湯永忠

摘要：無線光通信以其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)開拓了其應(yīng)用市場(chǎng)，有效解決了“最后一公里”問題。該文結(jié)合無線光通信工作原理、應(yīng)用現(xiàn)狀，分析無線光通信的傳輸與接入，以服務(wù)于無線光通信研究。

關(guān)鍵詞：無線光通信；傳輸；接入

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2014）11-2515-02

無線光通信即為自由空間光通信（FSO），其打破有線通信區(qū)域限制，適應(yīng)現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)、手機(jī)等現(xiàn)代通訊設(shè)備的發(fā)展要求，以高寬帶、低成本接入技術(shù)和高速率、高準(zhǔn)確度傳輸技術(shù)，擴(kuò)展了其在通信領(lǐng)域的應(yīng)用空間，并有力推動(dòng)著“最后一公里”問題的解決。

1 無線光通信原理簡述

由此可見，無線光通信必須經(jīng)發(fā)射、光信號(hào)傳輸及接收三個(gè)環(huán)節(jié)；此外，該系統(tǒng)包括光學(xué)望遠(yuǎn)鏡及接收與傳輸相關(guān)功率放大設(shè)備。本系統(tǒng)采用光電轉(zhuǎn)換技術(shù)，在電信號(hào)對(duì)光發(fā)射機(jī)光源進(jìn)行調(diào)制后，具有天線功能的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡對(duì)光信號(hào)進(jìn)行傳輸，經(jīng)大氣信道到達(dá)接收望遠(yuǎn)鏡；待接收望遠(yuǎn)鏡收到信號(hào)后，將其聚焦于光電檢測(cè)器中，在接收機(jī)中實(shí)現(xiàn)光信號(hào)向電信號(hào)的轉(zhuǎn)換，此后經(jīng)調(diào)制調(diào)解器，讀取數(shù)據(jù)信息，完成無線光信號(hào)接入。然而，不同光波長信號(hào)透過率不同，若要提升透過率，提高系統(tǒng)功率，則需要選擇高性能的波段窗口，如850nm近紅外線光譜，1500nm波長頻段；同時(shí)，由于無線光通信系統(tǒng)中含有多項(xiàng)輔助功能系統(tǒng)，如ATP伺服控制系統(tǒng)，因此，要提升光信號(hào)傳播質(zhì)量，維持光通信安全、穩(wěn)定，還必須利用輔助系統(tǒng)對(duì)傳輸信號(hào)、路線進(jìn)行定位、跟蹤、捕獲等。

2 無線光通信的應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 無線光通信應(yīng)用的支持條件

無線光通信與有線光通信構(gòu)成光通信，現(xiàn)階段有線光通信在廣域網(wǎng)、城域網(wǎng)中廣泛應(yīng)用，而近年來，在信息技術(shù)發(fā)展及人們對(duì)通信速率高要求的刺激下，通信技術(shù)已從單一有線光通信傳輸方式中解放出來，為用戶提供無線光通信技術(shù)，而相對(duì)于有線光通信系統(tǒng)，無線光通信無需鋪設(shè)光纜，且能夠?qū)崿F(xiàn)光纖骨干網(wǎng)到用戶的“最后一公里”，由此可見，無線光通信實(shí)現(xiàn)了高寬帶、低成本效益，因此，其應(yīng)用市場(chǎng)逐漸擴(kuò)大。

具體來看，無線光通信之所以能廣泛應(yīng)用，主要在于：其一，傳輸速率高。無線光通信以無線激光為主要傳輸載體，同時(shí)結(jié)合多種波分復(fù)用技術(shù)，可提高傳輸速率至10Gbit/s，相對(duì)于傳統(tǒng)的有線光通信速率而言，無線光通信速率極高。其二，經(jīng)濟(jì)快捷。無線光通信無需光纖，且其設(shè)備能架設(shè)在惡劣的環(huán)境中，如房頂、江河湖水上、偏遠(yuǎn)山區(qū)等，這不但節(jié)省了光纖鋪設(shè)時(shí)間，加快了施工進(jìn)程，降低了光纖購置費(fèi)用，且一定程度上克服了通信傳輸環(huán)境限制。其三，通信安全性高。無線光通信不需光纖，這克服了光纖故障限制，即使在發(fā)生通信故障時(shí)，也能盡快恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)工作，因此，無線光通信可為救災(zāi)、抗災(zāi)等提供通信服務(wù)，為應(yīng)急備戰(zhàn)提供了支持，提升了通信質(zhì)量。同時(shí)，由于光通信的實(shí)現(xiàn)建立在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的連接上的，其具有較好的方向性，且無線光通信的波束較窄，因此，無線光通信安全性較高。

