自由空间光通信技术范围研究

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1、自由空间光通信技术范围研究 使用高带宽干线把商用大楼和住宅大楼、大学校园和政府大楼连接起来至关重要，同时也极具挑战性。有多种连接方案可供选择，包括安装光纤电缆、租赁黑光纤或服务供应商用户服务、安装桥接式无线系统。高速公路、街道、停车场、航道、铁路沿线、密集的管道和管线都可能会导致惊人的成本障碍，而不能在大楼之间实现物理有线连接。高带宽租赁服务尽管可靠性高、实现简便，但成本也比较高。桥接式无线技术由于实现简便，可靠性接近有线网络，已经得到广泛接受。必须认识到，并没哪种最优秀的技术适用于所有方案，每种连接方案都有自己的优势。本文将重

2、点介绍自由空间光通信技术(FSO)，这是一种双向点到点光束无线技术，为真正宽带园区连接提供了极具吸引力的、耐用的、经济的高带宽选项。本文还在各种应用和环境中比较了光学无线系统与基于RF的知名无线系统。      什么是自由空间光学器件？      FSO采用视线激光器生成的光束，通过空气从一台设备到另一台设备发送宽带数据、语音和视频。这一技术可以视为与通过光纤电缆实现的光通信有线传输同等的光通信无线传输技术。FSO设备通过TIA/EIA标准铜缆或光纤结构化布线系统连接到网络上。通过IP业务发送的任何应用都可以通过FSO传送，包括

3、语音、数据、视频和安全应用。      FSO系统在两个不同的波长传输窗口中提供：780-850nm和1520-1600nm。780–850nm系统可靠、经济、适合大多数应用，包括1Gb/s以太网；1520-1600nm系统则可以以更高的功率发送数据，在晴朗的天气中传输更远的距离。业内已经大量对比780-850nmFSO系统与1520-1600nm系统在大气事件中(特别是在雾天中)的性能。在设备之间的距离小于500米时(典型的园区链路)，如果不考虑到雾的密度，这两种技术之间没有什么性能差异。如果考虑到成本影响，采用1520–16

4、00nm波长的系统成本可能要比780-850nm系统高出10倍。     从实现角度评估无线系统     在评估任何无线系统时，必须考虑带宽能力、传输吞吐量、可靠性、安全功能以及实现成本。这些因素相结合，可以帮助确定哪类系统为用户环境提供了最高性能和价值。     带宽能力和传输吞吐量     为园区应用提供的常见FSO产品的带宽范围可以运行10Mb/s系统直到1.25Gb/s系统。对园区应用，FSO在高速网络中拥有带宽优势。     在大多数FSO系统中，数据吞吐量受到其支持的网络性能的限制。FSO吞吐量并不象RF系统那样由传

5、输频率确定，而是取决于发送和接收发射的光学信号的能力。只要保持足够的光束强度，FSO系统中的传输数据吞吐量将保持不变。我们再与光纤比较一下。如果光纤链路中的衰减太高，那么将不能实现有效传输。收到的数据不会由于衰减信号而在光纤网络中衰落，它要么不传输任何数据，要么传输完全错误。而在RF系统中，在信号强度衰减时，系统会切换到较低的数据速率，以保持链路。在晴朗的天气中吞吐量为24Mb/s的RF链路在暴风雨中可能会下降到18Mb/s,12Mb/s,6Mb/s。     可靠性     无线系统可能会由于大气因素、环境因素和障碍物而中断或

6、性能下降。FSO系统对雨水的容忍度要高于RF系统，在没有检测的情况下更不容易劣化，并可以内置追踪系统降低移动的影响。     天气的影响     在发送光时，大气事件可能会导致散射，衰减在两台设备之间传送的激光数量，导致信号丢失，在最坏的情况下会导致传输错误。影响最大的大气事件是雾。由于雾是可变事件，因此系统性能宽泛地取决于能见距离。红外光线在雾天中传送的能见距离大约可以提高一倍。因此，如果在恶劣天气条件下能够看到对面的大约一半距离，那么FSO系统仍能保持链路。雨、雪和污染物也会影响信号衰减，但一般来说，在园区距离限制范围内，其

7、对性能的限制要远远低于雾。应对天气事件的有效措施是采用对焦波束，并辅以自动对准功能，以减缓对发送信号的影响。     波束对准和障碍物的影响     保持波束对准是影响FSO系统性能的一个重要因素。即使安装正确，FSO接收机仍会受到安装所在的大楼运动的影响。运动可以是由明显因素引起的，如大风，也可以是由比较小的条件引起的，如温度变化。可以使用两种基本方法，处理对准变化：窄的具有自动追踪功能的对焦波束，或没有追踪功能的宽波束。具有自动追踪功能的系统可以在引起传输中断前补偿运动。在确定自动追踪需求时，距离和传输速度是两个主要考虑因素

8、。短的(小于200米)环境稳定的10Mb/s链路要比安装在40层大楼上的500米1.25Gb/s链路更可靠。宽波束有效扩大了目标接收面积，问题在于，波束越宽，越容易发生衰减，也就越容易受到天气影响。     视线障碍也会降低性能，但经过正确培训的安装人员会考虑当