光电技术论文汇总十篇

序论：好文章的创作是一个不断探索和完善的过程，我们为您推荐十篇光电技术论文范例，希望它们能助您一臂之力，提升您的阅读品质，带来更深刻的阅读感受。

篇（1）

Internet应用的飞速增长对电信骨干网带宽提出越来越高的需求，为满足需求的增长，人们可以铺设更多的光纤，或靠提高单路光的信息运载量（现在主干网可以分别工作在2.5Gbps和10Gbps，并已有40Gbps的演示性设备）。但更主要的方法却是靠发展波分复用技术，增加光纤内通光的路数（光波分复用的实验记录已经达到2.64Tbps）。波分复用技术的普遍运用为光电子器件和部件提供了广阔的、快速增长的市场。无限战略公司的报告指出：“信号传输用1.31μm和1.55μm激光器市场1999年达到13亿美元，比去年增加23%；1.48μm信号放大用激光器1999年市场份额达到1.6亿美元，比去年增加33%；980nm信号放大用激光器销售额达2.9亿美元，比去年增长121%。整个激光器市场的份额1999年达18亿美元，预期2003年将达到30亿美元”。美国通信工业研究公司（CIR）的研究预测，北美市场光电子部件的市场规模将由目前的28亿美元增长到2003年的61亿美元，约每年增长18.5%。密集波分复用设备销售额也将从1998年的22亿美元增加到2004年的94亿美元。报告称虽然10年内全光通信还不会全面商业化，但是全光交换将在几年内成为市场主流，报告也指出尽管光学部件市场被大公司所占据，但仍有创新性公司进入的可能。

2我国的光电子技术和产业

近10年来我国光电子技术研究在国家“863”计划和有关部门的支持下有了突飞猛进的进展，在很多领域同国外先进国家只有两三年的距离，个别领域还处于世界领先地位。

国内光电子有关产业基地在光电子器件、部件和子系统（如激光器、探测器、光收发模块、EDFA、无源光器件）等已经占领了国内较大的市场份额，初步具备同国外大公司竞争的能力，在毫无市场保护的情况下，靠自己的力量争得了一席之地，市场营销逐年有较大的增长，个别产品还取得国际市场相关产品中的销量最大的成绩。我国相应研究发展基地和本领域高技术公司的许多产品填补了国内相关产品的空白，打破国外产品在市场上的垄断地位，同时争取进入国际市场。

掺铒光纤放大器（EDFA）是高速大容量光纤通信系统必需的关键部件，国内企业产品占国内市场40%的份额。我国也是目前国际上少数几个有能力研制PIC和OEIC的国家。808nm大功率激光器及其泵浦的固体绿光激光器，670nm红光激光器已产品化和商品化并批量占领国际市场。国内移动通信的光纤直放站所用的光电器件，90%使用国产器件，国产1.55μmDFB激光器战胜了国外器件，占领了100%的国内市场。

但是，我们应当认识到在我国光电子技术发展中，光电子器件、部件虽是光通信、光显示、光存储等高技术产业的关键部分，但在整个系统和设备成本中所占的比重较小，其产值较低，目前科研开发主要处于跟踪和小批量生产阶段，光电子产业所需的规模化、产业化生产技术目前还未有实质突破；国内研究生产的光电器件和部件有相当部分还未能满足整机和系统的要求，导致国外器件占据国内市场相当多的份额；在机制上仍未摆脱科研、生产、市场相互脱离的状况。

我国在光电子技术方面是与国际水平差距相对较小的一个领域，与世界发达国家几乎同时起步。但是我们应该清醒地认识到我国制造技术的落后和材料水平有限，而国际上光电子产业已经进入加速发展阶段，留给我们的时间只有三到五年，如果我们不在目前产业化的技术发展阶段进入，就会失去大好时机。机不可失，时不再来，到产业化后期时将要花数倍的力量才能弥补，也许会彻底失去时机，受制于人。

篇（2）

2光电子技术在煤炭安全生产中的应用

2．1近红外波长瓦斯浓度检测技术

瓦斯爆炸是造成煤炭生产不安全的最重要的因素之一，做好瓦斯的检测工作，明确气体的浓度就显得极其重要。利用光电子技术中的近红外波长瓦斯浓度检测手段，能够准确检测出煤炭井下的气体浓度，改善原有瓦斯传感器只能检测黑白元件的弊端，并且不需要每隔一周进行调试，从而减小误差，缓解人员工作压力，大大降低瓦斯爆炸事故发生的可能性。此外，由于光电子元件的发展，近红外波长瓦斯浓度检测技术还具有相对的稳定性，使用操作简便易行，使用年限也更长。

2．2LED矿灯

LED矿灯在井下的安装，起到照明的巨大作用，过去的照明器材的燃点高，极其容易达到煤尘燃点，引发煤炭事故。对此，我国相关部门已经规定，在煤炭生产中不宜使用燃点高的矿灯，要使用新型灯具。LED矿灯是代替过去老旧器材的有效设备，它具有较高的科技含量，其先进性主要表现在安全性、冷光源、低温度、节能、环保、杜绝火花等优势上，是光电子技术在具体设备中的有效运用。

2．3瓦斯突出传感器和煤岩界面传感器

瓦斯突出传感器具有传感和预测的功能，它可以防护煤炭与瓦斯突出造成的爆炸事故，在问题爆发之前就预测事故，然后通过有效的预防降低故障发生的概率，提高企业的经济效益。突出预测包括区域预测和局部预测两大种类，所谓的区域预测就是指对煤炭矿井和煤层区域的不安全因素进行预测，局部预测则是在区域预测的基础上，对重点部位和隐秘部位进行的预测。在具体的检测过程中包含声发射监测技术、电磁辐射监测技术以及环境监测三种类别，对预防事故，提高生产安全性具有十分重要的意义。煤岩界面传感器技术是光电子技术的重要组成部分之一，它能够减少原煤中岩石和其他矿产物的含量，提升企业的经济效益。它最先进的技术就是使用采煤机具备的自动跟踪手段，判断煤岩界面的能力水平，实现自动化采煤。具体而言，煤岩界面传感器技术是使用红外线记录仪器对地质的地表温度进行测试的手段，它能够对坚硬的顶板实施检测，并且反应时间迅速，减衰率小，能够穿透灰尘和水雾。据试验表明，波长为3um－5um的红外成像仪器可以在能见度仅为5米的满是烟雾的巷道中成功的利用采煤机实施定位，探测的距离可以达到80米以上。

2．4红外考勤及人员的跟踪定位

由于我国煤炭行业的迅猛发展，国家对其的重视度越来越高，加强监督管理也就成为相关人员探讨的重点。然而经过调查研究发现，我国一些较小的煤炭生产企业和偏远地区的单位，不具备较好的安全检测系统，在具体实施管理的过程中也存在严重的不足，不利于及时掌握煤矿井下作业的实际情况，危险事故一经发生很难做到安全救援，企业面临着巨大的安全隐患。采用光电子技术中的红外考勤对策能够对矿井工作人员进行跟踪，对他们的动向进行考察，监测他们的生产开采行为。一旦发生危险事故，可以在短时间内采取定位系统找到故障点，为事故救援提供精准的信息。并将计算机网络系统、地理信息系统、通信技术有效的结合在一起，做好考核工作和测评工作，保证煤矿的安全生产。

篇（3）

2.微波传输系统

通信微波的波长在0.1毫米至1米范围内。通信微波的传输与接收之间无障碍时便可使用，成为现在网络通信的主要工具。微波的发展与无线通信是密不可分的，成为远距离通信的主要媒介，广泛应用于军事通信领域。微波站的设备主要由多路复用设备、天线、收发信机、电源设备、调制器和自动控制设备等组成。微波通信系统特点在于系统使用周期短和线路建设时间短。微波传输系统适合在山区、海峡、水面和不易铺设光纤网的地区使用。其抗干扰性比较强，更容易适合复杂的自然环境，如水灾、风灾以及地震等。微波传输频带宽、容量大，可用于包括数据、电话、传真和电报等多种业务的传送。但微波的缺点在于衍射能力弱，直线型的传播方式，对物体的穿透能力比较弱，因此微波系统的搭建必须要在无线电管理部门的管理中实施，线路设备的铺设必须与市政建设相结合，制定科学的规划，以便避免微波通信效果受到影响。

