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1、大大学学IT 山东省教育厅组编山东省教育厅组编 2006-7-101大学IT第第1010章章 ITIT新应用展望新应用展望2006-7-102大学IT本章概要本章概要 本本章章首首先先系系统统介介绍绍了了广广义义上上的的信信息息技技术术，主主要要包包括括信信息息采采集集技技术术、信信息息传传输输技技术术、信信息息处处理理技技术术。在在介介绍绍基基本本概概念念的的基基础础上上，重重点点介介绍绍每每一一领领域域中中的的一一些些热热点点技技术术，其其中中信信息息采采集集技技术术包包括括：传传感感器器；信信息息传传输输技技术术包包括括：红红外外与与蓝蓝牙牙技技术术、光光纤纤通通信信、卫卫星星通通信信、
2、3 3S S技技术术等等；信信息息处处理理技技术术包包括括：模模式式识识别别、声声音音信信息息处处理理、图图像像信信息息处处理理、电电子子指指纹纹、自自动动翻翻译译等等。之之后后，介介绍绍了了信信息息技技术术在在生生活活中中的的一一些些综综合合应应用用实实例例，例例如如：导导航航系系统统、卫卫星星定定位位系系统统、智智能能机机器器人人、生生物物机机器器人人、智智能能公公寓寓等等。最最后后，展展望望了了信信息息技技术术的的一一些些新新的的发发展展方方向向，如如自自动动驾驾驶驶、量量子子计计算算机机、生生物物计计算算机机。学学完完本本章章，你你将能够：将能够：解释自然界各种信息是如何被采集并传输给
3、计算机的；解释自然界各种信息是如何被采集并传输给计算机的；掌握计算机处理信息的各种方法；掌握计算机处理信息的各种方法；列举信息技术综合应用的一些实例；列举信息技术综合应用的一些实例；了解信息技术的一些新的发展趋势。了解信息技术的一些新的发展趋势。2006-7-103大学IT本章要点本章要点10.1信息采集技术信息采集技术10.2信息传输技术信息传输技术10.3信息处理技术信息处理技术10.4IT应用大视角应用大视角10.5IT发展展望发展展望2006-7-104大学IT10.1信息采集技术信息采集技术10.1.1传感器传感器1.CCD图像传感器图像传感器2.2.红外温度传感器红外温度传感器3.
4、3.超声波测距传感器超声波测距传感器10.1.2传感器的应用传感器的应用1.1.机械制造机械制造2.2.工业过程控制工业过程控制3.3.汽车电子产品汽车电子产品4.4.通信电子产品通信电子产品5.5.消费电子产品消费电子产品6.6.专用设备专用设备10.1.3传感器的发展方向传感器的发展方向2006-7-105大学IT传感器传感器 在信息技术领域，传感器被认为是人类在信息技术领域，传感器被认为是人类“五官五官”的工程模的工程模拟，美国仪器仪表协会是这样定义传感器的：拟，美国仪器仪表协会是这样定义传感器的：“传感器是把被测传感器是把被测量变换为有用信号的一种装置。它包括敏感元件、变换电路以及量变
5、换为有用信号的一种装置。它包括敏感元件、变换电路以及把这些元件和电路组合在一起的机构。把这些元件和电路组合在一起的机构。”有人把传感器比喻成计有人把传感器比喻成计算机的算机的“五官五官”，称为，称为“电五官电五官”。光电类传感器如同人的眼睛，。光电类传感器如同人的眼睛，声电类传感器如同人的耳朵，热点或力电类传感器如同人的皮肤，声电类传感器如同人的耳朵，热点或力电类传感器如同人的皮肤，气体类传感器相当于人的鼻子，化学类传感器相当人的舌头。可气体类传感器相当于人的鼻子，化学类传感器相当人的舌头。可见，传感器是信息采集不可缺少的器件，例如，一架航天飞机上见，传感器是信息采集不可缺少的器件，例如，一架
6、航天飞机上就有就有100100多种多种4 0004 000多个传感器，万吨级舰艇上就有多个传感器，万吨级舰艇上就有300300多个温度多个温度和压力传感器。和压力传感器。传传感感器器一一般般由由敏敏感感元元件件、转转换换元元件件和和测测量量电电路路三三部部分分组组成成，有有时时还还要要加加上上辅辅助助电电源源，通通常常可可用用图图10-1表表示示。虽虽然然不不同同类类型型传传感感器器的的工工作作原原理理不不同同，但但基基本本都都是是通通过过敏敏感感元元件件把把要要测测量量的的物物理理量转换为电信号，以便显示、记录、控制和处理等。量转换为电信号，以便显示、记录、控制和处理等。2006-7-106
