無(wú)線光通信技術(shù)研究進(jìn)展與前景展望

董育其 南京恒電電子有限公司

無(wú)線光通信技術(shù)研究進(jìn)展與前景展望

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無(wú)線光通信作為一種快捷的寬帶網(wǎng)實(shí)現(xiàn)方式，已經(jīng)逐步成為現(xiàn)實(shí)。本文簡(jiǎn)單介紹了無(wú)線光通信的基本概念、系統(tǒng)的構(gòu)成、特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，以及在通信領(lǐng)域的應(yīng)用及研究情況，同時(shí)也分析了其存在的技術(shù)問(wèn)題。

無(wú)線光通信 研究進(jìn)展 展望

1 引言

隨著信息化社會(huì)的到來(lái)，通信技術(shù)也得到了日新月異的發(fā)展。在過(guò)去的幾年中，人們對(duì)傳輸速率的要求越來(lái)越高，使用高速率數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠脩魯?shù)量每年都在遞增，光纖通信因?yàn)槟軅鬏敻咚俾实臄?shù)據(jù)，成為廣域通信網(wǎng)的骨干網(wǎng)絡(luò)，如今在廣域通信網(wǎng)中80%以上的信息是通過(guò)光纖傳輸?shù)摹?/p>

2 無(wú)線光通信系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)

2.1 頻帶寬，速率高

理論上，無(wú)線光通信的傳輸帶寬與光纖通信的傳輸帶寬相同。光纖通信中的光信號(hào)在光纖介質(zhì)中傳輸，而FSO的光信號(hào)在空氣介質(zhì)中傳輸。目前國(guó)外無(wú)線光通信系統(tǒng)一般使用1550nm波長(zhǎng)（頻率約為1．935×105GHz）頻段，傳輸速率可達(dá)10Gbit/s(4×2．5Gbit/s)，即可完成12萬(wàn)個(gè)話路，其傳輸距離可達(dá)5km。國(guó)內(nèi)無(wú)線光通信系統(tǒng)一般使用850nm波長(zhǎng)（頻率約為3．529×105GHz）技術(shù)，速率為10Mbit/s～155Mbit/s，傳輸距離可達(dá)4km。

2.2 頻譜資源豐富

與微波技術(shù)相比，F(xiàn)SO設(shè)備多采用紅外光傳輸方式，有非常豐富的頻譜資源，無(wú)需向無(wú)線電管理部門申請(qǐng)頻率執(zhí)照和交納頻率占用費(fèi)，也不會(huì)和微波等無(wú)線通信系統(tǒng)產(chǎn)生相互干擾。

2.3 適用多種通信協(xié)議

無(wú)線光通信產(chǎn)品作為一種物理層的傳輸設(shè)備，可以用在SDH、ATM、以太網(wǎng)、快速以太網(wǎng)等常見(jiàn)的通信網(wǎng)絡(luò)中，并可支持2．5Gbit/s的傳輸速率，適用于傳輸數(shù)據(jù)、聲音和影像等信息。

2.4 部署鏈路快捷

FSO設(shè)備可以直接架設(shè)在樓頂，甚至可在水域上部署，能完成地對(duì)空、空對(duì)空等多種光纖通信無(wú)法完成的通信任務(wù)，其施工周期較短，可以在數(shù)小時(shí)內(nèi)建立起通信鏈路，而建設(shè)成本只有地下光纖的五分之一左右。

2.5 傳輸保密性好

無(wú)線光通信的安全性是非常顯著的。無(wú)線光通信具有很好的方向性和非常窄的波束，因此，對(duì)其竊聽(tīng)和人為干擾幾乎是不可能的。

3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

（1）國(guó)外：在FSO領(lǐng)域，國(guó)外已經(jīng)開(kāi)始了將近10年的研究，但是FSO產(chǎn)品真正投入使用也就是最近幾年的事情。在FSO這個(gè)領(lǐng)域里，國(guó)外幾個(gè)大的FSO廠家，包括LightPointe、AirFiber、Canon、Terabeam。

