無線光通信(FSO)技術(shù)是什么意思

FSO是光通信和無線通信結(jié)合的產(chǎn)物，是用小功率紅外激光束在大氣中傳送光信號的通信系統(tǒng)，也可以理解為是以大氣為介質(zhì)的激光通信系統(tǒng)。

FSO有兩種工作波長：850納米和1550納米。850納米的設(shè)備相對便宜，一般應(yīng)用于傳輸距離不太遠(yuǎn)的場合。1550納米波長的設(shè)備價(jià)格要高一些，但在功率、傳輸距離和視覺安全方面有更好的表現(xiàn)。1550納米的紅外光波大部分都被角膜吸收，照射不到視網(wǎng)膜，因此，相關(guān)安全規(guī)定允許1550納米波長設(shè)備的功率可以比850納米的設(shè)備高兩個(gè)等級。功率的增大，有利于增大傳輸距離和在一定程度上抵消惡劣氣候給傳輸帶來的影響。FSO和光纖通信一樣，具有頻帶寬的優(yōu)勢，能支持155Mbps～10Gbps的傳輸速率，傳輸距離可達(dá)2～4公里，但通常在1公里有穩(wěn)定的傳輸效果。

點(diǎn)對點(diǎn)的無線通信在技術(shù)上說起來容易，真用起來挺麻煩的。最大的麻煩就是要到無線電管理部門辦理許可證，辦不辦下來是個(gè)問題，真辦下來了，還要交一大筆頻譜占用費(fèi)。無線光通信（Free Space Optical，F(xiàn)SO）則省卻了這一系列的麻煩。它用光代替無線電波在空間中傳輸信號，單束光的帶寬比整個(gè)無線波譜都寬，信號間無干擾，保密性強(qiáng)，也無需到無線電管理部門辦許可證。
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???? 代替光纖連接企業(yè)網(wǎng)
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???? FSO通信設(shè)備最初是無線設(shè)備生產(chǎn)商為寬帶服務(wù)運(yùn)營商開發(fā)的一種在不易進(jìn)行光纖布線的地段代替光纖設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)連接方案，沒想到被很多企業(yè)用戶看好，紛紛用在了企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)的互聯(lián)建設(shè)上，這實(shí)在出乎設(shè)備生產(chǎn)商的意料。企業(yè)看好FSO的理由有三點(diǎn)：一是綜合成本低，用它可以省去租用專線和鋪設(shè)光纖的一大筆費(fèi)用；二是通信質(zhì)量好，無線光通信是一種本地環(huán)路技術(shù)，最低速度為45Mbps（相當(dāng)于T3線路），最高為2.5Gbps（相當(dāng)于OC-48線路）；三是運(yùn)營商級的通信質(zhì)量足以滿足企業(yè)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的各種要求。目前，很多企業(yè)把FSO網(wǎng)絡(luò)與光纖網(wǎng)、微波網(wǎng)和高頻段無線網(wǎng)結(jié)合起來使用，發(fā)揮各自的優(yōu)點(diǎn)，彌補(bǔ)彼此的不足。
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???? FSO不用激光而是采用紅外光作為傳輸媒質(zhì)，當(dāng)收發(fā)器架設(shè)在大樓間時(shí)，不至于對人們的正常工作和生活造成影響。FSO通信系統(tǒng)隨著通信距離的增加信號功率會(huì)不斷衰減，但通信速率卻不受影響。如果在某段距離內(nèi)，F(xiàn)SO通信設(shè)備能正常工作在10Mbps的速率上，那么它在10Gbps甚至10Tbps的速率上也能很好地工作。要保證FSO設(shè)備高速穩(wěn)定地工作，往往要在光纖設(shè)備端增大光功率，而不是再生新的信號，這樣，就可以充分利用DWDM以及其它常規(guī)光纖通信設(shè)備的功能。LightPointe公司就推出了基于這個(gè)原理的新產(chǎn)品。LightPointe的系統(tǒng)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(dá)2.5Gbps，產(chǎn)品適應(yīng)性強(qiáng)，不依賴于通信協(xié)議，可解決城市地區(qū)的連接問題，而且可提供電信公司等級的網(wǎng)絡(luò)可用性。
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???? 影響FSO效率的因素
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???? 距離對FSO通信的影響主要表現(xiàn)在可靠性上。衡量可靠性有個(gè)指標(biāo)叫LINK MARGIN，單位為dB，其意義為FSO設(shè)備正常工作所允許的最大功率損耗。一個(gè)典型的FSO系統(tǒng)的LINK MARGIN值為20dB，在天氣晴好的條件下，每公里光信號的功率損耗大約為1dB，所以，無線光通信系統(tǒng)的最大工作距離就是20公里。FSO采用的紅外光在空氣中傳播時(shí)易受各種氣候因素的影響，如雨、強(qiáng)烈日光引起的光的散射和霧。在大霧天氣下，信號衰減可達(dá)到每公里400dB，這使FSO系統(tǒng)的有效工作距離不到50米，比無線LAN還要短。陽光強(qiáng)烈照射下，空氣溫度和密度不均產(chǎn)生的光的散射現(xiàn)象也會(huì)使光信號衰減。影響可靠性的另一個(gè)因素是光束聚焦的準(zhǔn)確性。有的系統(tǒng)采用精密的跟蹤系統(tǒng)，消除接收器的微小偏移對精確聚焦的影響，還有的系統(tǒng)以一定的偏移角度發(fā)射光束，不但能消除接收器位移帶來的聚焦不準(zhǔn)問題，還能應(yīng)付鳥或樹葉對光束的短暫遮擋。