7、大学IT CCD图像传感器图像传感器1969年年CCD图像传感器在贝尔试验室研制成功，从初期的图像传感器在贝尔试验室研制成功，从初期的10多万像素已经发展至目前主流应用的多万像素已经发展至目前主流应用的500万像素，是数码相机、万像素，是数码相机、DV机等图像获取设备的关键零部件，其应用市场正以惊人的速机等图像获取设备的关键零部件，其应用市场正以惊人的速度增长。度增长。CCD图像传感器是一种金属氧化物半导体结构的新型图像传感器是一种金属氧化物半导体结构的新型器件，基本结构是一种密排的器件，基本结构是一种密排的MOS电容器，能够存储由入射光电容器，能够存储由入射光在在CCD像敏单元激发出的光信息
8、电荷，并能在适当相序的时钟脉像敏单元激发出的光信息电荷，并能在适当相序的时钟脉冲驱动下，把存储的电荷以电荷包的形式定向传输转移，实现自冲驱动下，把存储的电荷以电荷包的形式定向传输转移，实现自扫描，完成从光信号到电信号的转换。可在电视屏幕上复原成物扫描，完成从光信号到电信号的转换。可在电视屏幕上复原成物体的可见光像，也可以将电信号存储在磁带机内，或输入计算机，体的可见光像，也可以将电信号存储在磁带机内，或输入计算机，进行图像增强、识别、存储等处理。进行图像增强、识别、存储等处理。2006-7-107大学IT 红外温度传感器红外温度传感器 任任何何物物体体只只要要它它的的温温度度高高于于绝绝对对零
9、零度度（-273-273），就就有有热热辐辐射射向向外外部部发发射射，物物体体温温度度不不同同，其其辐辐射射出出的的能能量量也也不不同同，且且辐辐射射波波的的波波长长也也不不同同，但但总总是是包包含含着着红红外外辐辐射射在在内内，千千摄摄氏氏度度以以下下的的物物体体，其其热热辐辐射射中中最最强强的的电电磁磁波波是是红红外外波波，所所以以对对物物体体自自身身红红外外辐辐射射的的测测量量，便便能能准准确确测测定定它它的的表表面面温温度度，这这就就是是红红外外测测温温仪仪测测温依据的客观基础。温依据的客观基础。红红外外温温度度传传感感器器由由光光学学系系统统、光光电电探探测测器器、信信号号放放大大器
10、器及及信信号号处处理理、显显示示输输出出等等部部分分组组成成。光光学学系系统统是是将将目目标标物物体体辐辐射射出出的的红红外外能能量量汇汇聚聚起起来来，聚聚焦焦在在光光电电探探测测器器上上，并并转转变变为为相相应应的的电电信信号号，再再经经过过电电路路运运算算处处理理电电路路后后，换换算算转转变变为为被被测测目标的线性的温度信号值，以便实现进一步的信号处理及控制。目标的线性的温度信号值，以便实现进一步的信号处理及控制。红红外外温温度度传传感感器器具具有有的的如如下下优优点点：非非接接触触测测温温,对对被被测测物物体体无无影影响响；反反应应速速度度快快；可可检检测测运运动动中中的的物物体体的的瞬
11、瞬态态温温度度；测测温温范范围围宽宽，如如图图10-210-2所所示示的的红红外外温温度度传传感感器器的的测测温温范范围围为为50 50 1600 1600；测测温温精精度度高高，分分辨辨率率为为0.01 0.01 或或更更小小，可可同同时时对对点、线、面测温；可测量绝对温度，也可测量相对温度。点、线、面测温；可测量绝对温度，也可测量相对温度。2006-7-108大学IT超声波测距传感器超声波测距传感器 超超声声波波传传感感器器是是利利用用超超声声波波的的特特性性研研制制而而成成的的传传感感器器，超超声声波波是是一一种种振振动动频频率率高高于于声声波波的的机机械械波波，由由换换能能晶晶片片在在
12、电电压压的的激激励励下下发发生生振振动动产产生生，具有频率高、波长短、绕射小，特别是方向性好、它可穿透几十米深度。具有频率高、波长短、绕射小，特别是方向性好、它可穿透几十米深度。以以超超声声波波作作为为检检测测手手段段，必必须须产产生生超超声声波波和和接接收收超超声声波波，所所以以超超声声波波传传感感器器由由超超声声波波发发射射探探头头与与接接收收探探头头两两部部分分组组成成。超超声声波波传传感感器器具具有有高高灵灵敏敏度度、高高可可靠靠性性、高高稳稳定定性性；耐耐高高、低低温温度度、耐耐湿湿度度、抗抗振振动动等等优优点点，如如超超声声波波测测量量距距离离传传感感器器具具有有精精度度高高和和使
