自由光通信技术简介

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1、自由光通信技术简介～教育资源库　　自由空间光通信是以激光作为信息载体，不需要任何有线信道为传输媒介的通信方式，可用于空间及地面间通信。其传输特点是光束以直线传播。　　一项名为1999科技预测的报告称，互联网上的信息流量每100天就要翻一倍。另悉,英国电信监管局日前最新公布数字显示，目前英国每4秒钟就售出一部移动机,由此不难窥见移动用户市场也正在以迅猛势头发展起来。随着通信信息量的增大,网络愈发显得拥挤了。因此,网络带宽资源匮乏成了当今人们谈论的焦点。用什么方法能扩充通信流量呢？目前最主要的通信传输手段有微波、光纤等

2、。　　微波通信与有线通信相比，可节省大量有色金属，并易于跨越复杂地形。铱系统便是基于微波的个人通信系统，但相对于光纤通信系统，微波通信的线路容量又比较小。光纤通信虽然有大通信容量的优势，但需要铺设光缆。怎样将二者的优势进行完美的结合呢？自由空间光通信技术由此应运而生。　　自由光通信综合了微波通信和光纤通信的优点　　微波通信是本世纪50年代开始实际应用的一种先进通信技术。由于它建设速度快，质量稳定，通信可靠，维护方便，费用相对较低，与有线通信相比可节省大量有色金属并易于跨越复杂地形等特点，目前已迅速发展成为现代化通信

3、的一种重要传输手段。微波通信可以较灵活地组成点、线结合的通信网，使一些海岛、山区、农村的用户较方便地利用干线进行信息交换。但与光纤通信相比，其最大的缺点就是频带窄，码率低。　　光纤通信系统的线路容量比微波系统大，不易受外界干扰，但其缺陷是必须有安装光缆用的公用通道，当遇到恶劣地形条件时，这种要求会给施工带来很大的困难，而且建设周期长，费用高。　　自由光通信结合了光纤通信与微波通信的优点，既具有大通信容量的优点,但又不需要铺设光纤,自由光通信在空间中传播要受到天气的影响，而在太空中传播则不存在这个问题，可以认为太空是

4、自由光通信充分展示其优势和魅力的舞台。　　铱系统体系的提出为我们勾画出了依靠卫星通信系统就可让人们享受到联络全球的个人通信服务的美妙前景。而铱系统是基于微波的个人全球通信系统。目前地面上以光纤为基础的信息高速公路通信系统的带宽比较宽。而卫星之间无法铺设光纤，目前只能以微波进行通信。微波的物理特性决定了它不可能达到像地面的光纤通信一样的带宽。这样就造成地面的通信通道比较宽，而上天之后的通道比较窄，地面与卫星联通时就出现了瓶颈。因此，如何拓宽星间链路是解决问题的关键。　　一种解决方法是多发射卫星，然而空间资源有限，发射

5、卫星要受到一定的限制。卫星间又不可能用光缆连接，必须是无线通信。所以发展自由光通信成了当务之急。　　卫星间通信激光和微波孰优孰劣　　早在80年代末卫星间使用激光或微波通信就开始了大辩论。支持卫星间使用激光通信的一派根据光学基本原理充分阐述卫星光通信高码率、大通信容量的优点，而反对者则强调微波通信的可靠性。光通信之所以能达到高码率大通信容量，关键原因在于其狭窄的发射光束（约十到几十微弧度），而这又是接收端捕捉发射光束的困难之处。因此瞄准、捕捉、跟踪（Pointing．Acquisition．Tracking）即PAT

6、技术就成了卫星光通信首先要解决的问题。随着各种解决PAT技术方案的提出，在1993年,卫星通信两派专家达成共识，卫星间大容量通信的矛盾只能是通过发展卫星光通信来解决。　　将光纤铺到天上去　　在各种PAT方案中,美国ThermoTrex研究所提出的采用原子滤光器的方案相当引人瞩目。该研究所认为在接收端采用性能优异的超窄带宽的原子滤光器，可以展宽视场角。通俗理解就是接收的门可以开得大些，这样卫星接收端就容易捕获发射激光束。由于原子滤光器对太阳背景辐射的强烈抑制作用，发射端的信标信号光不会淹没在强烈的噪声中，卫星接收端就

7、可以捕捉并跟踪锁定在另一颗卫星的发射光束上。这个过程称之为光链路建立，或通俗地认为搭起了激光通信桥梁，也可以形象地认为两个卫星间铺了光纤。之后便可以进行高码率的通信了。这种含有原子滤光器的PAT接收装置,ThermoTrex研究所称之为激光无线电装置。该项发明被1996年美国技术创新发现奖评为航空航天类五项入围技术之一，并引起商业通信公司的深切关注。　　卫星间光通信将是实现未来全球个人通信的最佳方案　　现代通信正步入个人通信时代，要实现全球通信，依靠现有的卫星微波中继站，容量小，时延大。铺设越洋光纤，成本高，根据国

8、外分析家分析估算，每米每千兆比特以12.5年寿命计算，为0.5美元,采用波分复用技术可达到0.050.03美元，而卫星间光连接的成本为0.010.03美元每米每千兆比特（以12.5年寿命推算),因此卫星间光通信将是实现未来全球个人通信的最佳方案。目前已有很多大公司斥巨资于星间链接。可见，商家也看好光通信的未来。　　自由光通信在地面间通信也能发挥其独特作用