無(wú)線光通信(FSO)技術(shù)是什么意思

　　FSO是光通信和無(wú)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(hào)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(zhǎng)：850納米和1550納米。850納米的設(shè)備相對(duì)便宜，一般應(yīng)用于傳輸距離不太遠(yuǎn)的場(chǎng)合。1550納米波長(zhǎng)的設(shè)備價(jià)格要高一些，但在功率、傳輸距離和視覺(jué)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(zhǎng)設(shè)備的功率可以比850納米的設(shè)備高兩個(gè)等級(jí)。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(lái)的影響。FSO和光纖通信一樣，具有頻帶寬的優(yōu)勢(shì)，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(duì)點(diǎn)的無(wú)線通信在技術(shù)上說(shuō)起來(lái)容易，真用起來(lái)挺麻煩的。最大的麻煩就是要到無(wú)線電管理部門辦理許可證，辦不辦下來(lái)是個(gè)問(wèn)題，真辦下來(lái)了，還要交一大筆頻譜占用費(fèi)。無(wú)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(wú)線電波在空間中傳輸信號(hào)，單束光的帶寬比整個(gè)無(wú)線波譜都寬，信號(hào)間無(wú)干擾，保密性強(qiáng)，也無(wú)需到無(wú)線電管理部門辦許可證。

　　代替光纖連接企業(yè)網(wǎng)

　　FSO通信設(shè)備最初是無(wú)線設(shè)備生產(chǎn)商為寬帶服務(wù)運(yùn)營(yíng)商開(kāi)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(méi)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(wú)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(yíng)商級(jí)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(wú)線網(wǎng)結(jié)合起來(lái)使用，發(fā)揮各自的優(yōu)點(diǎn)，彌補(bǔ)彼此的不足。

　　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(duì)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(hào)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(hào)，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(wú)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(wèn)題，而且可提供電信公司等級(jí)的網(wǎng)絡(luò)可用性。

　　影響FSO效率的因素

　　距離對(duì)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(hào)的功率損耗大約為1dB，所以，無(wú)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(hào)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(wú)線LAN還要短。陽(yáng)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(hào)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(duì)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(lái)的聚焦不準(zhǔn)問(wèn)題，還能應(yīng)付鳥(niǎo)或樹(shù)葉對(duì)光束的短暫遮擋。

　　其他無(wú)線方式做補(bǔ)充

　　為克服惡劣天氣對(duì)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(duì)付大霧的產(chǎn)品。但是從技術(shù)上說(shuō)，對(duì)付大霧的最佳方案還是無(wú)線電波。無(wú)線電波的頻率比光低很多，可以輕松穿過(guò)濃霧;但在普通的無(wú)線頻譜內(nèi)，不可避免地又會(huì)遇到普通無(wú)線電技術(shù)所無(wú)法回避的一系列麻煩。因此，專家們打起了傳統(tǒng)無(wú)線頻譜之外的無(wú)線頻譜的主意。目前，還未被開(kāi)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(wú)線電波和可見(jiàn)光的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，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(wú)線通信設(shè)備已經(jīng)面世。2001年，F(xiàn)CC公布了無(wú)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(guò)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。

　　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(duì)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(duì)于W頻段無(wú)線設(shè)備而言，每個(gè)降雨帶的信號(hào)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(jiàn)，在終年無(wú)雨的地區(qū)，W頻段設(shè)備是最佳選擇，在常年沒(méi)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(lái)使用是最現(xiàn)實(shí)的選擇。

　　現(xiàn)在，已有廠商推出了結(jié)合FSO技術(shù)和W頻段無(wú)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(wú)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(lái)，W頻段無(wú)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(guó)，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(wú)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)。

　　寬帶應(yīng)用熱的姍姍來(lái)遲使很多無(wú)線設(shè)備供應(yīng)商的日子很不好過(guò)，但無(wú)線光通信設(shè)備的發(fā)展一直呈穩(wěn)健之勢(shì)。據(jù)技術(shù)與市場(chǎng)研究公司Strategies估計(jì)，2001年無(wú)線光設(shè)備的研發(fā)總投資達(dá)10億美元，比2000年增長(zhǎng)了60%。除了企業(yè)應(yīng)用，無(wú)線光網(wǎng)還可用來(lái)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。