高速可见光通信的前沿研究进展

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电力通信网络中的可见光通信技术研究

电力通信网络中的可见光通信技术研究近年来，随着电力通信网络的迅速发展，传统的有线通信已经不能满足日益增长的通信需求。

在这种情况下，可见光通信技术成为了一种备受关注的解决方案。

本文将对电力通信网络中可见光通信技术的研究进行探讨，并分析其在实际应用中的优势和挑战。

可见光通信技术是一种利用可见光频段进行通信的技术。

与传统的无线通信技术相比，可见光通信技术具有多个优势。

首先，可见光通信技术的频谱资源非常丰富，可使用的频段广泛，不会受到频谱压力的限制。

其次，可见光通信技术具有较高的安全性，由于可见光无法穿透固体物体，因此窃听和干扰的风险较低。

此外，可见光通信技术在室内环境中具有较好的适应性，可以利用室内灯具和光源进行通信，无需额外安装设备。

在电力通信网络中，可见光通信技术可以应用于多个方面。

首先，可见光通信技术可以用于电力设备之间的数据传输。

例如，在电力变电站设备之间传输实时监测数据和控制命令，以实现设备之间的互联互通。

其次，可见光通信技术还可以应用于电力消费者之间的通信。

例如，在智能电网中，可见光通信技术可以用于电力用户之间的通信，实现智能家居设备之间的互联互通。

此外，可见光通信技术还可以用于电力通信网的后端管理和监控，实现对电力设备和网络状态的实时监测和管理。

然而，尽管可见光通信技术具有许多优势，但在实际应用中仍存在一些挑战。

首先，由于可见光通信技术受到光照条件的限制，其通信距离较短。

目前，可见光通信技术的通信距离一般在几十米到几百米之间。

其次，可见光通信技术还存在受阻挡影响的问题。

由于可见光具有直线传播的特点，遮挡物会对通信质量产生严重影响。

此外，可见光通信技术还需要解决多用户接入和干扰抑制等技术难题。

为了解决可见光通信技术的挑战，研究者们在不断努力。

目前，可见光通信技术的研究重点主要集中在几个方面。

首先，研究者们正在探索新的调制和解调技术，以提升可见光通信系统的数据传输速率和可靠性。

例如，采用多载波调制和正交频分复用等技术，实现多路复用和抗干扰能力的提升。

可见光通信音频传输系统的设计与研究

可见光通信音频传输系统的设计与研究可见光通信音频传输系统的设计与研究摘要：随着现代科技的迅猛发展，人们对高速、安全和可靠的无线通信方式的需求日益增加。

传统的无线通信方式在频谱资源有限和电磁波传播受限的情况下，难以满足人们对通信的要求。

可见光通信技术作为一种新型的无线通信方式，通过利用可见光频段的光波进行通信传输，并将音频信号转化为光波信号进行传输。

在本文中，我们将从系统设计与实现两方面对可见光通信音频传输系统进行探索和研究。

关键词：可见光通信；音频传输；系统设计1. 引言可见光通信技术是利用可见光频段进行数据传输的一种无线通信技术，具有频谱资源丰富、安全可靠、免受电磁波干扰等优点。

传统的无线通信系统在频谱资源日益紧张的情况下面临着严峻的挑战，而可见光通信技术的出现为无线通信提供了一种新的解决方案。

音频传输作为可见光通信的一种重要应用场景，具有广泛的应用前景和市场需求。

2. 系统设计可见光通信音频传输系统的设计需要考虑到传输速度、传输距离以及传输质量等因素。

2.1 光源设计在可见光通信中，光源起到了关键的作用。

合适的光源能够发出稳定且强度适中的光信号，以保证传输的可靠性和传输质量。

常见的光源有LED和激光二极管等，我们需要根据具体的传输需求来选择光源。

2.2 调制与解调音频信号作为输入，需要转化为光信号进行传输。

传输端需要对音频信号进行调制，将其转化为光信号，并在接收端对光信号进行解调，以恢复原始的音频信号。

调制技术的选择和音频信号的编码方式对传输的成败有重要影响。

2.3 信道传输可见光通信系统的信道传输是指光信号在传输过程中受到的各种干扰和衰减情况。

考虑到可见光通信的特点，我们需要对信道进行建模和分析，以优化传输方案，提高抗干扰性能和传输距离。

3. 系统实现在系统设计的基础上，我们进行了可见光通信音频传输系统的实现过程。

我们搭建了一个完整的实验平台，包括传输端、接收端和信道模型。

3.1 实验设备实验中使用的硬件设备主要包括光源、传感器、控制器以及模块等。

可见光通信的研究与发展

