光電技術論文匯總十篇

序論：好文章的創作是一個不斷探索和完善的過程，我們為您推薦十篇光電技術論文范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質，帶來更深刻的閱讀感受。

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Internet應用的飛速增長對電信骨干網帶寬提出越來越高的需求，為滿足需求的增長，人們可以鋪設更多的光纖，或靠提高單路光的信息運載量（現在主干網可以分別工作在2.5Gbps和10Gbps，并已有40Gbps的演示性設備）。但更主要的方法卻是靠發展波分復用技術，增加光纖內通光的路數（光波分復用的實驗記錄已經達到2.64Tbps）。波分復用技術的普遍運用為光電子器件和部件提供了廣闊的、快速增長的市場。無限戰略公司的報告指出：“信號傳輸用1.31μm和1.55μm激光器市場1999年達到13億美元，比去年增加23%；1.48μm信號放大用激光器1999年市場份額達到1.6億美元，比去年增加33%；980nm信號放大用激光器銷售額達2.9億美元，比去年增長121%。整個激光器市場的份額1999年達18億美元，預期2003年將達到30億美元”。美國通信工業研究公司（CIR）的研究預測，北美市場光電子部件的市場規模將由目前的28億美元增長到2003年的61億美元，約每年增長18.5%。密集波分復用設備銷售額也將從1998年的22億美元增加到2004年的94億美元。報告稱雖然10年內全光通信還不會全面商業化，但是全光交換將在幾年內成為市場主流，報告也指出盡管光學部件市場被大公司所占據，但仍有創新性公司進入的可能。

2我國的光電子技術和產業

近10年來我國光電子技術研究在國家“863”計劃和有關部門的支持下有了突飛猛進的進展，在很多領域同國外先進國家只有兩三年的距離，個別領域還處于世界領先地位。

國內光電子有關產業基地在光電子器件、部件和子系統（如激光器、探測器、光收發模塊、EDFA、無源光器件）等已經占領了國內較大的市場份額，初步具備同國外大公司競爭的能力，在毫無市場保護的情況下，靠自己的力量爭得了一席之地，市場營銷逐年有較大的增長，個別產品還取得國際市場相關產品中的銷量最大的成績。我國相應研究發展基地和本領域高技術公司的許多產品填補了國內相關產品的空白，打破國外產品在市場上的壟斷地位，同時爭取進入國際市場。

摻鉺光纖放大器（EDFA）是高速大容量光纖通信系統必需的關鍵部件，國內企業產品占國內市場40%的份額。我國也是目前國際上少數幾個有能力研制PIC和OEIC的國家。808nm大功率激光器及其泵浦的固體綠光激光器，670nm紅光激光器已產品化和商品化并批量占領國際市場。國內移動通信的光纖直放站所用的光電器件，90%使用國產器件，國產1.55μmDFB激光器戰勝了國外器件，占領了100%的國內市場。

但是，我們應當認識到在我國光電子技術發展中，光電子器件、部件雖是光通信、光顯示、光存儲等高技術產業的關鍵部分，但在整個系統和設備成本中所占的比重較小，其產值較低，目前科研開發主要處于跟蹤和小批量生產階段，光電子產業所需的規模化、產業化生產技術目前還未有實質突破；國內研究生產的光電器件和部件有相當部分還未能滿足整機和系統的要求，導致國外器件占據國內市場相當多的份額；在機制上仍未擺脫科研、生產、市場相互脫離的狀況。

我國在光電子技術方面是與國際水平差距相對較小的一個領域，與世界發達國家幾乎同時起步。但是我們應該清醒地認識到我國制造技術的落后和材料水平有限，而國際上光電子產業已經進入加速發展階段，留給我們的時間只有三到五年，如果我們不在目前產業化的技術發展階段進入，就會失去大好時機。機不可失，時不再來，到產業化后期時將要花數倍的力量才能彌補，也許會徹底失去時機，受制于人。

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2光電子技術在煤炭安全生產中的應用

2．1近紅外波長瓦斯濃度檢測技術

瓦斯爆炸是造成煤炭生產不安全的最重要的因素之一，做好瓦斯的檢測工作，明確氣體的濃度就顯得極其重要。利用光電子技術中的近紅外波長瓦斯濃度檢測手段，能夠準確檢測出煤炭井下的氣體濃度，改善原有瓦斯傳感器只能檢測黑白元件的弊端，并且不需要每隔一周進行調試，從而減小誤差，緩解人員工作壓力，大大降低瓦斯爆炸事故發生的可能性。此外，由于光電子元件的發展，近紅外波長瓦斯濃度檢測技術還具有相對的穩定性，使用操作簡便易行，使用年限也更長。

2．2LED礦燈

LED礦燈在井下的安裝，起到照明的巨大作用，過去的照明器材的燃點高，極其容易達到煤塵燃點，引發煤炭事故。對此，我國相關部門已經規定，在煤炭生產中不宜使用燃點高的礦燈，要使用新型燈具。LED礦燈是代替過去老舊器材的有效設備，它具有較高的科技含量，其先進性主要表現在安全性、冷光源、低溫度、節能、環保、杜絕火花等優勢上，是光電子技術在具體設備中的有效運用。

2．3瓦斯突出傳感器和煤巖界面傳感器

瓦斯突出傳感器具有傳感和預測的功能，它可以防護煤炭與瓦斯突出造成的爆炸事故，在問題爆發之前就預測事故，然后通過有效的預防降低故障發生的概率，提高企業的經濟效益。突出預測包括區域預測和局部預測兩大種類，所謂的區域預測就是指對煤炭礦井和煤層區域的不安全因素進行預測，局部預測則是在區域預測的基礎上，對重點部位和隱秘部位進行的預測。在具體的檢測過程中包含聲發射監測技術、電磁輻射監測技術以及環境監測三種類別，對預防事故，提高生產安全性具有十分重要的意義。煤巖界面傳感器技術是光電子技術的重要組成部分之一，它能夠減少原煤中巖石和其他礦產物的含量，提升企業的經濟效益。它最先進的技術就是使用采煤機具備的自動跟蹤手段，判斷煤巖界面的能力水平，實現自動化采煤。具體而言，煤巖界面傳感器技術是使用紅外線記錄儀器對地質的地表溫度進行測試的手段，它能夠對堅硬的頂板實施檢測，并且反應時間迅速，減衰率小，能夠穿透灰塵和水霧。據試驗表明，波長為3um－5um的紅外成像儀器可以在能見度僅為5米的滿是煙霧的巷道中成功的利用采煤機實施定位，探測的距離可以達到80米以上。

2．4紅外考勤及人員的跟蹤定位

由于我國煤炭行業的迅猛發展，國家對其的重視度越來越高，加強監督管理也就成為相關人員探討的重點。然而經過調查研究發現，我國一些較小的煤炭生產企業和偏遠地區的單位，不具備較好的安全檢測系統，在具體實施管理的過程中也存在嚴重的不足，不利于及時掌握煤礦井下作業的實際情況，危險事故一經發生很難做到安全救援，企業面臨著巨大的安全隱患。采用光電子技術中的紅外考勤對策能夠對礦井工作人員進行跟蹤，對他們的動向進行考察，監測他們的生產開采行為。一旦發生危險事故，可以在短時間內采取定位系統找到故障點，為事故救援提供精準的信息。并將計算機網絡系統、地理信息系統、通信技術有效的結合在一起，做好考核工作和測評工作，保證煤礦的安全生產。

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2.微波傳輸系統

通信微波的波長在0.1毫米至1米范圍內。通信微波的傳輸與接收之間無障礙時便可使用，成為現在網絡通信的主要工具。微波的發展與無線通信是密不可分的，成為遠距離通信的主要媒介，廣泛應用于軍事通信領域。微波站的設備主要由多路復用設備、天線、收發信機、電源設備、調制器和自動控制設備等組成。微波通信系統特點在于系統使用周期短和線路建設時間短。微波傳輸系統適合在山區、海峽、水面和不易鋪設光纖網的地區使用。其抗干擾性比較強，更容易適合復雜的自然環境，如水災、風災以及地震等。微波傳輸頻帶寬、容量大，可用于包括數據、電話、傳真和電報等多種業務的傳送。但微波的缺點在于衍射能力弱，直線型的傳播方式，對物體的穿透能力比較弱，因此微波系統的搭建必須要在無線電管理部門的管理中實施，線路設備的鋪設必須與市政建設相結合，制定科學的規劃，以便避免微波通信效果受到影響。

