光通信系统与网络技术

• 面向智能制造的工业互联网基础设施概述

  李铿;张宇;黄勇;田智炜;

  面向智能制造的工业互联网基础设施涉及用于支撑在各行业及领域中智能制造的物联网通用设施。这些工业互联网基础设施独立于产品和特定工厂中的生产流程。文章通过阐述面向智能制造的工业互联网基础设施的框架和特性，为服务提供商按照智能制造的需求进行系统集成提供帮助，并融入现有和新开发的工业互联网基础设施，从而为智能制造利益相关方在应用过程中提供指导。

  2023年03期 No.237 1-5+52页 [查看摘要][在线阅读][下载 202K]
  

• 全光数据中心互联的混合放大技术研究

  王甫涵;郝祥勇;蔡轶;吴敏;

  数据中心互联链路通信质量的准确评估是实现数网协同的重要基础。文章建立了基于波长选择开关的全光数据中心互联网络中的混合放大模型，可快速评估互联链路中的光信噪比与误码率等指标。文章讨论了无中继放大条件下的数据中心互联链路，给出了不同互联距离下的放大器选择方案，并通过仿真对比了在同等互联距离及光功率增益条件下，不同路径选择对互联链路通信质量的影响。根据相应的理论模型及算法，可建立数据中心互联网络的最佳路由。

  2023年03期 No.237 6-9+78页 [查看摘要][在线阅读][下载 369K]
  

• RoF系统中多维多阶调制技术的研究进展

  李彦霖;邵宇丰;王安蓉;于妮;杨骐铭;田青;伊林芳;李冲;陈鹏;刘栓凡;左仁杰;袁杰;

  近年来，光载无线通信(RoF)技术已经成为宽带光通信接入网络领域的研究热点，备受业界关注。该技术充分利用了光纤传输的海量带宽和无线通信灵活覆盖的应用优势。在RoF技术的演进发展过程中，多维多阶调制方式能提升系统频带利用率和降低信号收发成本，因此具有重要的科研意义和实用价值。文章综述了传统幅度调制、典型多维多阶调制和若干代表性新型多维多阶调制技术的研究进展，并对RoF系统中多维多阶调制技术的应用前景进行了简略分析。

  2023年03期 No.237 10-18页 [查看摘要][在线阅读][下载 541K]
  

• 基于GAN和XGBoost融合的高精度业务流量识别方法

  关其峰;赵夙;朱晓荣;

  随着互联网技术的不断发展以及网络规模的不断扩大，新的网络业务层出不穷，为了保障用户服务质量，准确快速地对业务流量进行分类是目前的研究重点。传统业务识别方法多以协议或具体业务为分类依据，应用性较低。文章结合业务流量特征和机器学习方法，提出了一种基于生成对抗网络(GAN)和极端梯度增强(XGBoost)融合的业务流量识别方法。该方法首先提取代表业务资源需求的流量特征；然后通过改进GAN算法扩充少数类样本，解决业务识别过程中出现的数据集分布不平衡导致的模型准确率低的问题；最后通过随机森林算法进行特征选择，并利用XGBoost算法完成模型训练。结果表明，该方法对业务识别的准确率达到了97.32%。

  2023年03期 No.237 19-23页 [查看摘要][在线阅读][下载 261K]
  

• 混合连续—离散变量量子密钥分发

  靳安然;李鹤;

  作为量子密码学的主要应用之一，量子密钥分发(QKD)是一种密钥的安全传输方式。相比于传统的通信方式，基于量子力学基本原理的QKD协议在理论上具备无条件安全性。一般来说，QKD过程中量子态的制备和传输需要对光子进行编码、传输和测量。近年来，QKD在理论与工程应用方面取得了极大的发展，也推动了国内外QKD网络的部署。文章对近期混合连续—离散变量QKD的几项工作进行了重点讨论，结合离散变量QKD的编码方式以及连续变量QKD的探测方式对实际搭建QKD信道的优缺点进行了分析，并进一步梳理与总结了现阶段混合连续—离散变量QKD的研究重点和难点。

  2023年03期 No.237 24-31页 [查看摘要][在线阅读][下载 434K]
  

• 无源光网络系统中基于UVM的DBA验证

  丁羚;李祥辉;洪金;周玉彬;胡时舜;

  在第五代移动通信技术(5G)通信中，动态带宽分配(DBA)作为无源光网络的关键技术之一，随着其不断优化自身性能，芯片功能的复杂度日益增长，对其逻辑功能的验证显得尤为重要。文章提出了一种无源光网络中的DBA模块验证平台架构体系。该平台基于通用验证方法学(UVM)框架调用System Verilog(SV)参考模型，以少数用例覆盖大量场景，实现了对DBA流量需求和下发授权功能点的验证和结果自校验，寄存器转换级电路(RTL)代码覆盖率可达95%以上。仿真表明，该验证平台支持DBA的系统级验证，支持框架复用和自动化数据对比，可满足验证的各项需求，为DBA的性能测试提供了一个高效和全面的验证环境，大大提升了验证效率。

  2023年03期 No.237 32-37页 [查看摘要][在线阅读][下载 328K]
  

• 面向配电场域网的高可靠路由优化算法研究

  魏培瑶;赵夙;陈瑾;朱晓荣;

