无线光通信是什么?它有哪些技术特点及应用?
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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,而无线光通信是一种将光通信技术和无线通信技术相结合的宽带无线传输与接入技术,它以光波作为载波,以大气、水或外层空间为信道进行信息传递,又称为自由空间光通信FSO(Free Space Optical Communication)。FSO系统主要是由发射系统、信道与接收系统构成。
无线光通信的终端是由激光器、光放大器、光学收发天线、探测器、调制\解调器、编码\解码器和APT子系统等组成。通常情况下,无线光通信采用LED或激光作为发射器,利用光电器件接收信号并转换成电信号,在接受端完成数据解码。无线光通信系统由发射器和接收器两部分组成。发射器通常使用LED或激光二极管来产生光信号,并通过光学透镜将其聚焦到一个小区域内,形成所谓的光“载体”(optical carrier)。信息信号通过调制光负载从而被传输到接收端。在接收端,光信号被光检测器接收,并转换成与发送端信号相同的电信号。数据解码后就可以得到原始信息。无线光通信终端是无线光通信系统的核心部件,负责实现电/光转换和光/电转换,以及数据的编码和解码等功能。
无线光通信的传输速率受到多种因素的影响,如激光器的调制速率、大气衰减、天气条件等。目前,一些先进的无线光通信系统已经可以实现Gbps级别的传输速率。例如,日本的NTT公司在2019年展示了一种基于1550nm波长的无线光通信系统,该系统在晴朗的天气条件下可以实现10Gbps的传输速率,而在多云的天气条件下也可以实现2Gbps的传输速率。此外,美国的一家公司也在2020年展示了一种基于红外波段的无线光通信系统,该系统可以实现10Gbps的传输速率,并且可以在雾霾、雨雪等恶劣天气条件下正常工作。
需要注意的是,无线光通信的传输速率受到天气条件的影响较大,如雾霾、雨雪等恶劣天气条件下,传输速率会受到较大的衰减。因此,在实际应用中需要根据具体情况选择合适的无线光通信系统,以满足不同的传输速率需求。
无线光通信的技术特点主要包括以下几个方面:
无需频谱许可:无线光通信不需要申请频率资源,从而避免了复杂的频率申请和管理流程。
高速传输:无线光通信利用激光作为信息载体,可以实现高速的数据传输,速率可以达到Gbps级别。
保密性好:无线光通信的激光束具有很强的方向性,不易被窃取或干扰,因此具有很强的保密性。
无需布线:无线光通信不需要铺设光纤或电缆,可以减少基础设施的建设和维护成本。
灵活性强:无线光通信可以迅速部署和重新配置,适用于各种应急通信和临时通信场景。
无线光通信的应用主要包括以下几个方面:
最后一公里接入:无线光通信可以作为光纤接入的补充,解决最后一公里接入的问题,提供高速、灵活的接入方案。
无线网络回程:无线光通信可以作为无线网络的回程传输手段,提供高速、稳定的回程连接。
应急通信:无线光通信可以迅速部署和重新配置,适用于各种应急通信场景,如灾害救援、突发事件等。
临时通信:无线光通信适用于各种临时通信场景,如会展、演唱会等。
军事通信:无线光通信具有保密性好、灵活性强等优点,适用于军事通信场景。
太空通信:光通信在太空通信中的军事应用主要是在星际间建立长距离、干线通信链路。卫星光通信具有诱人的应用前景,可广泛应用于高轨道卫星与高轨道卫星(GEO-GEO)通信、高轨道卫星与低轨道卫星(GEO-LEO)通信、低轨道卫星与低轨道卫星(LEO-LEO)通信及空间与地面(GEO-Ground)通信,也可应用于深空探测、载人航天空间站通信。尤其是近年来发展的低轨道小卫星星座,更迫切需要使用光链路。
水下通信:水下通信的军事应用主要包括卫星、飞机及陆地目标与水下潜艇之间的通信。如果采用通常的无线电通信手段,被敌方发现的可能性很大。波长为0.46-0.53微米的蓝绿激光能穿透几百到几千米深的海水,这就为深海通信带来了曙光。
总的来说,无线光通信作为一种新型的通信技术,具有广阔的应用前景和发展空间。