2.2 無線光通信存在的問題

無線光通信作為信息化發(fā)展的必然產(chǎn)物，其適應(yīng)了現(xiàn)階段網(wǎng)絡(luò)、通信發(fā)展的要求，且以獨(dú)特優(yōu)勢(shì)贏得了大眾的認(rèn)可，然而無線光通信不可避免的存在眾多問題。其一，受大氣環(huán)境影響顯著。無線光通信與有限光通信根本區(qū)別在于傳輸介質(zhì)不同，由于無線光通信借助于大氣傳輸信號(hào)，因此其受制于大氣環(huán)境的影響程度較大，若發(fā)生惡劣氣象，則無線光通信會(huì)發(fā)生通信受阻、中斷，甚至是信號(hào)缺失，如在嚴(yán)重霧天情況下，光信號(hào)會(huì)發(fā)生散射，雨雪天氣下，光信號(hào)衰減嚴(yán)重其二，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)連接困難。無線光通信是視距寬帶通信技術(shù)之一，也就是說，無線光通信系統(tǒng)中，只有具備一定的視線傳播條件，發(fā)射機(jī)與接收機(jī)之間才能實(shí)現(xiàn)光信號(hào)的傳輸與接收，若設(shè)備放置于高建筑物、山區(qū)頂部等受環(huán)境影響巨大的地方，則在強(qiáng)風(fēng)、地震等外力作用下，設(shè)備較易產(chǎn)生晃動(dòng)，影響激光器的對(duì)準(zhǔn)。其三，存在安全隱患。無線光通信頻譜沒有相關(guān)許可證書，使得設(shè)計(jì)者或使用者操作沒有相關(guān)指導(dǎo)說明，容易產(chǎn)生一些安全事故，如使用者裸視下眼睛受傷。

3 無線光通信的傳輸、接入及相關(guān)注意事項(xiàng)

在信息技術(shù)發(fā)展及人們對(duì)通信速率高要求的刺激下，無線光通信應(yīng)用領(lǐng)域拓廣，然而由于無線光通信無穩(wěn)定的光纖傳輸介質(zhì)，其受外界環(huán)境，尤其是大氣環(huán)境的影響尤為突出，因此，要進(jìn)一步提升無線光通信傳輸、接收質(zhì)量，必須加強(qiáng)傳輸、接入過程中的控制。

3.1 加強(qiáng)設(shè)備、機(jī)理控制

無線光通信系統(tǒng)安全高度運(yùn)行，需無線光通信發(fā)射機(jī)、傳輸天線、接收機(jī)的聯(lián)合作用，因此，傳輸接入過程中需要對(duì)各個(gè)組成成分進(jìn)行嚴(yán)格控制。其一，控制發(fā)射機(jī)。發(fā)射機(jī)將不同數(shù)據(jù)類型的電信號(hào)轉(zhuǎn)化為光信號(hào)，是光信號(hào)的產(chǎn)生部位，由于光信號(hào)通過大氣傳輸，呈橢圓形光斑，在激光管芯作用下產(chǎn)生，經(jīng)光行為耦合，因此傳輸距離越遠(yuǎn)，其耦合準(zhǔn)值就越高，也是就說耦合準(zhǔn)值、光信號(hào)的傳輸距離兩者存在呈正相關(guān)關(guān)系。由此可見，在設(shè)定耦合準(zhǔn)值時(shí)，必須將光學(xué)耦合效率、準(zhǔn)直后光斑的發(fā)散角值考慮進(jìn)去，避免產(chǎn)生光信號(hào)設(shè)計(jì)不全造成接收性能受限。其二，控制光學(xué)天線。無線光信號(hào)不受光纖、光纜傳輸路徑的制約，在信號(hào)傳輸過程中必定會(huì)產(chǎn)生發(fā)散角，加重了光信號(hào)的損耗，影響了傳輸方向的確定。光學(xué)天線系統(tǒng)多由凸透鏡或是凹面鏡組成，具備聚焦原理，因此，可減少光信號(hào)的散射，進(jìn)而提升光信號(hào)傳播質(zhì)量。要注意，由于光學(xué)天線孔徑大小影響到接收增益，因此，選擇光學(xué)天線時(shí)要遵守實(shí)際情況，并對(duì)聚光斑點(diǎn)尺寸進(jìn)行精準(zhǔn)計(jì)算，以提升光信號(hào)的接收度與接收效率。其三，控制接收機(jī)。光信號(hào)傳輸過程中多會(huì)發(fā)生碼間串?dāng)_現(xiàn)象，且受自然光影響產(chǎn)生噪聲譜的背景光，使得光信號(hào)質(zhì)量降低，從而造成接收機(jī)所接收的光信號(hào)非常微弱；同時(shí)，由于無線光通信的傳輸環(huán)境較為復(fù)雜，可影響光信號(hào)的因素眾多，因此，無線光通信接收機(jī)必須具備靈敏的信號(hào)接收能力、較高抗干擾能力及較強(qiáng)的濾波能力，并能夠大范圍的接收動(dòng)態(tài)信息。