3.卫星传输系统

卫星传输系统由星载转发器、上行发射站、地球接收站和测控站。星载转发器接受地面上传送的微波信号，并对信号进行变频和放大处理，再发射到地面服务区内，星载转发器作为空间的中继站，它应以最低附加噪声和失真传送电视广播信号。上行发射站是把节目制作中心输送的信号进行处理，通过调试，上变频和高功率放大，通过定向天线向卫星发射上行C、Ku波段信号，同时接收由卫星下行转发的微弱的微波信号，监测卫星转播节目的质量。地面接收站对来自卫星的信号进行低噪声放大，下变频为中频信号、中频信号经过调频、解调后得到基带信号，通过伴音解调电路和视频恢复电路的途径，建立起正常的视频信号和伴音信号，在电视机里实现音频和视频。在广播电视传输系统中卫星传输系统得到了广泛使用，一颗通信卫星的通信范围广，可以对几百套电视节目进行传输，在卫星信息覆盖的空间弄均可实现信息通信，由于卫星的信息传播功能强大，传播速度快，信息传播效能好。电路和话务量可灵活调整；同一通信可用于不同方向和不同区域，但卫星传输受雨衰、日凌、风向等天气影响较大。随着数字化技术的不断改进和成熟，卫星系统的传输性能的稳定性和抗干扰性不断提高，增强了卫星传输信号的质量。

4.SDH传输技术

SDH传输是一种线路传输、功能交换、融合复接和统一管理的网络操作信息传送系统。SDH的功能比较强大，可实现动态网络管理与网络维护功能，能够提高网络资源的使用率，满足现行广播电视传输网的信息传输与交换要求。SDH传输技术是未来广播电视信号传输发展的趋势，SDH在广播电视传输网中被广泛应用，已成为广播电视领域传输技术方面的发展和应用热点。SDH同步传输模式（STM-N）承载信息业务，根据ITU-TG.707规范的SDH速率，STM-1对应的线路速率为155.520Mbps、2.048Mbps的速率等级接口。SDH网能够与PDH网兼容，具有统一的光接口和复用标准，它采用同步复用映射结构和先进的指针调整技术，使来自不同业务提供者的信息能够在不同的环境下同步复用，同时可承受一定的基准丢失；SDH具有健全的网络管理功能，可以进行统一的网络管理，并可以对网络单元进行分布式的管理、具有业务的性能监视、网络的动态维护、不同供应商设备间的互通等功能。

篇（4）

引言

随着移动通信的高速发展，客户对网络服务质量的要求不断提高，运营商之间竞争日益激烈。而对公路隧道实现全线覆盖是运营商提高网络质量的一个重要环节，也是提高综合竞争力的一个有力手段。

建设CDMA、GSM直放站可快速提高网络质量。直放站从传输方式来分有无线直放站、光纤直放站和移频直放站。其中，光纤直放站运用的历史较短，但与其他直放站相比较，它有自己独特的优势，光纤直放站信号纯净，衰减度小，信号传输不受地理气候的限制，而且随着光器件价格的降低，产品不断成熟，在网络中的运用不断增多。

一、光纤直放站的工作原理

光纤直放站主要由中继端机（或近端机，在基站机房内耦合信号）、光传输网络、远端机和天线系统组成。

中继端机将基站射频信号耦合下来，并将射频信号转换成光信号；

光传输网络将信号传送到远端；

远端机主要包括双工滤波器（Duplex）、低噪声放大器（LNA-lownoiseamplifier）、功率放大器（PA-poweramplifier）、光端机等设备，将射频信号从光信号中解调出来，并滤波、放大；

用户天线用于覆盖区的信号发射和接收，可采用全向或定向天线。

前向放大器放大基站至移动台的下行信号（前向信号），反向放大器放大移动台至基站的上行信号（反向信号），由于上下行信号频率相差很大即双工间隔很大（如GSM900、CDMA800的双工间隔为45MHz），可利用双工滤波器和前端滤波器方便地将两路信号分开。

二、光纤直放站特点

光纤直放站与无线直放站的最大区别在于施主基站信号的传输方式上，光纤直放站是通过光纤进行传输，而无线直放站通过空间传播。因此，光纤直放站具有以下特点：①输出信号频率与输入信号频率相同，透明信道。②覆盖区天线可根据地形情况选择全向或定向天线。③不存在无线直放站收发隔离问题，选址方便。④光纤中继端与近端机距离不超过20公里。

三、光纤直放站在公路隧道覆盖中的建设问题

由于公路隧道具有地形复杂，信源获取困难以及覆盖区域狭长，信号波动损耗都较大等特点；因此需要根据实际环境进行勘测设计，灵活组网规划；基于公路隧道的特点，光纤直放站因具有设计和施工灵活且覆盖效果好，工作稳定等优点，所以在公路隧道中有很好的应用。可从以下几个方面来进行探讨。

3.1传输距离的要求光纤直放站的传输距离最大可达15公里，因此对于一般的狭长的隧道，只要不超过改传输距离，就可以使用光纤直放站来进行覆盖。

3.2信源的选取因为信源的选取直接关系到整体覆盖效果。因此要保证施主基站有话务容量冗余可以负担光纤直放站覆盖区域内的话务量。若在隧道口附近无信源可取或隧道较长，利用耦合器从基站耦合信号到近端机，近端机将射频信号转化为光信号，通过光缆将光信号送到远端机，远端机将光信号转化为射频信号同时放大信号将其馈送到天线。根据覆盖距离及近端机拖带远端机能力和对基站的噪声影响，来确定远端机数量。

3.3供电方式对于公路隧道，一般建设在较偏远的山区，电源不太稳定甚至没有电源提供，因此可以利用太阳能供电系统供电，但是如果是在有电源提供的地区可直接利用220V交流电供电。

3.4监控系统公路隧道在偏远地区，故在维护上有很大的困难。监控系统能对其进行参数设置、调整，在网络维护方面起了非常重要的作用，是必不可少的一项补充。

四、光纤直放站在某隧道网络覆盖中的应用实例

4.1工程概况某隧道隧道全长820米，双洞单向两车道，隧道顶高约6米，隧道内信号电平小于-100dBm，隧道东侧隧道口到转弯处约1000米路段信号电平在-90dBm至-98dBm之间，通话质量差。

4.2解决方案为了解决该隧道的覆盖问题，采用无线接入光纤直放站，两隧道内分别采用八木天线进行覆盖，隧道外采用抛物面天线，而利用隧道顶遮挡来解决隔离度问题。系统平面图如下：

4.3测试结果该隧道开通后检测结果为公路隧道内、隧道外网络信号电平值≥-85dBm左右，通话质量RxQual90%区域以上0级，切换成功率＞99%，掉话率＜1%，扩大基站覆盖范围，对基站参数指标无任何影响。

五、结束语

光纤直放站相对于无线直放站来说，成本相对较高，而且需要敷设光纤。但正如本文第2点所阐述，与无线直放站相比，光纤直放站有着无可比拟的优点，光纤直放站一般可获得80dB以上的增益，主要完成为离基站较远的村镇、公路、厂矿、旅游区等地域的覆盖。该系统具有建站速度快、工程投资低，见效快等优点，具有极高的性价比。

参考文献：

篇（5）

物理层的作用主要是在节目录制完成数据采集后，对节目信息进行转换，调制解析，并完成接收转发功能。当媒体网络采集到数据后，首先到达物理层，在该层完成相应的信号转化调制解析后，成为网络技术下允许传输的数据帧，并完成对信道的选择，加密并准备向上层传播；同时负责解析从上层发送下来的数据包，得到硬件所识别的命令行。

（2）数据链路层

在数据链路层，主要作用是对传输数据进行标准化封装。通过对数据按照一定的标准进行封装，添加校验码，保证其在整个网络中能够安全准确的传输。在整个网络中提供了可靠的链接。