13、使用用寿寿命命长长的的特特点点，在在一一般般使使用用条条件件下下，它它的的测测量量误误差差为为0.10.1，有有效效量量程程为为10-210-2104 104 mm。因因此此超超声声波波检检测测广泛应用在工业、国防、生物医学等方面。广泛应用在工业、国防、生物医学等方面。在在医医学学方方面面，超超声声波波诊诊断断已已经经成成为为了了临临床床医医学学中中不不可可缺缺少少的的诊诊断断方方法法，超超声声波波诊诊断断的的优优点点是是：对对受受检检者者无无痛痛苦苦、无无损损害害、方方法法简简便便、显显像像清清晰晰、诊诊断断的的准准确确率率高高等等，因因而而推推广广容容易易，受受到到医医务务工工作作者者和和
14、患患者者的的欢欢迎迎；在在工工业业方方面面，已已经经开开发发出出各各种种功功能能的的传传感感器器，图图10-310-3所所示示为为适适用用于于汽汽车车倒倒车车防防撞撞雷雷达达的的双双角角度度超超声声波波传传感感器器。另另外外，超超声声波波的的应应用用还还包包括括对对金金属属的的无无损损探探伤伤，超超声声波波测测量量距距离离，汽汽车车倒倒车车防防撞撞装装置置和和超超声声波波接接近近开开关关，家家用用电电器器和其它电子设备的遥控装置，防盗、防灾设备的超声波发射和接收等。和其它电子设备的遥控装置，防盗、防灾设备的超声波发射和接收等。2006-7-109大学IT在汽车工业和工业自动化在汽车工业和工业自
15、动化方面的应用方面的应用 （1 1）汽车工业）汽车工业 现现代代高高级级轿轿车车的的电电子子化化控控制制系系统统水水平平的的关关键键就就在在于于采采用用传传感感器器的的数数量量和和水水平平，目目前前一一辆辆普普通通家家用用轿轿车车上上大大约约安安装装几几十十到到近近百百只只传传感感器器，而而豪豪华华轿轿车车上上的的传传感感器器数数量量可可多多达达二二百百余余只只，种种类通常达类通常达3030余种，多则达百种。余种，多则达百种。（2 2）工业自动化）工业自动化 工业领域应用的传感器，如工艺控制、工业机械以及传统工业领域应用的传感器，如工艺控制、工业机械以及传统的自动传感器；各种测量工艺变量（如温
16、度、液位、压力、流的自动传感器；各种测量工艺变量（如温度、液位、压力、流量等）传感器；测量电子特性（电流、电压等）和物理量（运量等）传感器；测量电子特性（电流、电压等）和物理量（运动、速度、负载以及强度）的传感器，以及传统的接近动、速度、负载以及强度）的传感器，以及传统的接近/定位传定位传感器发展迅速。感器发展迅速。2006-7-1010大学IT在通信电子和消费电子在通信电子和消费电子产品方面的应用产品方面的应用 （3 3）通信电子产品）通信电子产品 手手机机产产量量的的大大幅幅增增长长及及手手机机新新功功能能的的不不断断增增加加给给传传感感器器市市场场带带来来机机遇遇与与挑挑战战，彩彩屏屏手
17、手机机和和摄摄像像手手机机市市场场份份额额不不断断上上升升增增加加了了传传感感器器在在该该领领域域的的应应用用比比例例。此此外外，应应用用于于集集团团电电话话和和无无绳绳电电话话的的超超声声传传感感器器、用用于于磁磁存存储储介介质的磁场传感器等都将出现强势增长。质的磁场传感器等都将出现强势增长。（4 4）消费电子产品）消费电子产品 中中国国是是家家电电产产品品生生产产大大国国，中中国国的的家家电电产产品品除除了了巨巨大大的的内内需需市市场场外外，还还大大量量出出口口国国际际市市场场，由由于于低低廉廉的的生生产产成成本本使使中中国国成成为为全全球球最最大大的的家家电电出出口口国国，家家用用电电器
18、器对对传传感器市场需求主要来自空调、冰箱、洗衣机和电饭煲等。感器市场需求主要来自空调、冰箱、洗衣机和电饭煲等。2006-7-1011大学IT在专用设备上的应用在专用设备上的应用 （5 5）专用设备）专用设备 专专用用设设备备主主要要包包括括医医疗疗、环环保保、气气象象等等领领域域应应用用的的专专业业电电子子设设备备。目目前前医医疗疗领领域域是是传传感感器器销销售售量量巨巨大大、利利润润可可观观的的新新兴兴市市场场，该该领领域域要要求求传传感感器器件件向向小小型型化化、低低成成本本和和高高可可靠靠性性方方向向发展。发展。2006-7-1012大学IT传感器的发展方向传感器的发展方向 传传感感器器
19、产产业业是是国国内内外外公公认认的的具具有有发发展展前前途途的的高高技技术术产产业业，它它以以技技术术含含量量高高、经经济济效效益益好好、渗渗透透能能力力强强、市市场场前前景景广广等等特特点点为为世世人人瞩瞩目目。那那些些高高精精度度、快快响响应应、高高可可靠靠性性、宽宽温温度度范范围围、微微型型化化、微微功功耗耗及及无无源源化化、智智能能化化、集集成成化化、网网络络化化的的传传感感器器将将成成为未来市场中的宠儿。为未来市场中的宠儿。（1 1）由由于于传传感感器器都都是是利利用用材材料料的的各各种种效效应应、特特性性等等来来实实现现非非电电量量转转换换成成电电量量，所所以应采用新材料、新技术、
