- 章诗宇;吴江;李明;聂明超;徐健;
【目的】针对分布式光纤传感系统单跨传感距离受限问题，文章提出了基于远程泵浦光放大器(ROPA)遥泵技术的相位敏感光时域反射仪(φOTDR)分布式光纤传感系统。【方法】采用偏振分集接收技术，获取彼此正交的偏振信号以解决偏振失配问题，分频带处理后抑制相干衰落与偏振衰落。应用高阶拉曼泵浦技术与级联遥泵放大技术，3个远程增益单元选取合适的增益介质长度，引入传输链路中适当位置，耦合远程泵浦单元发送的泵浦光与信号光使铒离子得到激励，实现信号光的无中继放大，解决了现有φOTDR单跨距传感距离不足的问题。【结果】实验结果表明，采用同相正交(IQ)解调算法，压电换能器(PZT)加扰的100 Hz扰动信号可实现线性还原。【结论】结果表明，文章所提系统可实现176.6 km超长单跨距振动信号传感，打破了现有φOTDR单跨距传感距离记录。前176 km振动曲线平稳且振幅低于0.4 rad,三维(3D)瀑布图中无扰动位置相对平稳，链路末端PZT加扰的扰动信号可准确感知。经快速傅里叶变换(FFT)处理后，100 Hz扰动信号的信噪比为8.9 dB。实验结果对于搭建超长跨距φOTDR传感系统提供了一定参考价值，对φOTDR系统的无中继超长距离传感发展具有一定意义。
2024年02期 No.242 5-9页 [查看摘要][在线阅读][下载 1268K] - 郭学让;蒋一可;李亚平;张强;连盟;赵永利;
【目的】地震等自然灾害具有持续性和大范围的特性。灾害在发生过程中会持续性损伤光网络的链路资源，造成其链路风险不断变化。面对持续变化的链路风险，业务恢复规划不当可能导致恢复业务再次发生故障。从业务角度来看，重复故障将导致数据传输的多次中断，且随着灾害发生，后续的链路状态损伤加剧可能导致无法恢复此业务。从网络管控方面来看，重复恢复会造成算路资源浪费，占用其他业务的恢复资源。同时，由于业务传输的数据重要性不同，不同业务对传输可靠性的需求存在差异，在发生故障时，高重要度业务应优先恢复。因此，在大规模持续性灾害场景下，综合考虑灾害对链路风险的持续性影响以及不同业务对路径可靠性需求的差异性进行业务恢复是一个值得研究的问题。文章针对此问题提出了一种持续性灾害下基于链路风险感知的业务恢复算法——动态链路风险重路由算法(DLRRA)。【方法】首先，针对业务重要度和链路风险，文章建立了业务重要度与链路风险评估模型，并在此基础上提出了优化目标路由可靠度。DLRRA结合优化目标充分考虑了灾害对链路持续性影响造成的链路风险度变化，通过优先为高重要度的故障业务分配低风险的恢复资源，避免了在灾害持续发生过程中同一高重要度业务发生2次故障的风险。【结果】仿真结果表明，DLRRA恢复的首次业务较传统算法的2次故障概率降低了11%,且在高负载下的平均重要度提高了10%。【结论】因此，该算法有效避免了持续性故障造成的业务多次中断带来的损失，保证了重要业务在灾害环境中的持续稳定运行。
2024年02期 No.242 10-15页 [查看摘要][在线阅读][下载 1334K] - 赵辉;万辉;李静;马薇雯;
【目的】针对自由空间光(FSO)链路和射频(RF)链路的保密信息容易被外部窃听者窃听的问题，为提升混合RF/FSO通信系统的保密性能，同时考虑到实际工程中FSO链路往往无法满足视距条件且不同天线分支之间会由于收发模块小型化产生相关性，需要对可重构智能表面(RIS)辅助的混合RF/FSO系统的安全性能进行研究，以得到系统安全性能与RIS部署位置和天线相关性程度等参数的关系。【方法】文章考虑单个窃听者，分别针对RF和FSO链路进行窃听，RF链路服从任意相关的Nakagami-m分布，FSO链路服从Gamma-Gamma分布。采用解码转发协议，推导得到了两种窃听场景下通信系统的安全中断概率(SOP)和严格正安全容量概率(SPSC)的闭合表达式，并对SOP进行了渐近分析。此外还利用Matlab软件进行了仿真实验，通过蒙特卡洛仿真来验证所推导公式的准确性。【结果】仿真结果表明，将RIS部署在靠近接收端的位置可以降低系统的SOP,RF主信道的信道质量与窃听信道相比较好时，天线相关性程度的增加会使系统的SOP上升。【结论】RIS辅助的FSO链路相比RF链路具有更好的安全性，虽然多天线分集技术能够有效提高系统的安全性能，但是类似指向误差和大气湍流引起的衰落，天线相关性也会对系统的安全性能造成损害，通过降低天线相关性程度能有效提升系统的安全性。
2024年02期 No.242 16-24页 [查看摘要][在线阅读][下载 1596K] - 韩美苗;杨根根;梁静远;柯熙政;
