无线光通信技术及其应用

无线光通信技术及其应用
■ 广东省无线电监测站 范 国良
无线光通信系统的构成
无线光通信系统以大气作为传输媒质来进行光
激光 堙 掺橱 光纤放大 器 发射光 学累主 毫 接收 光学秉 ± 五
信号的传送 。只要在适 当距离的收发两个端机之 间
存在无遮挡的视距路径和足够的光发射 功率 ．即可
起 通信链路 ，而 建设成本只有地 下光纤 的五分之一左 的应 用。 如在 １ ９ ９ ５ 年美 国与 日本 所 进行 的联 合试验
右。
中，实现 了 日本菊花一 ６ 卫星与美 国大气观测 卫星相距 ３ ９ ０ ０ ０ ｋ ｍ的双 向光通信 。这是一种远 距离通信应用 ， 目前 仍在研发之 中 ，但卫星 间光 通信具有容量大 、不
由于大气 空间对不同光波 长信号的透过率有较 大的差别 ，Ｆ Ｓ Ｏ 系统一般选用透过率较好的波段 窗
口，最常用的光学波长是近红外光谱 中的８ ５ ０ ｎ ｍ； 还有一些Ｆ Ｓ Ｏ 系统使 用１ ５ ０ ０ ｎ ｍ波长频段 ，可以支持 更大的系统功率 。
（ ２ ）频谱资源丰富
与微波技术相比 ，Ｆ Ｓ Ｏ 设备多采用红外光传输方
（ １ ）频 带宽 ，速率高
理 论上 ，无线光通信 的传输 带宽 与光 纤通信 的 传输 带宽相 同。光纤通信 中的光信号在光 纤介质 中 传输 ．而Ｆ Ｓ ０ 的光信 号在 空气介质 中传输 。 目前 国 外无线光通信 系统一般使用１ ５ ５ ０ ｎ ｍ波长 （ 频率约 为
１ ． ９ ３ ５ Ｘ １ ０ ５ ＧＨ Ｚ ）频 段 ．传 输 速 率 可达 １ Ｏ Ｇ ｂ ｉ ｔ ／ ｓ （ ４ Ｘ
等 无线通信系统产生相 互干扰 。
决方案 。
（ ３ ）适用多种通信协议
无线光通信产 品作 为一种物理层的传输 设备 ，可 以
（ 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
用在Ｓ ＤＨ 、ＡＴ Ｍ、 以太网 、快速 以太 网等常见 的通信 可 以帮助其快速组 建本地 网，以较少的资金 、人 力和 网络 中，并可支持２ ． ５ Ｇ ｂ ｉ ｔ ／ ｓ 的传输 速率 ，适 用于传 时间完成城域 网建设 ；对于传统 的电信 网络运 营商来 输数据 、声音和影像等信息 。 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
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技术前沿
Ｔ ｅ ｃ ｈｎ ｏｌ ｏ ｇ ｙ Ｆ ｏｒ ｗａ ｒ ｄ Ｐｏｓ ｉ ｔ ｉ ｏｎ
编者按 ：
光 通信分为有线光 通信和 无线光通信 两种 。其 中 ，有线光 通信即光纤 通信 ．已成 为广域 网、城 域网 的 主要传输方式之一 ；无线光通信又称 自由空 间光通信 （ Ｆ Ｓ Ｏ．Ｆ ｒ ｅ ｅ Ｓ ｐ ａ ｃ ｅ Ｏ ｐ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｃ ｏ ｍｍｕ ｎ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ） 。近年来
式 ，有 非常丰 富的频 谱资源 ，无需 向无线 电管 理部
门 申请频 率执照和 交纳频率 占用费 ．也 不会和微 波
３ ０ 中 国 无 线 电 ２ ０ ｏ ７ 年 第 ３ 期
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技 术 前 沿
Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｆ ｏｒ ｗａｒ ｄ Ｐｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ
能。
镜、标准光收发机和 高功率 的Ｅ ｒ ／ Ｙ ｂ 光放大ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ等 ．
其中望远物镜和光收发送机组合在一起 。其关键技 术是 多径发射和使 用放大器补偿光通道损耗 。 在点对点传输 的情况下 ，每一端都设有光发射 机和光接收机 ．可以实现全双工通信 。系统所用的 基本技术是光电转换 。光发射机 的光源 受到 电信号 的调制 ．通过作为天线 的发射光学系统 ．将光信号 通过大气信道传送到接收机望远镜 ；接收机望远镜 收集接收到光信号并将它聚焦在光 电检测器 中，光 电检测器将光信号转换成电信号。
（ ４ ） 部署链路快 捷
Ｆ Ｓ Ｏ 设备可 以直 接架设在楼顶 ，甚至可在水域上部 费用 少 ，无线光通 信网络系统可 以实现先组 网再销售 署 ，能完成地对 空、空对空等 多种光纤通 信无法完成 的商业模式。 的通信任务 ，其施 工周期较短 可 以在数 小时 内建立 此外 ，Ｆ Ｓ Ｏ 在 卫星间 、卫星与地面站 间有 着重要
图１无线光通信系统 的原理
实现无线光通信。
无线光通信 系统 的一般 原理 如图１ 所 示 ．由激 光源、掺铒光纤放大器 、发射光学系统 、接收光学 系统和 接收机等 组成 ．具体仪器 包括 专用望远 物
２无线光通信 系统的优点
当前 ．虽然无线光通信技术还 有待成熟 ．但它 以独 特的方式 、显著 的优 点 ，拥有着 巨大 的市场潜
，
随着 “ 最后一公里”对高带宽 、低 成本接入技术的迫切需求 ，Ｆ Ｓ Ｏ 在视距传输 、宽带接人 中有 了新 的发展机 遇 ，同时由于光通信 器件制造技术 的飞速 发展 ，无线光通信设备 的制造成本大幅下降 ，Ｆ Ｓ Ｏ 得到越来越多的 应用。虽然 目前Ｆ ｓ Ｏ 的使 用无需通过政府 的频率许可 （ 目前无线电频率 划分 ￣３ ０ ０ Ｇ Ｈ ｚ ，而光波远远超过该频 率 ），但对于无线电管理部 门来说 ，了解这种全新 的通信技术 的特征和发展趋势是大有裨益的。
２ ５ Ｇ ｂ ｉ ｔ ／ ｓ ） ，即可完成１ ２ 万个话路 ，其传输 距离可达 ５ ｋ ｍ。国内无线光通信系统一般使用８ ５ ０ ｎ ｍ波长 （ 频 率约 为３ ． ５ ２ ９ Ｘ １ ０ ５ Ｇ Ｈ Ｚ ）技术 ．速率 为１ Ｏ Ｍｂ ｉ ｔ ／ ｓ ～ １ ５ ５ Ｍ ｂ ｉ ｔ ／ ｓ ．传输距离可达４ ｋ ｍ。