淺析無線光通信傳輸與接入

趙建鋒

【摘要】 科技發(fā)展使得通信技術(shù)不斷得到提升，在加入世貿(mào)組織之后，我國的通信行業(yè)得到了長遠(yuǎn)的發(fā)展，通信技術(shù)不但具有更高的系統(tǒng)承載力，在傳輸速率方面也有了非常顯著的提升。我國的通信網(wǎng)絡(luò)主要為廣域光纖，骨干網(wǎng)及用戶之間依然存在著“最后一公里”的難題。無線光通信正好可以解決這一問題，避免時(shí)間與金錢上的浪費(fèi)。本文對(duì)無線光通信的傳輸與接入進(jìn)行探討。

【關(guān)鍵詞】 傳輸 接入 無線光通信 光纖 最后一公里

以光的傳輸作為基本形式，借助激光光束這一載體來儲(chǔ)存并傳遞信息的通信方式即為無線激光通信，又叫無線光通信。鑒于激光光束具有自由空間特性，無線光通信將空氣作為載體，將激光作為介質(zhì)，來實(shí)現(xiàn)一對(duì)一或一對(duì)多的信息連接。如何實(shí)現(xiàn)無線光通信的最優(yōu)傳輸與接入，節(jié)省因“最后一公里”導(dǎo)致的時(shí)間金錢的浪費(fèi)，是當(dāng)前通信行業(yè)工作者需要深入思考的問題。

一、無線光通信技術(shù)

1、原理。無線光通信中的光信號(hào)主要借助空氣這一媒介進(jìn)行傳輸，該通信體系必須具有完備的系統(tǒng)設(shè)備，如發(fā)射機(jī)、激光源、摻餌光纖放大器、接收光學(xué)系統(tǒng)以及接收機(jī)等。配以足夠大的發(fā)射功率、足夠廣闊的傳播路徑與視距，即可實(shí)現(xiàn)發(fā)射機(jī)與接收機(jī)之前的信息傳輸。點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信便是借助這樣的原理來實(shí)現(xiàn)的，發(fā)射機(jī)與接收機(jī)結(jié)合望遠(yuǎn)物鏡進(jìn)行了全雙工通信。無線光通信技術(shù)的基本技術(shù)之一是光電轉(zhuǎn)換技術(shù)，在光電轉(zhuǎn)換時(shí)，為避免所發(fā)出的信號(hào)被電信號(hào)干擾，可以借助天線中的反光學(xué)系統(tǒng)把光電信號(hào)直接加載到接收端的望遠(yuǎn)鏡上，然后再匯聚到光電檢測(cè)器件進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，最后得出所需的電信號(hào)。2、優(yōu)越性。光通信網(wǎng)絡(luò)由無線光與有線光兩部分組成，眾所周知的城域網(wǎng)或廣域網(wǎng)就是有線光通信網(wǎng)絡(luò)。有線光通信需要鋪設(shè)光纜，但由于成本問題，一般僅有骨干網(wǎng)為光纖，骨干網(wǎng)與用戶之間的“一公里”通常是普通網(wǎng)線，這就使得通信速度大打折扣。因此，無線光通信傳輸速率高、經(jīng)濟(jì)快捷、安全性高、性能穩(wěn)固，這使其得以廣泛應(yīng)用，具有非常好的市場(chǎng)前景。

二、信號(hào)的傳輸與接入

1、方式。有線光的寬帶傳輸同無線光的信號(hào)傳輸基本相同，區(qū)別僅在于介質(zhì)的不同，前者為光線，后者為空氣。無線光的最高傳輸速率高達(dá)2.6B/s，最遠(yuǎn)傳輸距離為4000米。空氣傳輸?shù)膬?yōu)越特性使得無線光通信不必借助任何協(xié)議即可實(shí)現(xiàn)物理層的傳輸。極窄的波速、極強(qiáng)的方向性以及極高的安全性使得無線光通信只要滿足一定的通信范圍即可實(shí)現(xiàn)接收機(jī)與發(fā)射機(jī)之間的準(zhǔn)確接收。當(dāng)然，現(xiàn)階段能保證信號(hào)質(zhì)量的傳輸距離僅有1000米，且對(duì)氣象條件也有較高要求。