3.2 加強(qiáng)瞄準(zhǔn)研究

為提升激光器的對(duì)準(zhǔn)度，提升通信質(zhì)量，首先必須提升接收機(jī)的信號(hào)接收能力，控制大氣噪聲、大氣顆粒等對(duì)信號(hào)的影響，同時(shí)，還可借助非機(jī)械裝置協(xié)助激光器快速、精確對(duì)準(zhǔn)。

3.3 輔助系統(tǒng)的應(yīng)用

無線光通信輔助系統(tǒng)是提升光通信質(zhì)量的重要條件，其在瞄準(zhǔn)、跟蹤傳輸距離長、光信號(hào)要求高的光信號(hào)方面具有積極作用，有利于光學(xué)天線實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)，因此，無線光通信傳輸、接入時(shí)必須關(guān)注輔助系統(tǒng)的安置。但要注意，由于該系統(tǒng)占據(jù)一定設(shè)備空間，且增加通信系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)投入，因此建議生產(chǎn)商將收發(fā)器與光學(xué)天線聯(lián)于一個(gè)機(jī)器，以降低成本，節(jié)約設(shè)備空間。

3.4 關(guān)注安全操作

光信號(hào)對(duì)人體安全產(chǎn)生重要影響，尤其對(duì)人眼產(chǎn)生危害較大，因此，無線光通信傳輸、接入過程中一定要加強(qiáng)安全操作管理，提示工作者戴好眼罩，做好發(fā)射功率計(jì)算工作，將發(fā)射功率控制在人眼安全功率范圍內(nèi)，以保障人身安全。

4 結(jié)束語

無線光通信作為一種新型寬帶技術(shù)，為用戶提供更便捷、更快速的服務(wù)，而要保證無線光通信的進(jìn)一步發(fā)展，必須集中于無線光通信傳輸與接入研究，進(jìn)一步提升光通信質(zhì)量，促使無線光通信技術(shù)最大程度上發(fā)揮其作用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 陳淑英.無線光通信技術(shù)綜述[J].廣西通信技術(shù)，2010（1）.

[2] 麥結(jié)容.芻議無線光通信傳輸與接入[J].華東科技：學(xué)術(shù)版，2013（10）.

[3] 崔桂海.淺析無線光通信傳輸與接入[J].中國新通信，2013（20）.

[4] 王璐，張?jiān)谛?，余向東，劉玉衡，張字飛.無線光通信寬帶接入技術(shù)及其應(yīng)用[J].光電子技術(shù)與信息，2010（6）.endprint

摘要：無線光通信以其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)開拓了其應(yīng)用市場(chǎng)，有效解決了“最后一公里”問題。該文結(jié)合無線光通信工作原理、應(yīng)用現(xiàn)狀，分析無線光通信的傳輸與接入，以服務(wù)于無線光通信研究。

關(guān)鍵詞：無線光通信；傳輸；接入

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2014）11-2515-02

無線光通信即為自由空間光通信（FSO），其打破有線通信區(qū)域限制，適應(yīng)現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)、手機(jī)等現(xiàn)代通訊設(shè)備的發(fā)展要求，以高寬帶、低成本接入技術(shù)和高速率、高準(zhǔn)確度傳輸技術(shù)，擴(kuò)展了其在通信領(lǐng)域的應(yīng)用空間，并有力推動(dòng)著“最后一公里”問題的解決。