（3）网络层

在网络层，网络技术的主要内容是如何对路由进行有效的选择。对于部署在监测区域内的大量媒体来说，采用哪种路由网络技术对数据进行发送转发，对于整个网络的数据转发性能来说非常重要。

（4）传输层

传输层主要的作用是保证数据传输的准确性和可靠性，包括对数据包的检查校验。但是由于媒体网络所拥有的处理、缓存资源都比较有限，因此传输层的网络技术架构要求轻量、高效，不需要太多的资源开销。

（5）应用层

应用层主要是根据实际需求来进行设计的。根据具体的需求，可在应用层中添加其需要的任何应用程序，并且对这些功能模块进行监听和执行上层的指令。

2基于动态信息平衡的广播电视网络技术应用

动态信息平衡网络技术也是一种以数据为中心的自适应路由网络技术。一般的网络技术仅采集广播电视数据的描述信息，只有接收到相邻媒体的数据请求时，才会向目标媒体发送有关数据。而基于动态信息平衡的网络技术可以利用三种消息进行通信：ADV，REQ和DATA。其中，用ADV描述媒体数据的有效传播，REQ表示请求数据接收，用DATA表示封装数据。该网络技术以抽象的元数据对数据进行命名，命名方式没有统一标准。通常有SPIN-PP,PIN-EC,PIN-BC,PIN-RL四种网络技术形式。SPIN-PP采用的是点对点的通信模式，并且两点间的通信处于这样一种理想状态：媒体间的信号不受干扰，分组数据不会丢失，功率没有任何限制。当发送数据的媒体通过ADV向其相邻媒体发送广播信息时，有感兴趣的相邻媒体就会通过REQ发送请求，然后媒体向请求者发送DATA，当接收到信息后，该媒体会向它的相邻媒体发送ADV，如此反复，直到没有数据响应为止。SPIN-EC在原有基础上添加了传播策略，通过设定传播阀值，令只有满足信息条件的媒体才能够进行与其它媒体的数据交换。SPIN-BC则通过广播信道来使有效半径内的媒体可以同时完成数据交换，而且通过添加定时器，来防止媒体重复的发送REQ请求。SPIN-RL进一步完善了SPIN-BC，主要考虑了数据交换过程中的容错性能。该网络技术的优点在于通过ADV对数据进行了命名，广播电视媒体在接收数据的时候会通告ADV，查看自身资源信息，从而解决了数据的交叠重复接收的问题，避免了资源的重复转发与接收，很大程度上减少了内爆问题。与Gossiping网络技术相比，基于动态信息平衡的网络技术在解决了网络阻塞的时候，节省了媒体的发送传播。但是其缺点是由于消息是以广播的形式发送，因此不能保证数据传输的可靠性。当某一媒体在发送消息时，如果相邻媒体都接收到数据时，该媒体接收到反馈消息后就不会继续转发，而对于远处的媒体可能还未接收到消息，这样就会造成部分媒体从网络中脱离掉；而当sink媒体要求所有媒体的数据时，相邻电视广播媒体能在第一时间将信息传播出去。对于贯穿整个网络技术的三个管理平台，在媒体信息、媒体移动、媒体传播三方面相互协作，最终使媒体能够以低耗、精准、高效的方式完成广播电视录制数据的采集和传输。

篇（6）

下一代网络（NGN）引发了许多的观点和争论。有的专家预言，不管下一代网络如何发展，一定将要达到三个世界，即服务层面上的IP世界、传送层面上的光的世界和接入层面上的无线世界。下一代传送网要求更高的速率、更大的容量，这非光纤网莫属，但高速骨干传输的发展也对光纤提出了新的要求。

（1）扩大单一波长的传输容量

目前，单一波长的传输容量已达到40Gbit/s，并已开始进行160Gbit/s的研究。40Gbit/s以上传输对光纤的PMD将提出一定的要求，2002年的ITU-TSG15会议上，美国已提出对40Gbit/s系统引入一个新的光纤类别（G.655.C）的提议，并建议对其PMD传输中的一些问题进行深入探讨，也许不久的将来就会出现一种专门的40Gbit/s光纤类型。

（2）实现超长距离传输

无中继传输是骨干传输网的理想，目前有的公司已能够采用色散齐理技术，实现2000～5000km的无电中继传输。有的公司正进一步改善光纤指标，采用拉曼光放大技术，可以更大地延长光传输的距离。

（3）适应DWDM技术的运用

目前32×2.5Gbit/sDWDM系统已经运用，64×2.5Gbit/s及32×10Gbit/s系统已在开发并取得很好的进展。DWDM系统的大量使用，对光纤的非线性指标提出了更高的要求。ITU-T对光纤的非线性属性及测试方法的标准（G.650.2）最近也已完成，当光纤的非线性测试指标明确之后，对光纤的有效面积将会提出相应指标，特别是对G.655光纤的非线性特性会有进一步改善的要求。

1.2光纤标准的细分促进了光纤的准确应用

2000年世界电信标准大会批准将原G.652光纤重新分为G.652.A、G.652.8和G.652.C3类光纤；将G.655光纤重新分为G.655.A和G.655.B两类光纤。这种光纤标准的细分促进了光纤的准确使用，细化标准的同时也提高了一些光纤的指标要求（如有些光纤几何参数的容差变小），明确了对不同的网络层次和不同的传输系统中使用的光纤的不同指标要求（如PMD值的规定），并提出了一些新的指标概念（如“色散纵向均匀性”等），对合理使用光纤取得了很好的作用。所有这些建议的修改、子建议的出现及新子建议的起草，都意味着光纤分类及指标、测试方法有某些改进，或有重要的提升；都标志着要求光纤质量的提高或运用方向上的调整，是值得注意的光纤技术新动向。

1.3新型光纤在不断出现

为了适应市场的需要，光纤的技术指标在不断改进，各种新型光纤在不断涌现，同时各大公司正加紧开发新品种。

（1）用于长途通信的新型大容量长距离光纤

主要是一些大有效面积、低色散维护的新型G.655光纤，其PMD值极低，可以使现有传输系统的容量方便地升级至10～40Gbit/s，并便于在光纤上采用分布式拉曼效应放大，使光信号的传输距离大大延长。如康宁公司推出的PureModePM系列新型光纤利用了偏振传输和复合包层，用于10Gbit/s以上的DWDM系统中，据称很适合于拉曼放大器的开发与应用。Alcatelcable推出的TeralightUltra光纤，据介绍已有传输100km长度以上单信道40Gbit／s、总容量10.2Tbit／s的记录。还有一些公司开发负色散大有效面积的光纤，提高了非线性指标的要求，并简化了色散补偿的方案，在长距离无再生的传输中表现出很好的性能，在海底光缆的长距离通信中效果也很好。

（2）用于城域网通信的新型低水峰光纤

城域网设计中需要考虑简化设备和降低成本，还需要考虑非波分复用技术（CWDM）应用的可能性。低水峰光纤在1360～1460nm的延伸波段使带宽被大大扩展，使CWDM系统被极大地优化，增大了传输信道、增长了传输距离。一些城域网的设计可能不仅要求光纤的水峰低，还要求光纤具有负色散值，一方面可以抵消光源光器件的正色散，另一方面可以组合运用这种负色散光纤与G.652光纤或G.655标准光纤，利用它来做色散补偿，从而避免复杂的色散补偿设计，节约成本。如果将来在城域网光纤中采用拉曼放大技术，这种网络也将具有明显的优势。但是毕竟城域网的规范还不是很成熟，所以城域网光纤的规格将会随着城域网模式的变化而不断变化。