3.衛星傳輸系統

衛星傳輸系統由星載轉發器、上行發射站、地球接收站和測控站。星載轉發器接受地面上傳送的微波信號，并對信號進行變頻和放大處理，再發射到地面服務區內，星載轉發器作為空間的中繼站，它應以最低附加噪聲和失真傳送電視廣播信號。上行發射站是把節目制作中心輸送的信號進行處理，通過調試，上變頻和高功率放大，通過定向天線向衛星發射上行C、Ku波段信號，同時接收由衛星下行轉發的微弱的微波信號，監測衛星轉播節目的質量。地面接收站對來自衛星的信號進行低噪聲放大，下變頻為中頻信號、中頻信號經過調頻、解調后得到基帶信號，通過伴音解調電路和視頻恢復電路的途徑，建立起正常的視頻信號和伴音信號，在電視機里實現音頻和視頻。在廣播電視傳輸系統中衛星傳輸系統得到了廣泛使用，一顆通信衛星的通信范圍廣，可以對幾百套電視節目進行傳輸，在衛星信息覆蓋的空間弄均可實現信息通信，由于衛星的信息傳播功能強大，傳播速度快，信息傳播效能好。電路和話務量可靈活調整；同一通信可用于不同方向和不同區域，但衛星傳輸受雨衰、日凌、風向等天氣影響較大。隨著數字化技術的不斷改進和成熟，衛星系統的傳輸性能的穩定性和抗干擾性不斷提高，增強了衛星傳輸信號的質量。

4.SDH傳輸技術

SDH傳輸是一種線路傳輸、功能交換、融合復接和統一管理的網絡操作信息傳送系統。SDH的功能比較強大，可實現動態網絡管理與網絡維護功能，能夠提高網絡資源的使用率，滿足現行廣播電視傳輸網的信息傳輸與交換要求。SDH傳輸技術是未來廣播電視信號傳輸發展的趨勢，SDH在廣播電視傳輸網中被廣泛應用，已成為廣播電視領域傳輸技術方面的發展和應用熱點。SDH同步傳輸模式（STM-N）承載信息業務，根據ITU-TG.707規范的SDH速率，STM-1對應的線路速率為155.520Mbps、2.048Mbps的速率等級接口。SDH網能夠與PDH網兼容，具有統一的光接口和復用標準，它采用同步復用映射結構和先進的指針調整技術，使來自不同業務提供者的信息能夠在不同的環境下同步復用，同時可承受一定的基準丟失；SDH具有健全的網絡管理功能，可以進行統一的網絡管理，并可以對網絡單元進行分布式的管理、具有業務的性能監視、網絡的動態維護、不同供應商設備間的互通等功能。

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引言

隨著移動通信的高速發展，客戶對網絡服務質量的要求不斷提高，運營商之間競爭日益激烈。而對公路隧道實現全線覆蓋是運營商提高網絡質量的一個重要環節，也是提高綜合競爭力的一個有力手段。

建設CDMA、GSM直放站可快速提高網絡質量。直放站從傳輸方式來分有無線直放站、光纖直放站和移頻直放站。其中，光纖直放站運用的歷史較短，但與其他直放站相比較，它有自己獨特的優勢，光纖直放站信號純凈，衰減度小，信號傳輸不受地理氣候的限制，而且隨著光器件價格的降低，產品不斷成熟，在網絡中的運用不斷增多。

一、光纖直放站的工作原理

光纖直放站主要由中繼端機（或近端機，在基站機房內耦合信號）、光傳輸網絡、遠端機和天線系統組成。

中繼端機將基站射頻信號耦合下來，并將射頻信號轉換成光信號；

光傳輸網絡將信號傳送到遠端；

遠端機主要包括雙工濾波器（Duplex）、低噪聲放大器（LNA-lownoiseamplifier）、功率放大器（PA-poweramplifier）、光端機等設備，將射頻信號從光信號中解調出來，并濾波、放大；

用戶天線用于覆蓋區的信號發射和接收，可采用全向或定向天線。

前向放大器放大基站至移動臺的下行信號（前向信號），反向放大器放大移動臺至基站的上行信號（反向信號），由于上下行信號頻率相差很大即雙工間隔很大（如GSM900、CDMA800的雙工間隔為45MHz），可利用雙工濾波器和前端濾波器方便地將兩路信號分開。

二、光纖直放站特點

光纖直放站與無線直放站的最大區別在于施主基站信號的傳輸方式上，光纖直放站是通過光纖進行傳輸，而無線直放站通過空間傳播。因此，光纖直放站具有以下特點：①輸出信號頻率與輸入信號頻率相同，透明信道。②覆蓋區天線可根據地形情況選擇全向或定向天線。③不存在無線直放站收發隔離問題，選址方便。④光纖中繼端與近端機距離不超過20公里。

三、光纖直放站在公路隧道覆蓋中的建設問題

由于公路隧道具有地形復雜，信源獲取困難以及覆蓋區域狹長，信號波動損耗都較大等特點；因此需要根據實際環境進行勘測設計，靈活組網規劃；基于公路隧道的特點，光纖直放站因具有設計和施工靈活且覆蓋效果好，工作穩定等優點，所以在公路隧道中有很好的應用。可從以下幾個方面來進行探討。

3.1傳輸距離的要求光纖直放站的傳輸距離最大可達15公里，因此對于一般的狹長的隧道，只要不超過改傳輸距離，就可以使用光纖直放站來進行覆蓋。

3.2信源的選取因為信源的選取直接關系到整體覆蓋效果。因此要保證施主基站有話務容量冗余可以負擔光纖直放站覆蓋區域內的話務量。若在隧道口附近無信源可取或隧道較長，利用耦合器從基站耦合信號到近端機，近端機將射頻信號轉化為光信號，通過光纜將光信號送到遠端機，遠端機將光信號轉化為射頻信號同時放大信號將其饋送到天線。根據覆蓋距離及近端機拖帶遠端機能力和對基站的噪聲影響，來確定遠端機數量。

3.3供電方式對于公路隧道，一般建設在較偏遠的山區，電源不太穩定甚至沒有電源提供，因此可以利用太陽能供電系統供電，但是如果是在有電源提供的地區可直接利用220V交流電供電。

3.4監控系統公路隧道在偏遠地區，故在維護上有很大的困難。監控系統能對其進行參數設置、調整，在網絡維護方面起了非常重要的作用，是必不可少的一項補充。

四、光纖直放站在某隧道網絡覆蓋中的應用實例

4.1工程概況某隧道隧道全長820米，雙洞單向兩車道，隧道頂高約6米，隧道內信號電平小于-100dBm，隧道東側隧道口到轉彎處約1000米路段信號電平在-90dBm至-98dBm之間，通話質量差。

4.2解決方案為了解決該隧道的覆蓋問題，采用無線接入光纖直放站，兩隧道內分別采用八木天線進行覆蓋，隧道外采用拋物面天線，而利用隧道頂遮擋來解決隔離度問題。系統平面圖如下：

4.3測試結果該隧道開通后檢測結果為公路隧道內、隧道外網絡信號電平值≥-85dBm左右，通話質量RxQual90%區域以上0級，切換成功率＞99%，掉話率＜1%，擴大基站覆蓋范圍，對基站參數指標無任何影響。

五、結束語

光纖直放站相對于無線直放站來說，成本相對較高，而且需要敷設光纖。但正如本文第2點所闡述，與無線直放站相比，光纖直放站有著無可比擬的優點，光纖直放站一般可獲得80dB以上的增益，主要完成為離基站較遠的村鎮、公路、廠礦、旅游區等地域的覆蓋。該系統具有建站速度快、工程投資低，見效快等優點，具有極高的性價比。

參考文獻：

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1.2廣電行業通過新媒體達到發展新空間媒體技術想要在業界保持穩定且持續上升的地位，就必須從多層次、多角度進行創新，不斷地建設新型媒體平臺，推出新的傳媒方式、符合大眾胃口的實時信息，從而才能在新的媒體行業中占有一席之地。技術的創新不要求具有獨立性，希望可以和多方合作實現資源共享化，具體表現在廣電媒體與網絡的合作共贏，實施最大力度地傳播音頻、視頻。在媒體工作方面上也獲得了很大的進步，記者采訪不再限制于傳統的文字記載，其設備十分的現代化，包括錄音筆、錄像機、照相機等。視頻資源的播放也沒有門檻，實現大眾共娛的景象。

1.3廣電新血液帶來的機遇傳統播放媒體限制其廣播影視資源的進步空間，所以，想要進行新的發展，必須要建設新的產業平臺。新媒體技術加入到廣電產業平臺，給其發展帶來了新的機遇，在技術方面有了新的挑戰，技術優勢、政策優勢、人才優勢、成熟的媒體給廣電產業賦予了新的生命。讓廣電在新的形勢下進行飛速發展，搶占市場先機。

