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無線光纖
閱讀�9306時間�2011-05-31 10:12:33

  無線光纖英文簡稱為FSO(Free Space Optical譯為無線光通信),工作在10�40GHz微波頻段,頻譜資源豐富,可以支持高速率的數(shù)�(jù)�(yè)�(wù),無線光纖技�(shù) (FSO)由于成本低,能快速部�,所以能�城域�(wǎng)局域網(wǎng)中為光纖�(wǎng)�(luò)提供有益的補(bǔ)��

�(yīng)用現(xiàn)狀

  目前,無線光纖技�(shù)在中國以及全世界的電信行�(yè)已被廣泛地采�。原因很簡單,:無線光纖技�(shù)(FSO)可以在城域光網(wǎng)之外提供高帶寬連接,而其成本只有地下埋設(shè)光纜的五分之一,而且不需要等6個月才能拿到施工許可�。此�,F(xiàn)SO�(shè)備的重新部署非常簡單,因此有線運(yùn)營商可避免光纜的安裝資金滯留在某一個建筑上的風(fēng)險。對于無線運(yùn)營商,在昂貴的E1/T1租用線路和帶寬較低的微波解決方案之外,F(xiàn)SO在流量回輸方面提供了一個經(jīng)�(jì)的替代選�。在目前這個競爭激烈的�(huán)境中,F(xiàn)SO無疑為電信運(yùn)營商以較低的成本加速網(wǎng)�(luò)部署,提高“服�(wù)速度�,并降低�(wǎng)�(luò)操作�(fèi)用提供了可能�

  可是目前在中�,無線光纖技�(shù)在廣大的企業(yè)及事�(yè)單位用戶中還沒有被廣泛應(yīng)�。主要原因是一般的行業(yè)用戶� FSO 技�(shù)了解不多,很多人甚至沒有聽說�。另外一些對 FSO 技�(shù)的使用存在著一定的誤解和疑慮;其中包括�

  � FSO 的可用性和�(wǎng)�(luò)在線時間比較��

  � FSO技�(shù)對于天氣比較依賴:大氣的分子吸引、折射率會造成的射束偏�(zhuǎn)

  � �?yàn)榇髿夥肿雍蛻腋☆w粒而發(fā)生的散射(霧、雨、雪�

  � 由于飛鳥、吊塔或者其他高空障礙物而造成的射束中�

可靠�

  近年,F(xiàn)SO 技�(shù)已被廣泛采用,技�(shù)方面也有較大的突�。對于大氣衰�,穩(wěn)定性等問題可通過以下幾點(diǎn)解決�

  選用適合的波�-對于基于FSO的系�(tǒng)來說,最常用的光�(xué)波長是近紅外光譜中的850納米(nm�。在這個頻率上,有足夠的能量將電流信號高效地轉(zhuǎn)換成光信�。除了具有快速調(diào)制能�,高能量密度對獲得高指向性同樣有幫助。接收器�(fù)�(zé)將高容量的調(diào)制光信號高效率地�(zhuǎn)換成電子信號�

  除此之外,還有一些基于FSO的系�(tǒng)使用1500納米的波長,可以支持更大的系�(tǒng)功率,但只有在通信距離超過1000米的情況下,才能顯示出優(yōu)��

  如今,人們傾向于開發(fā)能在近紅外光譜之外工作的FSO系統(tǒng),例�2.2微米左右的中紅外光譜,甚至包括量子級�(lián)激光(�10微米�。然而,不管使用的是什么波�,在雨雪等天氣中(具有較大的懸浮物顆粒),所有基于FSO的系�(tǒng)都具有類似的表現(xiàn)。在大霧天氣,長波系�(tǒng)更有�(yōu)�,因?yàn)樗艽髿馑p的影響較�。表1展示了不同波長和能見度下的衰減曲��

不同波長上的大氣衰減

  �1: 不同波長上的大氣衰減(來源:Modus Technologies, Inc.�

  使用自動功率控制和定位跟蹤技�(shù)提高�(wěn)定� -為了開發(fā)未來的基于FSO的系�(tǒng),使其具有更高的可用性和在線時間,需要采取全新的方式。例�,LightPointe是為其無線光纖系�(tǒng)配備一個自動功率控制(automatic power control,APC)和自動跟蹤特性的首批公司之一。APC允許�(chǎn)品的�(fā)射功率能自動�(diào)節(jié),使接收器永�(yuǎn)不會出現(xiàn)過度�(diào)變的情況。其�(yōu)�(diǎn)在于,用戶可以使用功率更高的�(fā)射器,保證無線光纖系�(tǒng)能在霧天使用。在�2展示的例子中,兩個基于FSO的系�(tǒng)相距500米部署。其�,系�(tǒng)A的發(fā)射功率是1 mW,且不具備自動功率控制特�。系�(tǒng)B則集成了自動功率控制特�。在這種情況�,系�(tǒng)B的優(yōu)勢是顯而易見的。由于系�(tǒng)A只能�1 mW的功率下工作,所以在天氣晴朗的時候可能出�(xiàn)過度�(diào)變的情況。相反,系統(tǒng)B能控制功�,一旦因?yàn)樘鞖庠蛟斐赡芤姸鹊停谶@個例子中,它有附加的超過15 dB附加功率可供利用�

