徐學博 李 強 廖穆鋒

1.中國人民解放軍31401部隊 吉林 白城 137000；2.中國人民解放軍31401部隊 吉林 梅河口 135000

引言

在我國經(jīng)濟高速發(fā)展的時代背景下,社會逐漸全面邁入小康社會,我國通訊行業(yè)迅猛發(fā)展,社會進入信息化的時代。在此時的時代背景下,光纖通訊技術迅猛發(fā)展,大幅提高了通訊效率和通訊質量,成為了如今得到最為運用廣泛的現(xiàn)代通訊方式。其與傳統(tǒng)電信通信有較多優(yōu)勢,因此備受人們關注。本文主要描述了我國光纖通信技術發(fā)展的現(xiàn)狀。

1 光纖和光纖通訊技術概念

所謂光纖就是,光導纖維的一種縮寫形式。光線的材料根據(jù)材料分為塑料光纖和玻璃光纖,其皆具備傳播光的特性。光的全反射原理是光纖通訊中最基本的原理,光脈通過發(fā)光二極管等裝置發(fā)射到光纖傍邊,另一側的光纖則通過光敏原件檢測脈沖來完成信息傳輸。光纖是一類特殊的波導,其設計用于在低損耗下長距離傳輸寬光譜的光輻射,從紫外到遠紅外。光纖技術的發(fā)展,主要是由長途電話運營商所希望的廉價,低噪聲,高可靠性的傳輸系統(tǒng)。幸運的是,許多其他領域,特別是激光血管成形術,也受益。光纖通訊,就是利用光波信息載體,使用光纖原理信息傳輸?shù)默F(xiàn)代通信技術。隨著極低損耗光纖的發(fā)展及其在通信系統(tǒng)中的應用,在過去的40年里發(fā)生了一場革命。2001,使用玻璃纖維作為傳輸介質和光波作為載波,信息的速度超過1Tbit/s傳輸(這大約相當于約1500萬同時電話傳輸)通過一個細如發(fā)絲的光纖。演示實驗的傳輸在14Tbit/s的速率超過160公里長的單纖維被證明在2006,相當于1S.最近記錄超過100Tbit/s傳輸超過165公里的單模光纖已發(fā)送140個數(shù)字高清電影。這些可以看作是極其重要的技術成果。在這一章中我們將討論具有特殊應用的光纖通信系統(tǒng)光纖的傳輸特性也存在的一些非通信應用如傳感。

2 光纖通信技術的基本特點

光纖通信技術在1966年7月由英籍華人高錕與英國人霍克曼·霍克哈姆首先提出,到1970年美國康寧玻璃工廠首次制造出光纖,1975年開始出現(xiàn)實用化的光纖通信。經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展,到今天已經(jīng)成為全球寬帶信息的主要傳輸載體。光纖通信系統(tǒng)由光發(fā)送機、光纖、光中繼器以及光接收機組成,由光發(fā)送機將電信號轉變?yōu)楣庑盘?再耦合到光纖線路中進行傳輸。為了防止光信號被損耗或夾雜噪音,需要在光纖線路中設置光中繼器以補充損耗的幅度并對光波進行整形。光纖線路末端連接光接收機,將光信號重新轉變?yōu)殡娦盘?從而完成信息傳輸。光纖通信的主要優(yōu)勢在于光波的頻率極高,使得傳輸頻帶遠大于電通信和無線通信,并且損耗率低,光纖信號傳輸15km 后才衰減為初始幅度的一半。光纖的質量也比電纜輕得多,運輸與鋪設較方便。光信號的抗干擾能力強,極少發(fā)生信息丟失和失真,也容易進行保密處理。此外,光纖線路中使用的材料都是絕緣體,傳輸過程中不會形成電流,光波也不易發(fā)生泄漏,從而避免了不同線路之間互相干擾的問題。相對于電纜線路來說,光纖線路使用的二氧化硅材料不但價格低廉,而且污染較小,抗腐蝕性也較強,系統(tǒng)壽命也長,因此各方面的成本都能夠大大降低。不過,光纖通信也存在一些缺點,例如光纖的切斷與連接都需要通過專業(yè)工具才能完成,技術門檻較高,光纖分路與耦合器件的制造成本也比較昂貴。怎樣克服這些缺點,是未來光纖技術發(fā)展的重要難題。

3 大數(shù)據(jù)背景的光纖通信流量異常辨識研究方法

基于上小節(jié)獲取的光纖通信網(wǎng)絡流量,采用小波變換對光纖通信網(wǎng)絡流量實行去噪。將挖掘到的光纖通信網(wǎng)絡流量數(shù)據(jù)用z(t)描述,由于外界因素的影響,光纖通信網(wǎng)絡流量數(shù)據(jù)會遭到相應的噪聲c(t)所干擾。z(t)能夠表達成:

式中,有用的光纖通信網(wǎng)絡流量用u(t)來描述；噪聲程度用θ描述。基于具備噪聲的光纖通信網(wǎng)絡流量z(t),使用小波變換對其進行多尺度變換,獲取不相等的小波系數(shù)。選取一個較為合適的閾值過濾最小的小波系數(shù),獲取有用的光纖通信網(wǎng)絡流量。閾值數(shù)的選取方法是:

大數(shù)據(jù)背景的光纖通信流量的去噪流程圖用圖1來描述:

4 性能分析

為進一步分析本文方法的性能,采用本文方法與空時網(wǎng)格碼方法、載荷定位與檢測方法進行各方面性能對比實驗。(1)魯棒性分析。統(tǒng)計三種方法的魯棒性,本文方法的魯棒性走勢始終位于空時網(wǎng)格碼方法和載荷定位與檢測方法的上方,本文方法的魯棒性始終高于95%,其中最大值高達99.99%,最低值為99.56%；空時網(wǎng)格碼方法的魯棒性最大值為78.67%,最小值為73.21%；載荷定位與檢測方法的魯棒性最大值為66.56%,最小值為55.45%。通過數(shù)據(jù)對比可知,本文方法的魯棒性最高。(2)準確率分析。分別對5種不同時間窗口進行異常流量辨識,實驗次數(shù)為7次,統(tǒng)計三種方法對大數(shù)據(jù)背景的光纖通信流量異常辨識準確率數(shù)據(jù),用表1描述。分析表1數(shù)據(jù)可知,在對5種不同時間窗口進行7次異常流量辨識的實驗中,本文方法對大數(shù)據(jù)背景的光纖通信流量異常的辨識準確率均值為99%以上,與空時網(wǎng)格碼方法對比后,比空時網(wǎng)格碼方法高約16%；同理與載荷定位與檢測方法比較后,比載荷定位與檢測方法高約24%。說明本文方法的辨識準確率最高。

結束語

光纖通信網(wǎng)絡目前已經(jīng)成為信息傳輸?shù)闹饕緩?對社會經(jīng)濟的發(fā)展起到極為重要的作用。由于以往采用空時網(wǎng)格編碼方法辨識大數(shù)據(jù)背景的光纖通信異常流量時,大數(shù)據(jù)背景中存在各類噪聲干擾,導致異常流量的辨識結果精度較低。所以,本文研究大數(shù)據(jù)背景的光纖通信流量異常辨識方法,通過大數(shù)據(jù)背景的光纖通信流量挖掘模型挖掘光纖通信流量,由于大數(shù)據(jù)環(huán)境中存在各種各樣的噪聲會影響辨識準確率,所以本文采用小波變換對光纖通信流量進行去噪處理,以此提升辨識準確率,最后通過相對熵辨識光纖通信流量異常。