（3）用于局域网的新型多模光纤

由于局域网和用户驻地网的高速发展，大量的综合布线系统也采用了多模光纤来代替数字电缆，因此多模光纤的市场份额会逐渐加大。之所以选用多模光纤，是因为局域网传输距离较短，虽然多模光纤比单模光纤价格贵50％～100％，但是它所配套的光器件可选用发光二极管，价格则比激光管便宜很多，而且多模光纤有较大的芯径与数值孔径，容易连接与耦合，相应的连接器、耦合器等元器件价格也低得多。ITU-T至今未接受62.5/125μm型多模光纤标准，但由于局域网发展的需要，它仍然得到了广泛使用。而ITU-T推荐的G.651光纤，即50/125μm的标准型多模光纤，其芯径较小、耦合与连接相应困难一些，虽然在部分欧洲国家和日本有一些应用，但在北美及欧洲大多数国家很少采用。针对这些问题，目前有的公司已进行了改进，研制出新型的5O/125μm光纤渐变型（G1）光纤，区别于传统的50/125μm光纤纤芯的梯度折射率分布，它将带宽的正态分布进行了调整，以配合850nm和1300nm两个窗口的运用，这种改进可能会为50/125pm光纤在局域网运用找到新的市场。

（4）前途未卜的空芯光纤

据报道，美国一些公司及大学研究所正在开发一种新的空芯光纤，即光是在光纤的空气够传输。从理论上讲，这种光纤没有纤芯，减小了衰耗，增长了通信距离，防止了色散导致的干扰现象，可以支持更多的波段，并且它允许较强的光功率注入，预计其通信能力可达到目前光纤的100倍。欧洲和日本的一些业界人士也十分关注这一技术的发展，越来越多的研究证明空芯光纤似有可能。如果真能实用，就能解决现有光纤系统长距离传输的问题，并大大降低光通信的成本。但是，这种光纤使用起来还会遇到许多棘手的问题，比如光纤的稳定性、侧压性能及弯曲损耗的增大等。因此，对于这种光纤的现场使用还需做进一步的探讨。

2光缆技术的发展特点

2.1光网络的发展使得光缆的新结构不断涌现

光缆的结构总是随着光网络的发展、使用环境的要求而发展的。新一代的全光网络要求光缆提供更宽的带宽、容纳更多的波长、传送更高的速率、便于安装维护、使用寿命更长等。近年来，光缆结构的发展可归纳为以下一些特点。

1）光缆结构根据使用的网络环境有了明确的光纤类型的选择，如干线网光纤、城域网光纤、接入网光纤、局域网光纤等，这决定了大范围内光缆光纤传输特性的要求，具体运用的条件还有可依据的细分的标准及指标；

2）光缆结构除考虑光缆使用环境条件以外，越来越多的与其施工方法、维护方法有关，必须统一考虑，配套设计；

3）光缆新材料的出现，促进了光缆结构的改进，如干式阻水料、纳米材料、阻燃材料等的采用，使光缆性能有明显改进。

不同的场合和不同的要求造成了光缆的多结构的发展趋势，新的光缆结构以及在现有结构上不断改进的各种结构也在不断涌现，出现了如下一些类型。

·“干缆芯”式光缆：所谓“干缆芯”即区别于常用的填充管型的光缆缆芯。这种缆的阻水功能主要靠阻水带、阻水纱和涂层组合来完成，其防水性能、渗水性能都与传统的光缆相同，但它具有生产、运输、施工和维护上的一些优点。首先是方便，因为阻水材料不含粘性脂类，操作使用比较方便安全；其次，干式光缆重量轻、易接续、易搬运，设备投资小、成本低，生产使用中也显得干净卫生，在长期使用中还可减少缆芯中各种元件之间的相对移动。特别是在接入网室内缆和用户缆中，好处更加明显。

·生态光缆：一些公司从环境保护及阻燃性能的要求出发，开发了生态光缆，应用于室内、楼房及家庭。现有光缆中使用的一些材料已不符合环保的要求，如PVC燃烧时会放出有毒性气体，光缆稳定剂中有时含铅，都是对人体及环境有害的。2001年ITU-T已通过了一项L45建议——“使电信网外部设备对环境的影响最小化”建议，通过对光缆、电缆光器件及电杆等基于寿命周期怦估（LifeCycleAnalysis，LCA）的方法来确定产品对环境的影响。由于环境因素正日益受到重视，对通信外部设备，特别是光缆产品规定这样的指标已提到日程上来，如果不在材料和工艺上下功夫就难以达到环保的要求。因此已有不少公司针对此类问题开发了一些新材料，如对室内用缆，开发了含有阻燃添加剂的聚酞胺化合物，以及无卤性阻燃塑料等。·海底光缆：海底光缆近年来有根快的发展，它要求长距离、低衰减的传输，而且要适应海底的环境，对抗水压、抗气损、抗拉伸、抗冲击的要求都特别严格。

·浅水光缆（MarinizedTerrestrailCable，MTC）：浅水光缆是区别于海底光缆而提出来的另一类结构的水下光缆，适合于在海岸边上、浅水中安装，无需中继、通信距离比较短的水下（如岛屿间、沿海岸边上的城市）敷设使用。这种光缆区别于海底光缆的环境，需要的光纤数不多（中等），但要求结构简单、成本较低，易于安装和运输，便于修复和维护。ITU-T在2001年提出了ITU-TG.972定义下的浅水光缆建议，为建设类似的水下光缆提供了一组规范，随后也有可能形成相应的国际标准。

·微型光缆：为了配合气压安装（或水压安装）施工系统的运用，各种微型的光缆结构已在设计和使用中。对于气压安装的微型光缆，要求光缆与管道之间有一定的系数，光缆重量要准确，具有一定的硬度等。这种微型光缆和自动安装的方式是未来接入网，特别是用户驻地网络中综合布线系统很有潜力的一种方式，如在智能建筑中运用的智能管道中就非常适合这种安装。

·采用了纳米材料的光缆：近来，一些厂商已开发出纳米光纤涂料、纳米光纤油膏、纳米护套用聚乙烯（PE）及光纤护套管用纳米PBT等材料。采用纳米材料的光缆，利用了纳米材料所具有的许多优异性能，对光缆的抗机械冲击性能、阻水、阻气性都有一定的改善，并可延长光缆的使用寿命。目前此类材料尚处于试用阶段。

·全介质自承式光缆（ADSS）：全介质光缆对防止电磁影响及防雷电都有优良的特性，而且重量轻、外径小，架空使用非常方便，在电力通信网中已得到大量的应用。预计2000～2005年，每年电力部门对ADSS光缆需求约15000km。ADSS同时也是电信部门在对抗电磁干扰及雷暴日高的敷设环境中一种很好的光缆类型的选择。在今后一段时间内，如何在满足要求的前提下，尽量减小ADSS光缆的外径，减轻光缆的重量，提高其耐电压性能是ADSS光缆研究改进的课题。

·架空地线光缆（OPGW）：OPGW已出现了很长一段时间，近年来一直在改进和提高之中。OPGW的光纤单元中采用PBT，于套管外面再加上一层不锈钢管，有的还在塑料套管与不锈钢管之间加上一层热塑胶，不锈钢管用激光焊接长度可达数十公里，光纤在这样的多层保护管中得到了充分的机械保护。预计从现在到2005年，OPGW光缆的需求将会逐年上升，每年增加约2500km，到2005年预计可达到20000km。当然对OPGW光纤的防雷问题一直是业界十分关注的问题，也应配合具体环境和使用条件加以考虑，使之得到充分保护。

2.2光缆的自动维护、适时监测系统已逐渐完善，可保证大容量高速率的光缆不中断传输

光缆的维护对于保证网络的可靠性是十分重要。在已开通的光网络中，光缆的维护和监测应该是在不中断通信的前提下进行的，一般通过监测空闲光纤（暗光纤）的方式来检测在用光纤的状态，更有效的方式是直接监测正在通信的光纤。虽然ITU-T长时间收集和讨论了国际上的最新资料，于1996年了L.25光缆网络维护的建议书，对光缆的预防性维护和故障后维护规定了详细的维护范围和功能，但已经不能满足当前的需要，目前最新的建议是2001年12月IUT-TSG16会议通过的“光缆网络的维护监测系统”（L.40建议）。为了进一步缩短检测及修复时间，美国朗讯公司曾提出了新一代光纤测试及监控系统，能在1s内发出故障告警，3min内找到故障点，且工作人员可以遥控操作，据称该系统还将开发有故障预测及对断纤（缆）的快速反应能力。日本、意大利等国电信企业也提出了一些系统方案。