可见光通信的研究与发展费海荣【摘要】可见光通信是一种新型的无线通信技术.传统的无线通信技术例如蓝牙、WiFi等采用射频信号传输数据信息,而可见光通信在发射端采用白光发光二极管作为光源,在接收端采用光电传感器作为检测器进行数据传输.本文全面分析了可见光通信的优势,列举了可见光通信技术在国内外的应用研究与发展,并给出了目前可见光通信发展中面临的一些挑战.【期刊名称】《微型机与应用》【年(卷),期】2015(034)015【总页数】4页(P11-14)【关键词】可见光通信;智能交通;室内定位;无线接入【作者】费海荣【作者单位】南京邮电大学通信与信息工程学院,江苏南京210003【正文语种】中文【中图分类】TN929.1自从高亮度的白光发光二极管（LightEmitting Diode，LED）面世后，随着光效的提高，白光LED越来越多地被用作有效光源取代白炽灯泡和荧光灯。

与传统的照明器件相比，白光LED具有功耗低、使用寿命长、尺寸小、绿色环保等优点。

另外，白光LED具有非常高的响应灵敏度，因此可以采用LED进行高速数据通信［1］。

可见光通信（Visible Light Communication，VLC）同时具有照明和通信的优势。

随着LED在交通、室内照明和传感技术等不同领域的广泛应用，LED可见光通信有望成为无处不在的通信手段，被认为是极具发展潜力和应用前景的技术［2］。

当然，目前的可见光通信技术的发展还面临着一些挑战。

图1是可见光通信系统的典型系统组成框图。

从图中可知可见光通信系统包括上行链路和下行链路两部分。

下行链路包括白光LED发送阵列和终端发送接收机的接收部分。

白光LED阵列发出的已调光以很大的发射角度往空间的各个方向传播，但是由于LED光源个数比较多，因而在发射机和接收机之间会存在多条不同的传播光路，接收机会收到来自不同光源的信号。

来自视距路径（Line Of Sight，LOS）和非视距路径（Non-Line Of Sight，NLOS）的不同的光路到达接收端会产生一个时间差，这个时间差将会引起码间干扰（inter-symbol interference，ISI）。

浅析可见光通信技术的研究现状及发展趋势

浅析可见光通信技术的研究现状及发展趋势
陆雯
【期刊名称】《科学与财富》
【年(卷),期】2015(007)0z1
【摘要】可见光通信技术(Visible Light Communication,VLC)技术是一种新型的通信技术,它既有无线通信方便、快捷的优点也拥有光纤通信高速、保密的优点,可以在有LED的条件下为用户提供高速、便捷的宽带接入.随着射频技术的发展全球的频谱资源正逐渐枯竭,而VLC技术的出现正好为这个问题提供了新的解决方案.【总页数】1页(P152)
【作者】陆雯
【作者单位】新乡职业技术学院河南新乡453006
【正文语种】中文
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1.浅析我国光纤通信技术的现状及发展趋势
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5.共享LED数字化时代共议可见光通信技术发展中国可见光通信产业技术创新战略联盟成立大会暨可见光通信技术及产业发展论坛侧记
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可见光通信最新研究进展

可见光通信最新研究进展王永进;王金元;朱秉诚【摘要】介绍了可见光通信的基本概念以及与传统无线射频通信相比所存在的技术优势.从信道建模与测量、调制技术、容量分析、数字均衡技术、系统及光源器件设计等方面,论述了可见光通信的最新研究进展;对可见光通信在室内通信和定位、智能交通、水下通信、特殊场景通信、显示和数据通信等方面的应用进行了介绍.对可见光通信目前面临的挑战进行了概括.最后,对可见光通信未来发展进行了总结和展望.【期刊名称】《邮电设计技术》【年(卷),期】2017(000)008【总页数】6页(P1-6)【关键词】可见光通信;信道;调制;容量;均衡;器件【作者】王永进;王金元;朱秉诚【作者单位】南京邮电大学,江苏南京210003;南京邮电大学,江苏南京210003;南京邮电大学,江苏南京210003【正文语种】中文【中图分类】TN929.1介绍了可见光通信的基本概念以及与传统无线射频通信相比所存在的技术优势。

