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紫外光通信基于两个相互关联的物理现象：一是大气层中的臭氧对波长在200nm到280nm之间的紫外光有强烈的吸收作用，这个区域被叫做日盲区，到达地面的日盲区紫外光辐射在海平面附近几乎衰减至零；另一现象是地球表面的日盲区紫外光被大气强烈散射。日盲区的存在，为工作在该波段的紫外光通信系统提供了一个良好的通信背景。紫外光在大气中的散射作用使紫外光的能量传输方向发生改变，这为紫外光通信奠定了通信基础，但吸收作用带来的衰减使紫外光的传输限定在一定的距离内。紫外光通信是基于大气散射和吸收的无线光通信技术。它的基本原理是以日盲区的光谱为载波，在发射端将信息电信号调制加载到该紫外光载波上，已调制的紫外光载波信号利用大气散射作用进行传播，在接收端通过对紫外光束的捕获和跟踪建立起光通信链路，经光电转换和解调处理提取出信息信号。紫外光通信特别适用于复杂环境下近距离抗干扰保密通信。紫外光通信系统一般由发射系统和接收系统组成，其中发射系统将信源产生的原始电信号变换成适合在紫外光通信的基本结构信道中传输的信号；接收系统从带有干扰的接收信号中恢复出相应的原始信号。发射系统由信源模块、调制模块、驱动电路和紫外光源等组成，其工作过程如下：调制模块采用特定的调制方式将信源模块产生的电信号做调制变换，再通过发端驱动电路使紫外光源将调制信息随紫外载波发送出去；接收系统由紫外探测器、预处理电路、解调模块和信宿模块组成：其工作过程和发射系统刚好相反，紫外探测器捕捉并收集紫外光信号，对其进行光电转换，收端预处理电路对电信号进行放大、滤波等，解调模块将原始信息恢复出来送至信宿模块。紫外光通信系统有两种通信方式：视距通信 (LineofSight)和非视距通信。与传统的自由空间光通信一样，紫外光通信可以以视距方式进行通信，遵循 “信号强度按指数规律衰减，与距离的平方成反比”的规律。下面重点介绍紫外光特有的非视距通信方式。由于大气分子和悬浮粒子的散射作用，紫外光在传输过 程中产生的电磁场使大气中的粒子所带的电荷产生振荡，振荡的电荷产生一个或多个电偶极子，辐射出次级球面波。由于电荷的振荡与原始波同步，所以次级波与原始波具有相同的电磁振荡频率，并与原始波有固定的相位关系，次级球面波的波面分布和振动情况决定散射光的散射方向。因此，散射在大气中紫外光信号与光源保持了相同的信息。(1)保密性高。①低分辨率：紫外光是不可见光，肉眼很难发现紫外光源的存在；紫外光通过大气散射向四面八方传播信号，因而很难从散射信号中判断出紫外光源的所在位置。②低窃听率：由于大气分子、悬浮粒子的强吸收作用，紫外光信号的强度按指数规律衰减，这种强度衰减是距离的函数，因此可根据通信距离的要求来调整系统的发射功率，使其在非通信区域的辐射功率减至最小，使敌方难以截获。
(2)环境适应性强。①防自然干扰：由于日盲区的存在，近地面日盲区紫外光噪声很小；另外，大气散射作用使得近地面的紫外光均匀分布，在信号接收端反映为以直流为主的电平信号，可利用滤波的方式去除这些背景信号。②防人为干扰：由于系统的辐射功率可根据通信距离要求减至最小，敌方很难在远距离对本地紫外光通信发射系统进行干扰；其它常规通信干扰对紫外光通信是无效的。
(3)全方位全天候性。①全方位：紫外光的散射特性使紫外光通信系统能以非视距方式传输信号，从而能适应复杂的地形环境，克服了其他自由光通信系统必须工作在视距通信方式的弱点。②全天候：日盲区的太阳紫外辐射强度在近地面十分微弱，无论白天还是夜晚都不会有太大的“噪声”干扰。地理位置、季节更替、气候变化、能见度等因素的影响和太阳辐射一样，都可以看成是一种可忽略的背景“噪声”。