1 無線光通信原理簡述

由此可見，無線光通信必須經(jīng)發(fā)射、光信號(hào)傳輸及接收三個(gè)環(huán)節(jié)；此外，該系統(tǒng)包括光學(xué)望遠(yuǎn)鏡及接收與傳輸相關(guān)功率放大設(shè)備。本系統(tǒng)采用光電轉(zhuǎn)換技術(shù)，在電信號(hào)對(duì)光發(fā)射機(jī)光源進(jìn)行調(diào)制后，具有天線功能的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡對(duì)光信號(hào)進(jìn)行傳輸，經(jīng)大氣信道到達(dá)接收望遠(yuǎn)鏡；待接收望遠(yuǎn)鏡收到信號(hào)后，將其聚焦于光電檢測(cè)器中，在接收機(jī)中實(shí)現(xiàn)光信號(hào)向電信號(hào)的轉(zhuǎn)換，此后經(jīng)調(diào)制調(diào)解器，讀取數(shù)據(jù)信息，完成無線光信號(hào)接入。然而，不同光波長信號(hào)透過率不同，若要提升透過率，提高系統(tǒng)功率，則需要選擇高性能的波段窗口，如850nm近紅外線光譜，1500nm波長頻段；同時(shí)，由于無線光通信系統(tǒng)中含有多項(xiàng)輔助功能系統(tǒng)，如ATP伺服控制系統(tǒng)，因此，要提升光信號(hào)傳播質(zhì)量，維持光通信安全、穩(wěn)定，還必須利用輔助系統(tǒng)對(duì)傳輸信號(hào)、路線進(jìn)行定位、跟蹤、捕獲等。

2 無線光通信的應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 無線光通信應(yīng)用的支持條件

無線光通信與有線光通信構(gòu)成光通信，現(xiàn)階段有線光通信在廣域網(wǎng)、城域網(wǎng)中廣泛應(yīng)用，而近年來，在信息技術(shù)發(fā)展及人們對(duì)通信速率高要求的刺激下，通信技術(shù)已從單一有線光通信傳輸方式中解放出來，為用戶提供無線光通信技術(shù)，而相對(duì)于有線光通信系統(tǒng)，無線光通信無需鋪設(shè)光纜，且能夠?qū)崿F(xiàn)光纖骨干網(wǎng)到用戶的“最后一公里”，由此可見，無線光通信實(shí)現(xiàn)了高寬帶、低成本效益，因此，其應(yīng)用市場(chǎng)逐漸擴(kuò)大。

具體來看，無線光通信之所以能廣泛應(yīng)用，主要在于：其一，傳輸速率高。無線光通信以無線激光為主要傳輸載體，同時(shí)結(jié)合多種波分復(fù)用技術(shù)，可提高傳輸速率至10Gbit/s，相對(duì)于傳統(tǒng)的有線光通信速率而言，無線光通信速率極高。其二，經(jīng)濟(jì)快捷。無線光通信無需光纖，且其設(shè)備能架設(shè)在惡劣的環(huán)境中，如房頂、江河湖水上、偏遠(yuǎn)山區(qū)等，這不但節(jié)省了光纖鋪設(shè)時(shí)間，加快了施工進(jìn)程，降低了光纖購置費(fèi)用，且一定程度上克服了通信傳輸環(huán)境限制。其三，通信安全性高。無線光通信不需光纖，這克服了光纖故障限制，即使在發(fā)生通信故障時(shí)，也能盡快恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)工作，因此，無線光通信可為救災(zāi)、抗災(zāi)等提供通信服務(wù)，為應(yīng)急備戰(zhàn)提供了支持，提升了通信質(zhì)量。同時(shí)，由于光通信的實(shí)現(xiàn)建立在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的連接上的，其具有較好的方向性，且無線光通信的波束較窄，因此，無線光通信安全性較高。

2.2 無線光通信存在的問題

無線光通信作為信息化發(fā)展的必然產(chǎn)物，其適應(yīng)了現(xiàn)階段網(wǎng)絡(luò)、通信發(fā)展的要求，且以獨(dú)特優(yōu)勢(shì)贏得了大眾的認(rèn)可，然而無線光通信不可避免的存在眾多問題。其一，受大氣環(huán)境影響顯著。無線光通信與有限光通信根本區(qū)別在于傳輸介質(zhì)不同，由于無線光通信借助于大氣傳輸信號(hào)，因此其受制于大氣環(huán)境的影響程度較大，若發(fā)生惡劣氣象，則無線光通信會(huì)發(fā)生通信受阻、中斷，甚至是信號(hào)缺失，如在嚴(yán)重霧天情況下，光信號(hào)會(huì)發(fā)生散射，雨雪天氣下，光信號(hào)衰減嚴(yán)重其二，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)連接困難。無線光通信是視距寬帶通信技術(shù)之一，也就是說，無線光通信系統(tǒng)中，只有具備一定的視線傳播條件，發(fā)射機(jī)與接收機(jī)之間才能實(shí)現(xiàn)光信號(hào)的傳輸與接收，若設(shè)備放置于高建筑物、山區(qū)頂部等受環(huán)境影響巨大的地方，則在強(qiáng)風(fēng)、地震等外力作用下，設(shè)備較易產(chǎn)生晃動(dòng)，影響激光器的對(duì)準(zhǔn)。其三，存在安全隱患。無線光通信頻譜沒有相關(guān)許可證書，使得設(shè)計(jì)者或使用者操作沒有相關(guān)指導(dǎo)說明，容易產(chǎn)生一些安全事故，如使用者裸視下眼睛受傷。

