光通信技术在物联网发展中的应用

光通信技术在物联网发展中的应用

1.物联网的发展及特征

所谓物联网，是指将各种信息传感设备，如射频识别（RFID）装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等种种装置与互联网结合起来而形成的一个巨大网络。其目的是让所有的物品都与网络连接在一起，方便识别和管理。它其实就是将原本与网络无关，但与我们的生活工作息息相关的万事万物都装上传感器，然后与现有的互联网连接，让人们可以更直接地去控制和管理这些事物，以方便我们的生活和促进生产乃至整个社会的发展。

物联网概念本身也在不断地演进，涵盖的范畴也比以前更加丰富。随着信息与通信技术的日益发达，物联网应用前景相当广阔，预计将广泛应用于智能交通、能源、环境保护、政府工作、公共事业、金融服务、平安家居、工业制造、医疗卫生、智能家居、现代农林业等诸多领域。目前普遍认为，物联网的体系构架可分为感知层、网络层、应用层 3 个层面，并且在每个层面上都有很多种选择。感知层包括二维码标签和识读器、FRID 标签和读写器、传感器、摄像头、传感器网络、传感器网关、视频检测识别、GPS、M2M（machine to machine）终端等，主要完成识别物体和采集信息的功能。网络层包括各类信息通信网络，如短距无线通信网、蜂窝无线通信网、传统互联网、移动互联网、有线通信网以及物联网信息中心、物联网管理中心等，主要完成将感知层获取的信息进行传递和处理的功能。应用层是物 联网与各类行业专业技术深度融合，实现各种智能化行业应用，实现广泛智能化。

物联网的核心能力主要包括可靠传输、全面感知以及智能处理这三点。其基本特征主要有智能化以及泛在化两方面。所谓的智能化就是能够将情景感知、各种信息的聚合以及无缝连接处理者几方面内容进行有机结合，通过末端网络准确收集管理对象的各种信息，并且及时的进行分析处理，最后将结果提供给需要的用户。而泛在化则是指物联网覆盖应该逐步实现无处不在，这样才能适应社会的发展需求。正是由于上述特点，物联网的应用前景必然非常广泛。

2.光通信技术在物联网发展中的应用

光通信技术在物联网发展中的应用可以分为三个部分，即网络层、感知层以及应用层，具体内容为：

2.1光通信技术在物联网网络层的应用

光纤技术商用化已经有30多年了，经过这么多年的发展已经逐步成熟。近年来，随着光纤放大器以及波分复用技术的快速发展，在很大程度上促进了光纤通信技术容量的扩大以及速度的提高。

在物联网迅速发展过程中，需要完成各种信号的会聚、接入传输并形成全国性的物联网，光纤通信将有很大的应用前景。不论是移动网还是传统固定电话网，从长远发展趋势看，最终将走向泛在网。从物联网应用的承载需求看，通信网或者说泛在网的技术发展完全能够承载物联网的需求。物联网涉及海量的数据集合和泛在的网络要求，即要求在空间上无所不在、时间上随时随地。传感网所承载的业务状态多数是近距离通信，而通信网特别是光纤通信网络能承载更高的带宽，适合长距离传输，非常适宜物联网应用的拓展。现有通信网络核心层传送技术正在向大容量、IP 化和智能化发展，从物联网的角度来看，还应更加智能化，包括自动配置、障碍自动诊断和分析、路由自动调度适配，资源分配更智能化等等。网络接入层传送技术的发展趋势是光接入网络。目前各大运营商都已建设 FTTx（光纤接入），它具有 QoS（服务质量）保障和更丰富的接入能力，能够满足 M2M 多种高速媒体流传送需求。与移动通信相比，光通信技术具有容量大、损耗小、速度快、带宽高等优点，可是其接入却不是很灵活。而移动通信虽然接入灵活，但是其带宽却是有限的。所以，只有将二者进行有效融合，才能推动物联网的进一步发展。

2.2光通信技术在物联网感知层的应用

光通信技术在物联网中应用的另一个领域就是感知层，其关键就是光纤传感技术。随着科学发展水平的不断进步，传统的单点检测技术已经发展成分布式网络监测技术，而且逐步走向了产业化生产，其应用前景非常广阔。

光纤传感技术与传统传感技术相比，其优势在于光纤本身的物理特性。光波在光纤中传播时，在外界因素如温度、压力、位移、电磁场、转动等的作用下，通过光的反射、折射和吸收效应，光学多普勒效应，声光、电光、磁光、弹光效应和光声效应等原理，使表征光波的特征参量，如振幅、相位、偏振态、波长等，直接或间接地发生变化，因而可以将光纤作为敏感元件来探测各种物理量，这就是光纤传感器的基本原理。此外，光纤还有多种衍生传感功能。利用该特性，通过对光纤光栅进行特殊处理，可制成探测各种化学物质的光纤光栅化学和生物化学传感器。与普通光纤光栅相比，长周期光栅对光纤包层外材料的折射率变化更敏感，将光纤光栅涂上特殊的活性涂覆层，可测量低浓度的目标分子。此类光纤传感器可用于航天器的氢气漏泄检测、煤矿中的瓦斯检测等。而光纤本身又是光波的传输媒质，这种“传“”感”合一的特征所带来的优势，在物联网应用中将无可匹敌。不论是基于瑞利散射、布里渊散射和拉曼散射原理的分布式光纤传感器，还是基于双光束干涉的光纤传感干涉仪，其光纤传感臂上的每一点既是敏感点又是传输介质。而基于多光束干涉的准分布式光纤 Fabry-Perot 传感器、近年来发展迅速的光纤光栅传感器，两者也均是光纤本身的一个集成部分。此类光纤传感器与常规光纤可熔接，形成低插入损耗连接，具有在线（inline）特征和优势，与光纤传输有天然的兼容性，可以替代传统分立和薄膜型光无源器件，从而为全光通信系统和光纤传感网络提供了巨大的灵活性。

2.3光通信技术在物联网应用层的应用

在今后的发展过程中可以将物联网与各行各业进行深度融合，这样就可以促进行业的智能化管理。如果把光纤传感器嵌入或装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、大坝、供水系统、油气管道等各种重大工程设施中，通过光缆连接后可以形成广域光纤传感网络，再通过与无线物联网的组合，与互联网的组合，可以实现各种设备、机器、基础设施等物理系统的整合。在此基础上，通过物联网信息中心管理中心功能强大的云计算平台，对海量数据进行存储、分析处理与决策，完成从信息到知识，再到控制指挥的智能演化，就可使人类更加精细、更加动态地管理生产、生活的方方面面，达到“智慧”状态，进一步提高资源利用效率，提高人类生产力水平，促进人类与自然的和谐发展。

3.结束语

综上所述，随着人们生活水平的不断提高，对互联网的需求也在不断提高，这就给物联网发展提出了更高的要求，为了能够适应社会的发展需求，就要不断的发展与创新。光通信技术具有容量大、速度快、可以在线传输等特征，如果将其与物联网相结合，必然会促进网络功能的进一步发展。