(4)灵活机动，可靠性高。①灵活机动：紫外光通信平台在地面上可采用车载式，空中可采用机载式，海上可采用舰 载式，可实现网络移动式通信，克服了传统有线或无线通信需要铺设电缆和基站的缺点，能跟随部队快速机动，适应瞬息万变的战场环境②可靠性高：传统通信方式的电缆或基站一 旦被摧毁将会导致通信彻底中断，对于战场环境，将是无法接受的；紫外光信号在战场上很难被侦测到，作为攻击目标的可能性小。即使被破坏，由于其机动性强，可使用备份设备，快速抢通战时通信系统。紫外光通信既可以补足传统光通信不能进行非视距通信，受气候影响严重的缺陷，也可以弥补传统无线及有线通信需要部署线路和基站等灵活性差的不足，是一种极具发展潜力的通信军事手段。[1]
[2]紫外光通信可用于1～2km 的非视距通信，如果采用聚光方式，定向视距通信距离可达5～l0km。紫外光通信系统的话音通信频率通常为l9．2kHz，在距离为2～1Okm，数据传送速率为4800bit/s时，系统的误码率可达l×10的-6次。与其他传统的通信方式相比更加隐蔽，需要的发射功率大大降低，非常适用于短距离、窄带宽、能量受限的应用环境。
紫外光通信系统可用于超低空飞行的直升机小队进行不问断的内部安全通信。使用紫外光通信系统的每架飞机都装备有一套收发系统，发射机以水平方向辐射光信号，接收机则面朝天安装， 以收集散射到其视野区内的紫外光信号，从而使全小队的飞机都可收到相同的通信信号。
紫外光技术可用于改进舰载飞机的起飞导引系统。航母飞行甲板通信系统同时沟通指挥塔台与所有飞机之间的通信。光发射机可安装在航母的舰桥上，以水平方式向甲板辐射紫外光信号，每架飞机上装有一台小型接收机，面朝天安装，以收集散射在大气层中的导航数据。光发射机发出的紫外光具有散射和同播特性，能照射整个飞行甲板，这样飞机可以自由移动，并能同时接收数据。
[3]人们目前昕掌握的通信手段在军事通信联络中起到了重要的作用，但同时也存在一些不足。例如，无线电和微波通信比较容易被窃听、干扰和破坏，不适合“电磁寂静” 的场合； 有线通信和光纤通信需要预先铺相的线路，不能达到灵活、机动和快速反应。为了在未来战争中立于不败之地，各国都在寻求更新颖、更隐蔽、更安全和不易被干扰的通佶手段，紫外光无线通信就在这种要求下出现了。
紫外光通信是一种新兴的通信系统，是利用紫外光在大气中的散射来进行信息传输的一种新型通信模式。由于其可以实现非视距、短距离的抗干扰、抗截获能力强的特点，特别适合于军事应用中，是满足战术通信要求的理想手段。但是对于紫外光通信系统的研究还处于初级阶段，特别是国内在这方面的研究不多，还没有形成成型的系统，因此迫切需要进一步的研究。
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你可能喜欢在光通信中，什么叫做突发模式？_百度知道
在光通信中，什么叫做突发模式？
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GPON是12。突发模式涉及的东西还比较多，比如ONU突发的APC的建立。突发也分ONU的突发发射和OLT的突发接收这个可是我的专业。突发的光模块主要是用于光纤接入网的PON系统中。概念都是在尽量短的时间内开启或恢复出正常的信号，EPON协议的要求是512ns，实际能做的跟GPON产不多，这个时间的要求GPON要比EPON严格很多，现在主要是EPON和GPON.8nS，发射功率采样等等
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就是在onu没有信号通过的时候处于关闭状态，在信号到来时能够很快的开启，这就是支持突发模式的onu设备，并进行工作burst
目前EPON设备中使用
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ATM-PON中突发模式光发射机设计
来源:《计算机光盘软件与应用》2010年第5期供稿文/龙祖利
[导读]本文介绍了ATM-PON系统是一个粗波分复用系统，对突发模式光发射机而言
（西南科技大学网络教育学院，四川绵阳&&621010）