3 無線光通信的傳輸、接入及相關(guān)注意事項(xiàng)

在信息技術(shù)發(fā)展及人們對(duì)通信速率高要求的刺激下，無線光通信應(yīng)用領(lǐng)域拓廣，然而由于無線光通信無穩(wěn)定的光纖傳輸介質(zhì)，其受外界環(huán)境，尤其是大氣環(huán)境的影響尤為突出，因此，要進(jìn)一步提升無線光通信傳輸、接收質(zhì)量，必須加強(qiáng)傳輸、接入過程中的控制。

3.1 加強(qiáng)設(shè)備、機(jī)理控制

無線光通信系統(tǒng)安全高度運(yùn)行，需無線光通信發(fā)射機(jī)、傳輸天線、接收機(jī)的聯(lián)合作用，因此，傳輸接入過程中需要對(duì)各個(gè)組成成分進(jìn)行嚴(yán)格控制。其一，控制發(fā)射機(jī)。發(fā)射機(jī)將不同數(shù)據(jù)類型的電信號(hào)轉(zhuǎn)化為光信號(hào)，是光信號(hào)的產(chǎn)生部位，由于光信號(hào)通過大氣傳輸，呈橢圓形光斑，在激光管芯作用下產(chǎn)生，經(jīng)光行為耦合，因此傳輸距離越遠(yuǎn)，其耦合準(zhǔn)值就越高，也是就說耦合準(zhǔn)值、光信號(hào)的傳輸距離兩者存在呈正相關(guān)關(guān)系。由此可見，在設(shè)定耦合準(zhǔn)值時(shí)，必須將光學(xué)耦合效率、準(zhǔn)直后光斑的發(fā)散角值考慮進(jìn)去，避免產(chǎn)生光信號(hào)設(shè)計(jì)不全造成接收性能受限。其二，控制光學(xué)天線。無線光信號(hào)不受光纖、光纜傳輸路徑的制約，在信號(hào)傳輸過程中必定會(huì)產(chǎn)生發(fā)散角，加重了光信號(hào)的損耗，影響了傳輸方向的確定。光學(xué)天線系統(tǒng)多由凸透鏡或是凹面鏡組成，具備聚焦原理，因此，可減少光信號(hào)的散射，進(jìn)而提升光信號(hào)傳播質(zhì)量。要注意，由于光學(xué)天線孔徑大小影響到接收增益，因此，選擇光學(xué)天線時(shí)要遵守實(shí)際情況，并對(duì)聚光斑點(diǎn)尺寸進(jìn)行精準(zhǔn)計(jì)算，以提升光信號(hào)的接收度與接收效率。其三，控制接收機(jī)。光信號(hào)傳輸過程中多會(huì)發(fā)生碼間串?dāng)_現(xiàn)象，且受自然光影響產(chǎn)生噪聲譜的背景光，使得光信號(hào)質(zhì)量降低，從而造成接收機(jī)所接收的光信號(hào)非常微弱；同時(shí)，由于無線光通信的傳輸環(huán)境較為復(fù)雜，可影響光信號(hào)的因素眾多，因此，無線光通信接收機(jī)必須具備靈敏的信號(hào)接收能力、較高抗干擾能力及較強(qiáng)的濾波能力，并能夠大范圍的接收動(dòng)態(tài)信息。

3.2 加強(qiáng)瞄準(zhǔn)研究

為提升激光器的對(duì)準(zhǔn)度，提升通信質(zhì)量，首先必須提升接收機(jī)的信號(hào)接收能力，控制大氣噪聲、大氣顆粒等對(duì)信號(hào)的影響，同時(shí)，還可借助非機(jī)械裝置協(xié)助激光器快速、精確對(duì)準(zhǔn)。

