的雨滴尺寸分布存在较大差异，在降雨衰减理论分析中选用的是MP负指数模型来计算的，能较好地描述实际雨滴尺寸分布，另一个原因是实验设备导致的降雨在空间分布上存在较大的不均匀性，因而造成了两波段激光雨场衰减系数实验值与理论值的误差。在分析降雨对激光的传输影响时，不仅应该考虑雨滴的吸收和散射，还应考虑降雨产生的水汽作用，水汽对其相应吸收波段上的激光的吸收作用会加剧降雨对激光传输的衰减。由于水汽分子对各不同波段的吸收程度不同，从而使激光在雨中传播时衰减随波长的变化更为复杂，呈振荡情况。对于在大气窗口区的激光（如3～5 μm，8～12 μm，可见光波段）的激光，水汽吸收作用较微弱，所以在大气窗口区，衰减随波长的变化较小。激光通信在实际生活中的应用非常广泛，就目前中国通信领域来说，发展最快也最活跃的当属移动通信，移动业务使用量的不断增加，对无线网络的带宽和容量要求也越来越高，激光通信系统具备的自身优势，可提供对该问题的解决方案。大气激光传输还可应用于闭路电视系统中，它可直接传输声音及图像，而且不需要架设电缆，摄像系统可在以前无法实现的位置安装，相比传统方式具有极大优越性，不仅节约成本，而且相对加快了工程进度。21世纪是科技迅速发展的时代，光电技术突飞猛进，光纤通信由于自身存在局限性，在实际中的应用显得越来越不足，大气中的激光传输技术必将有很大的发展前景和提升。在了解和掌握了激光传输规律的基础上，需要进一步研究更大限度地减小降雨对激光传输的影响，这些研究不但具有重要的学术参考价值，而且在商业通信、军事及气象等方面都有重要的应用前景。激光通信技术避免了影响建筑、交通等不足，且安全性能相对较高，对环境没有危害，所以随着技术的不断完善，激光通信技术将会取代光纤通信技术，在通信领域带来一场技术上的变革。

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作者：杨庆浩 赵娜英 杨雪健夏勇