無線光通信技術(shù)及其應(yīng)用

王勛

摘 要：無線光通信是一種利用光波作為載波在自由空間中直接進(jìn)行通信的一種方式，已經(jīng)逐步成為現(xiàn)實。但由于其技術(shù)的限制，比如傳輸距離較短，受天氣影響嚴(yán)重的問題的制約，其發(fā)展一直比較緩慢。近年來，隨著“最后一公里”對高帶寬、低成本接入技術(shù)的迫切需求，無線光通信有了新的發(fā)展機遇。

關(guān)鍵詞：無線光通信；無線光通信技術(shù)；技術(shù)應(yīng)用

隨著通信技術(shù)的不斷發(fā)展，無線光通信技術(shù)成為了一種應(yīng)用較為廣泛的通信技術(shù)，且技術(shù)方面已經(jīng)較為成熟，與一般通信技術(shù)相比有著抗磁干擾、無需頻率許可證、成本較低等特點，但無線光通信技術(shù)也不是完美無瑕，在傳輸距離方面、激光安全問題方面等都存在著不足之處。盡管如此，無線光通信技術(shù)還是不斷的應(yīng)用于通信領(lǐng)域，且被逐漸重視。本文通過認(rèn)識無線光通信，無線光通信的應(yīng)用場合及問題，客觀看待無線光通信的發(fā)展前景。

1 認(rèn)識無線光通信

1、無線光通信技術(shù)概念。光通信分為有線光通信和無線光通信兩種，其中有線光通信即光纖通信，已成為骨干網(wǎng)、城域網(wǎng)的主要傳輸方式之一；無線光通信又稱自由空間光通信（FSO），是光通信和無線通信相結(jié)合的產(chǎn)物。它是指以激光波為載體，在真空或大氣中傳遞信息的一種通信技術(shù)。

2、無線光通信系統(tǒng)及其組成。無線光通信系統(tǒng)是以大氣作為傳輸媒質(zhì)來進(jìn)行光信號的傳送的。只要在收發(fā)兩個端機之間存在無遮擋的視距路徑和足夠的光發(fā)射功率，就可以進(jìn)行通信。無線光通信系統(tǒng)主要包括發(fā)射機、信道和接收機三個部分。在點對點傳輸?shù)那闆r下，每一端都設(shè)有光發(fā)射機和光接收機，可以實現(xiàn)全雙工的通信。系統(tǒng)所用的基本技術(shù)是光電轉(zhuǎn)換。光發(fā)射機的光源受到電信號的調(diào)制，通過作為天線的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，將光信號通過大氣信道傳送到接收機望遠(yuǎn)鏡；在接收機中，望遠(yuǎn)鏡收集接收到光信號并將它聚焦在光電檢測器中，光電檢測器將光信號轉(zhuǎn)換成電信號。由于大氣空間對不同光波長信號的透過率有較大的差別，可以選用透過率較好的波段窗口。對基于無線光通信的系統(tǒng)來說，最常用的光學(xué)波長是近紅外光譜中的850納米；還有一些基于無線光通信的系統(tǒng)使用1500納米的波長，可以支持更大的系統(tǒng)功率。

3、無線光通信系統(tǒng)特點分析。1）成本低廉，以大氣為傳輸介質(zhì)，免去了昂貴的光纖敷設(shè)與維護(hù)工作；2）無需要頻率許可證、頻譜資源豐富；3）組網(wǎng)方便靈活；4）數(shù)據(jù)傳輸率高，信息容量大；5）抗磁干擾力較強； 6）波束隨著傳輸距離的增加而變寬，超過一定距離后難以準(zhǔn)確接收；7）收到天氣等因素的影響較大。

2 無線光通信技術(shù)的應(yīng)用場合

無線光通信的主要應(yīng)用可歸結(jié)為如下幾個方面：

1、在不具備有線接入條件或原帶寬不足時提供高效的接入方案。無線光通信可以不必在城市內(nèi)破壞路面埋線而快速地在樓宇間實現(xiàn)寬帶數(shù)字通信，也可在不便鋪設(shè)光纜地區(qū)、沒有橋梁的大河兩岸之間實現(xiàn)寬帶數(shù)據(jù)通信傳輸。

