无线光通信技术应用前景分析

无线光通信技术应用前景分析

张素芳

河北省岗南水库管理局河北省石家庄市050000

摘要：我国的交通领域、医疗领域以及电力领域都架设了光纤通信网络，将计算机技术、网络技术以及无线光通信技术等综合使用实现了数据信息共享。无线光通信技术无论是传输速度，还是数据传输量都要远远强于其它通信传输技术，其为人们的日常生活提供了巨大的便利，已经成为了当前社会生产的主要通信技术。

关键词：无线光通信技术；应用；前景

引言

无线光通信技术具有良好的隐蔽性，且成本低廉、安全系数较高，因此，无线光通信技术在通信领域具有广泛应用。当前，无线光通信技术在应用上仍存在着一定的技术缺陷，但随着科学技术的快速发展，未来无线光通信必将成为主流通信方式，创造更大的经济效益。当前我国尚未完全覆盖无线光通信，但出于对通信速率的需求，发展无线光通信将会成为必然趋势，促进我国通信领域的快速发展。

1无线光通信技术简介

1.1无线光通信技术的概念

无线光通信技术指的是无线通信技术与光纤通信技术相结合，这种技术手段摆脱了地域限制，能够快速传播，降低了外界因素对通信传播的干扰。无线光通信技术以光作为通信载体，使通信信息可以通过大气进行传播，这样既增加了信息的抗干扰能力，也实现了光对通信设备的分级自动调节，确保通信信号可以稳定传播。

1.2无线光通信系统的组成

无线光通信系统是以大气作为传输媒质来进行光信号的传送的。只要在收发两个端机之间存在无遮挡的视距路径和足够的光发射功率，就可以进行通信。无线光通信系统主要包括发射机、信道和接收机三个部分。在点对点传输的情况下，每一端都设有光发射机和光接收机，可以实现全双工的通信。系统所用的基本技术是光电转换。光发射机的光源受到电信号的调制，通过作为天线的光学望远镜，将光信号通过大气信道传送到接收机望远镜；在接收机中，望远镜收集接收到光信号并将它聚焦在光电检测器中，光电检测器将光信号转换成电信号。由于大气空间对不同光波长信号的透过率有较大的差别，可以选用透过率较好的波段窗口。对基于无线光通信的系统来说，最常用的光学波长是近红外光谱中的850纳米；还有一些基于无线光通信的系统使用1500纳米的波长，可以支持更大的系统功率。

1.3无线光通信系统具有以下特征和优点

1.3.1频率带宽，高速

在现研究阶段，FSO速度巅峰可稳定于2.5gbit/s，最远距离可运输4公里。

1.3.2丰富的频谱资源

FSO设备主要采用红外光进行信息交互。它不需要申请频率许可证以及支付频率占用费。

1.3.3适用于任何通信协议

通信网络中常用的SDH、ATM、以太网和快速以太网目前可以通过，并且可以支持2.5gbit/s的传输速率，用于传输各种信息，如数据、声音和视频。

1.3.4灵活方便的安装

FSO可以直接竖立在屋顶上，在河流、湖泊和海洋上进行交流。FSO可以完成光纤通信无法完成的各种通信任务，如地对空和空对空通信。

1.4无线光通信系统存在问题

在它的应用过程中也存在许多问题，这些问题的出现影响了无线光通信的发展。比如针对大楼摆动的瞄准问题；大气中粒子散射和吸收光；提高传输速率问题。例如光通信的发展历史上，从一开始希望传输越来越长转变为越来越短的应用，分析原因如下：第一，成百上千公里的远距离传输当然很重要，对这部分的关心并没有减少。现在是单波100Gbps的速率，接下来要做单波400Gbps.第二，上述讲的远距离传输用于洲际、国际，省际间的骨干传输。但是量更大的是城域网光传输，包括城域交换机、核心路由器，用于无线网络回传的PTN，包括3G/4G基站上的光模块，以及数据中心内部的。这些小于100公里的光模块的需求量更大，当然单价比成百上千公里的要便宜很多。一般来讲，2km/10km/40km/80km，随着距离的上升，同一速率的光模块需求量递减。第三，在小于100公里的这个范畴内，长距离，10/20/40/80公里当然也是重点。业界要考虑到成本和产品功能的平衡。如果短距离的能满足且便宜很多，那么就会集中精力把这部分短距离的，比如无线基站和数据中心里的，做到尽量便宜。