20、新工艺及探讨新理论来发展传感器。以应采用新材料、新技术、新工艺及探讨新理论来发展传感器。（2 2）为为了了适适应应计计算算机机对对信信息息的的处处理理，应应发发展展数数字字式式传传感感器器，这这样样可可省省去去模模数数转转换换电路，而直接与计算机连接。电路，而直接与计算机连接。（3 3）为适应工业和实验中的非接触式检测需要，应使用激光、微波、红外等技术。）为适应工业和实验中的非接触式检测需要，应使用激光、微波、红外等技术。（4 4）发发展展“传传像像技技术术”。随随着着科科学学的的发发展展，不不但但要要求求传传感感“个个别别非非电电量量”，而而且且要要求求传传感感被被测测源源的的全全部部信信息
21、息（即即传传像像）。这这就就要要求求传传感感器器不不但但是是小小型型和和微微型型，而而且且应应从从单单个个发发展展到到组组合合式式（传传感感器器阵阵列列）形形式式，其其中中每每个个小小传传感感器器测测出出被被测测源源一一个个“像像素素”，整体构成一个，整体构成一个“图像传感图像传感”，并能在显示屏上显示等。，并能在显示屏上显示等。（5 5）发发展展“仿仿生生传传感感器器”。生生物物体体充充满满着着大大量量有有传传感感作作用用的的细细胞胞，如如视视觉觉、听听觉觉、嗅嗅觉觉、味味觉觉、触触觉觉、冷冷热热感感觉觉等等细细胞胞，这这些些感感觉觉细细胞胞，将将非非电电量量转转换换成成“生生物物电电流流”
22、，由神经系统传到大脑里进行处理，再发出各种控制命令。，由神经系统传到大脑里进行处理，再发出各种控制命令。（6）传感器是属于敏感技术范畴之内，而敏感元件是基础元件，有了优良的敏感）传感器是属于敏感技术范畴之内，而敏感元件是基础元件，有了优良的敏感元件，才能有高性能的传感器，所以应优先开发新的领域和原理，生产出优良的敏感元件，才能有高性能的传感器，所以应优先开发新的领域和原理，生产出优良的敏感元件。元件。2006-7-1013大学IT10.2信息传输技术信息传输技术 随着随着2121世纪的到来，全球进入信息时代，信息的世纪的到来，全球进入信息时代，信息的产生和传递非常迅速，已影响了社会的各个方面。
23、经产生和传递非常迅速，已影响了社会的各个方面。经济增长、社会发展和人们物质生活及精神生活水平的济增长、社会发展和人们物质生活及精神生活水平的提高对通信提出了更新、更高的要求。提高对通信提出了更新、更高的要求。为了实现复杂的信息处理、信息交换、信息共享，为了实现复杂的信息处理、信息交换、信息共享，信息需要各传感器与计算机之间、各计算机之间传输。信息需要各传感器与计算机之间、各计算机之间传输。信息传输主要分为有线传输和无线传输，其中有线传信息传输主要分为有线传输和无线传输，其中有线传输以输以光纤通信光纤通信技术为典型代表，近距离无线传输以技术为典型代表，近距离无线传输以红红外技术外技术、蓝牙技术蓝
24、牙技术为典型代表，远距离无线传输则以为典型代表，远距离无线传输则以卫星通讯为主。卫星通讯为主。2006-7-1014大学IT 光纤通信原理（一）光纤通信原理（一）光纤通信（光纤通信（optical fiber communicationoptical fiber communication）是以激光为光源，以光是以激光为光源，以光导纤维为传输介质进行的通信。导纤维为传输介质进行的通信。19661966年，英籍华人高锟最先提出用玻璃年，英籍华人高锟最先提出用玻璃纤维进行远距离激光通信的设想。纤维进行远距离激光通信的设想。19731973年，美国康宁公司制成每千米传年，美国康宁公司制成每千米传输损
25、耗只有输损耗只有2020分贝的光纤。同年，美国贝尔实验室研制出能在常温下连分贝的光纤。同年，美国贝尔实验室研制出能在常温下连续工作的半导体激光器。这两项技术突破为光纤通信的实现铺平了道路。续工作的半导体激光器。这两项技术突破为光纤通信的实现铺平了道路。19761976年，美国在芝加哥两个相距年，美国在芝加哥两个相距7 7千米的电话局间首次进行了光纤通信千米的电话局间首次进行了光纤通信试验，实现了一根光纤能够同时容纳试验，实现了一根光纤能够同时容纳8 0008 000对人通话。对人通话。光纤通信系统一般由计算机、光端机和光中继器等组成。光纤通信系统一般由计算机、光端机和光中继器等组成。光纤光纤光