3.3 輔助系統(tǒng)的應(yīng)用

無線光通信輔助系統(tǒng)是提升光通信質(zhì)量的重要條件，其在瞄準(zhǔn)、跟蹤傳輸距離長、光信號(hào)要求高的光信號(hào)方面具有積極作用，有利于光學(xué)天線實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)，因此，無線光通信傳輸、接入時(shí)必須關(guān)注輔助系統(tǒng)的安置。但要注意，由于該系統(tǒng)占據(jù)一定設(shè)備空間，且增加通信系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)投入，因此建議生產(chǎn)商將收發(fā)器與光學(xué)天線聯(lián)于一個(gè)機(jī)器，以降低成本，節(jié)約設(shè)備空間。

3.4 關(guān)注安全操作

光信號(hào)對(duì)人體安全產(chǎn)生重要影響，尤其對(duì)人眼產(chǎn)生危害較大，因此，無線光通信傳輸、接入過程中一定要加強(qiáng)安全操作管理，提示工作者戴好眼罩，做好發(fā)射功率計(jì)算工作，將發(fā)射功率控制在人眼安全功率范圍內(nèi)，以保障人身安全。

4 結(jié)束語

無線光通信作為一種新型寬帶技術(shù)，為用戶提供更便捷、更快速的服務(wù)，而要保證無線光通信的進(jìn)一步發(fā)展，必須集中于無線光通信傳輸與接入研究，進(jìn)一步提升光通信質(zhì)量，促使無線光通信技術(shù)最大程度上發(fā)揮其作用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 陳淑英.無線光通信技術(shù)綜述[J].廣西通信技術(shù)，2010（1）.

[2] 麥結(jié)容.芻議無線光通信傳輸與接入[J].華東科技：學(xué)術(shù)版，2013（10）.

[3] 崔桂海.淺析無線光通信傳輸與接入[J].中國新通信，2013（20）.

[4] 王璐，張?jiān)谛嘞驏|，劉玉衡，張字飛.無線光通信寬帶接入技術(shù)及其應(yīng)用[J].光電子技術(shù)與信息，2010（6）.endprint

摘要：無線光通信以其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)開拓了其應(yīng)用市場(chǎng)，有效解決了“最后一公里”問題。該文結(jié)合無線光通信工作原理、應(yīng)用現(xiàn)狀，分析無線光通信的傳輸與接入，以服務(wù)于無線光通信研究。

關(guān)鍵詞：無線光通信；傳輸；接入

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2014）11-2515-02

無線光通信即為自由空間光通信（FSO），其打破有線通信區(qū)域限制，適應(yīng)現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)、手機(jī)等現(xiàn)代通訊設(shè)備的發(fā)展要求，以高寬帶、低成本接入技術(shù)和高速率、高準(zhǔn)確度傳輸技術(shù)，擴(kuò)展了其在通信領(lǐng)域的應(yīng)用空間，并有力推動(dòng)著“最后一公里”問題的解決。

1 無線光通信原理簡述

由此可見，無線光通信必須經(jīng)發(fā)射、光信號(hào)傳輸及接收三個(gè)環(huán)節(jié)；此外，該系統(tǒng)包括光學(xué)望遠(yuǎn)鏡及接收與傳輸相關(guān)功率放大設(shè)備。本系統(tǒng)采用光電轉(zhuǎn)換技術(shù)，在電信號(hào)對(duì)光發(fā)射機(jī)光源進(jìn)行調(diào)制后，具有天線功能的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡對(duì)光信號(hào)進(jìn)行傳輸，經(jīng)大氣信道到達(dá)接收望遠(yuǎn)鏡；待接收望遠(yuǎn)鏡收到信號(hào)后，將其聚焦于光電檢測(cè)器中，在接收機(jī)中實(shí)現(xiàn)光信號(hào)向電信號(hào)的轉(zhuǎn)換，此后經(jīng)調(diào)制調(diào)解器，讀取數(shù)據(jù)信息，完成無線光信號(hào)接入。然而，不同光波長信號(hào)透過率不同，若要提升透過率，提高系統(tǒng)功率，則需要選擇高性能的波段窗口，如850nm近紅外線光譜，1500nm波長頻段；同時(shí)，由于無線光通信系統(tǒng)中含有多項(xiàng)輔助功能系統(tǒng)，如ATP伺服控制系統(tǒng)，因此，要提升光信號(hào)傳播質(zhì)量，維持光通信安全、穩(wěn)定，還必須利用輔助系統(tǒng)對(duì)傳輸信號(hào)、路線進(jìn)行定位、跟蹤、捕獲等。

2 無線光通信的應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 無線光通信應(yīng)用的支持條件