2、問題。首先，大氣環(huán)境對(duì)無線光通信的信號(hào)傳輸有非常大的影響，大氣環(huán)境變化會(huì)使得氣象出現(xiàn)強(qiáng)烈波動(dòng)，從而使信號(hào)傳輸受到阻礙、發(fā)生中斷或丟失數(shù)據(jù)。比如，大霧天氣信號(hào)發(fā)出后會(huì)出現(xiàn)散射情況，雨雪天氣則會(huì)削減光信號(hào)強(qiáng)度。其次，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)難以準(zhǔn)確接入。作為視距寬帶通信產(chǎn)物，無線光的通信前提是具備可靠的視線傳播條件。受設(shè)備位置影響，若周邊有高層建筑或山區(qū)影響，再加上強(qiáng)風(fēng)與地動(dòng)等外力影響，設(shè)備或視距受限，或放置不穩(wěn)，就會(huì)使激光器難以對(duì)準(zhǔn)，從而影響接入的準(zhǔn)確性。最后，無線光通信還可能出現(xiàn)安全隱患?，F(xiàn)階段無線光通信在頻譜方面沒有許可證，設(shè)計(jì)師或操作者無相關(guān)文件指導(dǎo)，在運(yùn)行設(shè)備的過程中就會(huì)有安全隱患，如操作者裸視激光造成眼睛受傷，從而引發(fā)安全事故。

3、方法。首先，要加強(qiáng)對(duì)準(zhǔn)確性的研究。如加強(qiáng)接收機(jī)對(duì)信號(hào)的敏感性，使其接受能力大大提高，降低大氣中顆粒物對(duì)信號(hào)的阻礙與干擾作用。然后借助一些非機(jī)械裝置來保證接收機(jī)與發(fā)射機(jī)之間能夠精確對(duì)準(zhǔn)。此外，還可以借助輔助系統(tǒng)，來提高無線光通信的跟蹤傳輸距離以及瞄準(zhǔn)率，借助該系統(tǒng)，甚至可以令光學(xué)天線達(dá)到自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)的目的。鑒于該系統(tǒng)需要占用空間、增加投入，因此可以將天線與收發(fā)器合為一體，既能節(jié)省空間，還能降低成本。其次，要注意操作的安全性。無線光通信借助激光光束進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，對(duì)人眼危害嚴(yán)重。在操作時(shí)，必須加強(qiáng)安全保護(hù)，如佩戴專用眼罩，設(shè)置人眼安全范圍內(nèi)的功率，來保障操作者的人身安全，避免安全事故發(fā)生。最后，要加強(qiáng)對(duì)設(shè)備的控制。光信號(hào)從激光管芯發(fā)出后通過耦合進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸。傳輸距離與耦合準(zhǔn)值為正相關(guān)的關(guān)系，因此發(fā)射機(jī)要設(shè)置好耦合準(zhǔn)值，并科學(xué)計(jì)算耦合效率、光斑發(fā)散角值，以此來提高對(duì)光信號(hào)的接受。光學(xué)天線多含凸透鏡或凹面鏡，借助聚焦原理可以降低光信號(hào)的散射率，提高信號(hào)傳輸質(zhì)量。因此必須精確計(jì)算聚光斑點(diǎn)的大小。信號(hào)傳輸時(shí)還可能出現(xiàn)碼間串?dāng)_問題，因此必須加強(qiáng)接收機(jī)的敏感性、濾波能力和抗干擾能力。

結(jié)語：作為一種方便快捷的新型通信方式，無線光系統(tǒng)有著非常鮮明的優(yōu)勢(shì)，這是光纖與微波傳輸所無法比擬的。但其仍存在著一定的缺點(diǎn)，亟需在未來通過各種科學(xué)技術(shù)來有效彌補(bǔ)。

參 考 文 獻(xiàn)

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