2、“最后—公里”的接入。無線光通信可以解決綜合業(yè)務(wù)接入的“最后一公里”問題，提高用戶接入端的傳輸容量和速度，能夠較好地滿足電信網(wǎng)、有線電視網(wǎng)和IP網(wǎng)三網(wǎng)合一對帶寬的要求。

3、企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)互聯(lián)。無線光通信提供了臨近局域網(wǎng)之間互連互通的選擇方案，不僅可以解決局域網(wǎng)內(nèi)用戶接入的高速傳輸問題，還可方便地實現(xiàn)局域網(wǎng)之間的連接，形成更大范圍的城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)。

4、快速開通業(yè)務(wù)。無線光通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)迅速、操作簡單、靈活性強，可在應(yīng)急場合快速開通業(yè)務(wù)，也可作為大型臨時活動的通信解決方案。

3 無線光通信應(yīng)用中的問題

近年來，隨著半導(dǎo)體激光器和光電探測器技術(shù)的不斷發(fā)展，空間光通信越來越引起人們的關(guān)注，但是無線光通信也面臨著挑戰(zhàn)，主要表現(xiàn)在：雖然無線光通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)獨具魅力，但也存在許多問題。主要有：

1、大氣媒介的影響。惡劣的天氣情況，會對無線光通信的光信號產(chǎn)生衰耗作用。在天氣晴朗的條件下，一般無線光通信系統(tǒng)的最大工作距離是20公里。在大霧或雨天條件下，信號衰減可達(dá)到每公里400dB，即無線光通信系統(tǒng)的光信號傳輸距離不到50m，甚至比無線局域網(wǎng)傳輸距離還要短。因此，無線光通信的通信距離受大氣媒介的影響比較大。

2、傳輸距離與信號質(zhì)量的矛盾突出。無線光通信傳輸距離越大，光束就會越寬，接收端收到的光信號質(zhì)量越差。目前較遠(yuǎn)距離的大氣激光通信的研究還沒有取得突破性進(jìn)展。

3、激光的安全問題。激光束的安全性是無線光通信系統(tǒng)必須考慮的問題。光信號發(fā)射功率必須限制在保證人類眼睛安全的功率范圍內(nèi)，這也限制了無線光通信的通信距離。

4、收發(fā)端對準(zhǔn)問題。無線光通信是一種視距寬帶通信技術(shù)，發(fā)射機與接收機之間需要嚴(yán)格的視距傳輸條件才能實現(xiàn)通信。當(dāng)通信設(shè)備安裝在高樓的頂部時，在風(fēng)力的作用下設(shè)備會發(fā)生擺動，從而造成光路的偏移。目前，偏關(guān)法和動態(tài)跟蹤法可以解決這一問題。

4 無線光通信技術(shù)的應(yīng)用前景

每一項新技術(shù)的出現(xiàn)都是伴隨著優(yōu)缺點，但無線光通信的優(yōu)點更為明顯，比如可以用于不便鋪設(shè)光纖的地方和不適宜使用微波的地方；用戶無法在短期內(nèi)實現(xiàn)光纖接入，而他們卻渴望享受寬帶接人帶來的便利的地方。結(jié)合我國現(xiàn)階段寬帶網(wǎng)絡(luò)的實際情況一許多企業(yè)和機構(gòu)都不具有光纖線路，但又有較高速率的通信需求，無線光通信不失為一種解決“最后—公里”瓶頸問題的有效途徑。

無線光通信技術(shù)的出現(xiàn)大大拓寬了無線通信的工作頻率范圍，且隱蔽性強，安全系數(shù)高，為廣泛應(yīng)用于局域網(wǎng)互聯(lián)等通信領(lǐng)域、提供了極大的便利條件。但在其應(yīng)用過程中也會存在著許多的問題，這些問題的出現(xiàn)影響著無線光通信的發(fā)展，但盡管如此，無線光通信技術(shù)也發(fā)展越來越快，相信在不久的將來無線光通信將會產(chǎn)生巨大的效益。

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