无线光通信关键技术研究

信息技术

322 2017年1月10

信息技术

无线光通信关键技术研究

郑利华

富通住电特种光缆（天津）有限公司，天津 300384

摘要：无线光通信技术（FSO ）是在无线通信技术和光纤通信技术发展的基础上出现的一门新技术，也是两者结合的产物，集中了无线通信技术和光纤通信技术的优点，具有广泛的应用前景。本文首先介绍无线光通信技术，探析无线光通信技术的概念和基本原理，其次，探究无线光通信技术的相关应用，再次对无线光通信的关键技术进行深入的研究。 关键词：无线光通信；相关应用；关键技术 中图分类号：TN929.1 文献标识码：A 文章编号：1671-5659(2017)01-0322-01

1 导言

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，一直进展比较缓慢。近年来随着各方面技术的发展、设备的研究基本成熟、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迎来了新的春天，又成为下一代光通信的发展方向之一。

2 无线光通信技术的介绍

2.1 无线光通信技术的概念

无线光通信技术是集无线通信和光纤通信两者特点的一种新兴技术，近十年来，无线光通信技术在我国相关领域内发展的很快，并且获取了明显的成绩，对国内外无线光通信产业的发展意义重大。无线光通信技术又可以称为自由空间光通信。无线光通信技术作为无线通信和光纤通信融合的产物，其相关研究领域重视其低辐射、抗干扰和高宽带等特点，在研究过程中把它的这些特点体现出来，从而确定了无线光通信产业将来的研究方向。

2.2 无线光通信技术的基本工作原理

无线光通信技术，即自由空间光通信技术的工作原理是利用光波作为载体，通过大气传输无线通信信号的一种无线通信方式，其辐射强度较低，对外界的干扰有一定的抵抗力，而且其包含的宽带范围很广，是现代高科技发展的典型例子。无线光通信系统的信息传输以光波作为载体，所以其每一节点都要安装光发射机和光接收机，这样才能完成以大气作为传输煤质的无线光通信的全过程。由于无线光通信系统存在光发射机和光接收机，结合光波分重复利用的技术，无线光通信系统才能够实现双方向的通信。光发射机是一个由很多部分构成的大系统，无线光通信的传输要求光发射机具备激光器、调制器以及编码器等部分，而且对无线光通信传输煤质的大气也有要求，必须是无遮挡的大气信道才能发送信号。与光发射机对应的光接收机包括的系统部分不同于光发射机，一般由光检测器、译码器和解调器等部分构成，光接收机的工作过程与光发射系统的工作过程正好相反。

3 关键技术

无线光通信系统旨在实现一套基于激光和LED 光的高数据传输率，高稳定安全保密的大气和室内无线通信系统，涉及现代电信号处理技术，光信号处理技术，信号传输检测技术，光学器件设计制造技术。研究的关键技术主要包括：通信信道研究：主要研究通信信道的通信特性，包括噪声种类，来源，强度，特性，空间时间损耗，信道容量的分析和相应抑制技术的研究。无线光通信信道根据应用领域可分为大气通信信道和室内通信信道。大气通信信道主要有雨雪云雾等天气现象的光信号吸收传输衰减，大气湍流的闪烁，空气分子悬浮物等的散射，房屋树木的遮蔽，太阳路灯等自然人造光源的背景噪声，通信设备暗电流噪声量子噪声等干扰。室内通信信道较大气通信信道简单，主要有空气的吸收湍流，墙壁天花板以及桌椅等的吸收，反射，散射等现象，太阳光电视显示器等自然人造光源的背景噪声，通信设备暗电流噪声量子噪声等干扰。调制编码技术研究：主要研究基于光信号的高数据传输率，高稳定性，低误码率的调制解调，编解码技术。根据光源器件的特性，通信信道的特性研究设计适合光源器件的调制解调技术和符合光无线通信信道特性的高效高纠错率的编解码技术，以及调制编码结合的通信技术。信号同步检测技术研究：主要研究光信号的同步，检测判决和噪声抑制技术。主要有扫描、对准、捕获技术，信号同步技术，信道噪声抑制技术，信号检测判决技术，信道估计均衡技术等。通信器件设备研究设计：主要研究设计适用无线通信系统特性的设备元件。结合通信信道，调制编码技术，信号同步检测技术的研究结果设计才目关的光源驱动电路元件，调制解调电路元件，编解码电路元件，光信号发射接收天线，接收滤波器等相关设备。PHY 层，MAC 层等通信协议研究：主要研究设计适用于无线通信系统特性的PHY 层，MAC 层等通信协议。结合通信信道，调制编码技术，信号同步检测技术的研究结果设计制订通信设备间通信逻辑链路建立，码速率控制，通信帧结构，单双工通信，冲突检测，与光纤射频等通信设备的接口等PHY 层，MAC 层等通信协议标准。

4 无线光通信技术的应用

4.1 光纤网络的备份

目前大多数的网络运营商通常都会铺设两条线路，这样可以确保网络通信的可靠性和稳定性。其实可以采用无线光通信技术作为备份冗余线路，这样做可以大大节省建设成本。

4.2 骨干网的扩展应用

目前通信的骨干网大部分都采用光纤通信，如果从骨干网到用户仍然采用光纤通信，会使建设成本变高，而且网络的架设容易受到地理环境的影响。无线通信技术可以解决这个问题，但它需要申请频率执照，而无线光通信技术不仅频率资源丰富，而且也不需要这些繁琐程序。

4.3 局域网及特殊环境中的应用

无线光通信技术由于自身的灵活性被广泛地应用在企业单位的局域网中，尤其是在一些临时场所，例如临时的野外工作区、短期的办公区，这种情况下采用光通信技术可以保证传输容量和速率比较高，而且也不需要费时费力。

5 结论

无线光通信与人们的生活息息相关，因为，在科技快速发达的当今社会，无线光通信技术已经广泛深人到了人们的生活，给人们带来了很多的便利。无线光通信技术具有无线通信技术和光纤通信技术的双重优点，不仅组网比较方便，抗干扰性好，而且也不需要申请频带许可证，所以特别适合应用在一些应急和特殊的场合，在军事方面的应用前景也比较好，总之在未来的发展中无线光通信技术有非常广阔的前景。

参考文献

[1]孟義然.无线光通信系统的设计实现，测试分析及主控技术[D].北京邮电大学，2013.

[2]刘义乐.无线光通信关键技术研究[D].北京邮电大学，2013.

[3]王光辉，许国良，邢建斌，丁涛，张旭苹.无线光通信的关键技术研究[J].光通信技术.2011(05)：63.