無線光通信技術及其應用

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行通信的一種方式，已經逐步成為現實。但由于其技術的限制，比如傳輸距離較短，受天氣影響嚴重的問題的制約，其發展一直比較緩慢。近年來，隨著“最后一公里”對高帶寬、低成本接入技術的迫切需求，無線光通信有了新的發展機遇。

關鍵詞：無線光通信；無線光通信技術；技術應用

隨著通信技術的不斷發展，無線光通信技術成為了一種應用較為廣泛的通信技術，且技術方面已經較為成熟，與一般通信技術相比有著抗磁干擾、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，無線光通信技術還是不斷的應用于通信領域，且被逐漸重視。本文通過認識無線光通信，無線光通信的應用場合及問題，客觀看待無線光通信的發展前景。

1 認識無線光通信

1、無線光通信技術概念。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、城域網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合的產物。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。

2、無線光通信系統及其組成。無線光通信系統是以大氣作為傳輸媒質來進行光信號的傳送的。只要在收發兩個端機之間存在無遮擋的視距路徑和足夠的光發射功率，就可以進行通信。無線光通信系統主要包括發射機、信道和接收機三個部分。在點對點傳輸的情況下，每一端都設有光發射機和光接收機，可以實現全雙工的通信。系統所用的基本技術是光電轉換。光發射機的光源受到電信號的調制，通過作為天線的光學望遠鏡，將光信號通過大氣信道傳送到接收機望遠鏡；在接收機中，望遠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來說，最常用的光學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使用1500納米的波長，可以支持更大的系統功率。

3、無線光通信系統特點分析。1）成本低廉，以大氣為傳輸介質，免去了昂貴的光纖敷設與維護工作；2）無需要頻率許可證、頻譜資源豐富；3）組網方便靈活；4）數據傳輸率高，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確接收；7）收到天氣等因素的影響較大。

2 無線光通信技術的應用場合

無線光通信的主要應用可歸結為如下幾個方面：

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破壞路面埋線而快速地在樓宇間實現寬帶數字通信，也可在不便鋪設光纜地區、沒有橋梁的大河兩岸之間實現寬帶數據通信傳輸。

2、“最后—公里”的接入。無線光通信可以解決綜合業務接入的“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、有線電視網和IP網三網合一對帶寬的要求。

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

4、快速開通業務。無線光通信網絡建設迅速、操作簡單、靈活性強，可在應急場合快速開通業務，也可作為大型臨時活動的通信解決方案。

3 無線光通信應用中的問題

近年來，隨著半導體激光器和光電探測器技術的不斷發展，空間光通信越來越引起人們的關注，但是無線光通信也面臨著挑戰，主要表現在：雖然無線光通信網絡系統獨具魅力，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生衰耗作用。在天氣晴朗的條件下，一般無線光通信系統的最大工作距離是20公里。在大霧或雨天條件下，信號衰減可達到每公里400dB，即無線光通信系統的光信號傳輸距離不到50m，甚至比無線局域網傳輸距離還要短。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量越差。目前較遠距離的大氣激光通信的研究還沒有取得突破性進展。

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

4、收發端對準問題。無線光通信是一種視距寬帶通信技術，發射機與接收機之間需要嚴格的視距傳輸條件才能實現通信。當通信設備安裝在高樓的頂部時，在風力的作用下設備會發生擺動，從而造成光路的偏移。目前，偏關法和動態跟蹤法可以解決這一問題。

4 無線光通信技術的應用前景

每一項新技術的出現都是伴隨著優缺點，但無線光通信的優點更為明顯，比如可以用于不便鋪設光纖的地方和不適宜使用微波的地方；用戶無法在短期內實現光纖接入，而他們卻渴望享受寬帶接人帶來的便利的地方。結合我國現階段寬帶網絡的實際情況一許多企業和機構都不具有光纖線路，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。

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

參考文獻

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