从信道建模与测量、调制技术、容量分析、数字均衡技术、系统及光源器件设计等方面，论述了可见光通信的最新研究进展；对可见光通信在室内通信和定位、智能交通、水下通信、特殊场景通信、显示和数据通信等方面的应用进行了介绍。

对可见光通信目前面临的挑战进行了概括。

最后，对可见光通信未来发展进行了总结和展望。

Visible lightcommunication;Channel;Modulation;Capacity;Equalization;Devices随着无线传输需求的飞速发展，无线频谱资源日益紧张。

虽然人们尝试从移动通信的物理层传输、无线资源分配以及无线网络规划等各个层面来提高无线频谱资源的利用率，但无线频谱资源的紧张仍未得到有效缓解。

未来无线通信在引入更多无线传输技术的同时，也期待着寻求新的可用频谱资源。

在这样的背景下，可见光通信（VLC——Visible light communications，）技术［1-2］应运而生。

可见光通信OFDM技术在FPGA上的设计与实现

可见光通信OFDM技术在FPGA上的设计与实现可见光通信是一种利用可见光作为传输介质的无线通信技术，具有频谱资源丰富、安全可靠等优势。

OFDM技术作为一种多载波调制技术，具有抗多径衰落、高频谱利用效率等特点。

本文针对进行了研究。

首先，对可见光通信OFDM技术进行了简要介绍。

OFDM技术将高速数据流分为多个低速子载波，通过并行传输的方式提高了传输效率。

同时，OFDM技术采用循环前缀技术来抵消多径衰落引起的码间干扰，提高了系统的抗干扰能力。

然后，针对可见光通信OFDM技术的特点，设计了相应的FPGA实现方案。

首先，根据OFDM技术的特点，设计了一种合适的调制解调器结构。

调制解调器包括子载波生成模块、IFFT模块和FFT模块等。

其中，子载波生成模块负责生成不同频率的子载波，IFFT模块将数据从频域转换到时域，FFT模块将数据从时域转换到频域。

其次，设计了一套合适的信道编码和解码方案，提高了系统的抗噪声能力。

最后，根据FPGA的资源约束，对整个系统进行了优化和实现。

在设计和实现过程中，对FPGA的资源利用进行了充分考虑。

通过合理的模块划分和资源分配，保证了系统的性能和可靠性。

同时，通过对FPGA的时序约束进行优化，提高了系统的工作频率和稳定性。

最后，通过实验验证了所设计的可见光通信OFDM技术在FPGA上的可行性和有效性。

实验结果表明，所设计的系统具有较高的传输速率和较好的抗干扰能力，能够满足实际应用需求。

综上所述，本文对可见光通信OFDM技术在FPGA上的设计与实现进行了研究。

通过合理的系统设计和优化，实现了高效、稳定的可见光通信系统。

这对于推动可见光通信技术的发展具有重要意义，为未来可见光通信应用的推广奠定了基础。

可见光通信及其关键技术研究

可见光通信及其关键技术研究
王怡然
【期刊名称】《科技与创新》
【年(卷),期】2016(000)021
【摘要】随着科学技术的不断发展，移动通信成为了人们生活中必不可少的一部分，主要表现为其使用人群的逐渐增多。

传统的移动通信技术稳定性不高，甚至在人数拥挤的网络平台上不能做到正常运行。

而现阶段的可见光技术以高频率、容量大、传输速度快等优势影响着人们，同时也为我们带来了很大的便利。

可见光通信的关键技术是指在光纤信息编码的过程中，以增加数据传输功能手段的网络接线方式。

以可见光通信的发展现状为切入点，探讨其关键技术的应用。

【总页数】2页(P9-10)
【作者】王怡然
【作者单位】[1]北京工业大学,北京100124
【正文语种】中文
【中图分类】TN929.1
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可见光通信应用前景与发展探析

