无线光通信(FSO)技术是什么意思?

FSO是光通信和无线通信相结合的产物。 它是一种利用低功率红外激光束在大气中传输光信号的通信系统。 也可以理解为以大气为介质的激光通信系统。

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FSO 有两个工作波长:850 nm 和 1550 nm。 850nm设备价格相对便宜,一般用于传输距离不太远的场合。 波长1550纳米的设备价格较高,但在功率、传输距离和视觉安全方面具有更好的性能。 大部分1550nm红外光波被角膜吸收,不会到达视网膜。 因此,相关安全法规允许1550nm波长设备的功率比850nm设备高两个级别。 功率的增加有利于增加传输距离,在一定程度上抵消恶劣天气对传输的影响。 与光纤通信一样,FSO具有频率带宽的优势,可以支持155Mbps至10Gbps的传输速率。 传输距离可达2至4公里,但通常在1公里内有稳定的传输效果。

点对点无线通信技术上说起来容易,但使用起来却相当麻烦。 最大的麻烦就是去无线电管理部门申请执照。 能不能得到是一个问题。 如果真的得到了,你将需要支付大量的频谱占用费。 无线光通信(Free Space Optical,FSO)则省去了这一系列的麻烦。 它使用光而不是无线电波在太空中传输信号。 单光束的带宽比整个无线频谱更宽。 信号之间互不干扰,保密性强,无需向无线电管理部门申请许可证。

替代光纤连接企业网络

FSO通信设备最初是由无线设备制造商为宽带服务运营商开发的一种网络连接解决方案,用于在难以进行光纤布线的地区替代光纤设备。 出乎意料的是,它受到了许多企业用户的青睐,并被用于企业内网的互连中。 从建设上来说,这实在是超出了设备制造商的预期。 企业看好FSO的原因有三:一是综合成本低,可以节省大量租用专线、铺设光纤的费用; 第二,通信质量好,无线光通信是本地环路技术,速度最低45Mbps(相当于T3线路),最高可达2.5Gbps(相当于OC-48线路); 第三,电信级的通信质量足以满足企业网络应用的各种要求。 目前,不少企业将FSO网络与光纤网络、微波网络、高频无线网络结合起来,发挥各自的优势,弥补彼此的短板。

FSO不使用激光,而是使用红外光作为传输介质。 当收发器安装在建筑物之间时,不会影响人们的正常工作和生活。 FSO通信系统的信号功率会随着通信距离的增加而不断衰减,但通信速率不会受到影响。 如果FSO通信设备能够在一定距离内以10Mbps的速率正常工作,那么它也可以在10Gbps甚至10Tbps的速率下良好工作。 为了保证FSO设备高速稳定工作,往往需要在光纤设备端增加光功率,而不是重新产生新信号。 这样就可以充分利用DWDM和其他常规光纤通信设备的功能。 LightPointe公司根据这一原理推出了一款新产品。 LightPointe的系统提供安全可靠的无线传输以及高达2.5Gbps的超快带宽速度。 该产品适应性强,不依赖通讯协议。 它可以解决城市地区的连接问题,可以提供电信公司级网络。 可用性。

影响FSO效率的因素

距离对FSO通信的影响主要体现在可靠性上。 有一个衡量可靠性的指标叫做LINK MARGIN,单位是dB,其含义是FSO设备正常工作所允许的最大功率损耗。 典型FSO系统的LINK MARGIN值为20dB。 晴朗天气条件下,每公里光信号功率损耗约为1dB。 因此,无线光通信系统的最大工作距离为20公里。 FSO使用的红外光在空气中传播时容易受到各种气候因素的影响,例如雨水、强烈阳光引起的光散射、雾等。 在雾天,信号衰减可达每公里400dB,这使得FSO系统的有效工作距离小于50米,比无线局域网短。 在强烈的阳光照射下,空气温度和密度不均匀引起的光散射也会使光信号衰减。 影响可靠性的另一个因素是光束聚焦的准确性。 一些系统使用精确跟踪系统来消除接收器的小偏移对精确聚焦的影响。 其他系统以一定的偏移角度发射光束,这不仅消除了接收器位移导致的聚焦不准确的问题,而且还可以应对鸟类或树叶对光束的短暂遮挡。

其他无线方式补充

为了克服恶劣天气对光传播的影响,许多公司提出了独特的想法和产品。 最好的可以将LINK MARGIN值增加到40dB。 Attochron已经生产出了应对大雾的产品。 但从技术上来说,解决大雾的最佳方案是无线电波。 无线电波的频率比光低得多,可以轻松穿过浓雾; 然而,在普通无线频谱内,不可避免地会遇到普通无线电技术无法避免的一系列麻烦。 因此,专家们提出了超越传统无线频谱的无线频谱的想法。 目前尚未开发利用的光谱基本集中在极其接近红外光的T-RAY波段。 工作在该频段的FSO设备可以结合无线电波和可见光的优点,即使在浓雾中也能高速传输数据。 目前,T-RAY频段的光通信设备仍处于研发阶段。 与此同时,另一种工作在高频段的无线通信设备已经问世。 2001年,FCC宣布了W频段,该频段不需要许可证。 频段从59GHz开始一直到64GHz。 它的带宽为5GHz,是所有广播、移动电话和WLAN带宽总和的数倍。 工作在W频段的微波通信设备通过高效的调制技术可以实现高达1.25Gbps的数据传输速率。 FCC专家估计该类设备的最大数据传输速率可达100Gbps。 Harmonix推出了W波段产品,最高传输速度为1.25Gbps。

W波段微波设备也有其弱点:大雾对其影响不大,但雨天对其影响较大。 因此,在部署此类设备之前,有必要分析当地降雨量的年平均分布情况。 FCC 将北美划分为多个降雨区。 对于W频段无线设备来说,每个降雨区的信号传输距离和可靠性都不同。 同样的设备在弗吉尼亚州的连接率高达 99.9999%,但在佛罗里达州可能无法使用。 只有99.99%。 显然,在常年无雨的地区,W波段设备是最佳选择,而在常年无雾的地区,FSO最适合。 此外,将两种设备结合起来是最现实的选择。

现在,一些厂商推出了将FSO技术与W频段无线技术相结合的复合产品。 当极端天气发生时,设备可以自动在FSO和W波段模式之间切换。 在正常天气下,两种设备同时运行,其中一台作为冗余备份。 一方面,这可以将单个设备的可靠性从99%提高到99.99%。 另一方面,也可以防止意外的光线遮挡。 结合了W波段无线技术和FSO技术的复合设备仍然比较昂贵,但价格很快就会大幅下降。 专家表示,要充分利用宽带建设热潮期间铺设的光纤资源,W频段无线技术和FSO仍然是最佳选择。 据RHK Analytics统计,美国只有5%的公司拥有光纤网络,其中75%的公司位于光纤主干线1英里以内。 FSO和W波段无线技术不仅可以互连本地光纤网络,还可以作为宽带接入网络。

宽带应用热潮的迟到让很多无线设备供应商日子不好过,但无线光通信设备的发展却一直呈现稳步发展的趋势。 据技术和市场研究公司Strategies估计,2001年无线光设备的研发总投入达到10亿美元,比2000年增长了60%。无线光网络除了企业应用外,还可以用于连接企业的基站。 3G网络。 这样,FSO的应用前景将更加广阔。