2如何在廣電行業中應用新媒體技術

2.1數字廣播平臺構建新媒體技術已經向數字化看齊，傳統廣播通過新媒體技術數字化來實現自身技術的提高，達到了一個新階段。傳統廣播與數字廣播的對比出現很大的不同，其接受方式和接受終端已經采用了新的模式系統，數字廣播實現了雙向互動，而傳統廣播僅僅是單方面的信息傳遞，所以廣播節目的提升重點主要是創造新的交流模式，CMMB和DAB是中央和地方廣電部門共同投入、合作經營傳統廣播推廣的兩種數字廣播平臺，其中，CMMB代表了手機客戶端多媒體技術，人們可以通過其進行多選擇的信息獲取和影視觀賞，但是觀眾需要支付相對的費用來進行收聽和收看。DAB,即數字音頻廣播，是基于數字廣播傳輸平臺，傳輸視頻、音頻以及數據等多媒體信息的數字廣播技術。數字視頻能夠適合在普通人群的手機上進行實時觀看，涉及到的視頻信息包括政務信息、航班信息、交通狀況、天氣預報等多種實時信息。這種技術平臺北京電視臺在北京奧運會期間已經進行推廣使用，使用覆蓋范圍僅僅是北京地區。

2.2建設網絡平臺人們正常的生活已經離不開網絡，它伴隨了人們的學習、工作和娛樂，廣電行業想要尋求更好的發展出路，應該從互聯網技術開始做起，通過建設網絡平臺來傳播廣播和影視節目信息，這樣的傳播效果將會大大的提高，廣電行業的小段發展也將會有很大的提升，其影響的范圍也是不容小視的。

2.3多媒體終端的建設我國的手機網絡已經2G時代進入了4G時代，國家工信部從2009年1月7日開始，中國移動、聯通以及電信網絡客戶端已經走到了3G時代，經過四年的技術開發，網絡終端平臺已經走進了4G時代，開始互聯網新潮流。互聯網技術開發已經逐步轉為移動化，從移動客戶端，我們可以實現所有網絡功能、電子商務以及視頻服務等相關的網絡服務。廣電行業也受到一些手機端的報紙、廣播、影視等相關媒體行業的沖擊，一些網絡商家根據大眾的普遍需求，從各個角度開發新型適合各種電子設備的客戶端。網絡技術行業發展的潛力已經被大力的開發，APP的出現滿足了手機使用群體的各種興趣和娛樂心態，人們在移動過程中也能實現各種意愿，這種技術已經在市場上有了很大的比重。

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下一代網絡（NGN）引發了許多的觀點和爭論。有的專家預言，不管下一代網絡如何發展，一定將要達到三個世界，即服務層面上的IP世界、傳送層面上的光的世界和接入層面上的無線世界。下一代傳送網要求更高的速率、更大的容量，這非光纖網莫屬，但高速骨干傳輸的發展也對光纖提出了新的要求。

（1）擴大單一波長的傳輸容量

目前，單一波長的傳輸容量已達到40Gbit/s，并已開始進行160Gbit/s的研究。40Gbit/s以上傳輸對光纖的PMD將提出一定的要求，2002年的ITU-TSG15會議上，美國已提出對40Gbit/s系統引入一個新的光纖類別（G.655.C）的提議，并建議對其PMD傳輸中的一些問題進行深入探討，也許不久的將來就會出現一種專門的40Gbit/s光纖類型。

（2）實現超長距離傳輸

無中繼傳輸是骨干傳輸網的理想，目前有的公司已能夠采用色散齊理技術，實現2000～5000km的無電中繼傳輸。有的公司正進一步改善光纖指標，采用拉曼光放大技術，可以更大地延長光傳輸的距離。

（3）適應DWDM技術的運用

目前32×2.5Gbit/sDWDM系統已經運用，64×2.5Gbit/s及32×10Gbit/s系統已在開發并取得很好的進展。DWDM系統的大量使用，對光纖的非線性指標提出了更高的要求。ITU-T對光纖的非線性屬性及測試方法的標準（G.650.2）最近也已完成，當光纖的非線性測試指標明確之后，對光纖的有效面積將會提出相應指標，特別是對G.655光纖的非線性特性會有進一步改善的要求。

1.2光纖標準的細分促進了光纖的準確應用

2000年世界電信標準大會批準將原G.652光纖重新分為G.652.A、G.652.8和G.652.C3類光纖；將G.655光纖重新分為G.655.A和G.655.B兩類光纖。這種光纖標準的細分促進了光纖的準確使用，細化標準的同時也提高了一些光纖的指標要求（如有些光纖幾何參數的容差變小），明確了對不同的網絡層次和不同的傳輸系統中使用的光纖的不同指標要求（如PMD值的規定），并提出了一些新的指標概念（如“色散縱向均勻性”等），對合理使用光纖取得了很好的作用。所有這些建議的修改、子建議的出現及新子建議的起草，都意味著光纖分類及指標、測試方法有某些改進，或有重要的提升；都標志著要求光纖質量的提高或運用方向上的調整，是值得注意的光纖技術新動向。

1.3新型光纖在不斷出現

為了適應市場的需要，光纖的技術指標在不斷改進，各種新型光纖在不斷涌現，同時各大公司正加緊開發新品種。

（1）用于長途通信的新型大容量長距離光纖

主要是一些大有效面積、低色散維護的新型G.655光纖，其PMD值極低，可以使現有傳輸系統的容量方便地升級至10～40Gbit/s，并便于在光纖上采用分布式拉曼效應放大，使光信號的傳輸距離大大延長。如康寧公司推出的PureModePM系列新型光纖利用了偏振傳輸和復合包層，用于10Gbit/s以上的DWDM系統中，據稱很適合于拉曼放大器的開發與應用。Alcatelcable推出的TeralightUltra光纖，據介紹已有傳輸100km長度以上單信道40Gbit／s、總容量10.2Tbit／s的記錄。還有一些公司開發負色散大有效面積的光纖，提高了非線性指標的要求，并簡化了色散補償的方案，在長距離無再生的傳輸中表現出很好的性能，在海底光纜的長距離通信中效果也很好。

（2）用于城域網通信的新型低水峰光纖

城域網設計中需要考慮簡化設備和降低成本，還需要考慮非波分復用技術（CWDM）應用的可能性。低水峰光纖在1360～1460nm的延伸波段使帶寬被大大擴展，使CWDM系統被極大地優化，增大了傳輸信道、增長了傳輸距離。一些城域網的設計可能不僅要求光纖的水峰低，還要求光纖具有負色散值，一方面可以抵消光源光器件的正色散，另一方面可以組合運用這種負色散光纖與G.652光纖或G.655標準光纖，利用它來做色散補償，從而避免復雜的色散補償設計，節約成本。如果將來在城域網光纖中采用拉曼放大技術，這種網絡也將具有明顯的優勢。但是畢竟城域網的規范還不是很成熟，所以城域網光纖的規格將會隨著城域網模式的變化而不斷變化。

（3）用于局域網的新型多模光纖

由于局域網和用戶駐地網的高速發展，大量的綜合布線系統也采用了多模光纖來代替數字電纜，因此多模光纖的市場份額會逐漸加大。之所以選用多模光纖，是因為局域網傳輸距離較短，雖然多模光纖比單模光纖價格貴50％～100％，但是它所配套的光器件可選用發光二極管，價格則比激光管便宜很多，而且多模光纖有較大的芯徑與數值孔徑，容易連接與耦合，相應的連接器、耦合器等元器件價格也低得多。ITU-T至今未接受62.5/125μm型多模光纖標準，但由于局域網發展的需要，它仍然得到了廣泛使用。而ITU-T推薦的G.651光纖，即50/125μm的標準型多模光纖，其芯徑較小、耦合與連接相應困難一些，雖然在部分歐洲國家和日本有一些應用，但在北美及歐洲大多數國家很少采用。針對這些問題，目前有的公司已進行了改進，研制出新型的5O/125μm光纖漸變型（G1）光纖，區別于傳統的50/125μm光纖纖芯的梯度折射率分布，它將帶寬的正態分布進行了調整，以配合850nm和1300nm兩個窗口的運用，這種改進可能會為50/125pm光纖在局域網運用找到新的市場。