·日本NTT方案：在局内运用光纤选择器与系统的测试设备和传输设备相连形成了一种可对光纤状况进行实时监测的系统，保证有用信号在通过光纤选择器测试证明良好的光纤上传输，对有故障的光纤可以预选监测出来及时传送到维护中心进行适当处理，避免不良状况进入有用的光传输信道，从而起到在运行中对整个光通信系统的支撑作用；在局外通过水敏传感器装置可监测外部设备光缆线路接头盒浸水的位置，水敏传感器安装在空闲的光纤上，水敏传感器中装有吸水性膨胀物，当水渗人接头盒时，吸水性物质会膨胀使得接头盒中的光纤受力，也就是使得这一空闲光纤弯曲，从而使光纤的损耗增加，在监测中心的OTDR上就会反映出来·意大利的方案：此方案是一种综合处理的新型连续光缆监测系统。主要特点是将光缆网络、光纤及光缆护套的监测综合在一起，既利用了OTDR系统周期性地对光纤的衰减进行监测，发现有衰减变化即发出警报，并进行故障定位，同时也能连续监测光缆护套的完整性，包括护套对地绝缘电阻的监测，发现问题（如护套进水等）即马上告警，达到更全面地预告故障发生的目的。

比较日本和意大利电信部门提出的光缆维护支撑系统的方案可见：日本方案在OTDR自动适时测试光纤的基础上，加入了光纤选择器，在外线上装设水敏传感器并进行护套监测，形成了一套较完整的自动维护、支撑系统，真正做到不中断光通信的维护。意大利的方案中除监测光纤性能以外，还考虑了护套绝缘电阻的自动监测。由此两例可以看出全自动的光缆维护应是一种发展方向。

3通信电缆的发展特点

3.1宽带的HYA通信电缆需要更好地为数字通信新业务服务

原有的电缆网络虽然可以支持一些数字新业务，但是在实际使用中并不是特别理想，在通信距离、速率及质量上仍有一定的限制。对于新的网络当然是以光纤为主，对于光纤所不能达到的地方或因各种原因仍然要新建电缆网络的地区，应该考虑新型宽带结构的HYA电缆（铜芯聚乙烯绝缘综合护套市内通信电缆），以便更能符合新业务发展的需要。一些公司对现有的电缆高频特性作了测试，他们得到的结论是所研究的电缆（即现有的HYA市话电缆）不能达到5类电缆的技术要求，户外电缆要实现j类电缆的特性，必须通过特殊的设计和制造来达到。但在20MHz以下，所有电缆都显示出充分适宜的传输性能。

美国已在1997年制定了用于宽带的对绞通信电缆标准（ANSI/ICEAS-98-688-1997及S-99-689-1997），包括非填充和填充两种型式。传输频宽已扩展到100MHz，可供数字网络使用。IEC对此问题也进行过较长时间的讨论，2001年，IEC62255-1文件“用于高比特频率数字接入电信网络的多对数电缆”提出了0.4～个0.8mm线径、1～150对、最高频率30MHz等指标的建议，此建议的提出也许会为这种电缆开辟一个新的空间，我国也开始了这方面的探讨和研制，并正在建立相应的标准。

3.2超5类及6类电缆将替代5类电缆成为布线系统发展的超蛰

随着智能化大楼、智能化建筑小区对宽带布线的要求愈来愈高，超5类和6类电缆己逐渐成为布线系统中的主流。超5类电缆与5类电缆的频带都是100MHz，但其具有双向通信的能力，用户可以同时收发宽带信息。因此超5类电缆比5类电缆在电阻不平衡性、绝缘电阻、对地电容不平衡性、传输速度等指标上都有提高，并且增加了近端串音衰减功率和等电平远端串音功率等一些指标，因此在工艺和结构上要做一定的改进才能达到。6类电缆在超5类的基础上，又提高了传输频带，达到250MHz，其相应的指标也有较大的提高。同时，6类电缆要求不但有严格的工艺，而且不少厂商在结构上也有一定的改进和创新，如采用泡沫皮绝缘芯线或皮泡皮绝缘芯线、骨架式结构隔离线对等都改善了电缆的高频特性。

3.3物理发泡射频同轴电缆及漏泄同轴电缆将具有较好的发展前景

由于移动通信的高速发展，无线电基路用物理发泡射频同轴电缆，特别是超柔形结构的室内电缆、路由连结电缆都有了较大的市场需求。同时，随着移动通信信号覆盖面的不断扩大，基站站数的增多，以及边缘地区（电梯、地铁、地下建筑、高层建筑室内等用户）对移动信号的要求不断提高，预计这类电缆将会有较好的发展前景。但对电缆指标的要求（如驻波比、屏蔽衰耗等要求）已明显提高，要求电缆的工艺及结构应不断改进，以与之适应。

4光纤光缆及通信电缆技术与产业发展中几个值得思考的问题

4.1积极创新开发具有自主知识产权的新技术

虽然这几年来，我国光缆电缆技术有很大发展，有一些具有自主知识产权的技术已在发挥作用，但是应该看到这种比例仍是很小的，国内有近200家光纤光缆厂，但大多产品单一，没有自主的知识产权，技术含量较低，竞争力不强。有资料统计，1997～1999年国内企业申请光通信专利的有132件，其中光纤38件，光缆只有19件，而同期外国公司在中国申请光通信专利达550件，其中光纤光缆37件。还有资料报道：从1997年以来，国内光通信核心技术专利是90件，我国自主申请的只有9件，仅占10％。实际上我国的光纤光缆技术应该说与国际水平己差距下大，因此我们作为世界第二的光缆大国，应该把开发具有自主知识产权的技术作为我们工作的重中之重，争取创造更多的光纤光缆专利。4.2开发具有先进技术水平、与使用环境、施工技术相配套的新产品

电信网络在不断发展的同时也对光缆电缆产品不断提出新的要求。不难发现，光缆的结构越来越依赖于使用的环境条件及施工的具体要求，在海底光缆、浅水光缆、ADSS及OPGW光缆的开发中，会对这一点有深刻的体会。而今后光缆建设的重点将会随着接入网、用户驻地网的建设不断展开，新一代的光缆结构和施工技术也会基于如微型光缆、吹入或漂浮安装及迷你型微管或小管系统的全套技术而有一系列新的变化，以便有限的敷设空间得到充分、灵活的利用。这当中也包含了若干光缆设计、制造工艺、光纤光缆材料、施工安装方面的新的技术课题。一些国家或公司已取得了一些经验，正逐渐形成新的系统技术专利。我国的用户众多，接入网和用户驻地网具有很多的特色，对接入光缆也会有更多的要求，为我们研究和创新接入网和用户驻地网光缆结构提供了很好的机会。应该说，多数光缆技术我们是跟在国外最新技术的后面，虽然紧跟了先进技术，但自我创新的成份太少。今后应当在这方面下些功夫，走自己的创新之路。在有中国特色的接入网及用户驻地网中多采用一些有中国特色的光电缆产品。

4.3利用已有设备与技术,改善HYA市话电缆的相应特性,为数字业务提供更好的服务

对于已经敷设的铜电缆，我们只能在现有条件下尽量利用其特性开通数字新业务。而现有的HYA电缆，虽然亦可开通ADSL等一些新业务，但是容量有限，当ADSL数量增大到一定限度后还是会出现干扰问题，而且还会影响以前开通的业务。因此，对新敷设的铜电缆，希望能提出一些新的宽带指标要求，为将来开通更多更好的新业务作好准备。现有的市话电缆生产厂商应深入研究自身的生产工艺，在不改变（或不大改变）生产设备的情况下，认真设计和精心制造，把现有电缆的技术水平提高一个档次，以提供更宽频带的电缆，为更多更好地开拓数字新业务提供高质量的通道。

