無(wú)線光通信技術(shù)論文

　　無(wú)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，該技術(shù)具有廣闊的應(yīng)用前景。下面小編給大家分享無(wú)線光通信技術(shù)論文，大家快來(lái)跟小編一起欣賞吧。

　　無(wú)線光通信技術(shù)論文篇一

　　無(wú)線光通信技術(shù)

　　摘要：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５菑墓饫w骨干網(wǎng)到用戶之間的"最后一英里"，如果鋪設(shè)光纜，不僅花費(fèi)大而且耗時(shí);許多無(wú)線通信技術(shù)可以解決"最后一英里"的 問(wèn)題 ，但是這些技術(shù)需要向無(wú)線電 管理委員會(huì) 申請(qǐng)頻率執(zhí)照，不僅要使用戶支付大量的頻率占用費(fèi)，而且申請(qǐng)也要花費(fèi)數(shù)月的時(shí)間。

　　關(guān)鍵詞： 高速率數(shù)據(jù)傳輸 系統(tǒng)構(gòu)成

　　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５菑墓饫w骨干網(wǎng)到用戶之間的"最后一英里"，如果鋪設(shè)光纜，不僅花費(fèi)大而且耗時(shí);許多無(wú)線通信技術(shù)可以解決"最后一英里"的問(wèn)題，但是這些技術(shù)需要向無(wú)線電管理委員會(huì)申請(qǐng)頻率執(zhí)照，不僅要使用戶支付大量的頻率占用費(fèi)，而且申請(qǐng)也要花費(fèi)數(shù)月的時(shí)間。

　　無(wú)線光通信因?yàn)闊o(wú)需頻率申請(qǐng)，機(jī)型小方便架設(shè)，能夠簡(jiǎn)單的解決最后一英里的問(wèn)題，為寬帶接入的快速部署提供一種靈活的解決方案。

　　無(wú)線光通信可在以下一些范圍發(fā)揮重要作用：

　　·可以作為預(yù)防服務(wù)中斷的光纖通信和微波通信的備份;

　　·可以 應(yīng)用 于移動(dòng)通信基站間的互連，無(wú)線基站數(shù)據(jù)回傳;

　　·應(yīng)用于近距離高速網(wǎng)的建設(shè)以及最后一英里接入;

　　·不宜布線或是布線成本高、施工難度大、經(jīng)市政部門(mén)審批困難的地方;

　　·在軍事設(shè)施或其他要害部門(mén)需要嚴(yán)格保密的場(chǎng)合;

　　·用于 企業(yè) 內(nèi)部網(wǎng)互連和數(shù)據(jù)傳輸。

　　1 無(wú)線光通信系統(tǒng)的構(gòu)成

　　無(wú)線光通信系統(tǒng)是以大氣作為傳輸媒質(zhì)來(lái)進(jìn)行光信號(hào)的傳送的。只要在收發(fā)兩個(gè)端機(jī)之間存在無(wú)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。

　　一個(gè)無(wú)線光通信系統(tǒng)包括三個(gè)基本部分：發(fā)射機(jī)、信道和接收機(jī)。在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸?shù)那闆r下，每一端都設(shè)有光發(fā)射機(jī)和光接收機(jī)，可以實(shí)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(jī)的光源受到電信號(hào)的調(diào)制，通過(guò)作為天線的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，將光信號(hào)通過(guò)大氣信道傳送到接收機(jī)望遠(yuǎn)鏡;在接收機(jī)中，望遠(yuǎn)鏡收集接收到光信號(hào)并將它聚焦在光電檢測(cè)器中，光電檢測(cè)器將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。由于大氣空間對(duì)不同光波長(zhǎng)信號(hào)的透過(guò)率有較大的差別，可以選用透過(guò)率較好的波段窗口。對(duì)基于FSO的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，最常用的光學(xué)波長(zhǎng)是近紅外光譜中的850 nm;還有一些基于FSO的系統(tǒng)使用1500 nm的波長(zhǎng)，可以支持更大的系統(tǒng)功率。

