关键词：光通信技术；物联网；应用研究
1 引言
通信工程中采用传输技术，可形成同步数字体系，并且创建出智能化的全自动交换光网络，在一定程度上能够有效提升通信工程的建设效果，将先进的传输技术应用优势发挥出来，有效增强通信工程的发展效果。
2 光通信系统的架构
光通信系统的基本架构是点对点系统，近些年随着对通信容量的需求增大，光多输入多输出（MIMO）系统也在逐步发展中。目前的点对点可见光系统主要由发射和接收2部分构成。发射部分分为电学部分与光学部分，电学部分主要包括信号处理电路与发射机驱动电路，光学部分则包括发射机光学芯片以及光学天线。2部分之间的光电子器件的就是可见光通信系统的发射机，目前主要是发光二极管（LED）与激光二极管（LD）。信号经过信号处理电路完成编码和调制之后，通过驱动LED/LD来实现对LED/LD的强度调制，从而将电信号转换为光信号。接收部分同样包括光学部分和电学部分。光学部分主要包括接收光学天线和探测器芯片，目前主流探测器芯片为光电二极管（PIN）和雪崩光电二极管（APD）。接收光学天线把尽可能多的光学信息聚焦到探测器芯片表面上。电学部分主要是信号处理模块，光电探测器将接收到的光信号转换为电信号，对信号进行解调制、解码等信号处理过程之后，恢复出原始的发送信号。虽然可见光理论上有超大的通信容量，但是其受限于现有发射接收机的材料器件、光学系统、数字信号处理算法等,因此进一步提升可见光通信系统的速率依旧充满挑战。
3 在物联网中光通信技术的应用
3.1 物联网应用层当中应用光通信技术的方式研究
应用层处于物联网结构分层的最顶端位置，主要功能是完成对感知层所收集到的数据信息进行处理及应用。利用光通信技术当中包含的光纤传感技术运用到每一个处理终端当中，可以有效提高感知层海量数据信息的处理效率，从而提升数据的应用效果。在物联网快速发展进程当中，已经做到与我国各行和各当中的各种事物紧密相连，并且在推动各行各业向智能化管理方面发展产生了重要作用。在各个实体设备以及基础设施当中安装光纤传感系统，信息数据可以通过光缆线路所连接的庞大光纤传感系统行程一个光纤传感网络，同时结合无线通信网络技术以及物联网所具备的云计算平台功能，实现对不同终端设备管理的简单化、精密化发展。
3.2 物联网网路层当中应用光通信技术的方式研究
网络层处在物联网结构分层的中间位置，所以需要负责起承前启后的任务，实现沟通和交互功能。网络层在物联网结构当中主要负责数据信息的传输以及数据信息的有效管理两项工作，在运行方面进行分析，网络层能够将感知层所收集到的数据信息传输给应用层。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆当前的物联网在应用过程中涉及到海量数据信息的结合与传输，这对网络承载能力和传输能力方面都提出了更高的要求，为更好提高数据信息传输时效性，将无线通信网络设置成网络层主体已经成为必然的发展趋势，只有覆盖性更强的通信网络才能实现物联网信息的快速准确交互，从而提高物联网的应用性能。当前我国的无线通信技术较为成熟，物联网可以直接使用通信网络系统作为网络基层，在提高物联网部署方面的便捷性同时，也可以有效降低物联网应用过程中的成本需求。当前，光通信技术的快速发展，为物联网未来发展提供了更多可能，在可预见的将来，物联网将会发挥更多功能，推动我国经济稳定发展。
3.3 物联网感知层当中应用光通信技术的方式研究
感知层处于物联网结构分层的最低端，主要负责数据信息的感知和采集工作，所以在整个物联网当中属于基础部分。光通信技术在感知层中应用主要涉及到的是光线传感技术这种技术和传统传感技术相比优势更加明显，主要体现在两个方面：首先，光波在光纤中进行传播受到气候环境影响下，能够导致光波表征量发生变化，例如相位或波长等，通过这一信息能够感知到物理量变化。其次，利用光纤处理的特殊性，在调整光栅后能够演变成各种化学物质、生物物质的探测器和传感器。
3.4 水下可见光通信
随着未来B5G/6G的发展，水下与陆上的通信网络不再孤立存在，它们将会形成一个智能通信网络，传感器、水下机器人、人类都需要进行水下活动，并进行必要的通信互联，所以水下无线通信的需求日益迫切。微波通信、声波通信是目前比较常用的水下通信手段，但是微波信号（～100MHz）在海水中里面的衰减极大，趋肤深度只有厘米级别。声波通信在海水中的穿透能力极强，但是通信带宽太低。所以为同时实现远距离、高速率的水下无线通信，水下无线光通信逐渐发展起来。首先，水下环境恶劣，吸收、散射以及湍流是影响水下光通信的主要环境因素。其次，光通信器件复杂多样，波长跨度从紫外波段、可见光波段到红外波段，这些器件的物理光电特性都有很大区别。最后，水下通信节点经常涉及到运动目标，来自不同方向、不同运动速度、连续非连续干扰等都会对于信息高速传输产生致命影响，水下环境中应考虑相对广覆盖和大视场角接收问题。此外，目前的长距离高速水下无线光通信大部分停留在实验室阶段，所以如何在实际环境中实现更长距离、更高速率的水下无线光通信，是未来水下可见光通信面临的最大挑战。
4 结束语
在光通信技术当中，首先将光波作为传输媒介，进行数据信息的快速传输，因此与传统通信技术相比，在信息传播速度和传播质量方面都有明显提升。同时，光波和无线电波都属于相同类型的电磁波，但由于光波与无线电波相比较频率更高，但波长却更短，所以，在进行信息的传输过程中，光波技术通信的容量也就更大、频带更宽、抗干扰性能更强，能够更好地满足大数据时代信息技术应用需求。在物联网技术不断发展的今天，传统无线电波技术已经无法满足对信息进行快速整合的应用需求，同时在数据处理方面也呈现出适用性下降的问题，这在一定程度上都表明传统无线点播技术已经无法适应当前技术发展水平。通过应用光通信技术，有效提高了物联网在数据信息数据处理方面的效率，提高了信息传输速度，使物联网的时效性与价值得到更好体现。当前，光通信技术更是作为物联网当中的技术支撑，对物联网未来发展方向产生了巨大影响。
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论文作者:魏凤娟
论文发表刊物:《科学与技术》2019年21期
论文发表时间:2020/4/17
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