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???? 其他無線方式做補(bǔ)充
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???? 為克服惡劣天氣對光傳播的影響，不少公司都提出了各具特色的設(shè)想和產(chǎn)品，做得最好的能將LINK MARGIN值提高到40dB。Attochron公司已經(jīng)做出了對付大霧的產(chǎn)品。但是從技術(shù)上說，對付大霧的最佳方案還是無線電波。無線電波的頻率比光低很多，可以輕松穿過濃霧；但在普通的無線頻譜內(nèi)，不可避免地又會(huì)遇到普通無線電技術(shù)所無法回避的一系列麻煩。因此，專家們打起了傳統(tǒng)無線頻譜之外的無線頻譜的主意。目前，還未被開發(fā)利用的頻譜基本集中在T-RAY頻段，這一頻段與紅外光極其接近。工作在這一頻段的FSO設(shè)備可以將無線電波和可見光的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來，在濃霧天氣中也可以高速傳輸數(shù)據(jù)。目前，T-RAY頻段的光通信設(shè)備還在研制階段。同時(shí)，另一類工作在高頻段的無線通信設(shè)備已經(jīng)面世。2001年，F(xiàn)CC公布了無需辦理許可證的W頻段，該頻段下起59GHz、上至64GHz，足有5GHz的帶寬，是所有廣播、手機(jī)、WLAN帶寬總和的好幾倍。工作在W頻段的微波通信設(shè)備通過高效的調(diào)制技術(shù)能使數(shù)據(jù)傳輸速率高達(dá)1.25Gbps，F(xiàn)CC的專家估計(jì)，這類設(shè)備的最高數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)100Gbps。Harmonix公司已經(jīng)推出了最高傳輸速度為1.25Gbps的W頻段產(chǎn)品。
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???? W頻段微波設(shè)備也有其弱點(diǎn)：大霧奈何不了它，但雨天對它則有很明顯的影響。因此，在部署這類設(shè)備前，要分析當(dāng)?shù)亟涤甑哪昶骄植家?guī)律。FCC將北美劃分成許多降雨帶，對于W頻段無線設(shè)備而言，每個(gè)降雨帶的信號傳輸距離和可靠性都不相同，同一套設(shè)備在弗吉尼亞有99.9999%的接通率，而在佛羅里達(dá)則可能只有99.99%。顯而易見，在終年無雨的地區(qū)，W頻段設(shè)備是最佳選擇，在常年沒有霧的地區(qū)，用FSO最合適。除此之外，把二種設(shè)備結(jié)合起來使用是最現(xiàn)實(shí)的選擇。
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???? 現(xiàn)在，已有廠商推出了結(jié)合FSO技術(shù)和W頻段無線技術(shù)的復(fù)合型產(chǎn)品，在極端天氣出現(xiàn)時(shí)，設(shè)備可自動(dòng)在FSO和W頻段模式間切換。在一般天氣里，兩類設(shè)備同時(shí)運(yùn)行，其中一臺(tái)作為冗余備份，這一方面可將可靠性從單臺(tái)的99%提高到99.99%，另一方面還可防止意外的光線遮擋。綜合W頻段無線技術(shù)和FSO技術(shù)的復(fù)合型設(shè)備現(xiàn)在還比較昂貴，但不久價(jià)格會(huì)有大幅下降。專家介紹，要把在寬帶建設(shè)大潮中鋪設(shè)的光纖資源充分利用起來，W頻段無線技術(shù)和FSO依然是最佳的選擇。據(jù)RHK分析公司的統(tǒng)計(jì)，在美國，只有5%的公司擁有光纖網(wǎng)絡(luò)，而其中的75%的公司網(wǎng)絡(luò)與光纖骨干網(wǎng)的距離在1英里之內(nèi)。FSO和W頻段無線技術(shù)既可以將本地光纖網(wǎng)進(jìn)行互聯(lián)，同時(shí)也可作為寬帶接入網(wǎng)。
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???? 寬帶應(yīng)用熱的姍姍來遲使很多無線設(shè)備供應(yīng)商的日子很不好過，但無線光通信設(shè)備的發(fā)展一直呈穩(wěn)健之勢。據(jù)技術(shù)與市場研究公司Strategies估計(jì)，2001年無線光設(shè)備的研發(fā)總投資達(dá)10億美元，比2000年增長了60%。除了企業(yè)應(yīng)用，無線光網(wǎng)還可用來連接3G網(wǎng)絡(luò)的基站，這樣，F(xiàn)SO的應(yīng)用前景將更加廣闊。