文章提出了未来网络建设的一种新范式：网络智能体和城市智能体。在思路上完全不同于“美欧日韩等先后启动的各类未来网络研究计划”，不再仅仅局限于“纯网络”范畴的革新，而是跳出“纯网络创新”范畴，以网络连接数从百亿巨增到人-网-物万物互联与融合的千亿和万亿需求层面着手，以未来互联网从消费领域全面向工业制造领域推进的巨大需求层面着手，以人类知识总量翻一番的时间由几百年缩短到半天的大数据需求层面着手，从与传统网络技术兼容、保护现有网络投资并可不断纳入各类未来网络新技术的思路着手，本文提出端到端的、全程全网角度的“网络(云网)+感知+大数据+算法处理+人工智能”类人行为意识和自我调控能力，互相协同、共同解决网络中存在的问题(因为单靠纯网络自身已很难解决这一综合问题)。网络重构与软件定义网络/网络功能虚拟化(SDN/NFV)只是该范式的第一步。详细介绍了什么是网络重构，网络重构和引入智能的必要性和紧迫性，网络重构的基本内容，什么是网络智能体，什么是城市智能体并举例。

奇点光束包括基于相位奇点的轨道角动量(OAM)光束和基于偏振奇点的柱矢量光束(CVB)。OAM光束和CVB都具有正交性，可以作为空分复用的模式应用于光通信中，为光束复用提供一个新的自由度，大幅度地提高光通信系统的容量，在光通信中具有广泛的应用前景。文章首先介绍了OAM光束和CVB的数学描述和物理特性，然后重点综述了其产生和检测方法以及在自由空间光通信和光纤通信中的研究进展，比较了OAM光束和CVB在光通信应用中各自的优势与不足之处。最后，探讨了奇点光束复用光通信的应用方向和发展趋势。

光纤传感器因其具有抗电磁干扰、耐腐蚀、质量轻、体积小、精度高和易于复用等诸多优点，已广泛应用于航空航天、石油化工、电子电力、土木工程和生物医药等领域。传统的光纤传感解调技术存在精度低、速度慢和稳定性差等缺点。为解决此问题，近年来，基于微波光子学的传感与解调技术引起了科研人员的广泛关注。文章系统地回顾了基于微波光子学的光纤传感解调技术的研究进展，介绍了多种微波光子传感解调方案及其工作原理，并对未来的研究和发展方向进行了探讨。

近年来模分复用技术被广泛认为是突破传统单模光纤通信系统和网络容量“瓶颈”的有效途径，其典型方案包括强耦合和弱耦合两种。在弱耦合模分复用方案中，模式串扰应尽量被抑制，使得各模式中的信号可独立传输和接收。文章首先对强耦合和弱耦合模式技术原理进行了介绍，之后设计制作了一种弱耦合双环型纤芯结构少模光纤，设计制作了基于模式选择耦合器的模式复用/解复用器，在此基础上演示了6模式、10 km弱耦合模分复用传输实验，仅采用强度调制和无数字信号处理的直接检测设计了一种简并模式解复用方案，并基于熔融拉锥工艺制作了该器件，最终首次实现了模分复用实时视频传输，这表明模分复用技术向实际应用迈进了重要一步。

随着光网络规模的快速扩张，光网络的运维与管理在可靠性、灵活性和安全性等方面面临着越来越严峻的挑战。为降低光网络决策控制的复杂度，提升光网络的智能化控管能力，文章结合人工智能技术提出了自优化光网络的概念，并基于边缘计算与云计算协同的思想，提出了边缘计算与云计算协同的自优化光网络实现机制，通过光传送节点和控制节点的协同机制，为光网络动态提供人工智能所需的计算资源。

鉴于可见光屏幕通信具有抗干扰能力强、不占用频谱资源和链路部署简单易于交互等特点，设计了基于卷积神经网络(CNN)的可见光屏幕通信系统。重点阐述了帧结构的定义、接收单元CNN模块的引入以及解析机制的设计。帧结构的定义确保了整个系统的可靠性，丰富了屏幕通信传输内容的多样性；CNN模块的引入使接收单元可以自动识别屏幕发送的内容，不依赖传统的定位检测图形，提高了智能化和信息携带量；两种解析机制的设计提高了屏幕通信的普适性。实验系统实现了96.4%的识别成功率，达到实时150 kbit/s和非实时300 kbit/s的通信速率，可以传输文本、图片和音频等类型的文件。

