浅谈无线光通信技术的发展

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇浅谈无线光通信技术的发展范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

摘要：现如今，人们的生活伴随着信息化的发展而日新月异，在光通信方面，人们对传输的速度的要求愈来愈高，高速率数据的使用量更是在大幅度的增加。正是由于光纤通讯的这一特点，使之成为了广域通信网中的中坚力量。在当今社会的广域通信网络中，约八成以上的信息是通过光纤通信来传递的。从这些信息来看，光纤通信百利而无一害。但是凡事有利必有弊，从光纤网络到用户之间的门户地区，假如架设光缆将产生巨大的浪费且费时费力。那该如何是好呢？笔者将通过无线光纤通信技术的实施来解决这个问题。

关键词：FSO技术；光纤；成本节约

光通信分为有限光通信和无线光通信两种，有线光通信即光纤通信，已经成为广域网，城域网的主要传输方式之一。无线光通信又称为自由空间光通信。（FSOfreespaceopticalcommunication）。FSO技术以激光为载体，用点对点或者点对多点的方式来实现连接。

一、无线光通信的简介。

光通信的出现其实比无线电通信还要早一些。波波夫发送与接收第一封无线电报是在1896年。但是已发明电话而著名的，家喻户晓的贝尔，在1876年发明电话之后，就想到了利用光来通电话的问题。1880年，他利用太阳光作为光源，用硒晶体（为一种链状自然金属单质矿物、三方晶系，空间群为93.21，晶体沿Z轴延长呈针状、柱状、灰色、条痕红色，解理平行三组完全，晶体易弯曲，具挠性。莫氏硬度2.25～3。密度4.8克/立方厘米，为硒化物的风化产物，由硒铅矿变来，常与褐铁矿共生。）作为光的接收器件，成功的完成了光电话的试验。而通话的最长距离已经达到了213米。在笔者看来，在贝尔毕生的发明中，光电话应该当之无愧为最伟大的发明。

无线光通信的系统组成可如图所示

如图可以看出，一个无线光通信系统包括三个基本的组成部分，发射机，信道和接收机。FSO系统的传播介质是大气，它是凭借大气进行光的信号传播。所以，只要在发射机和接收机之间存在足够的光发射功率，并且存在无遮挡的视距路径，就可以完成FSO的通信了。

对于一个无线光通信的系统来说，最经常使用的光学波长为近红外光谱―850nm，如若要支持更大的系统功率的话，也可以使用红外光谱―1500nm的波长。在FSO点对点的传输过程中，发射机和接收机的设置都是双向的，即每一端都可发射光信号和接受光信号。以便于实现双边通信。而FSO所采用基本技术则是光电的转换（photovoltaicconversion），光电转换过程的原理是光子将能量传递给电子使其运动从而形成电流。这一过程有两种解决途径，最常见的一种是使用以硅为主要材料的固体装置，另一种则是使用光敏染料分子来捕获光子的能量。染料分子吸收光子能量后将使半导体中的带负电的电子和带正电的空穴分离。

二、FSO系统的一些关键技术。

FSO的关键技术主要包括：高功率激光光源技术，光收发天线和精密可靠的光束控制技术，大气信道的研究，高灵敏度的信号探测和处理技术，高精度的捕获、跟踪和瞄准（ATP）技术等。

高功率激光器的选择是FSO技术中十分重要的一环，激光器是用来产生激光信号，并形成光束射向空间。激光器的好坏直对通信质量及通信距离有着十分重要的影响，对系统整体性能影响更大，因而对它的选择是一个重点。空间光通信的传输距离长，空间损耗大，因此激光器输出功率大，调制速率高是对光发射器的一个重要要求。

一般用于空间通信的激光器有三类，其中的.二氧化碳激光器。，输出功率最大（>10kw），输出波长有10.6m、9.6m，但缺点是体积较大，寿命较短，因为它只适合于卫星与地面间的通信而不适合FSO系统的运用。

快速、精确的捕获、跟踪和瞄准（ATP）技术，是保证实现空间远距离光通信的必要核心技术。该系统的组成包括两个部分：捕获（粗跟踪）系统。“它比较适合在较为宽广的范围内捕获目标，捕获范围约达±1°～±20°或更大。通常采用CCD阵列来实现，并常与带通光滤波器、信号实时处理的伺服执行机构共同完成粗跟踪，即目标的捕获。捕获的视场角为几mrad，灵敏度约为10pW，跟踪精度为几十mrad；”跟踪、瞄准（精跟踪）系统。该系统是在最终完成目标捕获后，对相应目标进行瞄准和实时跟踪。通常采用四象限红外探测器（QD）或Q-APD高灵敏度位置传感器来实现，并配以相应伺服控制系统。精跟踪要求视场角为几百ad，跟踪精度为几rad，跟踪灵敏度大约为几nW。