（4）前途未卜的空芯光纖

據報道，美國一些公司及大學研究所正在開發一種新的空芯光纖，即光是在光纖的空氣夠傳輸。從理論上講，這種光纖沒有纖芯，減小了衰耗，增長了通信距離，防止了色散導致的干擾現象，可以支持更多的波段，并且它允許較強的光功率注入，預計其通信能力可達到目前光纖的100倍。歐洲和日本的一些業界人士也十分關注這一技術的發展，越來越多的研究證明空芯光纖似有可能。如果真能實用，就能解決現有光纖系統長距離傳輸的問題，并大大降低光通信的成本。但是，這種光纖使用起來還會遇到許多棘手的問題，比如光纖的穩定性、側壓性能及彎曲損耗的增大等。因此，對于這種光纖的現場使用還需做進一步的探討。

2光纜技術的發展特點

2.1光網絡的發展使得光纜的新結構不斷涌現

光纜的結構總是隨著光網絡的發展、使用環境的要求而發展的。新一代的全光網絡要求光纜提供更寬的帶寬、容納更多的波長、傳送更高的速率、便于安裝維護、使用壽命更長等。近年來，光纜結構的發展可歸納為以下一些特點。

1）光纜結構根據使用的網絡環境有了明確的光纖類型的選擇，如干線網光纖、城域網光纖、接入網光纖、局域網光纖等，這決定了大范圍內光纜光纖傳輸特性的要求，具體運用的條件還有可依據的細分的標準及指標；

2）光纜結構除考慮光纜使用環境條件以外，越來越多的與其施工方法、維護方法有關，必須統一考慮，配套設計；

3）光纜新材料的出現，促進了光纜結構的改進，如干式阻水料、納米材料、阻燃材料等的采用，使光纜性能有明顯改進。

不同的場合和不同的要求造成了光纜的多結構的發展趨勢，新的光纜結構以及在現有結構上不斷改進的各種結構也在不斷涌現，出現了如下一些類型。

·“干纜芯”式光纜：所謂“干纜芯”即區別于常用的填充管型的光纜纜芯。這種纜的阻水功能主要靠阻水帶、阻水紗和涂層組合來完成，其防水性能、滲水性能都與傳統的光纜相同，但它具有生產、運輸、施工和維護上的一些優點。首先是方便，因為阻水材料不含粘性脂類，操作使用比較方便安全；其次，干式光纜重量輕、易接續、易搬運，設備投資小、成本低，生產使用中也顯得干凈衛生，在長期使用中還可減少纜芯中各種元件之間的相對移動。特別是在接入網室內纜和用戶纜中，好處更加明顯。

·生態光纜：一些公司從環境保護及阻燃性能的要求出發，開發了生態光纜，應用于室內、樓房及家庭。現有光纜中使用的一些材料已不符合環保的要求，如PVC燃燒時會放出有毒性氣體，光纜穩定劑中有時含鉛，都是對人體及環境有害的。2001年ITU-T已通過了一項L45建議——“使電信網外部設備對環境的影響最小化”建議，通過對光纜、電纜光器件及電桿等基于壽命周期怦估（LifeCycleAnalysis，LCA）的方法來確定產品對環境的影響。由于環境因素正日益受到重視，對通信外部設備，特別是光纜產品規定這樣的指標已提到日程上來，如果不在材料和工藝上下功夫就難以達到環保的要求。因此已有不少公司針對此類問題開發了一些新材料，如對室內用纜，開發了含有阻燃添加劑的聚酞胺化合物，以及無鹵性阻燃塑料等。·海底光纜：海底光纜近年來有根快的發展，它要求長距離、低衰減的傳輸，而且要適應海底的環境，對抗水壓、抗氣損、抗拉伸、抗沖擊的要求都特別嚴格。

·淺水光纜（MarinizedTerrestrailCable，MTC）：淺水光纜是區別于海底光纜而提出來的另一類結構的水下光纜，適合于在海岸邊上、淺水中安裝，無需中繼、通信距離比較短的水下（如島嶼間、沿海岸邊上的城市）敷設使用。這種光纜區別于海底光纜的環境，需要的光纖數不多（中等），但要求結構簡單、成本較低，易于安裝和運輸，便于修復和維護。ITU-T在2001年提出了ITU-TG.972定義下的淺水光纜建議，為建設類似的水下光纜提供了一組規范，隨后也有可能形成相應的國際標準。

·微型光纜：為了配合氣壓安裝（或水壓安裝）施工系統的運用，各種微型的光纜結構已在設計和使用中。對于氣壓安裝的微型光纜，要求光纜與管道之間有一定的系數，光纜重量要準確，具有一定的硬度等。這種微型光纜和自動安裝的方式是未來接入網，特別是用戶駐地網絡中綜合布線系統很有潛力的一種方式，如在智能建筑中運用的智能管道中就非常適合這種安裝。

·采用了納米材料的光纜：近來，一些廠商已開發出納米光纖涂料、納米光纖油膏、納米護套用聚乙烯（PE）及光纖護套管用納米PBT等材料。采用納米材料的光纜，利用了納米材料所具有的許多優異性能，對光纜的抗機械沖擊性能、阻水、阻氣性都有一定的改善，并可延長光纜的使用壽命。目前此類材料尚處于試用階段。

·全介質自承式光纜（ADSS）：全介質光纜對防止電磁影響及防雷電都有優良的特性，而且重量輕、外徑小，架空使用非常方便，在電力通信網中已得到大量的應用。預計2000～2005年，每年電力部門對ADSS光纜需求約15000km。ADSS同時也是電信部門在對抗電磁干擾及雷暴日高的敷設環境中一種很好的光纜類型的選擇。在今后一段時間內，如何在滿足要求的前提下，盡量減小ADSS光纜的外徑，減輕光纜的重量，提高其耐電壓性能是ADSS光纜研究改進的課題。

·架空地線光纜（OPGW）：OPGW已出現了很長一段時間，近年來一直在改進和提高之中。OPGW的光纖單元中采用PBT，于套管外面再加上一層不銹鋼管，有的還在塑料套管與不銹鋼管之間加上一層熱塑膠，不銹鋼管用激光焊接長度可達數十公里，光纖在這樣的多層保護管中得到了充分的機械保護。預計從現在到2005年，OPGW光纜的需求將會逐年上升，每年增加約2500km，到2005年預計可達到20000km。當然對OPGW光纖的防雷問題一直是業界十分關注的問題，也應配合具體環境和使用條件加以考慮，使之得到充分保護。

2.2光纜的自動維護、適時監測系統已逐漸完善，可保證大容量高速率的光纜不中斷傳輸

光纜的維護對于保證網絡的可靠性是十分重要。在已開通的光網絡中，光纜的維護和監測應該是在不中斷通信的前提下進行的，一般通過監測空閑光纖（暗光纖）的方式來檢測在用光纖的狀態，更有效的方式是直接監測正在通信的光纖。雖然ITU-T長時間收集和討論了國際上的最新資料，于1996年了L.25光纜網絡維護的建議書，對光纜的預防性維護和故障后維護規定了詳細的維護范圍和功能，但已經不能滿足當前的需要，目前最新的建議是2001年12月IUT-TSG16會議通過的“光纜網絡的維護監測系統”（L.40建議）。為了進一步縮短檢測及修復時間，美國朗訊公司曾提出了新一代光纖測試及監控系統，能在1s內發出故障告警，3min內找到故障點，且工作人員可以遙控操作，據稱該系統還將開發有故障預測及對斷纖（纜）的快速反應能力。日本、意大利等國電信企業也提出了一些系統方案。

·日本NTT方案：在局內運用光纖選擇器與系統的測試設備和傳輸設備相連形成了一種可對光纖狀況進行實時監測的系統，保證有用信號在通過光纖選擇器測試證明良好的光纖上傳輸，對有故障的光纖可以預選監測出來及時傳送到維護中心進行適當處理，避免不良狀況進入有用的光傳輸信道，從而起到在運行中對整個光通信系統的支撐作用；在局外通過水敏傳感器裝置可監測外部設備光纜線路接頭盒浸水的位置，水敏傳感器安裝在空閑的光纖上，水敏傳感器中裝有吸水性膨脹物，當水滲人接頭盒時，吸水性物質會膨脹使得接頭盒中的光纖受力，也就是使得這一空閑光纖彎曲，從而使光纖的損耗增加，在監測中心的OTDR上就會反映出來·意大利的方案：此方案是一種綜合處理的新型連續光纜監測系統。主要特點是將光纜網絡、光纖及光纜護套的監測綜合在一起，既利用了OTDR系統周期性地對光纖的衰減進行監測，發現有衰減變化即發出警報，并進行故障定位，同時也能連續監測光纜護套的完整性，包括護套對地絕緣電阻的監測，發現問題（如護套進水等）即馬上告警，達到更全面地預告故障發生的目的。