有和沒有APC的系統(tǒng)對比

  �2: 有和沒有APC的系�(tǒng)對比

  在無線光纖系�(tǒng)�,發(fā)射器和接收器的鏡頭設(shè)計必須在以下幾個方面取得平衡:大光圈(接收器大光圈有助于獲得較大的光線入射�、較短的焦距(由�(shè)備的體積決定)以及更容易的調(diào)節(jié)功能。相�(yīng)�,在商業(yè)�(yīng)用中,人們采取各種不同的方式來取得這種平衡。一方面,有些基于FSO的系�(tǒng)使用的是Fresnel(菲涅爾)鏡�,它的特�(diǎn)是具有一個較大的接收角和鏡面,但缺點(diǎn)在于直射光的高入射(會顯著影響接收器的敏感性)。另一方面,有些基于FSO的系�(tǒng)采用多鏡頭設(shè)�,它們的累積光學(xué)信號能顯著增�(qiáng)�(fā)射質(zhì)量。但�,這種系統(tǒng)的低�(fā)射和接收角(1-5 mrad)對�(diào)節(jié)和系�(tǒng)�(wěn)定性提出了更高的要求,尤其是用于超�2000米的�(yuǎn)距離通信�。考慮到這個原�,F(xiàn)SO�(chǎn)品的廠商LightPointe�(jìn)行了一項意義深�(yuǎn)的技�(shù)革新,即“自動跟蹤�。采用可以在x和y軸上移動的萬向支�,可以主動調(diào)整接收器,在任何情況下都能處在一個理想的位置�。對FSO系統(tǒng)�(jìn)行控制的軟件能夠�(bǔ)�1-10 ms�(nèi)的大氣波動,并能在極短的1 - 10 s�(nèi)完成�(bǔ)��

特點(diǎn)

  性能卓越�

  頻帶寬,速率�,容量大�

  快速部署:

  FSO可以�(yuǎn)�(shè)郊外、翻山越�、在江河湖海上�(jìn)行通信,可完成地對空、空對空等多種光纖通信無法完成的通信任務(wù)。系�(tǒng)架設(shè)方便,施工簡��

  低成本應(yīng)用:

  激光技�(shù)的�(jìn)步已�(jīng)使耐用可靠的器件成本降�,在不損失性能的情況下降低了FSO�(shè)備的造價,為用戶帶來�(shí)��

  支持任何一種協(xié)議傳輸:通信�(xié)議透明,任意傳輸協(xié)議均易疊加上�,對語音、數(shù)�(jù)、圖像等�(yè)�(wù)可透明傳�,適用于任何一種通信�(xié)��

  無需頻譜許可證:

  不受頻譜管制的束縛,�?yàn)闊o線光通信其設(shè)備間無信號的相互干擾,故無需像無線電通信(如微波、LMDS)那樣申請頻率許可證�

  保密性好�

  FSO的波束很窄,定向性非常好,并且用戶到集線器之間的鏈路通常是加密的,形成通信鏈路后很難發(fā)�(xiàn),安全保密性較�(qiáng)。適用于軍隊保密通信系統(tǒng)及商�(yè)商務(wù)保密通信系統(tǒng)�

  體積�?�?/FONT>

  �(jī)載、艦�、衛(wèi)星承載均十分理想。若使FSO與定位系�(tǒng)和激光跟蹤系�(tǒng)相結(jié)�,有望實(shí)�(xiàn)“動中通�。滿足短距離和長距離�(yīng)用符合眼部安全標(biāo)�(zhǔn)

�(yīng)�

  軍事通信的部署:符合軍事�(zhàn)爭對通信�(shè)備的要求,設(shè)備輕�、靈�、便攜,架設(shè)與使用方��

  局域網(wǎng)的擴(kuò)展:可用于擴(kuò)展已有的城域�(wǎng)或連到新網(wǎng)�(luò),這些鏈路通常不到�(dá)最終用戶,而是為網(wǎng)�(luò)核心服務(wù)�

  企業(yè)�(yīng)用:FSO的靈活性使它可以應(yīng)用于許多企業(yè)和學(xué)校,例如企業(yè)LAN到LAN的連接及校園網(wǎng)的連接�

  作為光纖的補(bǔ)充:目前大多�(shù)電信�(yùn)營商都采用兩條光纖連接來保證所�(gòu)建的商業(yè)�(yīng)用網(wǎng)的安�?,F(xiàn)�,運(yùn)營商無需部署兩條光纖鏈路,可以選擇FSO系統(tǒng)作為備份光纖的冗余鏈�,以節(jié)省投��

  接入�(yīng)用:FSO也可用在接入�(wǎng)中,例如吉比特以太網(wǎng)接入。業(yè)�(wù)提供商可以使用FSO去旁路本地環(huán)路系�(tǒng),或�(dāng)作LMDS或蜂窩網(wǎng)的回程鏈路�

  DWDM�(yè)�(wù):想要構(gòu)建屬于自己的光纖�(wǎng)�(luò)的獨(dú)立運(yùn)營商,可以結(jié)合使用WDM與FSO來完成部分鏈路的傳輸,以節(jié)省光纖租賃費(fèi)��

  總而言�,無線光纖對于軍用、民�,陸�、海洋、太�,均十分便利