復合水聲光纖傳播系統概述

摘 要：在特定水聲應用環境中需要雙向傳輸高低壓復合信號。傳統基于同軸電纜的傳輸方法信號頻分耦合網絡復雜，工作時誤碼率高，可靠性較差。為此，提出了一種新的光電一體化復合水聲信號傳輸體制，采用光電混合纜進行傳輸。文章對涉及的關鍵技術進行介紹，同時基于Manchester編碼技術，初步對大容量數據的時分雙向穩定傳輸進行實驗，驗證了光纖傳輸多路水聲復合信號的可行性。

關鍵詞：通信技術；傳播系統；光纖技術

前言

光纖傳輸技術為解決現有的基于同軸電纜的傳輸系統傳輸數據率低、誤碼率高、可靠性差的問題提供了很好的解決途徑。文章對光纖傳輸技術在某特殊水聲環境的應用進行了研究，給出了相應的解決方案，并對系統關鍵問題及解決途徑進行了探討。此方案已在某預研系統中得到應用，取得了良好的效果。

1 復合水聲光纖傳播系統概述

1.1 傳播系統內容簡述

我國的網絡傳播系統的發展經歷了幾個階段，主要有雙絞線階段，電纜+雙絞線階段，光纖階段。光纖傳輸階段主要依靠光纖纖維為介質進行網絡數據和網絡信號的傳輸。光纖纖維在光纖傳輸的過程中發揮著非常大的作用，不僅可以用來傳播虛擬的信號還可以用來傳播數字信號，而且它還可以滿足人們對視頻傳輸的需要，給人們的生活帶來了極大的便利。管線傳輸的主要傳輸工具就是光纜，單根纖維的傳輸距離在不使用中繼器的情況下可以達到幾十公里，這種傳輸的速度是非常快的。隨著我國網絡技術的不斷發展，我國的光纖傳輸技術有了新的發展，在發展的過程中復合水聲光纖傳播系統應運而生，在水聲光纖傳播系統中水聲光纖傳輸中是利用光纖和電纜在系統中可以共同存在的結構，通過光纖向網絡接收器傳輸水聲信號以及其他的信息。在通過光纖將控制在水下的指令傳輸到水下載體端，這樣就可以完成水聲光纖的傳播。一般情況下都是通過光纖對水下的載體傳輸高壓信號，再由水下的發射器將信號轉換為高壓的大功率的信號，在水下載體信號傳輸的過程中需要水下電路對其進行直流電的供應。復合水聲信號的傳輸時一個復雜的過程，在這一過程中需要比較高的技術，在進行傳輸的過程中要合理的分配傳輸的各個部分，總得來說，復合水聲信號的傳輸是一個循環的系統，它通過不斷的循環將網絡信息傳遞到用戶的手中，這種復合水聲信號傳輸系統在我國的網絡發展中是非常先進的，是繼光纖信號傳輸后的又一大突破，給我國網絡的發展帶來了極大的影響，促進我國網絡世界的進步和網絡傳輸技術的不斷發展，網絡發展的關鍵是網絡信息的傳輸，復合水聲信號光纖傳播系統對于網絡信號的傳輸起著非常重要的作用。

