無(wú)線光通信技術(shù)的應(yīng)用

從古人的烽火臺(tái)傳遞信息到現(xiàn)在的SONET/SDH，以及到將來的光孤子通信和全光通信，人類的光通信歷史可謂淵遠(yuǎn)流長(zhǎng)。但無(wú)線光通信技術(shù)作為一種光通信技術(shù)，卻只有三十多年的研究歷史。初期，由于光學(xué)器件制造成本較高，無(wú)線光通信的研究?jī)H限于星際通信和國(guó)防通信領(lǐng)域。近年來，由于光通信器件制造技術(shù)的飛速發(fā)展，使無(wú)線光通信設(shè)備的制造成本大大下降，人們才又逐漸開始了無(wú)線光通信的民用研究。

　　無(wú)線光通信在業(yè)內(nèi)被稱為 Free Space Optical (FSO)，顧名思義，F(xiàn)SO是一種無(wú)需光纖的通信手段，它是現(xiàn)代的有利補(bǔ)充，具有以下特點(diǎn)：

　　＊ 快速鏈路部署。由于無(wú)需埋設(shè)光纖，施工周期大大縮減，通常只需要幾個(gè)小時(shí)便可以完工。這對(duì)于電信運(yùn)營(yíng)商來講，無(wú)疑是快速搶占市場(chǎng)的最佳選擇。

　?。獡碛泄饫w傳輸?shù)男阅堋＠碚撋?，無(wú)線光通信的傳輸帶寬與光纖通信的傳輸帶寬相同。只是光纖通信中的光信號(hào)在光纖介質(zhì)中傳輸，無(wú)線光通信的光信號(hào)在空氣介質(zhì)中傳輸。因此也有人把無(wú)線光通信技術(shù)稱為虛擬光纖通信技術(shù)。

　?。獰o(wú)線光通信產(chǎn)品作為一種物理層的傳輸設(shè)備，可以不依賴于任何協(xié)議。

　?。c微波相比，無(wú)線光通信產(chǎn)品不需要申請(qǐng)頻率使用權(quán)。目前世界各廠商提供的設(shè)備多工作于紅外頻帶，該頻帶有相當(dāng)豐富的頻譜資源，且在全世界范圍內(nèi)均不受管制，這為無(wú)線光通信技術(shù)的靈活應(yīng)用提供了有利條件。

　　＊傳輸保密性好。因?yàn)樗牟ㄊ苷?，是不可見的，很難在空中發(fā)現(xiàn)一條業(yè)務(wù)鏈路。同時(shí)，這些波束又非常定向，是對(duì)準(zhǔn)某一接收機(jī)的，如想截接，就需要用另一部接收機(jī)在視距內(nèi)對(duì)準(zhǔn)發(fā)射機(jī)，還需要知道如何接收信號(hào)，這是很難做到的。即使被截接，用戶也會(huì)發(fā)現(xiàn)，因?yàn)殒溌繁恢袛嗔?。因此，F(xiàn)SO比通常的無(wú)線系統(tǒng)安全得多。

一 無(wú)線光通信在局域網(wǎng)連接中的應(yīng)用

圖1：局域網(wǎng)的延伸

　　在校園網(wǎng)、小區(qū)網(wǎng)或大企業(yè)的內(nèi)部網(wǎng)建設(shè)中，經(jīng)常會(huì)碰到這樣一種情況：馬路對(duì)面的新建大樓急需接通，可挖路許可權(quán)卻遲遲不能得到批準(zhǔn)或者根本就無(wú)法取到。這時(shí)候無(wú)線光通信技術(shù)便可以大顯身手。如圖1所示。其中，SNMP（簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)管理器為可選項(xiàng)）。無(wú)線光通信設(shè)備配備標(biāo)準(zhǔn)RJ45接口或光接口，且對(duì)協(xié)議透明，可以非常方便的完成局域網(wǎng)的連接。

　　美國(guó)LightPointe公司針對(duì)于不同的應(yīng)用場(chǎng)合，開發(fā)了三種系列的產(chǎn)品，可用于不同的網(wǎng)絡(luò)層次中： FlightLite及FlightPath系列帶寬從10M-1.25Gb/p，可以解決Access Layer(接入層)的應(yīng)用，例如，當(dāng)一個(gè)小區(qū)的一處居民樓離控制中心較遠(yuǎn)這時(shí)采用無(wú)線光通信的接入方案能很好的解決該處居民樓的聯(lián)網(wǎng)問題。 FlightSpectrum產(chǎn)品系列可解決 Core Layer(核心層)的應(yīng)用。通常情況下核心層要保證數(shù)據(jù)通信的快速，所以需要較高的帶寬，F(xiàn)lightSpectrum 產(chǎn)品系列產(chǎn)品很好的解決了相距較遠(yuǎn)（1-4KM）較高帶寬（155M-2.5G）要求的應(yīng)用。

二 無(wú)線光通信在城域、邊緣網(wǎng)建設(shè)中的應(yīng)用

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圖2：城域網(wǎng)的建設(shè)及擴(kuò)展

　　隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速進(jìn)步，城市建設(shè)的步伐和力度也在不斷加大，城市的覆蓋面積也在不斷增加。早在幾年前，各大運(yùn)營(yíng)商在搶占通信市場(chǎng)的時(shí)候，紛紛著手建設(shè)自己的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施。目前，城域網(wǎng)的建設(shè)可謂日新月異，通信帶寬可達(dá)10G，已基本上能夠滿足數(shù)據(jù)通信的需求。隨著城市的發(fā)展，以往的郊區(qū)也逐漸被納入到城市中心來，如何高效、低成本的實(shí)現(xiàn)城域網(wǎng)的擴(kuò)展，快速占領(lǐng)新市場(chǎng)，越來越成為各大電信運(yùn)營(yíng)商關(guān)注的問題。圖2所示為一種采用無(wú)線光通信技術(shù)的解決方案。在這種方案中，無(wú)線光通信技術(shù)集中展現(xiàn)了高帶寬的魅力，這種連接方式可以滿足城市邊緣網(wǎng)通信中對(duì)數(shù)據(jù)通信帶寬的需求。因?yàn)樗哂薪ㄔO(shè)周期短，投入小的特點(diǎn)，已被歐美一些電信運(yùn)營(yíng)商采用。