【目的】相干光通信是一种高速、高质量和高保密的通信方式，而相干检测在相干光通信中有着极其重要的作用。高灵敏度的相干检测系统可以大幅提升相干光通信的距离，通过研究影响相干检测灵敏度的因素可以针对性地做出校正，从而提高检测的灵敏度。【方法】文章简要阐述了相干检测的原理，总结了该领域的国内外研究进展，分析了无线光相干检测系统产生的热噪声、散粒噪声、波前畸变、偏振失配角、光斑尺寸偏差和光轴偏转、耦合效率、探测器的性能和前置光放大器等方面对相干检测灵敏度的影响。【结果】结果表明，系统的热噪声和散粒噪声对检测灵敏度的影响可以通过控制本振光功率使其达到最小；信号光的波前畸变可以通过增加自适应校正系统来抑制；信号光与本振光的偏振失配角可以采用偏振控制补偿装置来补偿；光斑尺寸偏差和光轴偏转需要提高硬件的加工水平来减小这种误差；使用新型的探测器可以在一定程度上提升探测器的性能；前置光放大器能够对微弱的信号光进行放大，对提升检测灵敏度十分重要。【结论】文章分析了影响无线光相干检测灵敏度的因素，总结了近年来国内外学者提高检测灵敏度的方法，为实际应用中检测系统灵敏度的提升提供了理论参考，对相干光通信系统性能的提升有着重要的意义。
2024年02期 No.242 25-33页 [查看摘要][在线阅读][下载 1212K] - 郭虹;邓鹏程;杨慧;
随着社会信息化程度的逐步提升，人们对光纤通信系统容量的需求持续增长。信道损伤一直是限制光纤通信容量提升的关键因素，信道损伤补偿作为光纤通信系统的基础性功能和关键技术也在不断改进。近年来，将深度学习应用到光纤通信信道损伤补偿中更是吸引了不少研究人员的关注。文章介绍了近年来应用于光纤通信中的常见深度学习模型，阐述了深度学习技术在光纤通信系统信号损伤补偿方面的发展情况。
2024年02期 No.242 34-45页 [查看摘要][在线阅读][下载 1616K] - 夏松格;杜建新;易航;张钰;
【目的】文章进行仿真研究实验的目的是提高正交频分复用(OFDM)—波分复用(WDM)光纤通信系统的性能，为此提出了正交分组子载波幅度整形(QGSAS)双相位共轭孪生波(dual-PCTW)方案以抑制该类系统的非线性效应，并搭建多种不同条件下的仿真系统以探究该方案的性能。【方法】具体的实验方法为：利用Matlab和Optisystem两种软件混合编程，在16和64进制正交幅度调制(QAM)格式下，选取两种QGSAS方案(正弦幅度整形和矩形幅度整形),搭建了3种维度(偏振域、子载波域和时域)的QGSAS dual-PCTW OFDM系统，共涉及12种组合形式。【结果】通过仿真分析不同方案下的系统误码率，结果表明：QGSAS dual-PCTW方案可有效提高系统对非线性效应的容忍度；在讨论的几种组合方案中，16QAM下时域方案的dual-PCTW技术对系统有最佳的性能改善；应用QGSAS技术时，矩形幅度整形方案性能优于正弦幅度整形方案。【结论】因此可以得到结论：在文章所提方案中，矩形幅度整形方案结合16QAM下的时域方案dual-PCTW技术，可以最有效地抑制OFDM-WDM系统的非线性效应。
2024年02期 No.242 46-52页 [查看摘要][在线阅读][下载 1554K] - 敬天成;段红光;赵旭;张佳鑫;
【目的】电力线载波(PLC)通信系统采用基于帧突发的传输模式，由于PLC系统的收发信机之间存在载波频偏、PLC信道存在各种噪声以及时变特性，加之PLC系统没有专用参考信号，传统信道估计对PLC信道没有跟踪预测能力，进而造成PLC系统性能恶化。【方法】文章针对现有问题，提出了一种基于长短期记忆(LSTM)神经网络和去噪卷积神经网络(DnCNN)的去噪长短期记忆(DnLSTM)神经网络，并利用该DnLSTM神经网络进行了PLC信道估计。首先对DnLSTM神经网络进行离线训练再保存训练好的DnLSTM参数，之后将其部署到PLC系统中，加载训练完成的参数后再进行在线预测，得到PLC系统信道响应。在电力线系统仿真中，文章采用最小二乘法(LS)、最小均方误差(MMSE)算法以及DnLSTM神经网络进行信道估计，给出在高斯白噪声(AWGN)、组合噪声、色噪声和脉冲噪声条件下的仿真结果，同时调整了用于信道估计的前导符号数量并进行了对应的仿真。【结果】仿真结果表明，DnLSTM神经网络进行信道估计的精度与采用的前导符号数量有关，采用4个前导符号进行信道估计，其估计精度优于LS,接近MMSE算法，并且DnLSTM神经网络具有很好的抵抗载波频偏以及信道时变的能力。当用于信道估计的前导符号越多时，低信噪比(SNR)情况下的PLC系统性能越好，高SNR情况下的PLC系统性能相似。【结论】通过以上仿真可得出，基于LSTM和DnCNN的DnLSTM神经网络可以很好地估计存在频偏的PLC系统信道响应，可实时跟踪其变化。
2024年02期 No.242 53-60页 [查看摘要][在线阅读][下载 1572K] - 王堂超;
【目的】为了实现云光智能一体化，解决现有光网络业务部署慢的问题，文章给出了一种跨域跨厂商的端到端业务快速部署方法。【方法】通过分析现网跨域跨厂商业务部署现状，并结合基于流量工程网络抽象与控制(ACTN)标准和软件定义光传送网(SDOTN)标准，发现并解决现有软件定义网络(SDN)管控系统光业务智能一体化部署存在的问题，提出设备厂商SDN管控系统需要改进的方法和方向。【结果】测试验证表明，通过优化改进设备厂商的同步数字体系(SDH)管控系统，能够提升域内端到端业务的开通效率并实现跨域端到端业务的智能一键部署。【结论】测试结果证明，优化和改进设备厂商的SDN管控系统有利于云光智能一体化的业务开通。
2024年02期 No.242 61-66页 [查看摘要][在线阅读][下载 1149K]