摘要：本文介绍了ATM-PON系统是一个粗波分复用系统，对突发模式光发射机而言，频率的啁啾不是系统的主要限制因素，消光比和关断光功率是其主要考虑的设计影响因素，光发射机一般采用光源直接调制的方式。对于ATM-PON系统，针对上行传输速率为155Mb/s时，对突发模式光发射机作了电路设计。在电路设计中采用锁相环频率合成器产生155MHz时钟源系统。通过驱动光发射模块NTR-2632，产生光信号，测定出突发光发射机的输出参数：消光比为10dB，发射光功率为-10.5dBm。
关键词：ATM-PON；消光比；突发模式光发射机
中图分类号：TN83&&&文献标识码：A&&文章编号：&(0-02
Burst-mode&Optical&Transmitter&of&ATM-PON&Design
(Southwest&University&of&Science&&Technology,College&of&Network&Education,Mianyang&&621010,China)
Abstract:In&the&paper,ATM-PON&system&is&a&system&of&the&CWDM&(crude&wavelength&division&multiplex),in&the&design&of&the&burst-mode&optical&transmitter,extinction&ratio&and&light-off&optical&power&is&considered&the&main&factor&to&design&and&the&chirp&of&the&frequency&is&not&the&main&factor&of&the&confine.We&use&the&style&of&directly&modulation&of&the&optical&source.Aiming&at&the&155Mb/s&up-stream&velocity&of&ATM-PON&system,we&design&the&circuit&of&the&burst-mode&optical&transmitter.&In&the&circuit&design&155MHz&system&clock&source&is&generated&by&PLL&Frequency&Synthesizer.Through&optical&transmitter&module&by&driving&NTR-2632,producing&optical&signals,&output&parameters&of&a&burst-mode&optical&transmitter&can&be&measured:the&extinction&ratio&of&10dB,&launched&optical&power&of-10.5dBm.
Keywords:ATM-PON;Extinction&Burst-mode&optical&transmitter
目前的ITU-T&G.983建议规定：ATM-PON中数字信号的标称比特率是8kHz的整倍数。标称线路速率有三种：一种是上行和下行均为155.52Mb/s；另一种是下行为622.08Mb/s、上行为155.52Mb/s；再一种是下行和上行均为622.08Mb/s的对称速率。双向传输方法主要有两种：第一种采用单纤波分复用方式，即采用粗波分复用(CWDM)，以降低成本，即两个波长分别工作在1310nm和1550nm；第二种方式采用单向双纤空分复用，工作在1310nm波段，以便充分利用低成本的光源。APON采用点到多点的拓扑结构，主要由局端设备OLT(光线路终端)，远端设备ONU(光网络单元)组成。由无源光分路器将OLT的光信号分到树形网络的各个ONU。一个APON系统可以拥有一个OLT和8-32个ONU，ONU的数目最多可达64个。[1]-[3]
APON系统利用无源单星/双星结构及特殊的点对多点的多址协议使得多个光网络单元共享一个光线路终端。APON的点对多点的网络结构和时分多址(TDMA)的工作方式决定了其上行信号是以突发模式工作的。光突发发送电路要求能够迅速地开启和关断，迅速建立信号，在指定的时间区间内完成光信号的发送，以免与其他信号发生冲突。对于APON系统而言，由于其传输一般采用单纤双向传输，在上下行方向采用不同的波长进行传输，其为一种粗波分复用(CWDM)系统，频率啁啾对系统而言是不是主要的影响因素，而且传输速率较低(155Mb/s或622Mb/s)，故一般采用直接调制方式。&[4]-[6]