4.4改进光缆电缆的施工和维护方法

目前，为了适应城市施工的特点，国际上较重视不挖沟的方式施工光、电缆，采用小地沟或微地沟技术安装光缆，同时对光缆网进行自动监测，保证光缆网络不中断通信维护。与此相适应的是需要开发相应的元器件、工具和设备，并且要在体制上作一些改进与之相适应。ITU对NH开发光缆用浸水传感器、光纤自动测试时的光纤选择器以及美国提出的1s告警、3min内定位的指标及意大利提出的光纤纤芯与光缆护套指标综合监测等方案都十分重视。在现代化的光网络中，这些方式已经起到明显的作用。由此可见，为了保证光缆网络工作的可靠性，在施工和维护中降低成本、节省劳力、节省时间，逐步推广新的施工方法，逐步完善光缆网络的自动监测维护系统和提高光缆网络的不中断维护水平已势在必行。

4.5冷静地审视当前电信市场的发展，促进光纤光缆和通信电缆产业的发展

2001年下半年以来，光纤光缆需求下降，这当然与世界电信行业的整体下滑以及宽带网络泡沫的破灭有很大关系，但更多的则是受到从1999年下半年起由于光纤紧缺而各大公司扩产过多的影响。据资料介绍，在2000年，全球光纤厂商的投资额达到26亿美元，为1999年的6倍，按推算到2002年全球光纤的产能将达到1.65～1.75亿光纤公里，远远超过了实际需求。加上当前电信基础建设的不景气，光纤过剩的现象不可避免。

篇（7）

相比较而言，数字音频技术优于其他音频技术的一点是其数字化技术，数字化技术能够全面突破传统音频技术工作方式存在的不足之处。数字化音频技术管理与计算机数据存储器类似，能够实现音频资源的存储和共享，不仅能够方便使用者快速找到自己需要的信息，还能够加强对音频信息的管理，实现广播电视现代化管理。因此，数字化广播电视工程必将成为未来电视广播领域的重要发展趋势。

（二）广播系统

数字音频技术中的数字广播系统方面的技术，主要涉及到压缩编码数字、无线传输以及运用组网等，压缩编码数字音频信号主要是依据人耳的特点，对音频码率进行调整和优化，我们的耳朵在受到强度差别较大的音频信号的影响过程中，对音频较低的信号反应并不强烈。因此，将这种特性应用到数字音频广播传输系统中，能够有效避免电视广播工作中的问题，为电视广播工作可持续发展奠定基础。

二、广播电视工程数字音频技术的应用发展

（一）数字调音台

数字调音台作为现代电视广播工程中的重要组成部分，对广播电视节目具有十分重要的作用。因此，在数字调音台处理过程中，不仅要确保原有功能，提高广播电视节目的整体质量，避免电视节目中耳朵噪音、串音等问题的出现，还要将数字技术融入到调音台中，发展新型数字调音台，增加切换模块等功能，丰富数字调音台功能，促使数字调音台能够适应更多的环境，满足个性化需求，发挥通路多，且体积小的作用。

（二）音频嵌入技术的应用

音频嵌入技术以其独特的优势在广播电视节目制作过程中得到了广泛应用，通过运用数字音频技术并建立数字音频工作站，不仅能够有效提高节目制作质量，还能够节约大量时间和人力，提高电视广播工作效率。在视频数据信息传输过程中，音频信号仅能够在特定范围内进行信号传输，也就是嵌入音频。因此，嵌入音频主要是指将数据信息嵌入到特定范围之中，在进行视频传输过程中，通过嵌入音频技术，能够实现声音与画面同步进行，在提高电视节目质量过程中具有十分重要的作用。目前，嵌入音频技术主要应用于电视节目的前期与后期制作过程中，随着科学技术的不断发展，为电视广播工作提供了更多帮助，促使广播电视技术的发展逐渐细化，电视节目制作也会实现数字化建设，并将嵌入音频技术推广和普及。另外，广播电视的管理过程中，要结合自身实际情况与未来发展目标，制定科学、合理的发展战略，建立以嵌入音频技术为基础的管理系统，通过这种方式，不仅能够实现实时监督和控制，还能够确保数据信息的完整性和准确性。从而推动我国广播电视进一步发展。

篇（8）

2现代广播电视技术的发展展望

首先，促进现代广播电视技术的进一步发展。目前，通过现代广播电视技术，有效推进广播电视事业繁荣发展。因噪扰不断积累，信号失真逐渐累积，进而导致质量低劣问题出现。按照现阶段技术水平，还很难解决这些问题，即使近些年从未停止改良、完善，因制式制约，未能实现质的飞跃。而卫星技术、计算机技术与微电子技术的有效运用，使广播电视技术有了希望，即将开创广播电视技术革新时代。其次，数字化水平进一步提高。对于广播电视而言，接收、传输模拟信号时，极易噪声干扰、噪杂，使原信号混淆，严重影响信号质量。通过数字化技术，全面提升实用水平，在信号传输环节，对噪扰与失真问题，实施整形恢复，进而获取原始信号。通过数字化技术，提高信号处理、加工便捷性，增强抗干扰能力，有利于电路的集成。因此，提高数字化水平，对广播电视技术具有重大作用。第三，卫星技术进一步发展。在国际上，先进国家早就开始使用卫星技术，使国民信息需求得到有效满足。然而，我国启用卫星电视技术较晚，一直到1990年才普及推广，大量卫星电视生产企业、经验企业增多。然而受到生产与技术约束，国外广播电视产品冲击，外国企业基本占据了我国卫星接收市场。随着改革开放进一步深化，我国卫星技术水平明显提升，然而过度依赖国外技术。近些年来，卫星信道调解芯片逐渐实现国产化，然而国外企业垄断了解码芯片市场，我国电视产品进口依赖度较高，自主产品研发力度不高。一直到2012年，国产直播解码芯片研发成功，使用户基础条件得到有效扩大，对于直播卫星服务，正在大力推进户户通工程，开拓了我国广播电视新领域。因此，我国要想发展广播电视技术，必须不断加强卫星技术研发，提高卫星芯片产品质量，进一步发展卫星技术。

篇（9）

1.2解决广播电视传输过程遇到的难题在我国，开展广播电视工程的时间比较晚，尽管如此，其发展速度还是十分迅速的，在广播电视传输的过程中，遇到了很多的难题，而计算机技术的应用则很好地解决了这些问题，有效的提高了传输速度。同时，也为传统广播电视工程实现转型提供了转型依据。

1.3满足用户的需求经济的发展有效的提高了人们的生活水平，在物质生活得到了满足后，人们开始追求精神生活，注重生活中的娱乐性。从某种意义上说，广播电视也属于一种娱乐手段，因此人们对广播电视的要求就会变得越来越高，为了更好的满足用户的需要，需要将广播电视工程与计算机技术相结合，提高广播电视整体的质量。

2计算机技术在广播电视工程中的应用

2.1在媒体网络中的应用随着科学技术的发展，传输理论与交换理论、有线电视网与互联网之间都实现了有效的融合，而且，这种融合方式极大的影响了人们的生产和生活方式。实现融合之后，新的网络建立了一个宽带数字化平台，为用户提供了很大的便捷性，而且还将窄带网不能实现的功能得以实现，比如多媒体的应用、自由交换数据等等，同时，在进行数据自由交换时，简化了相关的操作流程，让网络吸引了更多的用户。在媒体网络中应用计算机技术，促使其产生了新的中间理论，拓宽了计算机技术在广播电视工程中的应用范围。在媒体网络中，数字技术有其特有的优势———计算机技术的关联性，这种关联性可以有效地联系起有线电视和互联网，从而形成一个新的数字媒体网络。因此，在广播电视工程的媒体网络中应用计算机技术，有利于改变传统的传输方式，有效地提高传输的质量和速度，更好的满足了广大用户的需求。

2.2在媒体内容中的应用在传统的广播电视中，媒体内容是指利用模拟讯号将音频和视频传播出去，这样的传播方式很容易受到外界因素的影响，进而影响了媒体内容传输的质量，影响了用户对广播电视的评价，另外，传统的广播电视在传输速度上也比较慢。导致人们最终接收到的电视画面带有各种问题，比如画面不清晰、音画不同步等，极大的影响了用户对广播电视节目的满意度，也阻碍了广播电视工程的发展。将计算机技术应用到广播电视工程的媒体内容中，可以有效地解决这些问题。应用计算机技术后，媒体内容传播的方式发生了变化，由传统的模拟讯号变为现在的数字讯号，数字讯号传播方式的运用保证了音频和视频讯号的质量，而且有效的提高了其速率，扩充了媒体的内容，而且媒体内容的更新速度也得到了提高，进而满足了广大用户对质量的要求，促进了广播电视业的良好发展。