  配电场域网作为电力物联网的重要组成部分，是电力物联网“最后一公里”基础设施，解决电力物联网“最后一公里”的通信问题。为满足配电场域网控制类业务的高实时性和高可靠性需求，提高网络的覆盖能力和可靠性，文章提出了一种基于Dijkstra算法的高可靠、快速的路由优化算法。通过配电场域网的场域高速电力线载波和微功率无线两种通信方式的优势互补，节点通过混合路由表选择最可靠的通信链路传输数据，同时考虑了可靠性和实时性约束。仿真结果表明，该配电场域网高可靠路由优化算法有效增加了覆盖能力、成功传输业务数以及平均路由可靠性。

  2023年03期 No.237 38-45页 [查看摘要][在线阅读][下载 384K]
  

光纤光缆技术与应用

• 基于光纤温度传感的光缆外层断股高精度监测

  冯奕军;徐浩;

  针对光缆外层断股监测精度和敏感度较低的问题，文章提出了一种基于光纤温度传感的光缆外层断股高精度监测方法。分析光纤温度传感器的数据高速采集电路、信号放大与光/电转换电路等，获取最优监测模式；在光缆上布设光纤温度传感器，进行外层断股温度数据采集；引入小波去噪方法，构建光缆外层温度数据的信号模型，进行有效的信噪分离，完成光缆断股高精度监测。以24B1-45与24B1-08型号的光纤复合架空地线(OPGW)光缆为例，实例实验结果表明，光纤温度传感器的信噪比最高可达152和157 dB,响应频率最高可达6 230和6 310次/s。应用该方法后，保证光缆外层断股监测没有受到过多干扰且具有较高的监测精度，满足高精度监测需求，能够通过温度有效检测出光缆外层断股情况，为偏远地区光缆外层的故障监测提供可靠保障。

  2023年03期 No.237 46-52页 [查看摘要][在线阅读][下载 310K]
  

光电器件研究与应用

• 高均匀性1×4多模干涉耦合器的研究与设计

  李赵一;范作文;丛庆宇;周敬杰;曾宪峰;郑少南;董渊;胡挺;钟其泽;贾连希;

  针对多输出端口输出光功率的不均匀性问题，文章设计了一种基于绝缘体上硅(SOI)的1×4多模干涉(MMI)耦合器，提出了一种优化其均匀性的新方法。耦合器输入/输出端采用锥形波导，为提升MMI耦合器的均匀性，对输出端锥形波导采用不等宽设计，通过优化，四路输出端口均匀性高达0.007 4 dB,而总的插损仅有0.058 dB。依据该方法最终使得输出端波导的传输常数失配，避免了波导之间的串扰，实现了对MMI耦合器输出端口均匀性的提升。

  2023年03期 No.237 53-59页 [查看摘要][在线阅读][下载 598K]
  

• 基于有效折射率法的多层光波导模式数值分析

  何伟;蒋忠君;陈经纬;王亮;

  文章针对具有实际使用价值的多层光波导计算了有损耗波导准横电(Quasi-TE)模、准横磁(Quasi-TM)模有效折射率与横电/横磁(TE/TM)模电磁场曲线分布。计算了6层损耗波导TE/TM模式，分析了多层波导模式的有效射折率和电磁场曲线分布与波导结构的内在关系，并且利用有效折射率法完成Quasi-TE/TM模式的有效折射率计算，得到了TM模式有效折射率与模式阶数非单调递减、损耗波导模式更为丰富等结论。文章的研究工作可以为实际光波导器件设计、制作及应用提供理论基础。

  2023年03期 No.237 60-65页 [查看摘要][在线阅读][下载 431K]
  

• 带状线开口直连微带线一分四功分器

  刘阳;束锋;

  功分器的传输线形式主要有微带线、带状线和波导结构等，其中带状线结构与其他形式传输线的连接是个挑战。针对该挑战，文章提出了一种带状线开口直连微带线的混合传输线一分四功分器，通过对功分器基本原理的分析，结合电磁仿真软件，对功分器进行了建模仿真，并加工实物验证了该设计方法。该功分器在2～6 GHz频段内，输入输出反射系数小于-10 dB,隔离度达到了15 dB,达到了良好的设计效果，并且对功分臂进行弯曲设计，达到了小型化的设计需求，为后期的研究提供了一定的参考价值和指导意义。

  2023年03期 No.237 66-70页 [查看摘要][在线阅读][下载 402K]
  

无线通信技术

• 基于深度强化学习的V2X频谱资源管理方法

  武明虎;金波;赵楠;王茹;

  针对车辆对一切(V2X)通信所面临的频谱稀缺问题，文章提出了一种深度强化学习方法对V2X频谱资源进行管理。首先，建立单个车辆对基础设施链路的V2X通信模型，结合频谱子带和传输功率等约束条件，构建优化问题以最大化V2X通信网络综合效率；其次，考虑到优化问题的非凸性，将其建模为马尔可夫决策过程；接着，引入基于竞争构架Q网络(Dueling-DQN)算法，以获得最优频谱子带选择和传输功率分配策略，使V2X通信网络综合效率最大化；最后，通过Tensorflow软件平台进行实验仿真，以验证所提方法的性能。实验结果表明，Dueling-DQN算法与其他算法相比，能够获得更高的链路性能和V2X通信网络效率。

  2023年03期 No.237 71-78页 [查看摘要][在线阅读][下载 419K]
  
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