软件定义传送网(SDTN)通过将控制功能与传送功能分离，对传送网的网络资源和状态进行逻辑集中控制，实现传送网络的可编程性和自动化控制，构建面向业务应用的灵活、开放和智能的传送网络体系架构。在SDTN体系架构中，北向接口是连接SDTN控制器与上层应用的重要纽带，但目前仍没有统一的标准，给SDTN的发展带来了困难。文章对当前热门的北向接口信息模型传输应用编程接口(TAPI)进行了探讨，结合SDTN协同控制器设计实现了TAPI北向接口，并测试验证了TAPI北向接口信息模型的有效性和互操作性，为SDTN北向接口信息模型的选用提供了参考。

骨干光通信网链路容易受到破坏而失效，从而导致通信故障，因此对骨干光通信网链路重要度进行识别，并根据链路重要度等级确定链路的防护等级具有重要意义。文章针对骨干光通信网拓扑层，首先计算网络的自然连通度，将拉普拉斯矩阵零特征根重数作为自然连通度的权值，定义了加权自然连通度;然后基于加权自然连通度来分析链路失效对网络抗毁性的影响，定量计算链路拓扑重要度，实现对骨干光通信网链路重要度的识别;最后，对算法流程进行说明，并以具体电力通信骨干光网络模型为例，通过仿真对比分析算法的有效性和准确性，仿真结果表明,加权自然连通度在评估链路重要度方面比自然连通度更全面合理。

军用光缆网是重要的**基础通信设施，传统的人工徒步巡检是查找光缆线路隐患的主要措施，但其耗时长,人力物力消耗大，易受敷设方式和地形环境变化影响。而采用无人机进行光缆线路巡检，时效性强,安全性高且经济性好，是未来的重点发展方向。由于工程车辆施工挖掘是造成光缆线路障碍的最主要原因，为此，文章提出将深度学习更快的基于区域的卷积神经网络(Faster R-CNN)目标检测方法应用到无人机航拍巡检图像的工程车辆检测中。基于航空影像中的车辆检测(VEDAI)公共数据集制作了工程车辆数据集，通过仿真训练和测试，实现了航拍图像中挖掘机和推土机等工程车辆的Faster R-CNN目标检测，检测平均精度(AP)值达0.659，优于传统的可变形组建模型(DPM)和方向梯度直方图+局部二值模式+支持向量机(HOG+LBP+SVM)等机器学习检测算法，研究结果可为军用光缆线路的无人机巡检应用研究提供一定的参考。

脉冲光纤激光器系统产生的放大自发辐射(ASE)是制约其峰值功率的重要因素，而脉冲泵浦是抑制脉冲光纤激光器脉冲自发辐射的有效方法。文章对掺镱双包层光纤放大器的脉冲泵浦特性进行了研究，设计了一种由信号源、隔离器、放大级和滤波器组成的实验光路。对于脉冲泵浦，放大器设计中需要确定的最主要因素是泵浦功率和泵浦脉宽，文章研究了单脉冲能量、ASE功率与泵浦功率以及泵浦脉宽之间的关系，所得结论对脉冲泵浦光纤放大器的设计具有一定的参考价值。

为有效提升多输入多输出系统的频谱效率，降低算法复杂度，文章提出了一种基于迭代思想的矩阵分解算法。首先初始化模拟预编码矩阵并获取最优预编码矩阵；然后通过模拟预编码矩阵与最优预编码矩阵来获取数字预编码矩阵，通过提取数字预编码矩阵中的相位信息更新模拟预编码矩阵，利用已更新的模拟矩阵来更新数字矩阵；最后通过不断交替迭代直到收敛。仿真结果表明，所提算法具有较低的复杂度且更接近纯数字预编码性能。

为实现光保真技术-无线保真技术(LiFi-WiFi)混合网络的吞吐量最优化，文中将系统负载均衡问题建模为联合效用最大化问题，并使用对数效用函数实现用户的比例公平。在该方案中考虑LiFi和WiFi网络之间切换导致的信令开销，结合LiFi系统直射和反射路径以及信道噪声，分析了光同信道干扰和非同信道干扰情况下信噪比对数据速率和总吞吐量的影响。仿真结果表明，该算法的估计值满足实际的通信需求。