1.2 多數高速數據的傳播

在復合水聲光纖傳播系統中，多數高速數據的傳播是非常重要的，也是復合水聲光纖系統的傳播中一個亟待解決的問題，如何解決復合水聲光纖系統的雙向傳輸時系統發展的關鍵，主要可以分為兩個方面，一方面是多數高速數據的傳播，另一方面就是解決系統中雙向傳輸的問題。多數高速數據的傳播采用的也是一個雙向的系統，在系統的使用過程中，主要采樣的頻率大概是10KHZ，在多數高速數據的傳播中命令的下達及傳輸和數據的輸送大概的時間間隔是4μs，這個時間間隔是非常短的，在數據采樣的過程中還需要16位的巴克碼數字作為數據傳輸的數據幀。在多數高速數據傳播的過程中，一般采取Manchester碼的方式進行多數高速數據傳播的編碼，通過編碼可以對傳輸的數據進行及時的提取，除此之外，采用Manchester碼的編碼方式是沒有直流分量，這種編碼方式的抗干擾能力是非常強的，在發展的過程中這種編碼方式非常適合信號的傳輸。因為我們采用Manchester碼的方式進行多數高速數據傳播的編碼，因此我們需要對始終的數據進行精確的處理，在FPGA中內嵌的鎖相環對于高速數據傳播的分頻是非常快捷的，因此在文章的介紹中我們選用了FPGA方式進行了數據編碼的處理。該系統的工作原理如下：在采集多路聲信號時，要先進入到DSP系統中進行轉換，改變信號的模數，之后需要在采集到的有效數據的前后分別添加數據的起始位和終止位，確定數據幀的排列順序。在上述步驟完成后，將數據幀排列后的數據傳輸到FPGA中進行下一步的處理，在這一步的處理中主要包含兩方面的內容：一方面是對數據的串行和并行的方式進行轉換，在這一過程中將DSP中送來的數據中的并行數據轉換為串行數據；另一方面，是對數據的編碼進行處理，將上一步中的串行數據以及轉換來的串行數據轉換為Manchester碼進行下一步的數據傳輸。當上述過程完成后，就要引用另一設備光端機，通過光端機將輸出的信號轉化為光信號，在將光信號傳輸的數據的接收設備中，在這一過程中要將光信號轉化為電信號，通過FPGA對進行解碼和串行處理，將處理后的數據輸送到DSP上，就可以完成協議的處理，將系統中的有效的信號提取出來，完成復合水聲光纖傳播系統中多數高速光纖數據的傳播。

2 系統誤碼率計算介紹

系統誤碼率的計算是復合水聲光纖傳播系統中比較重要的一部分，在這一部分里，我們可以根據曼徹斯特碼對系統的誤碼率進行計算，推導出誤碼率的計算公式，主要有計算信號“1”的公式；計算系統總誤碼率的公式；假設“0”信號與“1”信號等概率的情況下，計算系統誤碼率與參數Q有關的公式。上述所述的計算系統誤碼率的公式還有幾種變式，在此由于篇幅有限公式就不做詳細的介紹了。通過上述的相關公式我們可以輕松的計算出系統的誤碼率，檢測出系統的可行性，促進我國復合水聲光纖傳播系統的發展。

3 傳播誤碼實驗總結

在網絡傳播系統的發展中需要對系統的傳播誤碼進行驗證，主要采用的方式是選取500米的光纖電纜進行傳輸實驗，在試驗的過程中要遵循一定的原理。在進行實驗的過程中要穩定水下數據載體的一端和數據接收器的一端直流電壓，控制電源的供電電壓這兩個接收設備之間一般采用光電混合纜對著兩個設備進行連接，在進行實驗的過程中要對這兩個設備進行連接，主要的連接方式是通過pc進行連接。正常情況下水下載體會產生10KHZ的頻率產生模擬的傳輸信號，在通過光電混合纜將數據信號傳輸到接受設備上，接受設備的標準是接收到100幀，就將向設備傳輸下一步的命令。在這個過程中主要進行三次實驗，實驗的時間逐漸的遞增，大概是第一次實驗15分鐘，第二次實驗20分鐘，第三次實驗25分鐘。通過三次實驗我們可以得出三種不同的實驗結果，通過實驗結果的對比，上傳數據的誤碼率是可以滿足復合水聲光纖傳播系統的需要的，但是在傳遞命令的過程中誤碼率是比較高的，估計是在傳遞命令過程中的一些外界的干擾造成的，因此我們在對水下載體傳達命令時要進行對比與檢驗，減少傳達命令過程中的誤碼率。根據實驗結果的對比和Manchester碼的編碼特點，我們可以得出一個結論，那就是在數據傳輸的過程中，傳輸數據率為4.3×2=8.6Mbit/s，實驗中得出的實際的傳輸率比單一電纜的傳輸數據率高。因此我們可以得出結論，在數據傳輸的過程中是存在一定的誤碼率的，但是這個比率對整體的傳輸影響是比較小的，復合水聲光纖傳播系統是具有可行性的。

4 結束語

光纖傳輸在我國的發展比較快，在我國科技高速發展的今天，我國的網絡技術在高速的發展，復合水聲光纖傳播系統在我國網絡技術的發展中應運而生，光纖傳輸技術解決了我國網絡傳輸慢的問題，文章主要對復合水聲光纖傳播系統進行了研究，介紹了復合水聲光纖傳播系統以及系統誤碼率的計算和傳播誤碼的試驗總結。給我國光纖傳輸技術的使用提供了借鑒，希望對我國的網絡光纖技術的發展提供幫助，促進我國網絡技術的又好又快發展。

參考文獻

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