无线光通信(FSO)技术是什么意思

无线光通信(FSO)技术是什么意思

FSO是光通信和无线通信结合的产物，是用小功率红外激光束在大气中传送光信号的通信系统，也可以理解为是以大气为介质的激光通信系统。

FSO有两种工作波长：850纳米和1550纳米。850纳米的设备相对便宜，一般应用于传输距离不太远的场合。1550纳米波长的设备价格要高一些，但在功率、传输距离和视觉安全方面有更好的表现。1550纳米的红外光波大部分都被角膜吸收，照射不到视网膜，因此，相关安全规定允许1550纳米波长设备的功率可以比850纳米的设备高两个等级。功率的增大，有利于增大传输距离和在一定程度上抵消恶劣气候给传输带来的影响。FSO和光纤通信一样，具有频带宽的优势，能支持155Mbps～10Gbps的传输速率，传输距离可达2～4公里，但通常在1公里有稳定的传输效果。

点对点的无线通信在技术上说起来容易，真用起来挺麻烦的。最大的麻烦就是要到无线电管理部门办理许可证，办不办下来是个问题，真办下来了，还要交一大笔频谱占用费。无线光通信（Free Space Optical，FSO）则省却了这一系列的麻烦。它用光代替无线电波在空间中传输信号，单束光的带宽比整个无线波谱都宽，信号间无干扰，保密性强，也无需到无线电管理部门办许可证。
    
     代替光纤连接企业网
    
     FSO通信设备最初是无线设备生产商为宽带服务运营商开发的一种在不易进行光纤布线的地段代替光纤设备的网络连接方案，没想到被很多企业用户看好，纷纷用在了企业内部网的互联建设上，这实在出乎设备生产商的意料。企业看好FSO的理由有三点：一是综合成本低，用它可以省去租用专线和铺设光纤的一大笔费用；二是通信质量好，无线光通信是一种本地环路技术，最低速度为45Mbps（相当于T3线路），最高为2.5Gbps（相当于OC-48线路）；三是运营商级的通信质量足以满足企业网络应用的各种要求。目前，很多企业把FSO网络与光纤网、微波网和高频段无线网结合起来使用，发挥各自的优点，弥补彼此的不足。
    
     FSO不用激光而是采用红外光作为传输媒质，当收发器架设在大楼间时，不至于对人们的正常工作和生活造成影响。FSO通信系统随着通信距离的增加信号功率会不断衰减，但通信速率却不受影响。如果在某段距离内，FSO通信设备能正常工作在10Mbps的速率上，那么它在10Gbps甚至10Tbps的速率上也能很好地工作。要保证FSO设备高速稳定地工作，往往要在光纤设备端增大光功率，而不是再生新的信号，这样，就可以充分利用DWDM以及其它常规光纤通信设备的功能。LightPointe公司就推出了基于这个原理的新产品。LightPointe的系统以超快的带宽速度提供安全可靠的无线传输，速度最高可达2.5Gbps，产品适应性强，不依赖于通信协议，可解决城市地区的连接问题，而且可提供电信公司等级的网络可用性。
    
     影响FSO效率的因素
    
     距离对FSO通信的影响主要表现在可靠性上。衡量可靠性有个指标叫LINK MARGIN，单位为dB，其意义为FSO设备正常工作所允许的最大功率损耗。一个典型的FSO系统的LINK MARGIN值为20dB，在天气晴好的条件下，每公里光信号的功率损耗大约为1dB，所以，无线光通信系统的最大工作距离就是20公里。FSO采用的红外光在空气中传播时易受各种气候因素的影响，如雨、强烈日光引起的光的散射和雾。在大雾天气下，信号衰减可达到每公里400dB，这使FSO系统的有效工作距离不到50米，比无线LAN还要短。阳光强烈照射下，空气温度和密度不均产生的光的散射现象也会使光信号衰减。影响可靠性的另一个因素是光束聚焦的准确性。有的系统采用精密的跟踪系统，消除接收器的微小偏移对精确聚焦的影响，还有的系统以一定的偏移角度发射光束，不但能消除接收器位移带来的聚焦不准问题，还能应付鸟或树叶对光束的短暂遮挡。
    
     其他无线方式做补充
    
     为克服恶劣天气对光传播的影响，不少公司都提出了各具特色的设想和产品，做得最好的能将LINK MARGIN值提高到40dB。Attochron公司已经做出了对付大雾的产品。但是从技术上说，对付大雾的最佳方案还是无线电波。无线电波的频率比光低很多，可以轻松穿过浓雾；但在普通的无线频谱内，不可避免地又会遇到普通无线电技术所无法回避的一系列麻烦。因此，专家们打起了传统无线频谱之外的无线频谱的主意。目前，还未被开发利用的频谱基本集中在T-RAY频段，这一频段与红外光极其接近。工作在这一频段的FSO设备可以将无线电波和可见光的优点结合起来，在浓雾天气中也可以高速传输数据。目前，T-RAY频段的光通信设备还在研制阶段。同时，另一类工作在高频段的无线通信设备已经面世。2001年，FCC公布了无需办理许可证的W频段，该频段下起59GHz、上至64GHz，足有5GHz的带宽，是所有广播、手机、WLAN带宽总和的好几倍。工作在W频段的微波通信设备通过高效的调制技术能使数据传输速率高达1.25Gbps，FCC的专家估计，这类设备的最高数据传输速率可达100Gbps。Harmonix公司已经推出了最高传输速度为1.25Gbps的W频段产品。
    
     W频段微波设备也有其弱点：大雾奈何不了它，但雨天对它则有很明显的影响。因此，在部署这类设备前，要分析当地降雨的年平均分布规律。FCC将北美划分成许多降雨带，对于W频段无线设备而言，每个降雨带的信号传输距离和可靠性都不相同，同一套设备在弗吉尼亚有99.9999%的接通率，而在佛罗里达则可能只有99.99%。显而易见，在终年无雨的地区，W频段设备是最佳选择，在常年没有雾的地区，用FSO最合适。除此之外，把二种设备结合起来使用是最现实的选择。
    
     现在，已有厂商推出了结合FSO技术和W频段无线技术的复合型产品，在极端天气出现时，设备可自动在FSO和W频段模式间切换。在一般天气里，两类设备同时运行，其中一台作为冗余备份，这一方面可将可靠性从单台的99%提高到99.99%，另一方面还可防止意外的光线遮挡。综合W频段无线技术和FSO技术的复合型设备现在还比较昂贵，但不久价格会有大幅下降。专家介绍，要把在宽带建设大潮中铺设的光纤资源充分利用起来，W频段无线技术和FSO依然是最佳的选择。据RHK分析公司的统计，在美国，只有5%的公司拥有光纤网络，而其中的75%的公司网络与光纤骨干网的距离在1英里之内。FSO和W频段无线技术既可以将本地光纤网进行互联，同时也可作为宽带接入网。
    
     宽带应用热的姗姗来迟使很多无线设备供应商的日子很不好过，但无线光通信设备的发展一直呈稳健之势。据技术与市场研究公司Strategies估计，2001年无线光设备的研发总投资达10亿美元，比2000年增长了60%。除了企业应用，无线光网还可用来连接3G网络的基站，这样，FSO的应用前景将更加广阔。