无线光通信技术应用研究

1、无线光通信技术应用研究摘要：无线光通信是实现光接入网的一种新兴技术，随着高速大容量光通信系统的不断演进受到越来越多的重视。文章介绍了光电通信技术的原理，特点及应用范围，指出该技术存在的缺陷，提出倡议。关键字：无线光通信技术原理应用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。早期地面无线光通信研究的发展由于技术复杂以及受到天气的严重影响，一直进展比拟迟缓。近年来随着各方面技术的发展、设备的研究根本成熟、宽带数据业务和快速应急业务的驱动，无线光通信的研究才快速发展起来，又成为下一代光通信的发展方向之一。在过去10年内，对卫星轨道之间、空对地、地对

2、空、地对地等各种形式光通信系统的研究在世界各兴旺国家中广泛进行，一些先进国家已经推出无线光通信的产品，如日本佳能公司的无线光通信系统等。我国通信事业迅速发展也给无线光通信提供了广大的发展空间，如深空空间光通信和地面无线光通信等。1.无限光通信根本原理及特点1.1无限光通信根本原理现代无线光通信系统包括发射和接收二局部，发射局部主要由激光器、调制器和光学天线组成；接收局部主要由光学接收天线、光电监测器和电信号处理器组成。将待发送的信息源变换成电信号，然后把这些信号输入光调制器，调制到一个由激光器产生的激光束上，并控制这个载波的某个参数，使它按电信号的规律变化。于是，激光载波就运载着这些信息(已调

3、制激光信号)，经过信息处理以后由发射天线发射出去。接收是发射的逆过程，接收天线接收到已调制的激光信号，送到光检测器取出电信号，然后由信号变换设备恢复出原始信息。系统中的发射天线和接收天线是由透镜构成的。发射透镜(发射天线)能把截面很小的激光束变成截面较大的激光束，方便接收透镜(接收天线)调整方位并接收信号。接收透镜接受大面积的激光束，并聚成较小的光斑，起到恢复激光束本来面目的作用。1.2无限光通信优点无线激光波分复用(WDM)通信系统，是利用激光进行自由空间传输的无线光通信技术，是一种新型的无线传输方式，它既有光纤通信大的信道容量的优点，又有无线通信不用敷设电缆的优点。无线激光波分复用(WDM

4、)通信系统的优点集中体现在:(1)信道容量大。由于激光波段比微波段的频率更高，因此答应的信号传输速度更高，频带更宽，因此信道的容量远大于目前所有无线通信方式的传输容量。此外，采用不同波长的激光同时传输，可以实现波分复用。而在一个波长内采用的时分复用可进一步满足多用户信号同时传输的要求。(2)方向性强。由于激光是一种相干性很好的电磁波，信号可以集中在一个很小的传输面积上，因而能量高度集中，在传输方向上的增益比其它无线通信方式更高，传输距离更远。所以，无线激光传输设备可以比微波传输设备做得更小，更加灵活与方便。(3)选择性好。激光传输系统的信号接收器，只接收故具有很出色的通路(通道)选择性，很高的

5、接收灵敏度，还可以实现频率调谐接收，抗干扰性强、信号不易被截获，保密性好，不受其它电磁波干扰。(4)可重复使用频段。当激光被接收后，通过中继可以重新使用原频率继续往下一站传输，由于接收的高选择性，下一传输段不会受到上一传输段信号的干扰，从而可实现长距离再生接力传输。2.无限光通信(FSO)的实现办法无线光通信的主要实现办法可归结为如下几个方面。(1)在不具备有线接入条件或原带宽缺乏时提供高效的接入计划无线光通信可以不必在城市内破路埋线而快速地在楼宇间实现宽带数字通信，也可在不便铺设光缆地区、没有桥梁的大河两岸之间实现宽带数据通信传输。(2)有效解决"最后一公里"问题无线光通

6、信可以解决各种业务接入的"最后一公里"问题，提高用户接入端的传输容量和速度，能够较好地满足电信网、有线电视网和lP网三网合一对带宽的要求。(3)力助局域网互联FSO提供了临近局域网之间互连互通的选择计划，不仅可以解决局域网内用户接入的高速传输问题，还可方便地实现局域网之间的连接，形成更大范围的城域网和广域网。(4)应急备用计划无线光通信可以作为有线通信线路故障或紧急抢险时的应急备用链路也可作为大型临时活动的通信解决计划。(5)快速组建电信网络对于新兴的电信网络运营商来说，无线光通信网络可以帮忙其快速组建本地网，以较少的资金、人力和时间完成城域网建设；对于传统的电信网络运营商

7、来讲，无线光通信网络系统可以作为其光缆传输系统的补充，用于不便铺设光缆的区域。建设周期短、所需费用少，无线光通信网络系统可以实现先组网再销售的商业模式。此外，FSO在卫星间、卫星与地面站间有着重要的应用。3.无限光通信(FSO)存在问题(1)FSO是一种视距宽带通信技术，发射机与接收机之间需要严格的视线传播，当通信设备安装在高楼的顶部时，在风力的作用下建筑物会发生摆动，这样便会影响激光器的对准。由于大楼结构中某些局部的热胀或轻微的地震等原因，有时也会导致发射机和接收机无法对准。(2)传输距离与信号质量的矛盾非常突出，传输距离越大，光束就会越宽，接收的光信号质量越差。激光的平安问题必须考虑。发射

8、功率必须限制在保证眼睛平安的功率范围内。(3)大气媒介的影响，恶劣的天气情况，会对FSO的传播信号产生衰耗作用，空气中的散射粒子，会使光线在空间、时间和角度上产生偏差。大气中粒子还会吸收激光的能量，衰减信号的发射功率。4.无线光通信(FSO)的发展趋势FSO目前存在的问题主要集中在下面几个方面：针对大楼摆动的瞄准问题，大气中粒子对光线的散射、吸收问题，提高传输速率问题。这些问题影响了传输的可靠性，所以对这些问题的研究成为FSO的发展方向。4.1发射、接收的瞄准的研究在大风中或因地震引起大楼的摆动，发射机发送的光信号对不准接收机，产生的误差大，甚至通信无法实现。目前的研究方向在于提高激光的瞄准，

9、怎样利用非机械装置来实现精确的对准和快速瞄准，在接收机方面，散射光线也带有信息，接收散射光线越多，接收的信号能量越大，但同时接收的噪声也越大，所以尽量提高接收机接收信号总功率，又不能降低信噪比成为研究目标。4.2减小大气对通信的影响在不同的环境中不同波长的光线会有不同的传播特性，这些不同的特性导致了在不同环境下，不同波长的光线会有不同的吸收窗口、不同的散射函数以及不同的折射率，需要寻求一种最优波长，在通信链路中找出波长与性能的最优组合。4.3传输速率的影响传输速率的提高FSO相对于其他接入设备最大的优势之一就是带宽。现在FSO产品的速率从2Mbits开始，形成多个系列，比拟典型的有10Mbis、100Mbiffs、155Mbis、622Mbis。有的公司采用波分复用技术，速率可以到达2.5Gbits、10Gbiffs。综上所述，FSO的发展方向是解决大楼的抖动引起的对不准问题、大气微粒的散射问题、大气湍流影响通信问题，提高系统可靠性，在此根底上提高传输速率，使FSO发挥最大优势。参考文献【1】许国良，张旭苹，徐伟弘，等自由空间光