无线光通信技术及其应用

王勋

摘 要：无线光通信是一种利用光波作为载波在自由空间中直接进行通信的一种方式，已经逐步成为现实。但由于其技术的限制，比如传输距离较短，受天气影响严重的问题的制约，其发展一直比较缓慢。近年来，随着“最后一公里”对高带宽、低成本接入技术的迫切需求，无线光通信有了新的发展机遇。

关键词：无线光通信；无线光通信技术；技术应用

随着通信技术的不断发展，无线光通信技术成为了一种应用较为广泛的通信技术，且技术方面已经较为成熟，与一般通信技术相比有着抗磁干扰、无需频率许可证、成本较低等特点，但无线光通信技术也不是完美无瑕，在传输距离方面、激光安全问题方面等都存在着不足之处。尽管如此，无线光通信技术还是不断的应用于通信领域，且被逐渐重视。本文通过认识无线光通信，无线光通信的应用场合及问题，客观看待无线光通信的发展前景。

1 认识无线光通信

1、无线光通信技术概念。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，已成为骨干网、城域网的主要传输方式之一；无线光通信又称自由空间光通信（FSO），是光通信和无线通信相结合的产物。它是指以激光波为载体，在真空或大气中传递信息的一种通信技术。

2、无线光通信系统及其组成。无线光通信系统是以大气作为传输媒质来进行光信号的传送的。只要在收发两个端机之间存在无遮挡的视距路径和足够的光发射功率，就可以进行通信。无线光通信系统主要包括发射机、信道和接收机三个部分。在点对点传输的情况下，每一端都设有光发射机和光接收机，可以实现全双工的通信。系统所用的基本技术是光电转换。光发射机的光源受到电信号的调制，通过作为天线的光学望远镜，将光信号通过大气信道传送到接收机望远镜；在接收机中，望远镜收集接收到光信号并将它聚焦在光电检测器中，光电检测器将光信号转换成电信号。由于大气空间对不同光波长信号的透過率有较大的差别，可以选用透过率较好的波段窗口。对基于无线光通信的系统来说，最常用的光学波长是近红外光谱中的850纳米；还有一些基于无线光通信的系统使用1500纳米的波长，可以支持更大的系统功率。

3、无线光通信系统特点分析。1）成本低廉，以大气为传输介质，免去了昂贵的光纤敷设与维护工作；2）无需要频率许可证、频谱资源丰富；3）组网方便灵活；4）数据传输率高，信息容量大；5）抗磁干扰力较强； 6）波束随着传输距离的增加而变宽，超过一定距离后难以准确接收；7）收到天气等因素的影响较大。

2 无线光通信技术的应用场合

无线光通信的主要应用可归结为如下几个方面：

1、在不具备有线接入条件或原带宽不足时提供高效的接入方案。无线光通信可以不必在城市内破坏路面埋线而快速地在楼宇间实现宽带数字通信，也可在不便铺设光缆地区、没有桥梁的大河两岸之间实现宽带数据通信传输。

2、“最后—公里”的接入。无线光通信可以解决综合业务接入的“最后一公里”问题，提高用户接入端的传输容量和速度，能够较好地满足电信网、有线电视网和IP网三网合一对带宽的要求。

3、企业内部网互联。无线光通信提供了临近局域网之间互连互通的选择方案，不仅可以解决局域网内用户接入的高速传输问题，还可方便地实现局域网之间的连接，形成更大范围的城域网和广域网。

4、快速开通业务。无线光通信网络建设迅速、操作简单、灵活性强，可在应急场合快速开通业务，也可作为大型临时活动的通信解决方案。

3 无线光通信应用中的问题

近年来，随着半导体激光器和光电探测器技术的不断发展，空间光通信越来越引起人们的关注，但是无线光通信也面临着挑战，主要表现在：虽然无线光通信网络系统独具魅力，但也存在许多问题。主要有：

1、大气媒介的影响。恶劣的天气情况，会对无线光通信的光信号产生衰耗作用。在天气晴朗的条件下，一般无线光通信系统的最大工作距离是20公里。在大雾或雨天条件下，信号衰减可达到每公里400dB，即无线光通信系统的光信号传输距离不到50m，甚至比无线局域网传输距离还要短。因此，无线光通信的通信距离受大气媒介的影响比较大。

2、传输距离与信号质量的矛盾突出。无线光通信传输距离越大，光束就会越宽，接收端收到的光信号质量越差。目前较远距离的大气激光通信的研究还没有取得突破性进展。

3、激光的安全问题。激光束的安全性是无线光通信系统必须考虑的问题。光信号发射功率必须限制在保证人类眼睛安全的功率范围内，这也限制了无线光通信的通信距离。

4、收发端对准问题。无线光通信是一种视距宽带通信技术，发射机与接收机之间需要严格的视距传输条件才能实现通信。当通信设备安装在高楼的顶部时，在风力的作用下设备会发生摆动，从而造成光路的偏移。目前，偏关法和动态跟踪法可以解决这一问题。

4 无线光通信技术的应用前景

每一项新技术的出现都是伴随着优缺点，但无线光通信的优点更为明显，比如可以用于不便铺设光纤的地方和不适宜使用微波的地方；用户无法在短期内实现光纤接入，而他们却渴望享受宽带接人带来的便利的地方。结合我国现阶段宽带网络的实际情况一许多企业和机构都不具有光纤线路，但又有较高速率的通信需求，无线光通信不失为一种解决“最后—公里”瓶颈问题的有效途径。

无线光通信技术的出现大大拓宽了无线通信的工作频率范围，且隐蔽性强，安全系数高，为广泛应用于局域网互联等通信领域、提供了极大的便利条件。但在其应用过程中也会存在着许多的问题，这些问题的出现影响着无线光通信的发展，但尽管如此，无线光通信技术也发展越来越快，相信在不久的将来无线光通信将会产生巨大的效益。

参考文献

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