光无线通信技术是什么?如何进行理解
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光无线通信作为一种新型的通信技术,同时具有光纤通信和移动通信的优势,可实现宽带传输,组网机动灵活,无需频率申请,并且抗电磁干扰,保密性好,因此如今对无线光通信的研究受到了广泛的重视。
光无线通信技术或称自由空间光通信(FSO,FreeSpaceOpticalCommunication)是一种宽带接入方式,是光通信和无线通信结合的产物,它利用光束信号通过大气空间,而不是通过光纤传送信号。这种技术的接入系统在组成结构上与光纤传送系统非常相似,这种系统的物理组成也是非常简单的,用户无需申请无线频率,而且起始投资低,运营费用低,能快速装设,可提供与光纤系统相似的传送带宽。
已商用的光无线通信系统,容量从100Mb/s到2.5Gb/s,也有一些试验采用波分复用,达到更高速率。尽管受到气象条件的限制,只能在较短的距离内使用,一般限于2公里以下。但在许多场合,作为一种独特的方式,光无线接入可起到很好的作用,成为当前几种宽带接入方式很好的补充手段。
光无线通信有两种工作波长:850纳米和1550纳米。850纳米的设备相对便宜,一般应用在传输距离不太远的场合。1550纳米的设备价格要高一些,但在功率、传输距离和视觉安全方面有更好的表现。1550纳米的红外光波大部分都被角膜吸收,照射不到视网膜,因此,相关安全规定允许1550纳米波长设备的功率可以比850纳米的设备高2个等级。
当然光无线通信技术并不是凭空突然出现的,早在四十多年之前,激光器件发明之后,这种技术就被工程开发中了。人们希望利用高度集中的光束,穿透大气空间,从而开始了在国防及民用中短距离通信的应用,主要是窄带的通信。到20世纪90年代之后,随着器件的成熟,特别是光纤通信规模应用后,器件价格的进一步下降,性能不断优化,宽带的光无线接入成为新的应用方向。随着互联网应用的兴起,在许多宽带的技术之中,光无线通信以其容量和价格的优势,受到越来越多电信营运公司的注意,应用范围不断扩大。
在光无线通信系统中低损耗的光传输路径不复存在。无线光通信系统链路通过大气信道,受天气影响较大,例如:大气衰减、光强闪烁、背景辐射等,同时还有光链路对准问题,而且人眼安全限制了激光平均发射功率,从而对调制方式提出较高要求。
在光无线通信中可用的调制方式很多,其中比较典型的有开关键控(OOK)、脉冲位置调制(PPM)、差分脉冲位置调制(DPPM)、数字脉冲间隔调制(DPIM)等。由于人眼安全性和便携式移动通信装置的低功耗要求,在给定误码率条件下,光源平均发射功率应尽可能低。而在室内可见光通信中,不存在功耗问题,同时在满足室内照明亮度要求下,较高的平均功率可以减少LED的使用数量。
无线光通信在业内被称为 Free Space Optical (FSO),顾名思义,FSO是一种无需光纤的通信手段,它是现代光纤通信的有利补充,具有以下特点:
* 快速链路部署。由于无需埋设光纤,施工周期大大缩减,通常只需要几个小时便可以完工。这对于电信运营商来讲,无疑是快速抢占市场的最佳选择。
*拥有光纤传输的性能。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。只是光纤通信中的光信号在光纤介质中传输,无线光通信的光信号在空气介质中传输。因此也有人把无线光通信技术称为虚拟光纤通信技术。
*无线光通信产品作为一种物理层的传输设备,可以不依赖于任何协议。
*与微波无线通信相比,无线光通信产品不需要申请频率使用权。目前世界各厂商提供的设备多工作于红外频带,该频带有相当丰富的频谱资源,且在全世界范围内均不受管制,这为无线光通信技术的灵活应用提供了有利条件。
*传输保密性好。因为它的波束很窄,是不可见的,很难在空中发现一条业务链路。同时,这些波束又非常定向,是对准某一接收机的,如想截接,就需要用另一部接收机在视距内对准发射机,还需要知道如何接收信号,这是很难做到的。即使被截接,用户也会发现,因为链路被中断了。因此,FSO比通常的无线系统安全得多。
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