無線光通信與有線光通信構(gòu)成光通信，現(xiàn)階段有線光通信在廣域網(wǎng)、城域網(wǎng)中廣泛應(yīng)用，而近年來，在信息技術(shù)發(fā)展及人們對(duì)通信速率高要求的刺激下，通信技術(shù)已從單一有線光通信傳輸方式中解放出來，為用戶提供無線光通信技術(shù)，而相對(duì)于有線光通信系統(tǒng)，無線光通信無需鋪設(shè)光纜，且能夠?qū)崿F(xiàn)光纖骨干網(wǎng)到用戶的“最后一公里”，由此可見，無線光通信實(shí)現(xiàn)了高寬帶、低成本效益，因此，其應(yīng)用市場(chǎng)逐漸擴(kuò)大。

具體來看，無線光通信之所以能廣泛應(yīng)用，主要在于：其一，傳輸速率高。無線光通信以無線激光為主要傳輸載體，同時(shí)結(jié)合多種波分復(fù)用技術(shù)，可提高傳輸速率至10Gbit/s，相對(duì)于傳統(tǒng)的有線光通信速率而言，無線光通信速率極高。其二，經(jīng)濟(jì)快捷。無線光通信無需光纖，且其設(shè)備能架設(shè)在惡劣的環(huán)境中，如房頂、江河湖水上、偏遠(yuǎn)山區(qū)等，這不但節(jié)省了光纖鋪設(shè)時(shí)間，加快了施工進(jìn)程，降低了光纖購置費(fèi)用，且一定程度上克服了通信傳輸環(huán)境限制。其三，通信安全性高。無線光通信不需光纖，這克服了光纖故障限制，即使在發(fā)生通信故障時(shí)，也能盡快恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)工作，因此，無線光通信可為救災(zāi)、抗災(zāi)等提供通信服務(wù)，為應(yīng)急備戰(zhàn)提供了支持，提升了通信質(zhì)量。同時(shí)，由于光通信的實(shí)現(xiàn)建立在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的連接上的，其具有較好的方向性，且無線光通信的波束較窄，因此，無線光通信安全性較高。

2.2 無線光通信存在的問題

無線光通信作為信息化發(fā)展的必然產(chǎn)物，其適應(yīng)了現(xiàn)階段網(wǎng)絡(luò)、通信發(fā)展的要求，且以獨(dú)特優(yōu)勢(shì)贏得了大眾的認(rèn)可，然而無線光通信不可避免的存在眾多問題。其一，受大氣環(huán)境影響顯著。無線光通信與有限光通信根本區(qū)別在于傳輸介質(zhì)不同，由于無線光通信借助于大氣傳輸信號(hào)，因此其受制于大氣環(huán)境的影響程度較大，若發(fā)生惡劣氣象，則無線光通信會(huì)發(fā)生通信受阻、中斷，甚至是信號(hào)缺失，如在嚴(yán)重霧天情況下，光信號(hào)會(huì)發(fā)生散射，雨雪天氣下，光信號(hào)衰減嚴(yán)重其二，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)連接困難。無線光通信是視距寬帶通信技術(shù)之一，也就是說，無線光通信系統(tǒng)中，只有具備一定的視線傳播條件，發(fā)射機(jī)與接收機(jī)之間才能實(shí)現(xiàn)光信號(hào)的傳輸與接收，若設(shè)備放置于高建筑物、山區(qū)頂部等受環(huán)境影響巨大的地方，則在強(qiáng)風(fēng)、地震等外力作用下，設(shè)備較易產(chǎn)生晃動(dòng)，影響激光器的對(duì)準(zhǔn)。其三，存在安全隱患。無線光通信頻譜沒有相關(guān)許可證書，使得設(shè)計(jì)者或使用者操作沒有相關(guān)指導(dǎo)說明，容易產(chǎn)生一些安全事故，如使用者裸視下眼睛受傷。

3 無線光通信的傳輸、接入及相關(guān)注意事項(xiàng)

在信息技術(shù)發(fā)展及人們對(duì)通信速率高要求的刺激下，無線光通信應(yīng)用領(lǐng)域拓廣，然而由于無線光通信無穩(wěn)定的光纖傳輸介質(zhì)，其受外界環(huán)境，尤其是大氣環(huán)境的影響尤為突出，因此，要進(jìn)一步提升無線光通信傳輸、接收質(zhì)量，必須加強(qiáng)傳輸、接入過程中的控制。

