基于labview的光通信实验演示系统

毕业设计（论文）开题报告题目：基于Labview的光通信实验演示系统院（系）信息与电气工程学院专业测控技术与仪器学生何晓慧学号100220204班号1002202指导教师田兆硕开题报告日期2014.03.07哈尔滨工业大学教务处制说明一、开题报告应包括下列主要内容：1．课题来源及研究的目的和意义；2．国内外在该方向的研究现状及分析；3．主要研究内容；4．研究方案及进度安排，预期达到的目标；5．为完成课题已具备和所需的条件和经费；6．预计研究过程中可能遇到的困难和问题，以及解决的措施；7．主要参考文献。二、对开题报告的要求1．开题报告的字数应在3000字以上；2．阅读的主要参考文献应在10篇以上，其中外文资料应不少于三分之一。本学科的基础和专业课教材一般不应列为参考资料；3．参考文献按在开题报告中出现的次序列出；4．参考文献书写顺序：序号作者.文章名.学术刊物名.年，卷（期）：引用起止页。三、如学生首次开题报告未通过，需在一周内再进行一次。四、开题报告由指导教师填写意见、签字后，统一交所在院（系）保存，以备检查。指导教师评语：指导教师签字：检查日期：目录一．课题来源及研究的目的和意义···························4二．国内外研究现状及分析·································52.1国外现状········································52.2国内现状·······································52.3现状及发展前景分析·····························6三．主要研究内容·········································7四．研究方案及进度安排，预期达到的目标···················74.1研究方案········································74.1.1使用ActiveX技术实现串口通信···············74.1.2使用VISA实现串口通信······················84.1.3两种方案的比较····························104.2进度安排·······································104.3预期达到的目标·································10五．为完成课题已具备和所需的条件和经费··················11六．预计研究过程中可能遇到的困难和问题及解决措施········11七．参考文献············································11一、课题来源及研究的目的和意义信息产业己成为当今世界上最强劲的高科技增长点和经济社会的支柱，激光通信技术正以难以想象的速度将世界带入高速发展的信息时代。而空间光通信作为激光通信发展的一个重要分支，在星际间通信、近地无线互连、无线宽带接入、应急通信等方面都有着广阔的应用前景。随着对超稼激光器、新型光束控制器、高灵敏度和高数据率接收器以及适合空间应用的先进通信电子设备的研究墓本成熟，空间光通信己成为下一代光通信的主要发展方向。开展空间光通信的研究意义及应用前景：1.作为卫星光通信链路地面模拟系统的技术组成部分2.为低轨道卫星与地面站间的卫星光通信打下良好的技术基础3.空间光通信具有巨大的潜在市场和商业价值(1)可以克服一些通常容易碰到的自然因素障碍当河流、湖泊、港湾、马路、立交桥和其它自然因素阻碍铺设光纤时，无线光通信系统可跨越宽阔的河谷，繁华的街道，将两岸或者岛屿与陆地连接起来。(2)提供大容量多媒体宽带网接入用无线光通信系统作为接入解决方案，不需耗资、耗时地铺设光纤就能满足对办公大楼或商业集中区大容量接入的需要。(3)可为大企业、大机关提供内部大容量宽带网无线光通信系统能在企业、机关范围内为建筑物与建筑物之间的大容量连接提供一种开放空间传送的解决方案。(4)为公安、军队等重要部门提供高速宽带保密通信。(5)支持灾难抢救的应急系统无线光通信系统可为灾难抢救提供一种大容量的临时通信解决方案。(6)为一时性大规模的重要活动提供临时的大规模通信系统例如，奥运会和其他体育运动会、音乐会、大型会议以及贸易展览会等专门活动往往需要大容量宽带媒体覆盖。无线光通信系统能提供一种迅速、经济而有效的解决方案，不受原有通信系统的带宽限制，也不用再去办理光纤铺设许可证。信息网络世界的到来让我们的生活有了质的飞跃，但也警醒我们科技进步才是第一生产力，光通信技术关系着下一代宽带信息网络的未来,要为承载未来IP业务的下一代光通信网络奠定良好的基础。为了适应网络的发展和传输流量不断提高的需求,各大传输系统供应商都在技术开发上进行了不懈的努力。而我们的研究就是利用串口通信对光通信系统进行演示实验，模拟网络管理系统等核心设备构建先进的示范网络,实现信息产业跨越式的发展。二、国内外研究现状及分析1.国外现状光纤通信的发展依赖于光纤通信技术的进步。为了适应网络的发展和传输流量不断提高的需求,各大传输系统供应商都在技术开发上进行了不懈的努力。富士通公司在150km、1.3Lm零色散光纤上进行了55@20Gbit/s传输的研究,实现了1.1Tbit/s速率的传输.NEC公司进行了132@20Gbit/s、120km传输的研究，实现了2.64Tbit/s速率的传输.NTT公司实现了3Tbit/s传输系统.华为实现了1.6Tbit/s的传输系统.目前以日本为代表的发达国家,在光传输方面实现了10.96Tbit/s(274@40Gbit/s)的实验系统,在超长距离传输方面,已达到了4000km无电中继的技术水平。