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物联网中的光纤技术

更新时间：2019-12-22 13:49:28 大小：653K 上传用户：xiaohei1810 查看TA发布的资源 标签：物联网中光纤技术光通信光纤传感技术 下载积分：1分评价赚积分（如何评价?）打赏收藏评论(0) 举报

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光通信及光纤传感技术作为支撑物联网的关键要素,对物联网的建设、发展与升级有重要意义.文中介绍了物联网的发展及特征,并从物联网的感知层、网络层和应用层三个方面分析了光纤技术的应用优势.

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鼯圃臼

中文核心期刊

物联网中的光纤技术

由丽，王飞，张艳艳

(河北工业职业技术学院。石家庄050091)

摘要：光通信及光纤传感技术作为支撑物联网的关键要素，对物联网的建设、发展与升级有重要意义。文

中介绍了物联网的发展及特征，并从物联网的感知层、网络层和应用层三个方面分析了光纤技术的应用

优势。

关键词：物联网；光通信；光纤传感；感知层；网络层

文献标识码：A

中图分类号：TN929．11

文章编号：1002．5561(2015)05．0026．03

DOl：10．13921／j．cnki．issnl002-5561．2015．05．010

fiber in the internet of

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Key words：things，optical communications，optical

sensing，perception

欧洲国际电联在2005年出具的一份网络报告上

具体提出了物联网．并明确提出了以泛在网络为基础

的物联网2010计划。之后。一些发达国家相继出台了

自己的发展战略：美国国家发展战略中心在2010年

将IBM智慧地球列为高度重视发展战略之一：13本的

0引言

物联网是在互联网基础上延伸、拓展而来的新网

络，它利用云计算、大数据等技术在客户端实现物物

交换、通信和信息交换等。是当前新一代信息技术的

重要组成部分．是未来互联网发展的重要方向．是信

息产业界的第三次技术革命浪潮。正是由于物联网的

u--japan战略；新加坡的智慧国(iN2015)规划；韩国的

u—koren战略【2】。我国物联网在2009年下半年迎来发

诸多特性与优势，受到了广泛追捧。光通信和光传感

技术作为支撑物联网的关键要素．对于物联网能否高

效发挥自身服务经济发展和社会进步的优势有着重

要意义。本文从介绍物联网的发展人手。分析光纤技

术在物联网发展中的应用优势。

展高潮．在2010年的两会上。物联网被正式写入政府

工作报告，并明确提出要加快研发运用；同年，物联网

标准制定工作组也开始筹备：随后。物联网的发展迎

来了新的高峰【3】．物联网的概念随着技术和实践层面

应用的深入在不断演进．无论是涵盖范畴还是应用特

征都变得更加丰富。

1物联网的发展及特征

物联网架构可分为感知层、网络层和应用层三个

传统物联网的意义是指按照约定的协议．将静态

扫描(如射频识别、激光扫描)和动态感知(红外感应

器、全球定位系统)等信息传感设备接人互联网。进行

物品的信息交换与通讯，实现高效识别、定位、跟踪、

监控和管理【1】．并由此构成了一个巨大的管理网络。

层面，每个层面包含多种选择。感知层的主要功能在

于识别物体和采集信息，以二维码标签及识读器、视

频检查识别、全球定位系统、摄像头、传感器及传感网

等构成。类似于人体皮肤和五官的功能。网络层承担

着传递、交换与处理感知层信息的职责，内部以各类

通信互联网络为主。如无线通信网、有线通信网、物联

网信息中心和管理中心等．网络层将感知层的信息进

收稿日期：2014—11-30。

作者简介：由丽(1978一)，女，硕士，主要从事计算机网络通信方面的工

作．

5年第5期

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万方数据

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南丽，王飞，张艳艳：物联网中的光纤技术

做到“感”“传”合一．这是其它类型的传感器所不具备

的功能；再次。光纤体小质轻易弯曲。光纤中的光波不

受外界电磁干扰，特别适用于环境复杂、远端无法供

电的应用场所。另外．如果把光纤中的每一个点都看

作是一个点传感器．那么光纤张开使用可以构成分布

式光纤传感器。所以。用光纤做敏感元件具有一系列

独特的、其它传感器难以相比的优点。

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光纤传感技术可应用于惯性导航、警戒告警、智

的发挥决定了其络¨ 无线电网l l鼋l l凳l l无线光网l、j墨

能材料结构、测试与控制、机器人与信息处理等诸多

未来将拥

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掣删 >喜重要领域。例如，可将光纤压力／形变传感器应用于桥