26、中继器发收发收收发收发计算机计算机光端机光端机图2006-7-1015大学IT 光纤通信原理（二）光纤通信原理（二）计算机把需要发送的信息送给光端机，由光端机将计算机把需要发送的信息送给光端机，由光端机将发送的信息调制在光波上，然后将光波注入光纤。光中发送的信息调制在光波上，然后将光波注入光纤。光中继器把输入的光信号变换为电信号进行放大，并把放大继器把输入的光信号变换为电信号进行放大，并把放大后的电信号还原为光信号注入到后续的光纤中继续传送，后的电信号还原为光信号注入到后续的光纤中继续传送，以补偿光波在光纤中传输所带来的损耗。光信号到达接以补偿光波在光纤中传输所带来的损耗。光信号到达接收端后，
27、由光端机对光信号进行解调，还原成原来的电收端后，由光端机对光信号进行解调，还原成原来的电信号、送给接收端的计算机。信号、送给接收端的计算机。由于光纤通信系统通常是全双工的，因此光端机和由于光纤通信系统通常是全双工的，因此光端机和光中继器主要由光发射机和光接收机组成，近距离的光光中继器主要由光发射机和光接收机组成，近距离的光纤通信可以省略光中继器。纤通信可以省略光中继器。光纤通信的发展主要集中在以下几个方面：光纤通信的发展主要集中在以下几个方面：光传输光传输技术技术、光纤接入技术光纤接入技术、光网络的新技术演进光网络的新技术演进、光纤器光纤器件技术发展件技术发展。2006-7-1016大学IT光
28、传输技术光传输技术 光传输技术，超大容量将成为下一代网络的基本特征，目光传输技术，超大容量将成为下一代网络的基本特征，目前商用的前商用的DWDMDWDM（密集波分复用）系统已经实现密集波分复用）系统已经实现1 600 1 600 Gb/sGb/s容容量（量（160160波、每波道速率波、每波道速率10 10 Gb/sGb/s）、）、3 000 km3 000 km超长距离传输。超长距离传输。可进一步扩展传输光纤的可用带宽。随着光纤制造技术的进步可进一步扩展传输光纤的可用带宽。随着光纤制造技术的进步和激光源制造技术的发展，可用于光通信的波长带已经由最常和激光源制造技术的发展，可用于光通信的波长带
29、已经由最常用的用的C C波带发展到波带发展到L L波带、波带、S S波带乃至全波段；压缩相邻光波长波带乃至全波段；压缩相邻光波长之间的间隔。大容量密集波分复用系统相邻波长间的间隔在短之间的间隔。大容量密集波分复用系统相邻波长间的间隔在短短的几年时间内经历了由短的几年时间内经历了由200 200 GHzGHz、100 GHz100 GHz、50 GHz50 GHz乃至乃至25 25 GHzGHz的演变，每前进一步系统可容纳的波长数就可以增加一倍；的演变，每前进一步系统可容纳的波长数就可以增加一倍；单波长传输速率不断提高。电时分复用的速率在短短的不到单波长传输速率不断提高。电时分复用的速率在短短的
30、不到1010年的时间内从年的时间内从155 155 Mb/sMb/s到到10 10 Gb/sGb/s乃至乃至40 40 Gb/sGb/s发展；采用发展；采用ULHULH（超长距离）技术，延长无再生中继距离。超长距离）技术，延长无再生中继距离。2006-7-1017大学IT光纤接入技术光纤接入技术光纤接入技术，现在的接入技术手段，如光纤接入技术，现在的接入技术手段，如xDSL（数数字用户环路，字用户环路，DigitalSubscriberLoop）系统、系统、HFC（混混合光纤同轴电缆，合光纤同轴电缆，HybridFiberCoaxial）系统、以太网系统、以太网接入系统和宽带无线接入系统，都基
31、于铜缆或微波频段接入系统和宽带无线接入系统，都基于铜缆或微波频段的接入，受到传输媒质、无线频谱和技术体制的先天限的接入，受到传输媒质、无线频谱和技术体制的先天限制，这些接入方式不能从根本上最终解决用户的宽带接制，这些接入方式不能从根本上最终解决用户的宽带接入需求。光纤接入技术已广泛应用到汇聚层，而应用到入需求。光纤接入技术已广泛应用到汇聚层，而应用到接入终端，即光纤到户（接入终端，即光纤到户（FTTH）是发展目标。可以分是发展目标。可以分为有源光纤接入和无源光纤接入两类。有源光纤接入类为有源光纤接入和无源光纤接入两类。有源光纤接入类似铜线以太网的接入技术。无源接入主要有采用似铜线以太网的接入技