在光网络方面,光网技术合作计划(ONTC)、多波长光网络(MONET)、泛欧光子传送重迭网(PHOTON)、泛欧光网络(OPEN)、光通信网管理(MOON)、光城域通信网(MTON)、波长捷变光传送和接入网WOTAN)等一系列研究项目的相继启动、实施与完成,为下一代宽带信息网络,尤其为承载未来IP业务的下一代光通信网络奠定了良好的基础.2.国内现状技术发展的历史：1966年：高锟提出光传输理论；1976年：实用化产品出现；80年代：PDH开始规模使用；90年代初：SDH标准完善，PDH仍为主力；1994年：SDH逐步成为传输主力设备；1998年：DWDM开始建设，ASON技术探讨；1999年：DWDM规模建设，全光网试验；2001年：MSTP出现并逐渐使用；2003年：ASON/OADM逐渐使用；2005年：ASON规模建设，ROADM进入骨干网。光通信技术是构建光通信系统与网络的基础，高速光传输设备、长距离光传输设备和智能光网络的发展、升级以及推广应用，都取决于光通信器件技术进步和产品更新换代的支持。因此，通信技术的更新与升级将促使光通信器件不断发展进步。2010年中国生产制造的器件已占全球25%以上市场份额；我国光器件市场规模在全球市场中的份额也已从2008年的17%增加到2010年的26%左右，市场规模达到93亿人民币，同比增长率更是高达30%。我国通信市场的蓬勃发展以及我国通信设备商成功的海外市场拓展，正带动本土光器件产业提速发展，前瞻网数据显示，我国通信光电器件产业在全球市场的重要地位也日益显现。而下一代光通信系统的演进在很大程度上取决于通信光电子器件技术的进步，在这个市场与技术的转折点上，我国光通信技术正面临着重要的发展机遇。近年来,我国在光通信技术研究方面也取得了很大的进展,已陆续完成了155、622Mbit/s、2.5和10Gbit/sSDH系统,8@2.5、16@10、32@10和160@10Gbit/sWDM系统,10和40Gbit/sOTDM实验系统,宽带接入系统以及全光通信实验网,自动交换光网络(ASON)实验平台等一系列项目.目前自行研制的SDH系统、8@2.5、16@10和32@10Gitb/sWDM系统已广泛应用于传送网、交换网和接入网.随着熔锥技术的应用以及全波光纤的研制成功,熔锥形全波耦合器带宽达到了390nm(1260~1650nm).全波光纤将全面应用于CWDM城域网建设中,将来全波光纤及全波耦合器也将应用到骨干网.另外熔锥技术在光功率分配、复用/解复用和功率耦合等方面已广泛应用,为高速、宽带和长距离光网络的应用提供了技术保证.在国家/八六三计划0支持下,于2001年完成的中国高速信息示范网(CAINONET)取得了重大研究成果,利用光交叉连接设备(OXC)、光分插复用器(OADM)、核心路由器(CR)和网络管理系统等核心设备构建了先进的示范网络,实现了跨越式的发展.在国内各研发机构、科研院所和大学的科研人员的共同努力下,我国已研制开发了一些具有自主知识产权的光通信高技术产品,取得了一批重要的研究与应用成果.这些研究工作和突出成果为O-TIME(光时代)计划的实施奠定了坚实的基础,有望在十五期间取得更多的成果,拿出世界一流的技术和产品为我国的信息基础设施建设做出贡献.3.现状及发展前景分析光通信技术作为信息技术的重要支撑平台，在未来信息社会中将起到十分重要的作用。自光纤通信问世以来,整个通信领域发生了革命性变化，它使高速率、大容量的通信成为可能。由于光纤通信具有损耗低、传输频带宽、容量大、体积小、重量轻、抗电磁干扰、不易串音等优点而备受业内人士的青睐，发展非常迅速。光纤通信系统的传输容量从1980～2000年20年间增加了近10000倍，传输速度在过去的10年中提高了约100倍。目前我国长途传输网光纤化比例已超过80%，预计到2010年，全国光缆建设总长度将再增加约105km，并且将有11个大城市铺设10G以上大容量光纤通信网络。对光纤通信而言，超高速度、超大容量和超长距离传输一直是人们追求的目标，而全光网络是人们不懈追求的梦想。光纤通信现已成为一种最主要的信息传输技术,迄今尚未发现可以取代它的更好的技术。即使是在全球通信行业处于低迷的时期,光纤通信的发展也从未停滞过,就我国而言,从现代通信的发展趋势来看,光纤通信也将成为未来通信发展的主流。人们期望的真正的全光网络的时代也会在不远的将来如愿到来。三、主要研究内容本课题研制的基于labview的光通信演示系统，主要研究内容包括：（1）基于labview的串口通信的研究（2）光通信技术的研究（3）基于labview的光通信实验演示系统的设计，即外接模块与labview连接对光信号进行数据的发送与接收。其中包括发射模块与接收模块。四、研究方案及进度安排，预期达到的目标4.1研究方案本次课题中光通信的研究主要涉及串口通信，再把串口通信中的数据传输用光电信号转换来实现即可。所以串口通信是本次课题的重点，下面两种方案即围绕串口通信展开。我们可以通过两种方式实现labview串口通信，第一种可以在labview中利用ActiveX技术实现串行通信，即在LABVIEW中利用ActiveX控件容器，调用第三方提供的ActiveX控件一MSComm控件，实现对计算机串口的通信管理。另一种我们可以利用虚拟仪器标准体系结构VISA实现。4.1.1使用ActiveX技术实现串口通信(采用MSComm)ActiveX通常翻译为“微软倡导的网络化多媒体对象技术”，实际上它是一整套跨越编程语言的软件开发方法与规范。利用LABviEW的ActiveX控件容器，可以调用第三方提供的ActiveX控件。MSComm控件，即MicrosoftCommunicationControl，是Microsoft为简化Windows下串行通信编程而提供的ActiveX控件。它提供了一系列标准通信命令的使用接口，利用它可以建立与串口通信，并可以通过串口连接到其他通信设备、发出命令、交换数据以及监视和响应串行连接中发生的事件和错误。在LABVIEW中使用ActiveX控件一MSComm控件，与在