比較日本和意大利電信部門提出的光纜維護支撐系統的方案可見：日本方案在OTDR自動適時測試光纖的基礎上，加入了光纖選擇器，在外線上裝設水敏傳感器并進行護套監測，形成了一套較完整的自動維護、支撐系統，真正做到不中斷光通信的維護。意大利的方案中除監測光纖性能以外，還考慮了護套絕緣電阻的自動監測。由此兩例可以看出全自動的光纜維護應是一種發展方向。

3通信電纜的發展特點

3.1寬帶的HYA通信電纜需要更好地為數字通信新業務服務

原有的電纜網絡雖然可以支持一些數字新業務，但是在實際使用中并不是特別理想，在通信距離、速率及質量上仍有一定的限制。對于新的網絡當然是以光纖為主，對于光纖所不能達到的地方或因各種原因仍然要新建電纜網絡的地區，應該考慮新型寬帶結構的HYA電纜（銅芯聚乙烯絕緣綜合護套市內通信電纜），以便更能符合新業務發展的需要。一些公司對現有的電纜高頻特性作了測試，他們得到的結論是所研究的電纜（即現有的HYA市話電纜）不能達到5類電纜的技術要求，戶外電纜要實現j類電纜的特性，必須通過特殊的設計和制造來達到。但在20MHz以下，所有電纜都顯示出充分適宜的傳輸性能。

美國已在1997年制定了用于寬帶的對絞通信電纜標準（ANSI/ICEAS-98-688-1997及S-99-689-1997），包括非填充和填充兩種型式。傳輸頻寬已擴展到100MHz，可供數字網絡使用。IEC對此問題也進行過較長時間的討論，2001年，IEC62255-1文件“用于高比特頻率數字接入電信網絡的多對數電纜”提出了0.4～個0.8mm線徑、1～150對、最高頻率30MHz等指標的建議，此建議的提出也許會為這種電纜開辟一個新的空間，我國也開始了這方面的探討和研制，并正在建立相應的標準。

3.2超5類及6類電纜將替代5類電纜成為布線系統發展的超蟄

隨著智能化大樓、智能化建筑小區對寬帶布線的要求愈來愈高，超5類和6類電纜己逐漸成為布線系統中的主流。超5類電纜與5類電纜的頻帶都是100MHz，但其具有雙向通信的能力，用戶可以同時收發寬帶信息。因此超5類電纜比5類電纜在電阻不平衡性、絕緣電阻、對地電容不平衡性、傳輸速度等指標上都有提高，并且增加了近端串音衰減功率和等電平遠端串音功率等一些指標，因此在工藝和結構上要做一定的改進才能達到。6類電纜在超5類的基礎上，又提高了傳輸頻帶，達到250MHz，其相應的指標也有較大的提高。同時，6類電纜要求不但有嚴格的工藝，而且不少廠商在結構上也有一定的改進和創新，如采用泡沫皮絕緣芯線或皮泡皮絕緣芯線、骨架式結構隔離線對等都改善了電纜的高頻特性。

3.3物理發泡射頻同軸電纜及漏泄同軸電纜將具有較好的發展前景

由于移動通信的高速發展，無線電基路用物理發泡射頻同軸電纜，特別是超柔形結構的室內電纜、路由連結電纜都有了較大的市場需求。同時，隨著移動通信信號覆蓋面的不斷擴大，基站站數的增多，以及邊緣地區（電梯、地鐵、地下建筑、高層建筑室內等用戶）對移動信號的要求不斷提高，預計這類電纜將會有較好的發展前景。但對電纜指標的要求（如駐波比、屏蔽衰耗等要求）已明顯提高，要求電纜的工藝及結構應不斷改進，以與之適應。

4光纖光纜及通信電纜技術與產業發展中幾個值得思考的問題

4.1積極創新開發具有自主知識產權的新技術

雖然這幾年來，我國光纜電纜技術有很大發展，有一些具有自主知識產權的技術已在發揮作用，但是應該看到這種比例仍是很小的，國內有近200家光纖光纜廠，但大多產品單一，沒有自主的知識產權，技術含量較低，競爭力不強。有資料統計，1997～1999年國內企業申請光通信專利的有132件，其中光纖38件，光纜只有19件，而同期外國公司在中國申請光通信專利達550件，其中光纖光纜37件。還有資料報道：從1997年以來，國內光通信核心技術專利是90件，我國自主申請的只有9件，僅占10％。實際上我國的光纖光纜技術應該說與國際水平己差距下大，因此我們作為世界第二的光纜大國，應該把開發具有自主知識產權的技術作為我們工作的重中之重，爭取創造更多的光纖光纜專利。4.2開發具有先進技術水平、與使用環境、施工技術相配套的新產品

電信網絡在不斷發展的同時也對光纜電纜產品不斷提出新的要求。不難發現，光纜的結構越來越依賴于使用的環境條件及施工的具體要求，在海底光纜、淺水光纜、ADSS及OPGW光纜的開發中，會對這一點有深刻的體會。而今后光纜建設的重點將會隨著接入網、用戶駐地網的建設不斷展開，新一代的光纜結構和施工技術也會基于如微型光纜、吹入或漂浮安裝及迷你型微管或小管系統的全套技術而有一系列新的變化，以便有限的敷設空間得到充分、靈活的利用。這當中也包含了若干光纜設計、制造工藝、光纖光纜材料、施工安裝方面的新的技術課題。一些國家或公司已取得了一些經驗，正逐漸形成新的系統技術專利。我國的用戶眾多，接入網和用戶駐地網具有很多的特色，對接入光纜也會有更多的要求，為我們研究和創新接入網和用戶駐地網光纜結構提供了很好的機會。應該說，多數光纜技術我們是跟在國外最新技術的后面，雖然緊跟了先進技術，但自我創新的成份太少。今后應當在這方面下些功夫，走自己的創新之路。在有中國特色的接入網及用戶駐地網中多采用一些有中國特色的光電纜產品。

4.3利用已有設備與技術,改善HYA市話電纜的相應特性,為數字業務提供更好的服務

對于已經敷設的銅電纜，我們只能在現有條件下盡量利用其特性開通數字新業務。而現有的HYA電纜，雖然亦可開通ADSL等一些新業務，但是容量有限，當ADSL數量增大到一定限度后還是會出現干擾問題，而且還會影響以前開通的業務。因此，對新敷設的銅電纜，希望能提出一些新的寬帶指標要求，為將來開通更多更好的新業務作好準備。現有的市話電纜生產廠商應深入研究自身的生產工藝，在不改變（或不大改變）生產設備的情況下，認真設計和精心制造，把現有電纜的技術水平提高一個檔次，以提供更寬頻帶的電纜，為更多更好地開拓數字新業務提供高質量的通道。

4.4改進光纜電纜的施工和維護方法

目前，為了適應城市施工的特點，國際上較重視不挖溝的方式施工光、電纜，采用小地溝或微地溝技術安裝光纜，同時對光纜網進行自動監測，保證光纜網絡不中斷通信維護。與此相適應的是需要開發相應的元器件、工具和設備，并且要在體制上作一些改進與之相適應。ITU對NH開發光纜用浸水傳感器、光纖自動測試時的光纖選擇器以及美國提出的1s告警、3min內定位的指標及意大利提出的光纖纖芯與光纜護套指標綜合監測等方案都十分重視。在現代化的光網絡中，這些方式已經起到明顯的作用。由此可見，為了保證光纜網絡工作的可靠性，在施工和維護中降低成本、節省勞力、節省時間，逐步推廣新的施工方法，逐步完善光纜網絡的自動監測維護系統和提高光纜網絡的不中斷維護水平已勢在必行。

4.5冷靜地審視當前電信市場的發展，促進光纖光纜和通信電纜產業的發展

2001年下半年以來，光纖光纜需求下降，這當然與世界電信行業的整體下滑以及寬帶網絡泡沫的破滅有很大關系，但更多的則是受到從1999年下半年起由于光纖緊缺而各大公司擴產過多的影響。據資料介紹，在2000年，全球光纖廠商的投資額達到26億美元，為1999年的6倍，按推算到2002年全球光纖的產能將達到1.65～1.75億光纖公里，遠遠超過了實際需求。加上當前電信基礎建設的不景氣，光纖過剩的現象不可避免。