LightPointe將自由空間光學(xué)技術(shù)用于創(chuàng)造、設(shè)計(jì)和制造電信公司等級(jí)的光傳輸設(shè)備，向電信服務(wù)商提供比傳統(tǒng)光纜傳輸速度更快、成本更低的高速通訊解決方案。LightPointe的系統(tǒng)以超快的帶寬速度提供安全可靠的無(wú)線傳輸，速度最高可達(dá)2．5Gbit/s，產(chǎn)品適應(yīng)性強(qiáng)，可解決城市地區(qū)的連接問(wèn)題。

AirFiber位于美國(guó)加洲SanDiego，主要服務(wù)于大城市大樓寬帶接入。它的產(chǎn)品稱為OptiMesh，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為網(wǎng)眼狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，冗余備份短距離622Mbit/s無(wú)線光傳輸系統(tǒng)。

Canon主要產(chǎn)品有：CanobeamDT-50，速率從25Mbit/s到 622Mbit/s，可 連 接 FastEthernnet、FDDI、ATM。特點(diǎn)是具有自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)，調(diào)整探測(cè)器件的位置以檢測(cè)激光束的光軸，所以不因建筑物的擺動(dòng)而使傳輸中斷。同時(shí)，鏡頭自動(dòng)跟蹤特性增加傳輸距離達(dá)2km。CanobeamIII：數(shù)據(jù)速率達(dá)到622Mbit/s，有不同的網(wǎng)絡(luò)接口，如ATM、FDDI、FastEthernet，并可選擇SNMP的TCP/IP。

TeraBeamInternetSystems產(chǎn)品是基于IP的無(wú)光纖點(diǎn)到多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)，發(fā)送和接收機(jī)，固定在辦公室窗戶上小衛(wèi)星碟。這些衛(wèi)星碟型天線的波束與安裝在樓內(nèi)的基站相連。

（2）國(guó)內(nèi)：目前在中國(guó)，無(wú)線光纖技術(shù)基本處于起步階段，有幾家公司在實(shí)驗(yàn)室作出了樣機(jī)，但是沒(méi)有規(guī)模性的生產(chǎn)，主要原因有FSO本身的可靠性問(wèn)題，一些人對(duì)FSO技術(shù)存有一定程度的誤解和疑慮；還有一些用戶對(duì)FSO技術(shù)了解不多。

清華同方推出了面向未來(lái)的無(wú)線光鏈路的自由空間通信產(chǎn)品OWLinkE100。清華同方在快速追蹤系統(tǒng)具有自動(dòng)校準(zhǔn)功能獲得了專利，其產(chǎn)品還遵循眼睛安全標(biāo)準(zhǔn)。

中科院成都光電技術(shù)研究所，開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品主要性能參數(shù)有傳輸速率：10Mbit/s；工作波長(zhǎng)：850nm；通信距離：1~4km；發(fā)射功率：3~30mW。

上海光機(jī)所承擔(dān)的"無(wú)線激光通信系統(tǒng)"具有雙向高速傳輸和自動(dòng)跟蹤功能。其傳輸速率可以達(dá)到622Mbit/s，通信距離可以達(dá)到2km。自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)采用雙波長(zhǎng)同光路接收鏡筒和高靈敏度位敏探測(cè)器，實(shí)現(xiàn)靈敏的伺服跟蹤。

深圳飛通有限公司開(kāi)發(fā)出的樣機(jī)，其速率有155Mbit/s、622Mbit/s以及1．25Gbit/s幾種，通信距離最遠(yuǎn)可達(dá)4km。

4 展望

FSO目前存在的問(wèn)題主要集中在下面幾個(gè)方面：針對(duì)大樓擺動(dòng)的瞄準(zhǔn)問(wèn)題；大氣中粒子對(duì)光線的散射、吸收問(wèn)題；提高傳輸速率問(wèn)題。這些問(wèn)題影響了傳輸?shù)目煽啃裕詫?duì)這些問(wèn)題的研究成為FSO的發(fā)展方向。

[1]賀民軍，王東寧.寬帶無(wú)線光網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)初步研究[J].信息系統(tǒng)工程，2015，(05)

[2]宗康.無(wú)線光載射頻通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D].國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)，2014.:66.

董育其，1989.11，男，漢，江蘇鹽城人，本科，助理工程師，從事微波射頻電路方面的研究。