2.3在操作计算中的应用随着科学技术的快速发展，计算机技术的更新速度也不断地提高，而新技术的开发能够使原有的存储结构以及体系结构得到优化，从未来发展的角度看，计算机技术要全方位的发展，包括计算机的方方面面。因此，新技术必将会取代原来的技术，并提高技术应用的效率。在未来，新技术的发展方向是高效率、低耗能、高实用性、操作简便，为此，在这个发展过程中产生了高性能的计算机，并且在发展中不断得到完善。随着高性能计算机的发展，其应用领域不断地扩展，在广播电视工程的操作计算中，应用了高性能计算机技术，有效的提高了广播电视的存储技术和计算功能。

篇（10）

2全媒体综合监测监管平台总体架构

随着三网融合和全媒体大数据时代的到来，CMMB、DTMB、互联网视听节目及IPTV等新媒体不断涌现，传统的广播电视监测监管工作无法满足对新媒体的监测监管需求。全媒体综合监测监管平台建设需在兼顾我台原有传统监测监管系统的基础上，将其与IPTV、卫星电视监测系统、视听内容分析系统、CMMB以及DTMB监测系统、互联网监测系统等新媒体监测监管系统进行交互式集中监测监管，通过优化原有业务流程，逐步形成集质量监测、内容监管、安全调度、信息于一体的，具有高效、高可用性、高安全性的集中分析计算中心。全媒体监测监管云计算平台是整个监测业务运行的核心支撑，未来将成为我台安全播出监测的“神经中枢”，对我台本身业务拓展具有划时代意义。全媒体综合监测监管平台是一个利用虚拟化、云计算及云存储等技术手段搭建的基于x86的云计算平台，通过虚拟化技术全面整合刀片及机架式服务器等资源，为监控平台和各个子系统提供云计算资源，并对所有的计算资源进行统一的管理与自动分配，确保整个计算资源的合理利用。平台服务层次模型（图1），分为云基础设施IaaS层、云平台PaaS层、云业务应用层、运维管理层四部分。其中，云基础设施IaaS层位于服务层次模型的底层，是云计算平台的基础，由云计算中心操作系统通过基础软硬件管理、分布式文件系统和虚拟计算中心来实现；云平台PaaS层通过业务与资源调度中心来实现，利用云平台高性能的海量数据存储处理能力实现对监测台数据的深度挖掘和综合利用，并为云业务应用层提供必需的业务开发和运行环境；云业务应用层，通过优化业务流程整合监测监管业务资源，为内容监测处理部门、信号和设备运营部门、局相关领导以及其他机构提供核心技术支撑；运维管理层主要负责业务应用监测、系统实时性能监测、安全管理、网络管理、节能管理等工作，对监测台所有监测系统、服务进行集中监控管理，对核心网络设备、服务器、中间件、数据库进行实时监管及告警，确保网络安全互联、互通，确保共享数据和信息安全完整，有效实现平台的绿色、低碳运维。

3全媒体综合监测监管平台安全架构

全媒体综合监测监管平台的系统安全设计是整个监测监管信息系统的重要组成部分，其在保障我台监测业务系统的物理、网络、主机、应用、数据安全，保障全省广播电视行政监测对象数据安全传输，保障监测监管业务的完整性、连续性和可扩展性等方面，具有十分重要的意义。我台参照《广播电视相关信息系统安全等级保护基本要求》的相关规定，在充分分析云平台面临安全风险的基础上，对云平台安全进行整体架构设计，力图构建一个较为完善的信息安全保障体系，全面提升我台信息安全防护能力。

3.1云平台安全风险分析

云计算对用户使用与访问信息和计算资源的模式进行了全方位的变革，作为一种全新的服务和计算模式，其按需服务、虚拟化、动态伸缩、资源共享和开放等特性，为海量多媒体大数据的存储处理提供了便利，但同时也为系统带来了诸多新的挑战。根据美国Gartner咨询公司的调查报告（图2），安全性仍然是目前云计算服务用户普遍关注的重要问题。对新兴的云计算技术而言，它所面临的安全风险问题包括两个方面：一方面，云计算本身并没有脱离传统信息安全概念的范畴，其为数据用户及其具体应用提供服务时依然面临着传统IT系统中存在的各种安全威胁，包括物理安全风险、基础网络安全风险、边界安全风险、终端安全风险、服务端安全风险、应用安全风险、数据安全风险等；另一方面，云计算服务自身存在安全隐患，由于云平台上的服务同底层硬件环境间是松耦合的，没有固定不变的安全边界，使得云计算同时也面临着很多新的安全风险，如虚拟化安全、共享虚拟化资源池的数据保护和自销毁、多用户隔离、云终端接入安全等问题。结合全媒体综合监测监管平台服务层次模型，我们可以得到图3所示的云平台服务安全风险分析结果。从图3中可以看出，底层的物理资源、的网络环境、虚拟的服务平台、相关的业务应用以及上层的云端接入等层次都存在着相应的安全问题，这些安全问题严重阻碍云平台服务的安全性，亟待解决。IaaS层安全风险。作为平台服务层次模型中的最底层，IaaS层负责为模型的上层应用提供全面的资源服务，IaaS层的安全是云计算服务系统的安全基础。IaaS层的安全风险除了传统的物理安全风险、主机安全风险、网络安全风险外，最主要的是虚拟化带来的安全风险。虚拟化是IaaS层广泛采用的关键核心技术，是云计算技术实现的基础。该技术能够为使用云计算服务的数据用户提供数据安全和隔离的保证，是云计算多用户环境下数据存储安全保护所必须具备的环节。然而虚拟化平台并不是完美的，仍然存在安全漏洞。在多用户的云基础设施中，一台物理服务器上面通过运行多台虚拟机来同时为多个用户进行服务。理论上来说这些虚拟机之间应该完全隔离并独立，但由于共用相同的物理设备，这些虚拟机并不是完全独立的。研究发现，针对虚拟机之间的物理依赖关系能够对其进行攻击。目前这些攻击主要包括基于共用物理机的旁通道攻击和基于共驻子网的拒绝服务攻击。另外，虚拟化镜像安全同样值得关注，因为每个虚拟机的镜像与特定数据用户应用相关联，在对镜像进行访向或共享时必须要有完整性和安全性要求，否则将造成数据信息的泄露或者非法访问等问题。PaaS层安全风险。PaaS层作为平台服务层次模型的中间层，既需要屏蔽底层系统复杂性、为上层云业务应用提供简单、可靠的分布式编程框架，又需要具备海量数据的存储、处理和分析能力。这种屏蔽使得云计算系统的内部组成架构和服务提供形式对数据用户完全透明，用户不再对运行环境和数据拥有完全的控制权。因此，用户无法确定其下达的计算任务是否被正确执行，系统运行的可靠性和云服务执行的可信性欠缺，存在中间件和API接口不安全等运行安全风险，无法在发生攻击时迅速判断出问题所在。另外，数据存储的完整性和可用性、数据交互共享时的机密性、数据抽象处理时的隐私性也无法得到有效保证，存在关键数据的篡改和隐私泄露问题，大大增加了数据安全与隐私保护的难度。云业务应用层安全风险。云业务应用层位于IaaS层和PaaS层之上，是平台与外界交互的通道，主要负责为我台提供监测监管、全媒体、资源展现、流媒体服务等应用业务。该层面临的安全风险有云应用软件未进行代码检测和安全加固存在安全脆弱性和漏洞风险，多用户共享的云服务器访问控制粒度不够严格存在非授权访问或越权访问的风险，应用系统未进行安全审计无法定位、追溯攻击源的风险等。云端接入安全风险。云端接入的安全风险主要包括终端安全风险，Web应用风险等。此外，还包括贯穿各层的通信安全风险、数据被篡改和隐私泄露的数据安全风险、用户身份窃取和假冒的身份识别风险、非授权或越权访问的访问控制风险等。