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由于光纖線路本身傳輸損耗偏低，可以實現長遠距離的干線傳輸，確保電視信號的基本技術指標；光纖頻帶寬，也有利于有線電視多路信號能夠均衡地傳輸到每一個光節點上；光纖本身的傳輸距離長，并且具備一定的抗干擾能力，并且其傳輸還不僅僅局限于有線電視信號，可以拓展成一個開放的平臺來開展綜合化業務傳輸。

1.2HFC網絡技術特征

有線電視光纖傳輸在開展綜合業務傳輸時，提供了一個廣闊的開放性平臺，這是寬帶綜合業務網當中一個關鍵的組成部分。在國內，各個廣電部門都在積極地開展傳輸網絡的升級與改造工程，將原本以同軸電纜作為主體的樹型結構網絡逐漸改造成為傳輸媒質的HFC網，因為HFC網具備抗干擾能力強、頻帶寬以及可靠性高等特點，作為雙向交互式網絡，其應用也非常廣泛[2]。

2有線電視光纖傳輸系統的技術維護措施

科學地、高效地、細致地完成光纖傳輸技術維護工作，可以保證當光纖傳輸系統面臨故障時，做好相應的判斷、處理及修復工作。

2.1管理光纖竣工技術資料

對光纖傳輸系統而言，其竣工技術資料主要包含了：第一，光纖傳輸系統改造的技術方案。第二，敷設光纖線路時的分布圖，包括活動接頭的編號與位置、光纜敷設的方式與用途、每一條光纜的長度、光纖鏈路的總損耗、接頭損耗等內容。第三，光纜尾纖盒或者是光纜尾纖配線架圖、臺內外光纖傳輸機房分布圖。第四，光端機主要的性能指標、型號、備件庫存情況以及生產廠商。第五，光纖傳輸日常維護與測試的記錄表格、日常故障處理登記表格等。

2.2對電視信號光纖傳輸的日常維護

在有線電視光纖傳輸的日常維護中，主要是對相應的發射光功率進行測試，同時，對光纖傳輸系統能否正常的開展工作加以判斷。在維護中，我們要隨時把握光纖損耗出現的變化情況，同時，對光纜進行定期檢測，詳細記錄被測試的光纜線路的實際損耗，對于每一個測試值竣工記工都需要同測試值進行相互的比較，分析哪一個節點部位沒有出現損耗，注意隨著季節的變化，光纜損耗值出現的變化，同時，記錄好光纖傳輸的工作狀況，如此有利于在發生故障之后，能夠及時地判斷故障發生的部位，針對故障進行相應的處理[3]。雖然光纖線路發生故障的概率非常低，但是低并不代表就不會發生故障。所以，對光纖線路的搶修也是一個不可能避免的問題。建立一支作風過硬、經驗豐富的搶修隊伍，才能夠在發生光纖事故故障時，及時處理故障，避免對用戶的使用帶來影響。當然，控制故障的最高境界在于發生事故之前就能夠排查隱患，避免對正常的傳輸產生影響。所以，合理地設置尋線員，配合上日常的檢修維護是非常重要的。此外，向社會大眾宣傳光纖線路傳輸相應的法律法規知識，也有利于提高有線電視信號光纖線路傳輸安全性、穩定性及可靠性。

2.3接收端線路側

第一，如果發射的光功率正常，但是接收端線路側的接受光功率要遠遠低于原始記錄值，或者是直接為零，就說明光纖線路出現損耗增大或者是中斷等故障現象，這時對光纖線路可以利用光時域反射儀（OTDR）進行判斷與測試。對于這一類型故障發生的原因有：第一，光纖活動接頭處出現了故障、光纜斷裂、光纖熔接點故障。外部引起的故障發生的原因有架空光纜、直埋光纜以及管道光纜出現損傷性故障，這一類型故障一般是在非接頭的部位出現。另外，光纜傳輸損耗值過大也是原因之一，主要是因為光纜本身質量有所欠缺、光纜出現了彎曲變形的情況、光纜溫度特性偏低，最終導致光纜損耗增大的現象發生。第二，如果接收端路側接受光功率屬于正常狀態，但是接收機工作狀態卻不正常，使用藥棉蘸酒精對光纖活動接頭端面進行輕輕擦拭之后，依然無法滿足光接收機的正常工作要求，則可能是因為光接收機本身出現了故障，這時可以利用一個備用的光接收機來做出相應的判斷與試驗，而故障機最好能夠送到指定維修點進行檢修或者是更換，嚴禁出現隨意調試或維修后，又使用到光纖傳輸系統之中。

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2現代廣播電視技術的發展展望

首先，促進現代廣播電視技術的進一步發展。目前，通過現代廣播電視技術，有效推進廣播電視事業繁榮發展。因噪擾不斷積累，信號失真逐漸累積，進而導致質量低劣問題出現。按照現階段技術水平，還很難解決這些問題，即使近些年從未停止改良、完善，因制式制約，未能實現質的飛躍。而衛星技術、計算機技術與微電子技術的有效運用，使廣播電視技術有了希望，即將開創廣播電視技術革新時代。其次，數字化水平進一步提高。對于廣播電視而言，接收、傳輸模擬信號時，極易噪聲干擾、噪雜，使原信號混淆，嚴重影響信號質量。通過數字化技術，全面提升實用水平，在信號傳輸環節，對噪擾與失真問題，實施整形恢復，進而獲取原始信號。通過數字化技術，提高信號處理、加工便捷性，增強抗干擾能力，有利于電路的集成。因此，提高數字化水平，對廣播電視技術具有重大作用。第三，衛星技術進一步發展。在國際上，先進國家早就開始使用衛星技術，使國民信息需求得到有效滿足。然而，我國啟用衛星電視技術較晚，一直到1990年才普及推廣，大量衛星電視生產企業、經驗企業增多。然而受到生產與技術約束，國外廣播電視產品沖擊，外國企業基本占據了我國衛星接收市場。隨著改革開放進一步深化，我國衛星技術水平明顯提升，然而過度依賴國外技術。近些年來，衛星信道調解芯片逐漸實現國產化，然而國外企業壟斷了解碼芯片市場，我國電視產品進口依賴度較高，自主產品研發力度不高。一直到2012年，國產直播解碼芯片研發成功，使用戶基礎條件得到有效擴大，對于直播衛星服務，正在大力推進戶戶通工程，開拓了我國廣播電視新領域。因此，我國要想發展廣播電視技術，必須不斷加強衛星技術研發，提高衛星芯片產品質量，進一步發展衛星技術。

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1.2解決廣播電視傳輸過程遇到的難題在我國，開展廣播電視工程的時間比較晚，盡管如此，其發展速度還是十分迅速的，在廣播電視傳輸的過程中，遇到了很多的難題，而計算機技術的應用則很好地解決了這些問題，有效的提高了傳輸速度。同時，也為傳統廣播電視工程實現轉型提供了轉型依據。

1.3滿足用戶的需求經濟的發展有效的提高了人們的生活水平，在物質生活得到了滿足后，人們開始追求精神生活，注重生活中的娛樂性。從某種意義上說，廣播電視也屬于一種娛樂手段，因此人們對廣播電視的要求就會變得越來越高，為了更好的滿足用戶的需要，需要將廣播電視工程與計算機技術相結合，提高廣播電視整體的質量。

2計算機技術在廣播電視工程中的應用

2.1在媒體網絡中的應用隨著科學技術的發展，傳輸理論與交換理論、有線電視網與互聯網之間都實現了有效的融合，而且，這種融合方式極大的影響了人們的生產和生活方式。實現融合之后，新的網絡建立了一個寬帶數字化平臺，為用戶提供了很大的便捷性，而且還將窄帶網不能實現的功能得以實現，比如多媒體的應用、自由交換數據等等，同時，在進行數據自由交換時，簡化了相關的操作流程，讓網絡吸引了更多的用戶。在媒體網絡中應用計算機技術，促使其產生了新的中間理論，拓寬了計算機技術在廣播電視工程中的應用范圍。在媒體網絡中，數字技術有其特有的優勢———計算機技術的關聯性，這種關聯性可以有效地聯系起有線電視和互聯網，從而形成一個新的數字媒體網絡。因此，在廣播電視工程的媒體網絡中應用計算機技術，有利于改變傳統的傳輸方式，有效地提高傳輸的質量和速度，更好的滿足了廣大用戶的需求。