　　2 無(wú)線光通信系統(tǒng)的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)

　　2.1 頻帶寬，速率高

　　從 理論 上講，F(xiàn)SO的傳輸帶寬與光纖通信的傳輸帶寬相同，只是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。FSO產(chǎn)品 目前 最高速率可達(dá)2.5 Gbit/s，最遠(yuǎn)可傳送4 km。

　　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，有相當(dāng)豐富的頻譜資源，不需要申請(qǐng)頻率執(zhí)照，也不需要交納頻率占用費(fèi)，這是一般微波通信和無(wú)線通信無(wú)法比擬的。

　　2.3 適用任何通信協(xié)議

　　適用于任何 環(huán)境，不依賴某種協(xié)議?，F(xiàn)在通信網(wǎng)絡(luò)常用的SDH、ATM、以太網(wǎng)、快速以太網(wǎng)等都能通過(guò)，并可支持2.5 Gbit/s的傳輸速率，用于傳輸數(shù)據(jù)、聲音和影像等各種信息。

　　2.4 架設(shè)靈活便捷

　　FSO可以直接架設(shè)在屋頂，以及在江河湖海上進(jìn)行通信，可以完成地對(duì)空、空對(duì)空等多種光纖通信無(wú)法完成的通信任務(wù)，而且無(wú)需埋設(shè)光纖，可以在幾小時(shí)內(nèi)建立起通信鏈路，方便快捷，大大縮短了施工周期。

　　2.5 安全可靠

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

　　2.6 經(jīng)濟(jì)

　　光纖網(wǎng)絡(luò)的成本通常很高，鋪設(shè)過(guò)程耗時(shí)，而且投資不可撤回，而可以在城域光網(wǎng)之外提供高帶寬連接，而成本只有在地下埋設(shè)光纜的五分之一。 　3 無(wú)線光通信系統(tǒng)存在的 問(wèn)題

　　FSO是一種視距寬帶通信技術(shù)，發(fā)射機(jī)與接收機(jī)之間需要嚴(yán)格的視線傳播，當(dāng)通信設(shè)備安裝在高樓的頂部時(shí)，在風(fēng)力的作用下 建筑物會(huì)發(fā)生擺動(dòng)，這樣便會(huì) 影響 激光器的對(duì)準(zhǔn)。由于大樓結(jié)構(gòu)中某些部分的熱脹或輕微的地震等原因，有時(shí)也會(huì)導(dǎo)致發(fā)射機(jī)和接收機(jī)無(wú)法對(duì)準(zhǔn)。

　　惡劣的天氣情況，會(huì)對(duì)傳播信號(hào)產(chǎn)生衰耗?？諝庵械纳⑸淞Ｗ?，會(huì)使光線在空間、時(shí)間和角度上產(chǎn)生偏差。大氣中粒子還會(huì)吸收激光的能量，衰減信號(hào)的發(fā)射功率。

　　傳輸距離與信號(hào)質(zhì)量的矛盾非常突出，傳輸距離越大，光束就會(huì)越寬，接收的光信號(hào)質(zhì)量越差。

　　激光的安全問(wèn)題必須考慮。發(fā)射功率必須限制在保證眼睛安全的功率范圍內(nèi)。

　　4 國(guó)外 研究 現(xiàn)狀

　　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)2.5 Gbit/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San Diego，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622 Mbit/s無(wú)線光傳輸系統(tǒng)。

　　Canon主要產(chǎn)品有：Canobeam DT-50，速率從25 Mbit/s到622 Mbit/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)2 km。Canobeam III：數(shù)據(jù)速率達(dá)到622 Mbit/s，有不同的網(wǎng)絡(luò)接口，如ATM、FDDI、Fast Ethernet，并可選擇SNMP 的TCP/IP。