三 無(wú)線光通信在最后一公里接入中的應(yīng)用=_blank>
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圖3：光纖到樓

　　由于接入Internet 的需求不斷的增長(zhǎng)，越來越多的公司，團(tuán)體，個(gè)人要求加入Internet但由于各種實(shí)際原因例如公路開挖，敏感地區(qū)對(duì)微波使用的限制，很多接入沒有方案解決，無(wú)線光通信輸入的誕生為運(yùn)營(yíng)商搶占市場(chǎng)提供了一種可行的解決方案。

四 無(wú)線光通信在移動(dòng)通信中的應(yīng)用

　　移動(dòng)通信是當(dāng)今通信領(lǐng)域內(nèi)最為活躍、發(fā)展最為迅速的領(lǐng)域之一，也是將來對(duì)人類生活和社會(huì)發(fā)展有重大影響的科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域之一。自從1981年第一代的以FDMA技術(shù)為基礎(chǔ)的模擬通信系統(tǒng)建立使用以來，移動(dòng)通信技術(shù)組建演變?yōu)橐訲DMA技術(shù)為基礎(chǔ)的第二代數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信。目前，隨著移動(dòng)電話用戶的迅猛增長(zhǎng)和移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的推廣，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)需要具有更高的帶寬和容量?，F(xiàn)有的第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)已不能滿足這一要求，從而使3G(第三代移動(dòng)通信技術(shù))成為當(dāng)今電信業(yè)的熱點(diǎn)。如何充分地利用現(xiàn)有資源，在最低投入、最快速度的情況下實(shí)現(xiàn)從現(xiàn)有的第二代網(wǎng)絡(luò)(2G)向第三代網(wǎng)絡(luò)(3G)平化過渡，成為移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商最為關(guān)注的問題。

　　無(wú)線光通信技術(shù)作為一種接入技術(shù)，因?yàn)槠渥陨淼奶攸c(diǎn)和在施工、帶寬、成本等方面的優(yōu)點(diǎn)，已逐漸成為各大運(yùn)營(yíng)商的首選方案之一。下面詳細(xì)介紹無(wú)線通信技術(shù)在移動(dòng)網(wǎng)建設(shè)中的應(yīng)用。=_blank>
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圖4 無(wú)線光通信技術(shù)在2G網(wǎng)中的應(yīng)用

　　圖4所示為一種采用無(wú)線光通信技術(shù)連接的2G移動(dòng)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)圖。主干網(wǎng)到距離最近的天線之間采用光纖連接，經(jīng)N′E1接口轉(zhuǎn)換器后，由無(wú)線光通信設(shè)備再連接到其它天線，所有的天線可以共用一個(gè)基站，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

* 省卻基站到天線之間的鏈路鋪設(shè)，縮短了施工時(shí)間和施工費(fèi)用

* 可以多個(gè)天線共用一個(gè)基站，減少了基站數(shù)目

* 大大減少了基站與中心節(jié)點(diǎn)之間的光纖鋪設(shè)費(fèi)用

*無(wú)線光通信技術(shù)采用紅外激光傳輸，相鄰設(shè)備之間不會(huì)產(chǎn)生干擾。

　　如圖5 所示為目前2G網(wǎng)的微蜂窩結(jié)構(gòu)。按照理想情況，蜂窩小區(qū)的天線應(yīng)架設(shè)在蜂窩小區(qū)的中心，這樣才能保證對(duì)小區(qū)內(nèi)的用戶提供最佳服務(wù)，也使相鄰小區(qū)間的發(fā)射干擾降為最小，如圖5（a）所示。但在網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際建設(shè)過程中，由于建筑或其它地理?xiàng)l件原因，基站和天線無(wú)法架設(shè)在小區(qū)中心位置，因?yàn)椴季€的原因，也無(wú)法將基站與天線分開，天線往往與理想位置間有一定的偏差，如圖5(b)。2G網(wǎng)中，該偏差相對(duì)于微蜂窩直徑較小，造成的影響并不十分明顯。在2G網(wǎng)向3G網(wǎng)過渡的過程中，微蜂窩的設(shè)計(jì)直徑變小，網(wǎng)格結(jié)構(gòu)變細(xì)（根據(jù)業(yè)務(wù)量的多少，微微蜂窩的半徑可能會(huì)小到500米）。這時(shí)天線的偏離便會(huì)對(duì)通信質(zhì)量造成較大的影響。無(wú)線光通信技術(shù)的引入為解決這一問題帶來了方便。如圖5（c）所示，由于基站和天線之間采用無(wú)線光通信設(shè)備連接，基站位置可保持不變，而將天線移動(dòng)到網(wǎng)格中心。運(yùn)營(yíng)商只需作很小的投入便可以完成天線的架設(shè)。=_blank>
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圖5微蜂窩結(jié)構(gòu)的天線架設(shè)

　　實(shí)際上，無(wú)線光通信技術(shù)作為一種寬帶接入技術(shù)，在目前的通信市場(chǎng)中有極為廣闊的應(yīng)用，據(jù)Strategis Group預(yù)測(cè)，無(wú)線光通信設(shè)備的全球市場(chǎng)到2005年，將會(huì)上升到20億美元。=_blank>