2无线光通信的关键技术

2.1光源及高码率调制技术

光源问题一直是困扰自由空间光通信的关键问题之一。在无线光通信中，背景光的干扰很强，所以在通信过程中需要大功率光源，调制速率又要尽可能高。同时，光源的调制需要采用纠错技术，尽可能减少误码和突发误码。目前，光源主要采用800nm和1550nm波段的光源。前者研究时间早，器件比较成熟，此外还能有效的兼容现有的光纤通信系统：采用1550nm的优点是光源调制速率高，波长稳定，可以采用EDFA提升功率。在无线光通信系统中多采用强度调制一直接检测(IM-DD)方式，系统能够比较简单的实现。采用的编码方式多为开关键控(OOK)编码和曼彻斯特编码方式。在实际应用中，采用曼彻斯特编码方式的接收码率通常比采用OOK要低。主信号采用幅度调制ASK/OOK或DPPM方式，信标光采用CW方式，调制频率为几十到几百kHz。

2.2探测技术和信号处理技术

在无线光通信系统中，光接收端接收到的光信号非常微弱，再加上高背景噪声场地干扰，导致接收到信号的信噪比过低。采用新型光电探测器件提高接收端机的灵敏度，并在电信道上采用微弱信号检测与处理技术，可以有效地解决这一问题。

3无线光通信技术的应用

首先，适用于不具备有线接入条件或原带宽不足的情况。如在都市大楼间快速实现宽带数字通信，而避免在城市内开挖道路、埋设管线。此外，还可以在不便铺设光缆的地区实现宽带数据通信传输，如没有前两的大河两岸、山区两峰之间等。其次，能够有效解决从光纤骨干网到用户之间的“最后一公里”问题。架设方便，能有效提高用户接入端的传输速度和传输容量，其带宽也能满足IP网、电信网和有线电视网三网合一的要求。再次，能够实现邻近局域网的互通互联，提高局域网内用户接入的传输速度，方便快捷的连接各局域网，从而组建范围更大的城域网和广域网。最后，用于紧急预案中，快捷地部署链路，在有线通信线路故障或者紧急抢险时，可用作应急链路，或用来支持大型临时活动的通信。

4无线光通信技术的应用前景

每一项新技术的出现都是伴随着优缺点，但无线光通信的优点更为明显，比如可以用于不便铺设光纤的地方和不适宜使用微波的地方；用户无法在短期内实现光纤接入，而他们却渴望享受宽带接人带来的便利的地方。结合我国现阶段宽带网络的实际情况一许多企业和机构都不具有光纤线路，但又有较高速率的通信需求，无线光通信不失为一种解决“最后—公里”瓶颈问题的有效途径。无线光通信技术的出现大大拓宽了无线通信的工作频率范围，且隐蔽性强，安全系数高，为广泛应用于局域网互联等通信领域、提供了极大的便利条件。但在其应用过程中也会存在着许多的问题，这些问题的出现影响着无线光通信的发展，但尽管如此，无线光通信技术也发展越来越快，相信在不久的将来无线光通信将会产生巨大的效益。

结束语

随着科技的不断加快，市场特殊地域对通信提出的通信需求，无线光通信作为一种利用光波作为载波在自由空间中直接进行通信的一种方式，已经逐渐得到现实中的应用。

参考文献

[1]王执旺.无线光通信技术及其应用[J].通讯世界.2016(21)

[2]郭峰.无线光通信技术及其应用探讨[J].电脑迷.2017(11)

[3]季韦平，刘冬.无线光通信关键技术[J].通讯世界.2017(21)