無(wú)線激光通信FSO技術(shù)與應(yīng)用

無(wú)線激光通信FSO技術(shù)與應(yīng)用自由空間光通信〔FreeSpaceOptical，簡(jiǎn)稱FSO〕是一種以小功率紅外激光承載高速信號(hào)，以空氣為傳輸介質(zhì)，用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式進(jìn)展語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、圖像的寬帶傳輸技術(shù)。FSOIPTDM在固定無(wú)線寬帶接入〔FixedWirelessBroadbandAccess〕技術(shù)中，無(wú)線激光通信技術(shù)具有其獨(dú)到的優(yōu)勢(shì)，為寬帶接入的快速部署供給了一種解決方案。無(wú)線激光通信是指利用激光束作為信道在空間〔陸地或外太空〕直接進(jìn)展語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、圖像信息雙向傳送的一種技術(shù)，又稱為“自由空間激光通信”〔FreeSpaceOpticalcommunicationFSO〕,“無(wú)纖激光通信”或“無(wú)線激光網(wǎng)絡(luò)〔WirelessOpticalNetworks.WONs〕”。無(wú)線激光通信以激光作為信息載體，不使用光纖等有線信道的傳輸介質(zhì)，屬于型應(yīng)用技術(shù)，早期的一、無(wú)線激光通信的優(yōu)勢(shì)相比于微波通信等其他幾種接入方式，無(wú)線激光通信主要優(yōu)勢(shì)包括：無(wú)須授權(quán)執(zhí)照無(wú)線激光通信工作頻段在365～326THz〔目前供給無(wú)線激光通信設(shè)備的廠商使用的光波長(zhǎng)范圍多在820nm～920nm〕，設(shè)備間無(wú)射頻信號(hào)干擾，所以無(wú)需申請(qǐng)頻率使用許可證。安全保密弧度量級(jí)，因此具有數(shù)據(jù)傳遞的保密性，除非其通信鏈路被截?cái)?，否則數(shù)據(jù)不易外泄。實(shí)施本錢相對(duì)低廉無(wú)須進(jìn)展昂貴的管道工程鋪設(shè)和維護(hù)，其造價(jià)約為光纖通信工程的五分之一。建網(wǎng)快速時(shí)使用和簡(jiǎn)單地形中的緊急組網(wǎng)。對(duì)于重撤換部署也很便利簡(jiǎn)潔。協(xié)議的透亮性以光為傳輸機(jī)制，任何傳輸協(xié)議均可簡(jiǎn)潔的迭加上去，電路和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)都可透亮傳輸。設(shè)備尺寸小〔約零點(diǎn)幾微米到幾十微米〕，在同樣功能狀況下，光收發(fā)終端的尺寸比微波、毫米波通信天線尺寸要小很多，具有功耗小、體積小、重量輕等特點(diǎn)。信息容量大10Gbit/sLucent622Mbit/s。二、無(wú)線激光通信的缺點(diǎn)固然，無(wú)線激光通信也有其固有的缺點(diǎn)：只能在視線范圍內(nèi)建立鏈路的遮擋。對(duì)于中間存在障礙物而不行直視的兩點(diǎn)之間的傳輸，可以通過建立一個(gè)中繼站實(shí)現(xiàn)連接。通信距離受限200m6000m,受安全發(fā)送功率、數(shù)據(jù)速率、天氣等條件的限制，實(shí)際使用的距離要短一些。延長(zhǎng)直視的兩點(diǎn)之間的傳輸距離可以通過建立中繼站的方法。天氣影響鏈路的牢靠性200～50099.999%的通信要求。安裝飾的晃動(dòng)影響激光對(duì)準(zhǔn)樓頂晃動(dòng)(受日光，風(fēng)力的影響)將影響兩個(gè)點(diǎn)之間的激光對(duì)準(zhǔn)，使鏈路質(zhì)量下降。意外因素使通信鏈路的阻斷，可用性受限制點(diǎn)對(duì)點(diǎn)及點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)模式中，如有一條鏈路被隔斷(如飛鳥經(jīng)過鏈路空間)，通信將受阻。