可见光通信应用前景与发展探析作者：王文旭吴倍骏来源：《中国科技纵横》2020年第04期摘要：可见光通信是一种利用可见光波普进行数据传输的一种无线通信技术，与其他无线通信技术相比，可见光通信技术具有频谱资源丰富、通信安全性高、抗电磁干扰性强等特点，也正是因为这些特点，使得可见光通信有着广泛的应用前景。

本文就可见光通信应用前景与发展作了相关探究。

关键词：可见光通信;应用前景;发展0 引言随着人们生活水平的提高，对通信方面的要求也越来越高，在这种环境下，人们开始致力于通信技术研究，一些通信技术开始走进人们的生活，较好地迎合了人们的生活需求。

近年来，随着半导体照明技术的普及，基于LED的可见光通信技术开始引起了人们的广泛关注，并逐渐成为研究热点。

可见光通信具有无电磁辐射、无需占用无线通信波段、通信安全性高等优点，在我国现代社会中得到了广泛的应用。

1 可见光通信的概述可见光通信技术就是利用荧光灯或发光二极管等发出人眼可以看到的高速明暗闪烁信号来传输信息的一种通信技术。

与其他通信技术相比，可见光通信可以利用照明设备代替无线LAN局域网基站发射信号，且其通信速度可达到每秒数百兆。

在可见光通信技术的支持下，用户可以长时间下载和上传高清图像、动画等数据。

另外，可见光通信保密性高，可见光通信是利用LED等的闪烁进行信息传输的，而灯光无法穿透墙壁，只需要挡住灯光光线，信息就无法向照明区以外的人泄漏。

2 可见光通信国内外研究现状可见光通信作为一种通信技术，这种通信技术具有其他通信技术不可比拟的优越性。

国内外对可见光通信技术都进行了相关研究，并且取得了一定的成就。

笔者就国内外在可见光通信方面的研究作了相关总结。

2.1 国外可见光通信研究现状早在二零零零年[1]，日本的研究学者就提出了白光LED应用于室内无线通信的概念，并通过科学的计算和分析，证实了白光LED无线通信的可行性。

