無線光通信技術(shù)論文

1、無線光通信技術(shù)論文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，該技術(shù)具有廣闊的應(yīng)用前景。下面給大家分享無線光 通信技術(shù)論文，大家快來跟一起欣賞吧。無線光通信技術(shù)摘要：隨著信息化社會(huì)的到來，通信技術(shù)也得到了日新月異的 發(fā)展。在過去的幾年中，人們對(duì)傳輸速率的要求越來越高，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?率的數(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%以上的信息是通過光纖傳輸?shù)?。但是從光纖骨干網(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);許多無線通信 技術(shù)可以解決最后一英里的問題，但是這些技術(shù)需要向無線電 管

2、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，通信技術(shù)也得到了日新月異的發(fā)展。在 過去的幾年中，人們對(duì)傳輸速率的要求越來越高，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8096以上的 信息是通過光纖傳輸?shù)?。但是從光纖骨干網(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);許多無線通信技術(shù)可以 解決最后一英里的問題，但是這些技術(shù)需要向無線電管理委員會(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)

3、月的時(shí)間。無線光通信因?yàn)闊o需頻率申請(qǐng)，機(jī)型小方便架設(shè)，能夠簡(jiǎn)單的解 決最后一英里的問題，為寬帶接入的快速部署提供一種靈活的解決 方案。無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)市政部門審批困難 的地方; 在軍事設(shè)施或其他要害部門需要嚴(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無線光通信系統(tǒng)的構(gòu)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(hào)的傳送的。 只要在收發(fā)兩個(gè)端機(jī)之間存在無遮擋的視距路徑和足夠的

4、光發(fā)射功 率，就可以進(jìn)行通信。一個(gè)無線光通信系統(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，通過作為天線的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，將光信 號(hào)通過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)的透過率有較大的差別， 可以選用透過率較好的波段窗口。對(duì)基于FSO的系統(tǒng)來說，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FS0的系統(tǒng)使 用1500 nm的波長(zhǎng)

5、，可以支持更大的系統(tǒng)功率。2無線光通信系統(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 kmo2. 2頻譜資源豐富與微波技術(shù)相比，F(xiàn)S0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 般微波通信和無線通信無法比擬的。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，并可支持2. 5 Gbi

6、t/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法完成的通信任務(wù)，而且無需 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無線光通信系統(tǒng)存在的問題FSO是一種視距寬帶通信技術(shù)，發(fā)射機(jī)

7、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樱?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)外己經(jīng)開始了將近10年的研究，但是FSO產(chǎn)品真 正投入

8、使用也就是最近幾年的事情。在FS0這個(gè)領(lǐng)域里，國(guó)外幾個(gè) 大的 FS0 廠家， 包括 LightPointe、 AirFiber> Canon、 TerabeamoLightPointe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

9、狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，冗 余備份短距離622 Mbit/s無線光傳輸系統(tǒng)。Canon 主要產(chǎn)品有：Canobeam DT-50,速率從 25 Mbit/s 到 622 Mbit/s,可連接FastEthern. 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 kmo 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 Ether,并可選擇 SNMP 的 TCP/IP。TeraBeam Inter Systems產(chǎn)品是基于IP的無光纖點(diǎn)到

10、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)，但是沒有規(guī)模性的生產(chǎn)，主要原因有FSO本身 的可靠性問題，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：

11、14 km;光發(fā)射功率:小于40 mWo清華同方推出了面向未來的無線光鏈路的自由空間通信產(chǎn)品 OWLink ElOOo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:14率;發(fā)射功率: 330 mWo上海光機(jī)所承擔(dān)的無線激光通信系統(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 kmo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發(fā)出的樣機(jī)，其速率有15

12、5 Mbit/s、622Mbit/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)問題;大氣中粒子對(duì)光線的散射、吸收問題;提高傳輸速率問 題。這些問題影響了傳輸?shù)目煽啃?，所以?duì)這些問題的研究成為 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

13、，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/s10 Gbit/so綜上所述，F(xiàn)S