基于光纖無線融合的傳感系統(tǒng).pdf

1、隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展及中國“物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新2.0模式”、“兩網(wǎng)融合”的提出，智能化業(yè)務(wù)爆炸性增長，伴隨而來的海量信息對現(xiàn)有通信傳輸網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生巨大挑戰(zhàn)。同時(shí)，高清多媒體、交互式網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用、遠(yuǎn)程監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的普及，帶來全球網(wǎng)絡(luò)流量的指數(shù)型增長，也使得接入網(wǎng)絡(luò)和光傳輸網(wǎng)絡(luò)面臨嚴(yán)峻的考驗(yàn)。眾所周知，光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)得益于其傳輸速率高、可靠性高、可維護(hù)性高得到廣泛應(yīng)用。但是有線光網(wǎng)絡(luò)的靈活性差，限制了光網(wǎng)絡(luò)的分布式部署。ROF（光載無線電），在中心局端將無線射頻(

2、RF)信號調(diào)制到激光上，然后經(jīng)光網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)竭h(yuǎn)端天線單元。光載毫米波傳到遠(yuǎn)端天線單元后，光電探測設(shè)備接收并將微波信號解調(diào)出來，微波信號經(jīng)過天線發(fā)射即可傳輸用戶信息。由于光纖只充當(dāng)傳輸介質(zhì)，對信號的處理再生、交換控制等復(fù)雜功能都設(shè)置在中心站，非常便于集中控制、設(shè)備維護(hù);基站只保留光電轉(zhuǎn)換和功放功能，設(shè)備簡單，便于靈活部署，提高了通信覆蓋率。但是目前的光載無線通信面臨無線頻譜匱乏，傳輸帶寬有限的問題，亟待下一代光載無線系統(tǒng)解決最后一公里甚至最

3、后100米的問題。那么，在此基礎(chǔ)上研究和設(shè)計(jì)一個(gè)融合多種傳感數(shù)據(jù)的大帶寬、高安全性、高穩(wěn)定性的光纖無線融合傳感系統(tǒng)是十分必要的。
　　本文基于ROF技術(shù)、PON網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多模光纖、可擴(kuò)展多種傳感器的ZigBee節(jié)點(diǎn)、光纖布拉格光柵(FBG)傳感器以及相應(yīng)的調(diào)制解調(diào)技術(shù)，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)基于動(dòng)態(tài)可重構(gòu)ROF-PON架構(gòu)的光纖無線融合傳感系統(tǒng)。ZigBee終端節(jié)點(diǎn)的傳感器采集信息后以無線方式發(fā)送到協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)天線端，天線端將信號上傳至ONU，然后

4、以光信號形式發(fā)送到ODN。FBG傳感器中心反射波長在靠近用戶端進(jìn)行解調(diào)并將信號上傳至ONU，ONU將光信息送入ODN與承載ZigBee傳感信息的光載RF信號復(fù)用進(jìn)入單根光纖進(jìn)行傳輸，直至OLT端。在OLT和ODN之間采用多模光纖，光纖鏈路中的斯托克斯(Stokes)、反斯托克斯光(Anti-Stokes)兩種背向散射光反射回OLT端。拉曼(Raman)系統(tǒng)的波長解調(diào)模塊以及ZigBee的協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)都位于OLT端，光載波經(jīng)過解調(diào)和處理后，把

5、傳感數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。Web服務(wù)器上連數(shù)據(jù)庫(Database)服務(wù)器，通過調(diào)用Database將數(shù)據(jù)發(fā)布到web頁面，以便客戶通過互聯(lián)網(wǎng)訪問Web服務(wù)器來瀏覽傳感數(shù)據(jù)。
　　本文主要在以下三個(gè)方面做了相關(guān)研究工作:首先，簡單介紹基于ZigBee系統(tǒng)的無線傳感原理、FBG系統(tǒng)傳感原理、分布式光纖拉曼(Raman)系統(tǒng)傳感原理、波長解調(diào)原理。然后，對基于PON和ROF網(wǎng)絡(luò)以及數(shù)據(jù)庫(SQL)服務(wù)器和B/S架構(gòu)的多業(yè)務(wù)傳感系統(tǒng)給出