　　TeraBeam Internet Systems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。

　　5 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀

　　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。

　　桂林三十四所、清華同方有限公司、中科院成都光電技術(shù)研究所、深圳飛通有限公司、上海光機(jī)所等幾家單位，有比較成熟的樣機(jī)。

　　桂林三十四所產(chǎn)品的主要性能參數(shù)有以下一些，傳輸速率：8 Mbit/s，34 Mbit/s，155 Mbit/s; 工作波長(zhǎng)：850 nm;通信距離：1~4 km;光發(fā)射功率：小于40 mW。

　　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OWLink E100。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:10 Mbit/s;工作波長(zhǎng)：850 nm;通信距離：1~4 km;發(fā)射功率：3~30 mW。

　　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622 Mbit/s，通信距離可以達(dá)到2 km。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155 Mbit/s、622 Mbit/s以及1.25 Gbit/s幾種，通信距離最遠(yuǎn)可達(dá)4 km。

　　6 FSO研究的 發(fā)展 趨勢(shì)

　　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?，所以?duì)這些問(wèn)題的研究成為FSO的發(fā)展方向。

　　6.1 發(fā)射、接收的瞄準(zhǔn)的研究

　　在大風(fēng)中或因地震引起大樓的擺動(dòng)，發(fā)射機(jī)發(fā)送的光信號(hào)對(duì)不準(zhǔn)接收機(jī)，產(chǎn)生的誤差大，甚至通信無(wú)法實(shí)現(xiàn)。目前的研究方向在于提高激光的瞄準(zhǔn)，怎樣利用非 機(jī)械裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)精確的對(duì)準(zhǔn)和快速瞄準(zhǔn);在接收機(jī)方面，散射光線也帶有信息，接收散射光線越多，接收的信號(hào)能量越大，但同時(shí)接收的噪聲也越大，所以盡量提高接收機(jī)接收信號(hào)總功率，又不能降低信噪比成為研究目標(biāo)。

　　6.2 減小大氣對(duì)通信的影響

　　在不同的 環(huán)境中不同波長(zhǎng)的光線會(huì)有不同的傳播特性，這些不同的特性導(dǎo)致了在不同環(huán)境下，不同波長(zhǎng)的光線會(huì)有不同的吸收窗口、不同的散射函數(shù)以及不同的折射率，需要尋求一種最優(yōu)波長(zhǎng)，在通信鏈路中找出波長(zhǎng)與性能的最優(yōu)組合。

　　6.3 傳輸速率的提高

　　FSO相對(duì)于其他接入設(shè)備最大的優(yōu)勢(shì)之一就是帶寬?，F(xiàn)在FSO產(chǎn)品的速率從2 Mbit/s開(kāi)始，形成多個(gè)系列，比較典型的有10 Mbit/s、100 Mbit/s、155 Mbit/s、622 Mbit/s。有的公司采用波分復(fù)用技術(shù)，速率可以達(dá)到2.5 Gbit/s、10 Gbit/s。

　　綜上所述， FSO的發(fā)展方向是解決大樓的抖動(dòng)引起的對(duì)不準(zhǔn)問(wèn)題、大氣微粒的散射問(wèn)題、大氣湍流影響通信問(wèn)題，提高系統(tǒng)可靠性，在此基礎(chǔ)上提高傳輸速率，使FSO發(fā)揮最大優(yōu)勢(shì)。

　　7 結(jié)束語(yǔ)

　　無(wú)線光通信已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)，它是連接寬帶網(wǎng)的一種快捷 方法 。文中詳細(xì)地介紹了國(guó)內(nèi)外目前對(duì)FSO的研究以及研究成果， 分析 了目前存在的問(wèn)題， 如果這些問(wèn)題能得到解決，那么必能發(fā)揮FSO的最大潛能和優(yōu)勢(shì)。隨著的不斷完善，它一定可以得到廣泛的 應(yīng)用 。

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