2.2在媒體內容中的應用在傳統的廣播電視中，媒體內容是指利用模擬訊號將音頻和視頻傳播出去，這樣的傳播方式很容易受到外界因素的影響，進而影響了媒體內容傳輸的質量，影響了用戶對廣播電視的評價，另外，傳統的廣播電視在傳輸速度上也比較慢。導致人們最終接收到的電視畫面帶有各種問題，比如畫面不清晰、音畫不同步等，極大的影響了用戶對廣播電視節目的滿意度，也阻礙了廣播電視工程的發展。將計算機技術應用到廣播電視工程的媒體內容中，可以有效地解決這些問題。應用計算機技術后，媒體內容傳播的方式發生了變化，由傳統的模擬訊號變為現在的數字訊號，數字訊號傳播方式的運用保證了音頻和視頻訊號的質量，而且有效的提高了其速率，擴充了媒體的內容，而且媒體內容的更新速度也得到了提高，進而滿足了廣大用戶對質量的要求，促進了廣播電視業的良好發展。

2.3在操作計算中的應用隨著科學技術的快速發展，計算機技術的更新速度也不斷地提高，而新技術的開發能夠使原有的存儲結構以及體系結構得到優化，從未來發展的角度看，計算機技術要全方位的發展，包括計算機的方方面面。因此，新技術必將會取代原來的技術，并提高技術應用的效率。在未來，新技術的發展方向是高效率、低耗能、高實用性、操作簡便，為此，在這個發展過程中產生了高性能的計算機，并且在發展中不斷得到完善。隨著高性能計算機的發展，其應用領域不斷地擴展，在廣播電視工程的操作計算中，應用了高性能計算機技術，有效的提高了廣播電視的存儲技術和計算功能。

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2全媒體綜合監測監管平臺總體架構

隨著三網融合和全媒體大數據時代的到來，CMMB、DTMB、互聯網視聽節目及IPTV等新媒體不斷涌現，傳統的廣播電視監測監管工作無法滿足對新媒體的監測監管需求。全媒體綜合監測監管平臺建設需在兼顧我臺原有傳統監測監管系統的基礎上，將其與IPTV、衛星電視監測系統、視聽內容分析系統、CMMB以及DTMB監測系統、互聯網監測系統等新媒體監測監管系統進行交互式集中監測監管，通過優化原有業務流程，逐步形成集質量監測、內容監管、安全調度、信息于一體的，具有高效、高可用性、高安全性的集中分析計算中心。全媒體監測監管云計算平臺是整個監測業務運行的核心支撐，未來將成為我臺安全播出監測的“神經中樞”，對我臺本身業務拓展具有劃時代意義。全媒體綜合監測監管平臺是一個利用虛擬化、云計算及云存儲等技術手段搭建的基于x86的云計算平臺，通過虛擬化技術全面整合刀片及機架式服務器等資源，為監控平臺和各個子系統提供云計算資源，并對所有的計算資源進行統一的管理與自動分配，確保整個計算資源的合理利用。平臺服務層次模型（圖1），分為云基礎設施IaaS層、云平臺PaaS層、云業務應用層、運維管理層四部分。其中，云基礎設施IaaS層位于服務層次模型的底層，是云計算平臺的基礎，由云計算中心操作系統通過基礎軟硬件管理、分布式文件系統和虛擬計算中心來實現；云平臺PaaS層通過業務與資源調度中心來實現，利用云平臺高性能的海量數據存儲處理能力實現對監測臺數據的深度挖掘和綜合利用，并為云業務應用層提供必需的業務開發和運行環境；云業務應用層，通過優化業務流程整合監測監管業務資源，為內容監測處理部門、信號和設備運營部門、局相關領導以及其他機構提供核心技術支撐；運維管理層主要負責業務應用監測、系統實時性能監測、安全管理、網絡管理、節能管理等工作，對監測臺所有監測系統、服務進行集中監控管理，對核心網絡設備、服務器、中間件、數據庫進行實時監管及告警，確保網絡安全互聯、互通，確保共享數據和信息安全完整，有效實現平臺的綠色、低碳運維。

3全媒體綜合監測監管平臺安全架構

全媒體綜合監測監管平臺的系統安全設計是整個監測監管信息系統的重要組成部分，其在保障我臺監測業務系統的物理、網絡、主機、應用、數據安全，保障全省廣播電視行政監測對象數據安全傳輸，保障監測監管業務的完整性、連續性和可擴展性等方面，具有十分重要的意義。我臺參照《廣播電視相關信息系統安全等級保護基本要求》的相關規定，在充分分析云平臺面臨安全風險的基礎上，對云平臺安全進行整體架構設計，力圖構建一個較為完善的信息安全保障體系，全面提升我臺信息安全防護能力。

3.1云平臺安全風險分析

云計算對用戶使用與訪問信息和計算資源的模式進行了全方位的變革，作為一種全新的服務和計算模式，其按需服務、虛擬化、動態伸縮、資源共享和開放等特性，為海量多媒體大數據的存儲處理提供了便利，但同時也為系統帶來了諸多新的挑戰。根據美國Gartner咨詢公司的調查報告（圖2），安全性仍然是目前云計算服務用戶普遍關注的重要問題。對新興的云計算技術而言，它所面臨的安全風險問題包括兩個方面：一方面，云計算本身并沒有脫離傳統信息安全概念的范疇，其為數據用戶及其具體應用提供服務時依然面臨著傳統IT系統中存在的各種安全威脅，包括物理安全風險、基礎網絡安全風險、邊界安全風險、終端安全風險、服務端安全風險、應用安全風險、數據安全風險等；另一方面，云計算服務自身存在安全隱患，由于云平臺上的服務同底層硬件環境間是松耦合的，沒有固定不變的安全邊界，使得云計算同時也面臨著很多新的安全風險，如虛擬化安全、共享虛擬化資源池的數據保護和自銷毀、多用戶隔離、云終端接入安全等問題。結合全媒體綜合監測監管平臺服務層次模型，我們可以得到圖3所示的云平臺服務安全風險分析結果。從圖3中可以看出，底層的物理資源、的網絡環境、虛擬的服務平臺、相關的業務應用以及上層的云端接入等層次都存在著相應的安全問題，這些安全問題嚴重阻礙云平臺服務的安全性，亟待解決。IaaS層安全風險。作為平臺服務層次模型中的最底層，IaaS層負責為模型的上層應用提供全面的資源服務，IaaS層的安全是云計算服務系統的安全基礎。IaaS層的安全風險除了傳統的物理安全風險、主機安全風險、網絡安全風險外，最主要的是虛擬化帶來的安全風險。虛擬化是IaaS層廣泛采用的關鍵核心技術，是云計算技術實現的基礎。該技術能夠為使用云計算服務的數據用戶提供數據安全和隔離的保證，是云計算多用戶環境下數據存儲安全保護所必須具備的環節。然而虛擬化平臺并不是完美的，仍然存在安全漏洞。在多用戶的云基礎設施中，一臺物理服務器上面通過運行多臺虛擬機來同時為多個用戶進行服務。理論上來說這些虛擬機之間應該完全隔離并獨立，但由于共用相同的物理設備，這些虛擬機并不是完全獨立的。研究發現，針對虛擬機之間的物理依賴關系能夠對其進行攻擊。目前這些攻擊主要包括基于共用物理機的旁通道攻擊和基于共駐子網的拒絕服務攻擊。另外，虛擬化鏡像安全同樣值得關注，因為每個虛擬機的鏡像與特定數據用戶應用相關聯，在對鏡像進行訪向或共享時必須要有完整性和安全性要求，否則將造成數據信息的泄露或者非法訪問等問題。PaaS層安全風險。PaaS層作為平臺服務層次模型的中間層，既需要屏蔽底層系統復雜性、為上層云業務應用提供簡單、可靠的分布式編程框架，又需要具備海量數據的存儲、處理和分析能力。這種屏蔽使得云計算系統的內部組成架構和服務提供形式對數據用戶完全透明，用戶不再對運行環境和數據擁有完全的控制權。因此，用戶無法確定其下達的計算任務是否被正確執行，系統運行的可靠性和云服務執行的可信性欠缺，存在中間件和API接口不安全等運行安全風險，無法在發生攻擊時迅速判斷出問題所在。另外，數據存儲的完整性和可用性、數據交互共享時的機密性、數據抽象處理時的隱私性也無法得到有效保證，存在關鍵數據的篡改和隱私泄露問題，大大增加了數據安全與隱私保護的難度。云業務應用層安全風險。云業務應用層位于IaaS層和PaaS層之上，是平臺與外界交互的通道，主要負責為我臺提供監測監管、全媒體、資源展現、流媒體服務等應用業務。該層面臨的安全風險有云應用軟件未進行代碼檢測和安全加固存在安全脆弱性和漏洞風險，多用戶共享的云服務器訪問控制粒度不夠嚴格存在非授權訪問或越權訪問的風險，應用系統未進行安全審計無法定位、追溯攻擊源的風險等。云端接入安全風險。云端接入的安全風險主要包括終端安全風險，Web應用風險等。此外，還包括貫穿各層的通信安全風險、數據被篡改和隱私泄露的數據安全風險、用戶身份竊取和假冒的身份識別風險、非授權或越權訪問的訪問控制風險等。