三、無(wú)線激光通信的應(yīng)用無(wú)線激光主要應(yīng)用場(chǎng)合無(wú)線激光通信綜合了光纖通信與微波通信的優(yōu)點(diǎn)，比較適合在城域網(wǎng)中使用。目前的主要應(yīng)用場(chǎng)合包括:〔1〕在不具備接入條件(如：簡(jiǎn)單地形)或帶寬缺乏時(shí)供給高效的接入方案線激光通信可以有效解決。解決綜合業(yè)務(wù)接入的“最終一公里”2～622Mbit/s供給室內(nèi)外、接近局域網(wǎng)之間的互連互通〔帶寬、價(jià)格、線路資源〕，承受無(wú)線激光通信可快速解決。對(duì)于特別要求的線路進(jìn)展備份以及應(yīng)急臨時(shí)鏈路和意外恢復(fù)突發(fā)大事，需要應(yīng)急通信，承受無(wú)線激光通信進(jìn)展快速的部署。另外對(duì)于一些大型的集會(huì)〔如運(yùn)動(dòng)會(huì)、慶祝會(huì)等〕需要快速建立一些臨時(shí)鏈路用于現(xiàn)場(chǎng)通信。以很敏捷的接入數(shù)據(jù)，話音，視頻業(yè)務(wù)。Ethernet、FDDI、TokenRingFRE1/E3OC-3/STM-1(SDH/ATM)接口。閉路監(jiān)視系統(tǒng)，播送電視信號(hào)的單，雙工的傳輸。接口、電源、機(jī)械支架，局部廠商的設(shè)備還包括伺服、監(jiān)控、遠(yuǎn)程治理等局部?！睱ightsourceLD〔LaserDiode〕LED(LightEmittingDiodeLD(AlGaAsLaserDiode)，接收器主要承受PIN(PositiveIntrinsicNegativeDiode)或APD(Avalanchephotodiode)。移動(dòng)的調(diào)整。承受無(wú)線激光技術(shù)組網(wǎng)通信時(shí)需要考慮一些必要影響因素自由空間損耗(Free-SpaceLoseobstacle)量、波束聚焦?；钠?mrad/2樓。解決方法：自動(dòng)跟蹤、轉(zhuǎn)變波束聚焦。衰減(attenuation)在不同氣象條件下，空氣中的微粒會(huì)對(duì)激光的傳播形成不同的衰耗。表1是典型天氣條件下的數(shù)值。閃耀〔scintillation〕500m500m空氣散射〔scattering〕決方法：縮短路徑；傳播路徑避開經(jīng)過排風(fēng)口、煙囪、高溫屋頂、管道等。背景噪聲收器上，日光形成的背景噪聲對(duì)正常通信有肯定的影響。另外，由于不同設(shè)備廠商在不同型號(hào)〔傳輸速率〕的設(shè)備上承受不同的激光器〔LED/LD〕和接收器〔PIN/APD〕,在一樣的天氣條件下所能到達(dá)的通信距離不盡一樣，考慮到天氣及環(huán)境因素的變化，在保證誤碼率的前提下，應(yīng)留出肯定的裕量。激光的直線傳輸和集中角度很小的特性，使截取信息的方式只可能會(huì)在傳輸?shù)穆窂街虚g或在光束的集中接收靈敏度。另外，局部廠商承受了特別的編碼，用以保護(hù)數(shù)據(jù)的安全。激光對(duì)人體的危害，尤其是對(duì)眼睛的損傷，其損傷程度可以使眼睛視力降低，甚至完全失明，但這種損傷并非全部量級(jí)激光能引起，而是有一最低限度——即致傷閾值，只有當(dāng)激光能量密度或功率密度超過此閾值時(shí)才能對(duì)眼睛造成損害。激光器的級(jí)別分類供給了一個(gè)安全的參考值。無(wú)線激光通信填補(bǔ)固定無(wú)線通信方式〔受頻率資源許可、價(jià)格、帶寬等限制〕與光纖通信方式〔特別地形、建網(wǎng)時(shí)間等限制〕之間的空白?？梢悦艚?、快速地建立通信鏈路。因此，在調(diào)查和了解使用過程中〔傳輸?shù)木嚯x、用戶要求的傳輸速率、誤碼率、可用時(shí)間等，當(dāng)?shù)氐臍庀髼l件如降雨、雪、霧、塵的天數(shù)及程度，四周鳥群等〕的狀況下，可以充分考慮承受承受無(wú)線激光通信的方式組網(wǎng)，快速建立一個(gè)有效掩蓋、能夠?yàn)橛脩艄┙o端到端的網(wǎng)絡(luò)綜合接入效勞力量的寬帶接入網(wǎng)絡(luò)。FSO353THz5mW多光束放