無線光通信技術研究進展與前景展望

董育其 南京恒電電子有限公司

無線光通信技術研究進展與前景展望

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無線光通信作為一種快捷的寬帶網實現方式，已經逐步成為現實。本文簡單介紹了無線光通信的基本概念、系統的構成、特點和優勢，以及在通信領域的應用及研究情況，同時也分析了其存在的技術問題。

無線光通信 研究進展 展望

1 引言

隨著信息化社會的到來，通信技術也得到了日新月異的發展。在過去的幾年中，人們對傳輸速率的要求越來越高，使用高速率數據傳輸的用戶數量每年都在遞增，光纖通信因為能傳輸高速率的數據，成為廣域通信網的骨干網絡，如今在廣域通信網中80%以上的信息是通過光纖傳輸的。

2 無線光通信系統優勢

2.1 頻帶寬，速率高

理論上，無線光通信的傳輸帶寬與光纖通信的傳輸帶寬相同。光纖通信中的光信號在光纖介質中傳輸，而FSO的光信號在空氣介質中傳輸。目前國外無線光通信系統一般使用1550nm波長（頻率約為1．935×105GHz）頻段，傳輸速率可達10Gbit/s(4×2．5Gbit/s)，即可完成12萬個話路，其傳輸距離可達5km。國內無線光通信系統一般使用850nm波長（頻率約為3．529×105GHz）技術，速率為10Mbit/s～155Mbit/s，傳輸距離可達4km。

2.2 頻譜資源豐富

與微波技術相比，FSO設備多采用紅外光傳輸方式，有非常豐富的頻譜資源，無需向無線電管理部門申請頻率執照和交納頻率占用費，也不會和微波等無線通信系統產生相互干擾。

2.3 適用多種通信協議

無線光通信產品作為一種物理層的傳輸設備，可以用在SDH、ATM、以太網、快速以太網等常見的通信網絡中，并可支持2．5Gbit/s的傳輸速率，適用于傳輸數據、聲音和影像等信息。

2.4 部署鏈路快捷

FSO設備可以直接架設在樓頂，甚至可在水域上部署，能完成地對空、空對空等多種光纖通信無法完成的通信任務，其施工周期較短，可以在數小時內建立起通信鏈路，而建設成本只有地下光纖的五分之一左右。

2.5 傳輸保密性好

無線光通信的安全性是非常顯著的。無線光通信具有很好的方向性和非常窄的波束，因此，對其竊聽和人為干擾幾乎是不可能的。

3 國內外研究現狀

（1）國外：在FSO領域，國外已經開始了將近10年的研究，但是FSO產品真正投入使用也就是最近幾年的事情。在FSO這個領域里，國外幾個大的FSO廠家，包括LightPointe、AirFiber、Canon、Terabeam。

LightPointe將自由空間光學技術用于創造、設計和制造電信公司等級的光傳輸設備，向電信服務商提供比傳統光纜傳輸速度更快、成本更低的高速通訊解決方案。LightPointe的系統以超快的帶寬速度提供安全可靠的無線傳輸，速度最高可達2．5Gbit/s，產品適應性強，可解決城市地區的連接問題。

AirFiber位于美國加洲SanDiego，主要服務于大城市大樓寬帶接入。它的產品稱為OptiMesh，網絡結構為網眼狀拓撲結構，冗余備份短距離622Mbit/s無線光傳輸系統。

Canon主要產品有：CanobeamDT-50，速率從25Mbit/s到 622Mbit/s，可 連 接 FastEthernnet、FDDI、ATM。特點是具有自動跟蹤系統，調整探測器件的位置以檢測激光束的光軸，所以不因建筑物的擺動而使傳輸中斷。同時，鏡頭自動跟蹤特性增加傳輸距離達2km。CanobeamIII：數據速率達到622Mbit/s，有不同的網絡接口，如ATM、FDDI、FastEthernet，并可選擇SNMP的TCP/IP。

TeraBeamInternetSystems產品是基于IP的無光纖點到多點網絡，發送和接收機，固定在辦公室窗戶上小衛星碟。這些衛星碟型天線的波束與安裝在樓內的基站相連。

（2）國內：目前在中國，無線光纖技術基本處于起步階段，有幾家公司在實驗室作出了樣機，但是沒有規模性的生產，主要原因有FSO本身的可靠性問題，一些人對FSO技術存有一定程度的誤解和疑慮；還有一些用戶對FSO技術了解不多。

清華同方推出了面向未來的無線光鏈路的自由空間通信產品OWLinkE100。清華同方在快速追蹤系統具有自動校準功能獲得了專利，其產品還遵循眼睛安全標準。

中科院成都光電技術研究所，開發的產品主要性能參數有傳輸速率：10Mbit/s；工作波長：850nm；通信距離：1~4km；發射功率：3~30mW。

上海光機所承擔的"無線激光通信系統"具有雙向高速傳輸和自動跟蹤功能。其傳輸速率可以達到622Mbit/s，通信距離可以達到2km。自動跟蹤系統采用雙波長同光路接收鏡筒和高靈敏度位敏探測器，實現靈敏的伺服跟蹤。

深圳飛通有限公司開發出的樣機，其速率有155Mbit/s、622Mbit/s以及1．25Gbit/s幾種，通信距離最遠可達4km。

4 展望

FSO目前存在的問題主要集中在下面幾個方面：針對大樓擺動的瞄準問題；大氣中粒子對光線的散射、吸收問題；提高傳輸速率問題。這些問題影響了傳輸的可靠性，所以對這些問題的研究成為FSO的發展方向。

[1]賀民軍，王東寧.寬帶無線光網絡通信技術初步研究[J].信息系統工程，2015，(05)

[2]宗康.無線光載射頻通信系統關鍵技術研究[D].國防科學技術大學，2014.:66.

董育其，1989.11，男，漢，江蘇鹽城人，本科，助理工程師，從事微波射頻電路方面的研究。