3.2云平臺安全架構總體方案

云計算中的安全控制機制與傳統IT環境中的安全控制機制沒有本質的區別。傳統的信息安全技術，特別是身份認證和訪問控制技術、數據傳輸和存儲加密技術、入侵檢測技術和系統安全加固技術等仍在適用于云計算系統。然而，云計算獨有的新特性使得這些適用是受限的，一方面云計算環境中巨大的數據量（通常都是TB甚至PB級）使得傳統安全機制在可擴展性及性能方面難以有效滿足需求；另一方面，現有的安全體系架構是建立在傳統網絡結構以及應用的基礎上的，不能完全適用于云計算的新特點和面臨的新威脅。顯然，要推動云計算技術的全面發展，解決云計算環境中存在的諸多信息安全問題迫在眉睫。因而，本文給出了一個云平臺安全架構總體方案（圖4），在充分考慮相關傳統安全問題的基礎上，重點關注云計算平臺特有的安全問題，為我臺全媒體綜合監測監管平臺的安全建設提供有力的技術支撐。云平臺安全架構總體方案由一系列云安全服務構成，是實現云平臺服務安全目標的重要技術手段。在該方案中，我們主要關注物理資源安全、虛擬化資源安全、云平臺的安全、云業務應用的安全、云端接入的安全、用戶身份的識別和訪問控制，以及用戶數據的安全、隱私保護和災備等問題。

3.2.1IaaS層的安全機制

在云基礎設施IaaS層中，主要關注物理安全和虛擬化安全兩個方面。其中，物理安全主要通過物理設施安全、網絡安全、主機系統安全、網絡協議棧安全、主機加固、惡意代碼防范、漏洞掃描和入侵檢測等傳統安全技術來實現；虛擬化安全主要通過虛擬運行環境安全、服務器隔離、虛擬化存儲隔離、網絡隔離、虛擬機容錯、虛擬機遷移等安全技術來實現。1.服務器隔離：主要針對重要應用，通過虛擬化解決方案的分區組件對所有虛擬計算機之間CPU、存儲和網絡資源進行隔離，這樣進程、動態連接庫及應用程序不會影響同一臺服務器上其他虛擬服務器應用。2.虛擬化存儲隔離：基于NetApp-FC存儲服務器，采用FC光纖交換網絡進行虛擬統一存儲，通過劃分LUN并設置LUN訪問權限從邏輯層保護虛擬化鏡像文件等數據的訪問安全。3.網絡隔離：主要通過劃分VLAN來保證網絡的安全性。4.虛擬機容錯：借助云操作系統VMwarevSphere的FT策略、虛擬機克隆技術以及虛擬機snapshot，可以實現虛擬機發生硬件故障時即時在新輔助虛擬機進行故障切換的容錯能力。5.虛擬機遷移：借助云操作系統VMwarevSphere的EVC策略，實現虛擬機之間的vMotion熱遷移，保證應用的連續性。

3.2.2PaaS層的安全機制

我臺全媒體監測監管平臺包括7組HP刀片服務器組、4組CISCO刀片服務器組、VMware虛擬化軟件以及NetApp存儲虛擬化設備，通過云計算操作系統將114個刀片服務器組建成4個HA集群，面向全臺業務系統提供計算資源和存儲資源的服務。在云平臺PaaS層中，主要關注媒體數據存儲安全、API接口的安全、平臺運行安全、云可信基礎設施、云信譽管理等安全問題。1．媒體數據存儲安全。基于NetApp-NAS存儲服務器，采用雙控制器冗余方式，當端口故障時只降低帶寬不影響鏈路通斷，當主控制器故障后自動切換至備份控制器，保障云業務應用系統媒體數據存儲安全。2．API接口的安全。全媒體平臺對外提供第三方訪問節接口API，供第三方系統獲取視音頻文件訪問和流媒體訪問。為了確保API接口的安全，根據我臺監管業務應用的需求，平臺僅提供登錄類、認證類、業務類和審計類共四類接口，各類接口采用XML格式進行信息傳遞。平臺通過在接口層建立統一的前端接口協議標準庫，全面適配所有信號類型的監測數據接收、管理配制數據下發、視音頻節目數據請求等。3．平臺運行安全。主要通過補丁管理、配置管理、安全監控等一系列措施來保證平臺運行安全。4．可信云基礎設施和云信譽管理。當前，我臺構建的全媒體綜合監測監管平臺在部署模式上屬于私有云。私有云的安全邊界相對封閉，具有較高的安全性，較好地滿足了我臺日常的監測監管需求。然而，當面對一些全國性的突發安全事件時，封閉云平臺的應急響應能力不足，不能快速地滿足應急決策需求，未來“私有云平臺+服務”的混合云模式將是大趨勢。在這種模式中，一些業務性、隱私性較強的應用通過構建私有云實現，另一部分普通服務需求可租賃第三方公有云獲取計算服務。然而，這種模式也會帶來新的安全問題。云服務器將由許多不在同一信任域的云用戶共享，云計算使用主體之間的信任不對等性是云計算環境安全面臨的重要問題。云可信基礎設施和云信譽管理是解決這一問題的兩種新思路，不同之處在于：云可信基礎設施是依靠一個可信平臺模塊TPM作為可信根，基于該可信根實現云計算的可信性；云信譽管理是將社交網絡中的信任關系引入到云安全管理中，依靠可信任的第三方幫助云實體管理信任關系。可信云基礎設施和云信譽管理是下一步我臺重點考慮的混合云平臺軟安全措施。

3.2.3云業務應用層的安全機制

在云業務應用層，我們主要通過應用軟件安全、云應用容災、用戶隔離、云內容安全監控、用戶行為監控、統一身份認證和授權機制、訪問控制等技術保障云業務應用的安全。1.統一身份認證和授權機制。有效的認證與授權機制是避免服務劫持、防止服務濫用等安全威脅的基本手段之一，也是云計算開放環境中最為重要的安全防護手段之一。為此，我們建設了統一的身份認證系統，通過統一的Portal集中認證，在異構的IT系統中實現集中和便捷的身份認證、單點登錄、身份管理、授權管理和集中行為審計，以滿足用戶對信息系統使用的方便性和安全管理的需求。2.訪問控制。訪問控制是根據用戶的身份或屬性對用戶的權限，包括能否執行某些操作或能否訪問某些資源進行控制的過程。云平臺通過訪問控制機制阻止非法用戶入侵系統，允許合法用戶按照其權限訪問對應的資源和服務。當訪問控制粒度不夠嚴格時會存在非授權訪問或越權訪問的風險。目前，訪問控制主要形式有：自主訪問控制(DAC)、強制訪問控制(MAC)以及基于角色的訪問控制(RBAC)。RBAC可以避免DAC模式安全度較低、而MAC管理難度大的問題，但RBAC模型在角色分配時只驗證了用戶的身份真實性而沒有考慮用戶的行為可信性。信任管理的研究者提出將信任機制引入訪問控制模型中以解決傳統的訪問控制機制無法對用戶行為進行評估的缺陷，可以提供更加安全、靈活以及細粒度的動態訪問授權機制，從而提高授權機制的安全性與可靠性。這也是未來我們設計訪問控制機制的一個新思路。

3.2.4云端接入的安全機制

云端接入的安全主要通過應用級防火墻、防病毒軟件、Web應用安全和Web瀏覽器安全來保障。為了保障云端接入的安全，在互聯網接入域與監測業務域的邊界上部署兩個深信服萬兆安全網關，基于心跳線連接形成主備機制，用于提供實時監測、包過濾與狀態檢測、應用訪問控制策略、IPS入侵防護、服務器防護、網頁篡改防護、病毒防護、Web安全防護、用戶管理和網關管理等安全服務。當主安全網關故障時，通過心跳檢測機制可以迅速切換到備份安全網關，保證安全服務的無縫對接。

3.2.5云運維審計、數據安全

1.云運維審計。為了保障云平臺安全事件的可定位、可追溯，在平臺上部署了兩套運維審計服務器，通過運維審計系統（堡壘主機）以HTTPS或SSH方式，對進行設備遠程管理和運維的人員進行身份認證、授權和審計。2.數據安全：數據安全主要通過數據加密、災備、存儲隔離和隱私保護等技術實現。