一、突发式发射机重要技术指标
突发式光发射机应用在系统远端设备ONU中，数量多、工作环境差，一般在室外放置，所以对它的要求比较苛刻，即要具有高的电气性能、高可靠性、低成本等特点。突发式光发射电路与普通(连续)光发射电路工作方式有很大的区别。
（一）突发式光发射电路是多路指令发射，当其中一路发射时，其它多路指令都处于关断状态，所以突发式光发射电路的工作空度比很大。因此，APC电路就不能采用平均功率控制，而必须采用峰值功率控制。
（二）在APON系统上行工作过程中，因为是多点对一点的TDMA的工作方式，所以在其中一个远端的ONU设备处于发射信号的时隙时，其它远端的ONU设备应该处于&关断&状态，但是总会有一定的光功率漏出。由于一个APON系统局端设备(OLT)可能对接多台远端设备(ONU)，所以多路ONU设备造成的背景光叠加影响信号的传输。因此要求发射模块有较小的关断光功率。
（三）APON系统时点对多点的光通信系统，对上行光发射口消光比要求比较高，因为在APON系统中多路光信号的幅度不一致，大小光信号幅度相差比较大，因此希望逻辑0电平尽量的小，以避免与小信号幅度太接近。
二、消光比控制
所谓消光比，定义为全&1&码时的平均输出光功率P1与全&0&码时平均输出光功率P0之比。即：
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&ER=10lg(P1/P0)&&&&&&&&(1)
ER取决于LD的P-I特性，预偏置电流和数字信号调制特性。不同的LD，在预偏置电流和调制电流相同时，其ER和LD微分效率(斜率效率)，一般是不同的。LD预偏置下的光是一种无用信号，它的存在降低了信噪比。因此，ER的大小在一定程度上反映了光发射信号信噪比。根据数字信号误码率特性分析，信噪比越小，则误码率越大。
发射模块需要有稳定的输出，这就要求消光比也是恒定的。但通常目前提高突发式光发射模块的消光比往往和输出功率的稳定相矛盾。要获得较大的消光比，就需要给激光器设置合适的偏置电流，并且通过控制偏置电流的大小来保持输出光信号的恒定[7]。对于突发式光发射模块，保持恒定的输出是很重要的。设置一个合适的LD偏置电流对于减少激光器的开关延时，减小振荡是必要的。对于很多激光器而言，仅仅在一个很小的偏置电流的范围和调制电流范围内才能获得理想的输出。
随着温度的升高激光器的阈值增大以及斜度效率下降，这样驱动器就需要提供一个合适的偏置电流和调制电流的增量来保持输出光功率的稳定。
补偿激光器这种阈值和斜度效率随温度变化的特性的一种方法是用自动功率控制环和温度探测器。驱动器根据温度设置一个调制电流的预定值。光探测器上的电流与平均输出光功率是成线性关系的，这样自动功率控制(APC)环路根据探测器上的光电流来确定偏置电流。
三、自动光功率控制和自动温度控制
为了稳定激光器的输出功率，需要在发射机中具有自动功率控制(APC)电路。APC电路一般利用一只与LD封装在一起的PIN二极管检测LD后向输出的光信号，根据PIN输出的大小而自动地改变LD的偏置电流，使其输出功率保持恒定。可能引起激光器输出功率变化的两个因素是芯片温度的变化和激光器的老化效应。
LD的P-I特性随温度变化，温度变化主要影响激光器阈值电流，LD的阈值电流Ith随温度呈指数变化[8]，如式(2)所示：
Ith(T)=I0exp(T/T0)&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&(2)