32、术。无源接入主要有采用ATM技技术的术的APON、采用以太网技术采用以太网技术EPON和采用和采用GFP封装的封装的GPON，统称为统称为xPON。2006-7-1018大学IT 光网络的新技术演进光网络的新技术演进 光网络的新技术演进，今后的十年，光网络技术仍然是光网络的新技术演进，今后的十年，光网络技术仍然是以现在已有的技术为出发点的。光网络技术的发展体现在两以现在已有的技术为出发点的。光网络技术的发展体现在两个方面，在硬技术实现上是全光网，在软技术实现上是智能个方面，在硬技术实现上是全光网，在软技术实现上是智能网。网。全光网的发展，包括光纤放大器与光纤激光器、光纤光栅光全光网的发展，包括
33、光纤放大器与光纤激光器、光纤光栅光子器件、光子回路、全光纤集成等。在这方面，很多进展取子器件、光子回路、全光纤集成等。在这方面，很多进展取决与光器件的进展。在具备了决与光器件的进展。在具备了WDMWDM能力之后，光传送网络能力之后，光传送网络第一次拥有了在光层直接交叉组网的能力，第一次拥有了在光层直接交叉组网的能力，ASONASON的核心就的核心就是本身具备的智能性，第一次在光网络中实现了光信道建立是本身具备的智能性，第一次在光网络中实现了光信道建立的智能性。即的智能性。即ASONASON在不需要人为管理和控制的作用下，可在不需要人为管理和控制的作用下，可以依据控制面的功能，按用户的请求来建立
34、一条符合用户需以依据控制面的功能，按用户的请求来建立一条符合用户需求的光通道。这一前所未有的革命性进步为光网络带来了质求的光通道。这一前所未有的革命性进步为光网络带来了质的飞跃。的飞跃。2006-7-1019大学IT光纤器件技术发展光纤器件技术发展 光纤器件技术发展，光纤网络体系是未来光光纤器件技术发展，光纤网络体系是未来光通信的主流发展方向，而光网络技术目前的发通信的主流发展方向，而光网络技术目前的发展，很大程度上取决于光纤器件技术的发展。展，很大程度上取决于光纤器件技术的发展。器件发展主要有：支持智能化的光可变换器件，器件发展主要有：支持智能化的光可变换器件，包括可调谐光源、可调谐光滤波器
35、、全光波长包括可调谐光源、可调谐光滤波器、全光波长转换器、光可变衰减器等；支持全光网实现的转换器、光可变衰减器等；支持全光网实现的平面光波导技术；以及新一代的光电子材料平面光波导技术；以及新一代的光电子材料光子晶体及其光子晶体光纤（光子晶体及其光子晶体光纤（PCFPCF）。）。2006-7-1020大学IT红外通信红外通信 红红外外通通信信技技术术是是一一种种适适合合于于低低成成本本、跨跨平平台台、点点对对点点的的高高速速数数据据连连接接，尤尤其其是是嵌嵌入入式式系系统统的的短短距距离离无无线线通通信信技技术术。由由于于红红外外通通信信技技术术有有着着成成本本低低廉廉、连连接接方方便便、简简单
36、单易易用用和和结结构构紧紧凑凑的的特特点点，因因此此在在小小型型的的移移动动设设备备中中获获得得了了广广泛泛的的应应用用。通通过过红红外外接接口口，各各类类移移动设备可以自由地进行数据交换。动设备可以自由地进行数据交换。红红外外线线是是波波长长在在750 750 nmnm至至1 1 mmmm之之间间的的电电磁磁波波，它它的的频频率率高高于于微微波波而而低低于于可可见见光光，是是一一种种人人的的眼眼睛睛看看不不到到的的光光线线。由由于于红红外外线线的的波波长长较较短短，对对障障碍碍物物的的衍衍射射能能力力差差，所所以以更更适适合合应应用用在在需需要要短短距距离离无无线线通通讯讯的的场场合合，进进
37、行行点点对对点点的的直直线线数数据据传传输输，传传输输速速率率最最快快可可达达16 16 MbpsMbps，红红外外数数据据协协会会将将红红外外数数据据通通讯讯所所采采用用的的光光波波长的范围限定在波波长的范围限定在850 850 nmnm至至900 900 nmnm之内。之内。2006-7-1021大学IT蓝牙（蓝牙（Bluetooth）蓝蓝牙牙（BluetoothBluetooth）技技术术是是一一种种支支持持点点到到点点、点点到到多多点点的的话话音音、数数据据业业务务的的短短距距离离无无线线通通信信技技术术。它它由由爱爱立立信信、诺诺基基亚亚、英英特特尔尔、IBMIBM和和东东芝芝等等公