在二零零二年，又有研究者分析了可见光通信中的多径效应的影响并给出了相应的解决方法。

可见光通信LED非线性后均衡技术研究

可见光通信LED非线性后均衡技术研究可见光通信是指利用可见光进行通信的一种无线通信技术。

随着移动通信需求的不断增加，尤其是在室内环境中，无线通信频谱资源日益稀缺，可见光通信作为一种解决方案，具有广阔的应用前景。

然而，可见光通信系统在实际应用中面临的一个重要挑战是信号传输距离的限制。

为了克服这个问题，研究者们提出了很多技术，其中非线性后均衡技术是一种非常关键的技术。

可见光通信系统中常用的光源是LED，它具有体积小、功耗低和可调光等优点。

然而，LED在光强和驱动电流之间存在非线性关系，这导致了光信号的失真，进而降低了系统的传输性能。

非线性后均衡技术旨在通过对接收信号进行非线性后处理，恢复原始信号，提高系统的传输品质。

非线性后均衡技术可以分为线性均衡和非线性均衡两种。

线性均衡是指采用线性的滤波器对失真信号进行均衡处理。

常用的线性均衡算法有CMA（Constant Modulus Algorithm）和LMS（Least Mean Square）算法。

这些算法通过调整权值，逐渐逼近原始信号，从而实现均衡。

非线性均衡则是通过对非线性失真信号进行建模和消除来实现均衡。

常见的非线性均衡算法有Viterbi算法、MMSE （Minimum Mean Square Error）算法和神经网络等。

这些算法通过建立数学模型，对非线性失真信号进行建模和补偿，以逼近原始信号，提高传输性能。

非线性后均衡技术的关键是如何准确建立失真信号模型和合理设计补偿算法。

在可见光通信系统中，由于光信号的非线性特性与LED的特性和接收器的特性有关，因此建立合适的失真信号模型是非常重要的。

基于该模型，可以设计相应的补偿算法。

除了建立准确的失真信号模型和设计合理的补偿算法外，非线性后均衡技术还需要考虑实时性和计算复杂度。

在可见光通信系统中，信号传输速度较高，要求补偿算法能够实时地进行处理，并且计算复杂度要尽量低。

因此，如何在保证性能的前提下，降低计算复杂度，是非线性后均衡技术研究的一个重要方向。

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高速可见光通信的前沿研究进展
摘要：可见光通信最大的优势是高速，目前已有的VLC实验可以实现每秒十几
吉比特的传输速率，这一优势使得可见光通信成为未来智能时代B5G/6G超高速
泛在光联网中一种不可或缺的无线通信方式。由于具有众多优势，可见光通信一
经问世便成为各国政府支持的重要科学主题。
关键词：可见光通信；机器学习；组网
1引言
随着物联网的兴起以及人工智能的迅猛发展，人类正迈向以“万物感知、万
物互联、万物智能”为特征的智能时代。在智能时代，移动数字终端和通讯媒介的
范畴将会发生革命性变化，由此产生的海量数据对通信系统的高速率和低时延提
出了更高要求，这些将给传统通信接入网技术带来巨大的考验。可见光通信是一
种利用波长在380nm到790nm范围内的可见光进行数据通信的无线光传输技术。
相比于传统无线通信日益匮乏的频谱资源，可见光的频谱资源丰富，频谱带宽约
为400THz，是人类有待研究的空白领域。可见光通信兼具照明、通信和控制定位
等功能，易与现有基础照明设施相融合，符合国家节能减排的战略思想。在电磁
敏感区域如核电站、矿井、加油站等和具有强电磁环境的特殊场所，如变电站、
现代军事战场等，可见光通信具有不受无线电干扰、无电磁辐射、高度保密性的
优势，是解决无法使用传统无线电通信时最有效的途径之一。本文立足于通信领
域近年来备受关注的研究热点——可见光通信，阐述了其研究背景和基础系统架
构，围绕材料器件、高速系统、异构网络、水下可见光通信和机器学习等五个前
沿研究方向展开了对可见光通信研究进展的探讨，并概述了现阶段高速可见光通
信技术面临的若干挑战。最后展望了可见光通信的前景：在未来万物互联的智能
时代，可见光通信将以其高速传输的优势成为通信网络中不可缺少的一部分，与
其它通信方式合作互补共同造福人类生活。
2系统结构
可见光通信系统的基础结构一般由三个部分组成，包括可见光信号发射端、
可见光信号传输信道和可见光信号接收端，可见光信号发射端包括调制模块、驱
动电路、光发射器等。原始的二进制信号首先经过编码、调制和预均衡等变换，
得到的预处理信号经过模数转换后驱动光发射器如LED以控制其光照强度，从而
实现电信号到光信号的转换。此外，在光发射器后加上光学透镜和聚光杯可以进
一步提高接收端信号强度，从而增大传输距离。经过调制后的可见光信号在大气
或者水下等自由空间信道中传播，到达可见光信号接收端。可见光信号接收端包
括接收天线、光电检测器、解调模块等。一般使用光电二极管PIN、雪崩光电二
极管APD等光电检测器来检测光信号，实现光信号到电信号的转换。得到的电信
号经过后均衡、解调和解码等数字信号处理后，恢复出原始发射信号。
3沿研究方向