3.1 加強(qiáng)設(shè)備、機(jī)理控制

無線光通信系統(tǒng)安全高度運(yùn)行，需無線光通信發(fā)射機(jī)、傳輸天線、接收機(jī)的聯(lián)合作用，因此，傳輸接入過程中需要對(duì)各個(gè)組成成分進(jìn)行嚴(yán)格控制。其一，控制發(fā)射機(jī)。發(fā)射機(jī)將不同數(shù)據(jù)類型的電信號(hào)轉(zhuǎn)化為光信號(hào)，是光信號(hào)的產(chǎn)生部位，由于光信號(hào)通過大氣傳輸，呈橢圓形光斑，在激光管芯作用下產(chǎn)生，經(jīng)光行為耦合，因此傳輸距離越遠(yuǎn)，其耦合準(zhǔn)值就越高，也是就說耦合準(zhǔn)值、光信號(hào)的傳輸距離兩者存在呈正相關(guān)關(guān)系。由此可見，在設(shè)定耦合準(zhǔn)值時(shí)，必須將光學(xué)耦合效率、準(zhǔn)直后光斑的發(fā)散角值考慮進(jìn)去，避免產(chǎn)生光信號(hào)設(shè)計(jì)不全造成接收性能受限。其二，控制光學(xué)天線。無線光信號(hào)不受光纖、光纜傳輸路徑的制約，在信號(hào)傳輸過程中必定會(huì)產(chǎn)生發(fā)散角，加重了光信號(hào)的損耗，影響了傳輸方向的確定。光學(xué)天線系統(tǒng)多由凸透鏡或是凹面鏡組成，具備聚焦原理，因此，可減少光信號(hào)的散射，進(jìn)而提升光信號(hào)傳播質(zhì)量。要注意，由于光學(xué)天線孔徑大小影響到接收增益，因此，選擇光學(xué)天線時(shí)要遵守實(shí)際情況，并對(duì)聚光斑點(diǎn)尺寸進(jìn)行精準(zhǔn)計(jì)算，以提升光信號(hào)的接收度與接收效率。其三，控制接收機(jī)。光信號(hào)傳輸過程中多會(huì)發(fā)生碼間串?dāng)_現(xiàn)象，且受自然光影響產(chǎn)生噪聲譜的背景光，使得光信號(hào)質(zhì)量降低，從而造成接收機(jī)所接收的光信號(hào)非常微弱；同時(shí)，由于無線光通信的傳輸環(huán)境較為復(fù)雜，可影響光信號(hào)的因素眾多，因此，無線光通信接收機(jī)必須具備靈敏的信號(hào)接收能力、較高抗干擾能力及較強(qiáng)的濾波能力，并能夠大范圍的接收動(dòng)態(tài)信息。

3.2 加強(qiáng)瞄準(zhǔn)研究

為提升激光器的對(duì)準(zhǔn)度，提升通信質(zhì)量，首先必須提升接收機(jī)的信號(hào)接收能力，控制大氣噪聲、大氣顆粒等對(duì)信號(hào)的影響，同時(shí)，還可借助非機(jī)械裝置協(xié)助激光器快速、精確對(duì)準(zhǔn)。

3.3 輔助系統(tǒng)的應(yīng)用

無線光通信輔助系統(tǒng)是提升光通信質(zhì)量的重要條件，其在瞄準(zhǔn)、跟蹤傳輸距離長、光信號(hào)要求高的光信號(hào)方面具有積極作用，有利于光學(xué)天線實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)，因此，無線光通信傳輸、接入時(shí)必須關(guān)注輔助系統(tǒng)的安置。但要注意，由于該系統(tǒng)占據(jù)一定設(shè)備空間，且增加通信系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)投入，因此建議生產(chǎn)商將收發(fā)器與光學(xué)天線聯(lián)于一個(gè)機(jī)器，以降低成本，節(jié)約設(shè)備空間。

3.4 關(guān)注安全操作

光信號(hào)對(duì)人體安全產(chǎn)生重要影響，尤其對(duì)人眼產(chǎn)生危害較大，因此，無線光通信傳輸、接入過程中一定要加強(qiáng)安全操作管理，提示工作者戴好眼罩，做好發(fā)射功率計(jì)算工作，將發(fā)射功率控制在人眼安全功率范圍內(nèi)，以保障人身安全。

4 結(jié)束語

無線光通信作為一種新型寬帶技術(shù)，為用戶提供更便捷、更快速的服務(wù)，而要保證無線光通信的進(jìn)一步發(fā)展，必須集中于無線光通信傳輸與接入研究，進(jìn)一步提升光通信質(zhì)量，促使無線光通信技術(shù)最大程度上發(fā)揮其作用。

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