38、公司司提提出出与与推推广广。从从19981998年年以以来来，推推出出了了1.01.0A A、1.0B1.0B标准并将推出标准并将推出2.02.0标准。标准。蓝牙技术是作为一种蓝牙技术是作为一种“电缆替代电缆替代”的技术提出来的，发展的技术提出来的，发展到今天已经演化成了一种个人信息网络的技术。它将内嵌蓝牙到今天已经演化成了一种个人信息网络的技术。它将内嵌蓝牙芯片的设备互联起来，提供话音和数据的接入服务，实现信息芯片的设备互联起来，提供话音和数据的接入服务，实现信息的自动交换和处理。蓝牙主要针对三大类的应用：话音数据的自动交换和处理。蓝牙主要针对三大类的应用：话音数据的接入、外围设备互联和个人
39、局域网。话音数据的接入是将的接入、外围设备互联和个人局域网。话音数据的接入是将一台计算设备通过安全的无线链路连接到一个通信设备，完成一台计算设备通过安全的无线链路连接到一个通信设备，完成与广域通信网络的互联。外围设备互联是指将各种外设通过蓝与广域通信网络的互联。外围设备互联是指将各种外设通过蓝牙链路连接到主机。个人局域网的主要应用是个人网络和信息牙链路连接到主机。个人局域网的主要应用是个人网络和信息的共享和交换。因为红外与蓝牙有着各自的优势，不少厂商将的共享和交换。因为红外与蓝牙有着各自的优势，不少厂商将这两种短距离无线通信协议进行整合，因此蓝牙技术呈现出以这两种短距离无线通信协议进行整合，因
40、此蓝牙技术呈现出以下几种下几种发展趋势发展趋势。2006-7-1022大学IT蓝牙技术的发展趋势（一）蓝牙技术的发展趋势（一）（1 1）芯芯片片价价格格持持续续下下降降，如如英英国国CSRCSR生生产产的的主主要要蓝蓝牙牙芯芯片片产产品品，目目前前售售价价约约为为7 78 8美美元元/颗颗，随随着着公公司司陆陆续续推推出出新新产产品品，预预计计以以后后将将降降至至3 3美美元元左左右；右；（2 2）芯芯片片越越来来越越小小巧巧，蓝蓝牙牙的的技技术术界界面面是是专专用用半半导导体体集集成成电电路路芯芯片片，用用于于嵌嵌入入电电子子器器件件内内，要要嵌嵌入入到到电电子子器器件件内内，它它必必须须具
41、具有有小小巧巧、廉廉价价、结结构紧凑和功能强大的特点才能放进蜂窝电话中；构紧凑和功能强大的特点才能放进蜂窝电话中；（3 3）向向 单单 芯芯 片片 方方 向向 发发 展展，目目 前前 已已 经经 有有 所所 突突 破破，如如 法法 国国 Alcatel Alcatel MicroelectronicsMicroelectronics等等公公司司在在ISSCC ISSCC 20012001上上发发表表了了用用于于蓝蓝牙牙的的单单芯芯片片LSILSI，CSRCSR公司也推出了嵌入电池中的单芯片蓝牙公司也推出了嵌入电池中的单芯片蓝牙IC BlueCore 01IC BlueCore 01；（4 4）
42、产产品品具具有有兼兼容容性性，目目前前的的产产品品一一致致性性测测试试都都已已经经没没问问题题，但但是是无无法法互互通通，蓝蓝牙牙只只有有成成为为无无线线通通信信的的“世世界界语语”才才有有意意义义。SIGSIG已已召召集集制制造造商商开开了了两两次次会会议议来来测测试试各各自自蓝蓝牙牙产产品品基基础础组组件件间间的的兼兼容容情情况况，测测试试中中发发现现的不兼容情况正在解决之中；的不兼容情况正在解决之中；（5 5）与与其其它它技技术术的的共共存存，蓝蓝牙牙只只是是WLANWLAN中中重重要要的的技技术术，有有其其局局限限性性，WLANWLAN网网的的实实现现需需要要几几种种技技术术的的结结合
43、合。如如IntersilIntersil公公司司和和Silicon Silicon WaveWave公公司司宣宣 布布 合合 作作 开开 发发 兼兼 容容 蓝蓝 牙牙 和和 IEEE802.11bIEEE802.11b标标 准准 的的 WLANWLAN解解 决决 方方 案案。AshvatthaAshvattha半半导导体体公公司司最最近近宣宣称称已已经经开开发发出出RFRF单单芯芯片片系系统统，利利用用该该系系统统可可以同时接收和发送以同时接收和发送GSMGSM、蓝牙和蓝牙和GPSGPS信号；信号；2006-7-1023大学IT蓝牙技术的发展趋势（二）蓝牙技术的发展趋势（二）（6 6）众众多多
44、操操作作系系统统支支持持蓝蓝牙牙，微微软软公公司司于于20012001年年上上市市的的WindowsWindows操操作作系系统统 WhistlerWhistler也也支支持持蓝蓝牙牙。以以IBMIBM为为首首的的众众多多计计算算机机厂厂商商正正在在努努力力达达成成协协议议，为为PCPC平平台台制制定定蓝蓝牙牙标标准准，以以解解决决不不同同设设备备之之间间的的兼兼容性；容性；（7 7）干干扰扰问问题题的的解解决决，美美国国MobilianMobilian公公司司推推出出了了兼兼具具无无线线LANLAN和和BluetoothBluetooth功功能能的的芯芯片片组组。这这个个由由两两个个芯芯片片