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梁、隧道、铁路、水电大坝、山体滑坡、井下作业的健康

监测，以及机载舰载体的变形监测；可将光纤温度传

感器应用于石油传输管道安全监测、油库火灾报警系

网络终端能力，_’感_知：_Il竺l l识l网I爹l网l譬l i别

在服务生活生产层i

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统、电力高压变压器监测等；可将转动传感器应用于

光纤陀螺仪：可将光纤振动传感器用于周界警戒系

统、光纤水听器、交通流量监控系统等。实际上，利用

光纤传感器的感知特性．光纤传感技术几乎可以应用

到各个领域。

方面拥有无限可

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物联网感知层要求感知传感器具有承载信息容

量大、响应速度快、多种感知参数融合、能适应复杂恶

劣环境等特点．光纤传感技术在很大程度上与此要求

相吻合。正是光纤传感技术可广泛应用到各个领域的

优势．将其应用于物联网领域，可在真正意义上实现

网络的泛在化。

2．2光通信技术在物联网网络层的应用

在光纤中传播的光具有低损耗、宽带宽、不受外

界电磁干扰影响等特点．是非常好的信息传播媒介．

光纤材料(石英)价格低廉且储藏量巨大，这两点极大

地促进了光通信技术的发展．成为了互联网的主要信

2光纤技术在物联网中的作用

光纤技术在物联网中的作用主要体现在两个方

息传输载体之一。尤其是远距离信息传输。

面：光纤传感技术在物联网感知层的应用；光纤通信

技术在网络层的应用。光纤通信技术经历了40多年

的发展．已经日趋成熟。在互联网中有着不可或缺的

中坚地位。光纤传感技术是近20年快速发展起来的

物联网本身的特殊性决定了其对海量数据传输

与处理．以及长距离传输的需求特性(即庞大的应用

承载和远程传输需求)．而这些需求是无线和有线传

输网络所无法满足的。因此．光通信技术在物联网网

络层中的作用是非常重要的．随着该技术的不断发

新兴传感技术．应用领域广泛，光纤传感器是物联网

感知领层的核心部件之一。

展，将会带动网络带宽与承载能力的显著提升，对物

联网应用的不断升级和拓展有着积极意义。

2．1光纤传感技术在物联网感知层的应用

光纤传感技术的优越性来源于光纤自身的特殊

物理特性：首先，光纤外部环境的某些物理特征量(如

温度、压力、形变、振动等)发生极微小变化时，光纤中

传播的光特性(光强、相位、波长、偏振态等)就会发生

改变．利用特殊的光信号处理技术可以检测出这些变

化．因此．光纤传感器具有非常灵敏的特性；其次，光

纤中的光可以用来传输信息．因此，光纤传感器可以

光纤通信技术在物联网网络层的应用主要体现

在长距信息传输和短距信息接入两个方面。长距传输

主要应用于远距离大容量或复杂环境下的点对点的

数据信息传输。以及远距离网对网的数据信息传输。

另一方面．随着光纤制造技术和光电子技术的不断提

高．脆弱易折断的光纤经过保护后可以变得易于弯曲

2015年第5期．允雹詹致书⑤

万方数据

韶团络

图2物联网中的光通信及光传感技术的应用案例

盘绕，光纤与光纤的连接简便易行．短距信息接入成

会应用到光纤通信技术：又例如．我们把图2中的物

联网看成是一个城市的物联网。物联网的概念是一个

全球的概念．即通过互联网实现不分区域的物物相

联，那么城区与城区之间、国家与国家之间可以用更

大的物联网实现物物相联．这种大区域的连接所传输

的数据量更是海量的．距离更长远．因此更需要光纤

通信技术来支撑。

为了可能，例如，住宅小区内的光纤到户等。

利用光纤传感器“感”“传”合一的特点．可以实现

光纤传感器感知信息和信息接入合一的功能．即在物

联网中可灵活地将感知层和网络层合一。

物联网未来的智能化发展趋势意味着其可作为

辅助各行各业发展的重要助手．推动多个行业智能化

发展与升级，尤其是光纤嵌人各种工程、设备之中可

与光缆连接形成广域光纤传感网络，与无线网络、互

联网、移动通信网络相融合。与此同时，配合云计算平

台和大数据技术．无论是物联网的泛在化还是智能化

由上述案例可知．光传感技术在物联网中的应用

领域是广泛的，光通信技术在物联网中的作用无所不

在。

水平都将不断提升，最终达到“智慧”状态。使物联网

真正成为经济进步、社会发展的最好服务管理助手。

4结束语

综上所述．物联网作为当前互联网信息技术的发

展主流．在物联网构建中应用光纤技术可显著提升其

泛在化与智能化水平．丰富网络应用．带来更为强大

的网络功能．实现对现实世界的高度感知．对于经济

3光纤技术在物联网中的应用案例

物联网中的光纤技术应用非常灵活．既可以体现

在感知层中的传感器应用．也可以体现在网络层的传

发展和社会进步有着重要意义。因此．积极深入地开

发研究及应用光通信技术．可推动物联网的发展与升

级。

输系统应用．还可以“感”“传”合一；既可以在小区域

范围内组网应用．也可以在长途干线中起作用。光纤

技术在物联网中的应用案例如图2所示。

从图2中可以看到，感知层中周界安防、桥梁及

大坝等建材结构和管道安防系统都用到了光纤传感

技术．应用层与感知层之间上传下达的信息传递通过

网络层实现．其实现信息传递的通道大多数都已经要

依靠光纤通信技术来实现。将图2中感知层的细节展

开来看．各种感知系统本身仍可以看成是由更小的感

知层和其行业内的网络层构成．例如多个移动基站与

一个移动机房可以组成移动行业的移动网络．其中也

参考文献：

【1]孔德吴，董辉，胡伟．电域正交频分复用与光纤通信技术相结合的光通

信技术[J]．科技致富向导，2013(8)：83—83．

[2】2曹青．光通信技术在物联网发展中的应用探讨【J]．江苏通信，2011(1)：

36-38．

[3】张庆刚，刘世文．光通信技术在物联网发展中的应用忉．科技致富向导，

2013(13)：155—157．

【4]4物联网、高端装备制造、光通信——2011赛迪顾问系列战略研究与

白皮书[J]．高科技与产业化，2011(1 1)：104—106．

③．圮氡镭技书2015年第5期

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