大气信道：对于大气对激光通信信号的干扰的分析比比较有局限性，目前仅存在于大气的吸收和散射等，很少涉及到大气湍流所引起的一系列问题比如闪烁、光束漂移、扩展以及大气色散等。其实这些因素都直接影响着接收端信号的信噪比，进而影响系统的误码率和通信距离、通信带宽。因此，笔者认为有必要在这方面进行更加深入的探讨，并合理提出以上问题的解决方案。例如，采用自适应光学技术就是一个非常不错的研究方向。

三、FSO系统的优点与不足。

FSO系统是不需要向无线管理委员会申请频率执照的，所有比其他的技术都要便捷很多，而且该系统所使用的机型小巧，容易架设。能够很便捷的解决宽带接入的问题，不失为一种省钱省时省力的好方法。

1.FSO系统的频带很宽，速率很高。这是由于FSO系统的传输介质与其他的不同，它是以空气为传输介质的，所以所产生的阻碍会相对于光纤传输会更小，在相同的带宽之下，有着更大的优势。

2.FSO系统适合多种通信协议，在之前的通信系统中，一个普遍的比较麻烦的问题就是依赖与某种协议，但是FSO系统完全突破了这一限制，在现今通用的通信网络中，比如以太网，ATM等，都支持FSO的传输速率。

因此又节约了一大批的资源成本。

3.FSO系统的搭建相当方便，不论是在江河海滩上，还是办公大楼，屋顶上均能方便的架设，除了能实行地面架设以外，更不可思议的是可以直接进行空间架设。并且架设时间相当短，一般几个小时之内便可以完成，大大节约了人力资源成本。

4.FSO系统的安全性能高，由于该系统具有非常窄的波束以及良好的方向性，因此很难以扰或者窃听。同时，相对于价格昂贵的光纤网络来说，FSO系统的成本很低，大概只有光纤系统的百分之二十的成本。

此外，FSO系统在很多方面都可以得到合理的运用，比如可以用于军事设施或者国家保密部门的内部系统，用于施工难度高，技术难度大的省市或者边远地区，还可以作为防止光纤通信服务以外中断的后备计划，以及用于公司内部，家庭内部的局域网的连接。

当然，任何的网络通信系统都是有自身的缺点和不足的，FSO作为一种通信技术，自然界对其影响还是很大的。因为激光对位置的精准度要求很高，如果由于大自然的风，雨，雷等原因而造成了激光发射器或者接收器位置的稍微偏离，便会影响光信号的对准与接收。除了恶劣的天气，空气质量也是影响其工作的因素之一，空气中的散射粒子同样的会使发出的光信号产生偏差，所以FSO系统对于空气质量也是有一定的要求的。

由于FSO系统多半是用于短距离的传输，因此长距离传输也就成为了它的弱点。这使得该系统的运用范围变得很窄。同时，由于是采用激光技术，对人体的安全也是不容忽视的因素之一。

中国的FSO技术引进时间比较晚，所以无线光技术到目前为止仍然处于研究起步的阶段，尚未投入到大规模的使用和生产。少数的几家公司率先实验制制作出了成品，但是也还没有投入到生产。究其主要的原因，还是对该技术存在着技术拿捏上的不足以及对其可靠性有所怀疑，因而不敢进行大规模的使用。但是，在笔者看来，无线光通信在国外已经有了良好的发展，说明其大规模的使用已经成为了必然的趋势。它的便捷性，快速性以及对成本的要求较低，使得其成为了不可代替的一种通信技术手段。笔者相信，经过广泛的研究和对突出问题的解决，FSO技术将在国内有着非常大的发展前景。（作者单位：华中科技大学文华学院）

参考文献：

[1]辛化梅、李忠，论光纤通信技术的现状及发展[J].山东师范大学学报（自然科学版），2003，（04）。

[2]毛谦，我国光纤通信技术发展的现状和前景[J].电信科学，2006，（8）.。

[3]王磊、裴丽，光纤通信的发展现状和未来[J].中国科技信息，2006，（4）。