目前研究学者对可见光通信的研究主要集中于五个方面，分别是材料器件、
高速系统、异构组网、水下可见光通信以及机器学习在可见光通信中的应用。其
中，材料器件主要包括新型光发射器件与光接收器件；高速系统介绍了可见光通
信传输速率的发展情况；异构组网围绕着可见光通信组网展开；水下可见光通信
和机器学习，是目前可见光通信领域发展较为迅速和热门的研究方向，也是本文
介绍的重点。
3.1机器学习
随着机器学习的迅猛发展，基于机器学习的方法已广泛应用于数据挖掘、计
算机视觉、自然语言处理等领域，在人类生活中发挥着越来越重要的作用。机器
学习能够在基础物理和数学难以分析或无法明确描述的情况下，有效地逼近和拟
合任意复杂函数并提取和处理其隐含的特征。机器学习的目的是使系统从经验中
学习，自主提高性能。具体到可见光通信领域的研究中，机器学习可以用于系统
非线性抑制和补偿、光网络性能监控、调制方式识别以及相位估计等任务中，是
可见光通信系统实现智能化的关键。目前，一些经典的机器学习算法如K-means、
DBSCAN等已被研究学者尝试用于解决可见光通信中的难题。可见光系统中的LED、
发射驱动电路、接收放大电路等都会引入非线性，而非线性会严重损害系统性能。
文献利用K-means算法补偿系统非线性，并成功将误码率BER由2.4×10-1降低至
3.6×10-3。在现代化互联网的影响下，大部分的工作生活都需要终端上网支持。
随着需求增加的情况下，带宽质量也需要逐步提升。通过上文分析，SDH技术更
侧重于业务的电层处理。其调度能力虽然灵活且保护能力强，但运用单波长进行
传输易遭到瓶颈，无法满足日益膨胀的业务需求。因此带来的弊端较多，不仅开
销较大，频带利用率也不高。另外采用指针调控会在使用过程中产生较大波动，
影响整体运行效率。
在此条件下，通过光传输网络技术的演进，OTN在SDH的基础上，完善了光
层与电层的结构体系，通过字节开销过程中的单元内部传输管理条约，更好的实
现了监控工作。在光层运用波导复用的条件下，可以建立科学的监控通信道来满
足光传输环节中的控制。进一步提升光纤的运用率，使每个环节都能够在监控机
制的约束下得到有效管理。OTN技术解决了以往光通信技术运用中的网络维护缺
陷。另外在OTN中运用控制平面可以更好的形成灵活科学的扩展性智能交换光网
络结构，实现动态智能化的光网络体系，逐渐在演进中变成自动化的交换光网络。
3.2水下可见光通信
在未来万物互联的智能时代，水下物联网是必不可少的组成部分。如图5所
示[40]，海洋观测传感器物联网的互联互通及信息回传、水下运动装备与水面舰
艇及通信浮标等目标的超高速非接触数据通信、水下航行器集群及编队组网通信、
海底光缆网与水下无线光通信的无线融合组网等功能的实现，都需要水下通信技
术作为支撑。水下通信技术主要分为有线和无线两大类。水下有线通信主要是在
海底铺设使用光纤作为介质的电缆进行通信。由于光纤具有传输容量大、传输损
耗小、中继距离长、抗电磁干扰等优点，是目前大部分越洋数据的主要传输方式。
然而，由于有线通信需要物理媒介传输信息，这将严重制约水下潜航器、传感器
等动态通信网络的灵活性。水下无线通信技术则不需要借助光纤等传输介质，目
前主要基于声波和射频进行水下通信。其中，声波是应用最广泛的水下无线通信
技术，声波在海水中衰减小，能够实现低速率长距离的水下传输。但是水声通信
带宽窄、载波频率低、时延大且安全性差。射频传输适用于水下短距离高速率的
通信。然而电磁波在海水中有趋肤效应，穿透深度有限、数据传输速率低、发射
功率高。因此，研制新型水下通信技术成为迫切需求。
结束语
综上所述，在研究学者们共同的努力下，可见光通信已经取得了一系列令人
瞩目的成果。然而，可见光通信目前仍面临着各方面严峻的挑战，例如现有的光
发射和接收器件仍然限制了可见光通信系统性能的提升，未来将需要研究更多的
新型器件来突破性能瓶颈；现有的可见光通信信道理论模型还没有全面涉及实际
信道中各种恶劣因素的影响，未来将需要研究实际且全面的可见光信道理论模型，
为高速可见光通信提供理论指导；现有的可见光异构组网还处于初级研究阶段，
未来将需要研究如何合理解决上行链路传输以及可见光与太赫兹通信、毫米波通
信和微波无线通信等通信方式如何共存与兼容；现有的基于机器学习的可见光通
信系统还没有实现智能化，未来将需要研究更多的新型机器学习算法协同工作，
共同实现可见光系统的智能化。随着可见光通信的不断发展，我们有理由相信：
可见光通信将会同其它通信方式一起，高效、智能地处理海量数据，服务于未来
万物互联的时代，造福人类生活。
参考文献
[1]何一心，文杰斌，王韵，等.光传输网络技术——SDH与DWDM［M］.北京：
人民邮电出版社，2013.
[2]金炜.OTN技术在电力通信网中的应用研究［D］.北京：华北电力大学，2014.
[3]于特.OTN与PTN联合组网技术研究［D］.大连：大连海事大学，2013.
[4]张宝富，刘忠英，万谦.现代光纤通信与网络教程［M］.北京：人民邮电出版
社，2002.