45、构构成成的的芯芯片片组组具具备备无无线线LANLAN的的标标准准方方式式IEEE802.11bIEEE802.11b的的无无线线收收发发功功能能和和蓝蓝牙牙功功能能。由由于于IEEE IEEE 802.11b802.11b和和蓝蓝牙牙的的载载波波频频带带都都使使用用2.4 2.4 GHzGHz频频带带，当当同同时时收收发发这这两两种种规规格格的的数数据据时时，有有可可能能引引起起数数据据包包冲冲突突等等电电波波干干扰扰，一一直直无无法法同同时时应应用用。MobilianMobilian公公司司此此次次开开发发的的芯芯片片组组中中，通通过过采采用用消消除除电电波波干干扰的方法，实现了两种规格数据
46、通信的同时进行；扰的方法，实现了两种规格数据通信的同时进行；（8）支持漫游功能，蓝牙技术可以在微网络或扩大网之间切换，但）支持漫游功能，蓝牙技术可以在微网络或扩大网之间切换，但每次切换都必须断开与当前每次切换都必须断开与当前PAN的连接。为解决此问题，的连接。为解决此问题，Commil技技术公司设计了一种系统，即使在蓝牙模式不同入口点之间漫游，仍术公司设计了一种系统，即使在蓝牙模式不同入口点之间漫游，仍可以维持连续的、不中断的数据和声音交流。这种蓝牙网络技术提可以维持连续的、不中断的数据和声音交流。这种蓝牙网络技术提供很好的连接，其中一个连接是从一个蓝牙入口点出发，在运作中供很好的连接，其中一
47、个连接是从一个蓝牙入口点出发，在运作中保证不断开。保证不断开。2006-7-1024大学IT10.2.3卫星通信卫星通信 卫星通讯模式是一个一对多的网络结卫星通讯模式是一个一对多的网络结构模式。卫星通信系统由卫星和地球站构模式。卫星通信系统由卫星和地球站两部分组成。卫星在空中起中继站的作两部分组成。卫星在空中起中继站的作用，即把地球站发上来的电磁波放大后用，即把地球站发上来的电磁波放大后再返送回另一地球站。地球站则是卫星再返送回另一地球站。地球站则是卫星系统与地面公众网的接口，地面用户通系统与地面公众网的接口，地面用户通过地球站出入卫星系统形成链路。由于过地球站出入卫星系统形成链路。由于静止卫
48、星在赤道上空静止卫星在赤道上空3 6003 600公里，它绕地公里，它绕地球一周时间恰好与地球自转一周（球一周时间恰好与地球自转一周（2323小小时时5656分分4 4秒）一致，从地面看上去如同秒）一致，从地面看上去如同静止不动一般。三颗相距静止不动一般。三颗相距120120度的卫星度的卫星就能覆盖整个赤道圆周。故卫星通信易就能覆盖整个赤道圆周。故卫星通信易于实现越洋和洲际通信。最适合卫星通于实现越洋和洲际通信。最适合卫星通信的频率是信的频率是110 110 GHzGHz频段，即微波频频段，即微波频段。为了满足越来越多的需求，已开始段。为了满足越来越多的需求，已开始研究应用新的频段，如研究应用
49、新的频段，如12 12 GHzGHz、14 14 GHzGHz、20 GHz20 GHz及及30 30 GHzGHz。2006-7-1025大学IT卫星通信的主要特点卫星通信的主要特点优点：优点：（1）通信范围大，只要卫星发射的波束覆盖的范围均可进）通信范围大，只要卫星发射的波束覆盖的范围均可进行通信。行通信。（2）不易受陆地灾害影响。）不易受陆地灾害影响。（3）建设速度快。）建设速度快。（4）易于实现广播和多址通信。）易于实现广播和多址通信。（5）电路和话务量可灵活调整。）电路和话务量可灵活调整。（6）一信道可用于不同方向和不同区域。）一信道可用于不同方向和不同区域。缺点：缺点：（1）因两地
50、球站之间的电磁波传播距离最小为）因两地球站之间的电磁波传播距离最小为7200公里，公里，信号有延迟。信号有延迟。（2）10GHz以上频带受降雨雪的影响。以上频带受降雨雪的影响。（3）天线受太阳噪声的影响。）天线受太阳噪声的影响。2006-7-1026大学IT宽带卫星通信发展宽带卫星通信发展策略及趋势策略及趋势（1 1）更更注注重重InternetInternet接接入入，卫卫星星非非常常适适合合于于传传输输InternetInternet业业务务，优优点点为为：传传输输不不受受陆陆地地电电路路影影响响，卫卫星星不不对对称称线线路路方方案案经经济济高高效效，更更适适于于局域网，可作为多信道广播业