3.2云平台安全架构总体方案

云计算中的安全控制机制与传统IT环境中的安全控制机制没有本质的区别。传统的信息安全技术，特别是身份认证和访问控制技术、数据传输和存储加密技术、入侵检测技术和系统安全加固技术等仍在适用于云计算系统。然而，云计算独有的新特性使得这些适用是受限的，一方面云计算环境中巨大的数据量（通常都是TB甚至PB级）使得传统安全机制在可扩展性及性能方面难以有效满足需求；另一方面，现有的安全体系架构是建立在传统网络结构以及应用的基础上的，不能完全适用于云计算的新特点和面临的新威胁。显然，要推动云计算技术的全面发展，解决云计算环境中存在的诸多信息安全问题迫在眉睫。因而，本文给出了一个云平台安全架构总体方案（图4），在充分考虑相关传统安全问题的基础上，重点关注云计算平台特有的安全问题，为我台全媒体综合监测监管平台的安全建设提供有力的技术支撑。云平台安全架构总体方案由一系列云安全服务构成，是实现云平台服务安全目标的重要技术手段。在该方案中，我们主要关注物理资源安全、虚拟化资源安全、云平台的安全、云业务应用的安全、云端接入的安全、用户身份的识别和访问控制，以及用户数据的安全、隐私保护和灾备等问题。

3.2.1IaaS层的安全机制

在云基础设施IaaS层中，主要关注物理安全和虚拟化安全两个方面。其中，物理安全主要通过物理设施安全、网络安全、主机系统安全、网络协议栈安全、主机加固、恶意代码防范、漏洞扫描和入侵检测等传统安全技术来实现；虚拟化安全主要通过虚拟运行环境安全、服务器隔离、虚拟化存储隔离、网络隔离、虚拟机容错、虚拟机迁移等安全技术来实现。1.服务器隔离：主要针对重要应用，通过虚拟化解决方案的分区组件对所有虚拟计算机之间CPU、存储和网络资源进行隔离，这样进程、动态连接库及应用程序不会影响同一台服务器上其他虚拟服务器应用。2.虚拟化存储隔离：基于NetApp-FC存储服务器，采用FC光纤交换网络进行虚拟统一存储，通过划分LUN并设置LUN访问权限从逻辑层保护虚拟化镜像文件等数据的访问安全。3.网络隔离：主要通过划分VLAN来保证网络的安全性。4.虚拟机容错：借助云操作系统VMwarevSphere的FT策略、虚拟机克隆技术以及虚拟机snapshot，可以实现虚拟机发生硬件故障时即时在新辅助虚拟机进行故障切换的容错能力。5.虚拟机迁移：借助云操作系统VMwarevSphere的EVC策略，实现虚拟机之间的vMotion热迁移，保证应用的连续性。

3.2.2PaaS层的安全机制

我台全媒体监测监管平台包括7组HP刀片服务器组、4组CISCO刀片服务器组、VMware虚拟化软件以及NetApp存储虚拟化设备，通过云计算操作系统将114个刀片服务器组建成4个HA集群，面向全台业务系统提供计算资源和存储资源的服务。在云平台PaaS层中，主要关注媒体数据存储安全、API接口的安全、平台运行安全、云可信基础设施、云信誉管理等安全问题。1．媒体数据存储安全。基于NetApp-NAS存储服务器，采用双控制器冗余方式，当端口故障时只降低带宽不影响链路通断，当主控制器故障后自动切换至备份控制器，保障云业务应用系统媒体数据存储安全。2．API接口的安全。全媒体平台对外提供第三方访问节接口API，供第三方系统获取视音频文件访问和流媒体访问。为了确保API接口的安全，根据我台监管业务应用的需求，平台仅提供登录类、认证类、业务类和审计类共四类接口，各类接口采用XML格式进行信息传递。平台通过在接口层建立统一的前端接口协议标准库，全面适配所有信号类型的监测数据接收、管理配制数据下发、视音频节目数据请求等。3．平台运行安全。主要通过补丁管理、配置管理、安全监控等一系列措施来保证平台运行安全。4．可信云基础设施和云信誉管理。当前，我台构建的全媒体综合监测监管平台在部署模式上属于私有云。私有云的安全边界相对封闭，具有较高的安全性，较好地满足了我台日常的监测监管需求。然而，当面对一些全国性的突发安全事件时，封闭云平台的应急响应能力不足，不能快速地满足应急决策需求，未来“私有云平台+服务”的混合云模式将是大趋势。在这种模式中，一些业务性、隐私性较强的应用通过构建私有云实现，另一部分普通服务需求可租赁第三方公有云获取计算服务。然而，这种模式也会带来新的安全问题。云服务器将由许多不在同一信任域的云用户共享，云计算使用主体之间的信任不对等性是云计算环境安全面临的重要问题。云可信基础设施和云信誉管理是解决这一问题的两种新思路，不同之处在于：云可信基础设施是依靠一个可信平台模块TPM作为可信根，基于该可信根实现云计算的可信性；云信誉管理是将社交网络中的信任关系引入到云安全管理中，依靠可信任的第三方帮助云实体管理信任关系。可信云基础设施和云信誉管理是下一步我台重点考虑的混合云平台软安全措施。

3.2.3云业务应用层的安全机制

在云业务应用层，我们主要通过应用软件安全、云应用容灾、用户隔离、云内容安全监控、用户行为监控、统一身份认证和授权机制、访问控制等技术保障云业务应用的安全。1.统一身份认证和授权机制。有效的认证与授权机制是避免服务劫持、防止服务滥用等安全威胁的基本手段之一，也是云计算开放环境中最为重要的安全防护手段之一。为此，我们建设了统一的身份认证系统，通过统一的Portal集中认证，在异构的IT系统中实现集中和便捷的身份认证、单点登录、身份管理、授权管理和集中行为审计，以满足用户对信息系统使用的方便性和安全管理的需求。2.访问控制。访问控制是根据用户的身份或属性对用户的权限，包括能否执行某些操作或能否访问某些资源进行控制的过程。云平台通过访问控制机制阻止非法用户入侵系统，允许合法用户按照其权限访问对应的资源和服务。当访问控制粒度不够严格时会存在非授权访问或越权访问的风险。目前，访问控制主要形式有：自主访问控制(DAC)、强制访问控制(MAC)以及基于角色的访问控制(RBAC)。RBAC可以避免DAC模式安全度较低、而MAC管理难度大的问题，但RBAC模型在角色分配时只验证了用户的身份真实性而没有考虑用户的行为可信性。信任管理的研究者提出将信任机制引入访问控制模型中以解决传统的访问控制机制无法对用户行为进行评估的缺陷，可以提供更加安全、灵活以及细粒度的动态访问授权机制，从而提高授权机制的安全性与可靠性。这也是未来我们设计访问控制机制的一个新思路。

3.2.4云端接入的安全机制

云端接入的安全主要通过应用级防火墙、防病毒软件、Web应用安全和Web浏览器安全来保障。为了保障云端接入的安全，在互联网接入域与监测业务域的边界上部署两个深信服万兆安全网关，基于心跳线连接形成主备机制，用于提供实时监测、包过滤与状态检测、应用访问控制策略、IPS入侵防护、服务器防护、网页篡改防护、病毒防护、Web安全防护、用户管理和网关管理等安全服务。当主安全网关故障时，通过心跳检测机制可以迅速切换到备份安全网关，保证安全服务的无缝对接。

3.2.5云运维审计、数据安全

1.云运维审计。为了保障云平台安全事件的可定位、可追溯，在平台上部署了两套运维审计服务器，通过运维审计系统（堡垒主机）以HTTPS或SSH方式，对进行设备远程管理和运维的人员进行身份认证、授权和审计。2.数据安全：数据安全主要通过数据加密、灾备、存储隔离和隐私保护等技术实现。