式中I0为常数，是T=T0时阈值电流的1/e。T为LD的绝对温度(K)，T0为特征温度，与构成有源区的材料、结构有关，其大小表征LD对温度的敏感程度，如果随着激光器表面温度的变化自动地调整其阈值电流Ith，调整的方法是依据式(2)使光发射机的偏置电流Ib与LD的阈值电流Ith总是为一常数，即Ib-&Ith＝常数，不随温度变化，这样基本上可以满足突发光发射机的设计要求。至于激光器的老化引起的光功率衰减，由于影响不大，且是长期效果，不影响一帧内信号幅度的稳定，一般可以不考虑。
激光器的射频特性与器件的偏置电流关系很大。当偏置电流超过阈值时，光功率会线性增加，而且会使消光比减小。激光器的频率特性(如噪声、频响、失真)与光功率的平方根(或超过阈值的偏置电流)成比例。光发射机中激光器的光输出功率必须非常稳定，否则必然会影响到传输网络的稳定性。而激光器的阈值电流、偏置电流和光输出功率都与激光器的工作温度有密切的关系。激光器的内部发热都将使其性能大大降低。因此需要采用自动温度控制(ATC)。
四、突发式发射机驱动电路设计
对于155Mb/s上行的突发模式光发射机，采用直接调制光发射机。对于直接调制光发射机，光源注入偏置电流和调制电流，就能发射光信号，光源接上驱动电路就构成了光发射机的主体部分。在电路设计中采用锁相环频率合成器产生155MHz时钟源系统。通过驱动光发射模块NTR-2632，产生光信号，测定出突发发射机的输出参数：消光比为10dB，发射光功率为-10.5dBm。
对于激光二极管的驱动电路，设计时考虑重点在于：LD必须进行偏置，偏置电流Ib大小与阈值电流Ith接近，这样可以减小电光延迟时间也张驰振荡；驱动脉冲电流IP的峰值的取值使IP+Ib=(1.2~1.3)&Ith，以避免结发热及码型效应[9]。
ECL差分驱动电路中，晶体管T1和T4管构成两个射极跟随器，主要起隔离缓冲作用。晶体管T5构成一个恒流源，用以对LD提供调制电流。晶体管T2和T3构成对LD调制电流的开关电路。
射极耦合逻辑ECL(Emitter-Coupled&Logical)电路的逻辑电平为(采用负电源VEE＝-5.2V)：高电平为-0.9V，低电平为-1.7V。该电路的工作原理如下：
当ECL输入为高电平：T1管的基极偏置电压为VbT1＝-1.7V，T1，D1管的电平位移为1.4V，T2管的基极偏置电压为VbT2＝-3.1V；T4管的基极偏置电压为VbT4＝-0.9V，T4，D2管的电平位移为1.4V，T3管的基极偏置电压为VbT3＝-2.3V，VbT3&VbT2，T2截至，T3导通。电流源通过T3驱动LD输出光功率P1。
当ECL输入为低电平：T1管的基极偏置电压为VbT1＝-0.9V，T1，D1管的电平位移为1.4V，T2管的基极偏置电压为VbT2＝-2.3V；T4管的基极偏置电压为VbT4＝-1.7V，T4，D2管的电平位移为1.4V，T3管的基极偏置电压为VbT3＝-3.1V，VbT2&VbT3，T3截至，T2导通。T5电流源通过T2接到地。
五、结束语
本文分析了突发式发射机重要技术指标，对消光比进行了计算和分析。对于155Mb/s上行的突发模式光发射机，采用直接调制光发射机。设计了射极耦合逻辑ECL(Emitter-Coupled&Logical)驱动电路，该驱动电路具有如下的特点：T2和T3工作在非饱和开关状态，满足高速要求；电流源供电，稳定时对电源无影响；消光比高，可以加偏置提高速率。
参考文献：
[1]原荣.宽带光接入网.北京:电子工业出版社,1999
[2]梁继高,张晓颖等.无源光网络中突发光发射机和接收机的设计.光通信研究,93(3),1999:28~31
[3]Morik.etc.155.52Mb/s&optical&transceiver&Modules&for&ONU/OLT&on&ATM-PON&systems.ECOC,97:22~25
[4]李军.APON系统中155Mb/s突发式光发射模块的研究.光电子技术与信息,2003,16(2):34~36
[5]刘炜霞.155Mb/s突发式光发射模块和接收模块的研究与开发.武汉理工大学学报,27(1),2003:62~65
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