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无线光通信技术分析及其应用展望
发布时间:2013-03-21 16:26  来源:无线互联科技  作者:彭健

    1 引言
    光纤通信与无线通信是当前的热门技术,无线光通信系统是二者结合的产物,并且有着自身独特的优点。在过去10年内,对卫星轨道之间、空对地、地对空、地对地等各种形式光通信系统的研究在世界各发达国家中广泛进行。在城域网和接入网中光纤虽被认为是最理想的传输方式,但是从光纤骨干网到用户之间的“最后一公里”,如果铺设光缆,不仅花费大而且耗时,而无线光通信用光代替无线电波在空间中传输信号,信号间无干扰,保密性强,为宽带接入的快速部署提供一种灵活的解决方案。作为光纤通信的延伸和补充,无线光通信将在城域网和接入网的建设、快速应急业务和复杂地理环境下的高速通信等方面发挥自己的优势[1]。
    2 无线光通信基本工作原理
    无线光通信是以大气作为传输媒质来进行光信号传送的,只要在收发两个端机之间存在无遮挡的视距路径和足够的光发射功率,通信就可以进行。一个无线光通信系统包含三个基本部分:光发射端机、光接收端机、光学天线及光路系统。在点对点传输的情况下,每一端都设有光发射机和光接收机,可以实现全双工通信。光发射机的光源受到电信号的调制,通过作为天线的发射光学系统,将光信号通过大气信道传送到接收机望远镜;接收机望远镜收集接收到光信号并将它聚焦在光电检测器中,光电检测器将光信号转换成电信号。由于大气空间对不同光波长信号的透过率有较大的差别,无线光通信系统一般选用透过率较好的波段窗口,最常用的光学波长是近红外光谱中的850nm;还有一些无线光通信系统使用1500nm波长频段,可以支持更大的系统功率,但只有在通信距离超过1000m的情况下,才能显示出优势[2]。
    3 无线光通信技术的优点及需要解决的问题
FSO技术与其他接入技术相比有如下优点[3]:(1)频谱资源丰富,不需要申请频率使用权;(2)频带宽,速率高;(3)协议透明;(4)快速链路部署;(5)安全保密性强;(6)数据传输不易堵塞;(7)可重复利用。
尽管FSO技术有如此多的优点,但是由于光无线通信系统是利用光束信号通过大气空间来传送的,而信号在大气传递中不够稳定,受外在条件影响难以保证可用性。另外,对人身安全性及传送的保密性,也存在疑虑。FSO需要解决的问题主要有以下几点:(1)对天气敏感;(2)传输距离短;(3)收发端对准问题;(4)安全光源问题。当然这些是FSO技术的难点,但不代表无线光通信会因为这些而止步不前,在文献[4, 5]中有对这些问题的探讨和解决。
    4 无线光通信的应用
    正是由于无线光通信技术具有上述的优点,所以能够在移动通信网、企业网、城域网等领域发挥重要作用:可以作为预防服务中断的光纤通信和微波通信的备份;可以应用于移动通信基站间的互连,无线基站数据回传;应用于近距离高速网的建设以及最后一公里接入;不宜布线或是布线成本高、施工难度大、经市政部门审批困难的地方;在军事设施或其他要害部门需要严格保密的场合;用于企业内部网互连和数据传输。移动通信是当今通信领域内最为活跃、发展最为迅速的领域之一,也是将来对人类生活和社会发展有重大影响的科学技术领域之一。目前,随着移动电话用户的迅猛增长和移动数据业务的推广,无线网络需要具有更高的带宽和容量。现有的第二代移动通信系统已不能满足这一要求,从而使3G(第三代移动通信技术) 成为当今电信业的热点。如何充分地利用现有资源,在最低投入、最快速度的情况下实现从现有的第二代网络(2G)向第三代网络(3G)平化过渡,成为移动网络运营商最为关注的问题。无线光通信技术作为一种接入技术,因为其自身的特点和在施工、带宽、成本等方面的优点,已逐渐成为各大运营商的首选方案之一。
    5 结束语
    无线光通信技术(FSO)接入作为一种宽带的技术,已经逐步成为现实,主要的特点是能以较灵活的无线方式,在短距离内,以比现有系统低得多的投资,能获得光纤传送的容量。在气候条件较好的城市的高层建筑之间、校园内、军事上也有使用价值。结合我国现阶段带宽网络的实际情况,许多企业和机构都不具备光纤线路,但又需要较高速率,FSO相对而言是解决“最后一公里”瓶颈问题的一种比较好的的方案。现在通信业的发展是实现“宽带移动化”以及“移动宽带化”,相信只要合理地运用无线光通信技术,就能很好地与其他有线及有线接入技术相互协作,真正实现随时随地的宽带接入。
 

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