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無線光纖 時(shí)間：2015-06-28 00:00:00 來源：IT貓撲網(wǎng) 作者：網(wǎng)管聯(lián)盟 我要評(píng)論(0)

光纖網(wǎng)絡(luò)正以穩(wěn)定的步伐在全球展開部署。但是它的成本通常都非常高，鋪設(shè)過程耗時(shí)，而且投資不可撤回。相反，無線光纖技術(shù)由于成本低廉，能夠快速部署，所以可以在城域網(wǎng)和局域網(wǎng)中為光纖網(wǎng)絡(luò)提供有益的補(bǔ)充。

關(guān)于FSO

FSO(Free Space Optical)技術(shù)具有與光纖相同的帶寬傳輸能力，使用相似的光學(xué)發(fā)射器和接收器，甚至還可以在自由空間實(shí)現(xiàn)波分復(fù)用(WDM)技術(shù)，具備低雨衰、無需申請(qǐng)頻段、設(shè)備易升級(jí)等微波不可比擬的優(yōu)勢(shì)，而且其開放的接口支持來自多種廠商的儀器。目前市場(chǎng)上的產(chǎn)品最高支持2.5Gbps的傳輸速率，最大傳輸距離為4公里。不過FSO技術(shù)在理論上沒有帶寬上限，160Gbps的設(shè)備正在研制當(dāng)中。

無線光纖技術(shù)在中國(guó)以及全世界的電信行業(yè)正引起廣泛關(guān)注。原因很簡(jiǎn)單：無線光纖技術(shù)可以在城域光網(wǎng)之外提供高帶寬連接，而成本只有在地下埋設(shè)光纜的五分之一，并且不需要等待6個(gè)月甚至更久才能拿到施工許可證。此外，F(xiàn)SO設(shè)備的重新部署非常簡(jiǎn)單，固網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商由此可以避免光纜的安裝資金滯留在某一座建筑中所帶來的風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)于移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商來說，在昂貴的E1/T1租用線路和帶寬較低的微波解決方案之外，F(xiàn)SO在流量回輸方面又提供了一種經(jīng)濟(jì)的替代選擇。在目前競(jìng)爭(zhēng)激烈的電信業(yè)大環(huán)境中，F(xiàn)SO無疑為電信運(yùn)營(yíng)商以較低的成本加速網(wǎng)絡(luò)部署、加快"服務(wù)提供速度"，并降低網(wǎng)絡(luò)操作費(fèi)用提供了可能。

FSO產(chǎn)品目前最高速率可達(dá)2.5G，最遠(yuǎn)可傳送4km，在本地網(wǎng)和邊緣網(wǎng)等近距離高速網(wǎng)的建設(shè)中大有用武之地，主要應(yīng)用于一些不宜布線或是布線成本高、施工難度大、經(jīng)市政部門審批困難的地方，如市區(qū)高層建筑物之間、公路(鐵路)兩側(cè)的建筑物之間、不易架橋的河流兩岸之間、古建筑、高山、島嶼以及沙漠地帶等。另外，F(xiàn)SO設(shè)備也可用于移動(dòng)基站的環(huán)路建設(shè)、場(chǎng)所比較分散的企業(yè)局域網(wǎng)子網(wǎng)之間的連接和應(yīng)急通信。對(duì)于銀行、證券、政府機(jī)關(guān)等需要穩(wěn)定服務(wù)的商業(yè)應(yīng)用來說，F(xiàn)SO產(chǎn)品可以作為預(yù)防服務(wù)中斷的光纖備份設(shè)備。鑒于FSO產(chǎn)品安裝快速簡(jiǎn)易，因此也可在展覽會(huì)、短期租用的建筑、野外的臨時(shí)工作場(chǎng)所或地震等突發(fā)事件的現(xiàn)場(chǎng)作為一種臨時(shí)的通信連接。

可是，目前在中國(guó)，無線光纖技術(shù)在廣大的企業(yè)及事業(yè)單位用戶中還沒有被廣泛應(yīng)用。主要原因是一般的行業(yè)用戶對(duì)FSO技術(shù)了解不多，很多人甚至沒有聽說過。另外一些人則對(duì) FSO 技術(shù)的使用存在著一定程度的誤解和疑慮，其中主要包括：

◆ FSO 的可用性和網(wǎng)絡(luò)在線時(shí)間比較差;

◆ FSO技術(shù)對(duì)于天氣比較依賴，如大氣的分子吸收、折射率會(huì)造成射束偏轉(zhuǎn);

◆ 因?yàn)榇髿夥肿雍蛻腋☆w粒會(huì)發(fā)生散射(不適用于霧、雨、雪天氣);

◆ 飛鳥、吊塔或者其他高空障礙物會(huì)造成射束中斷。

無線光纖的可靠性

事實(shí)上，近年來FSO在技術(shù)方面已經(jīng)有了較大的突破。對(duì)于大氣衰減、穩(wěn)定性等問題，目前業(yè)界可通過以下幾種方式進(jìn)行解決:

選用適合的波長(zhǎng)

對(duì)基于FSO的系統(tǒng)來說，最常用的光學(xué)波長(zhǎng)是近紅外光譜中的850納米(nm)。在這個(gè)頻率上，有足夠的能量將電流信號(hào)高效地轉(zhuǎn)換成光信號(hào)。除了具有快速調(diào)制能力之外，高能量密度對(duì)獲得高指向性同樣有幫助。接收器負(fù)責(zé)將高容量的調(diào)制光信號(hào)高效率地轉(zhuǎn)換成電子信號(hào)。

除此之外，還有一些基于FSO的系統(tǒng)使用1500納米的波長(zhǎng)，可以支持更大的系統(tǒng)功率，但只有在通信距離超過1000米的情況下，才能顯示出優(yōu)勢(shì)。

最近，人們傾向于開發(fā)能在近紅外光譜之外工作的FSO系統(tǒng)，例如2.2微米左右的中紅外光譜，甚至包括量子級(jí)聯(lián)激光(約10微米)。然而，不管使用的是什么波長(zhǎng)，在雨雪等天氣中(具有較大的懸浮物顆粒)，所有基于FSO的系統(tǒng)都具有類似的表現(xiàn)。在大霧天氣，長(zhǎng)波系統(tǒng)更有優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樗艽髿馑p的影響較小。圖1展示了FSO在不同波長(zhǎng)和能見度下的衰減曲線。

使用自動(dòng)功率控制和定位跟蹤技術(shù)提高穩(wěn)定性

為了開發(fā)面向未來的基于FSO的系統(tǒng)，使其具有更高的可用性和在線時(shí)間，需要采取全新的方式。例如，為無線光纖系統(tǒng)配備自動(dòng)功率控制(automatic power control，APC)和自動(dòng)跟蹤特性。APC允許產(chǎn)品的發(fā)射功率自動(dòng)調(diào)節(jié)，使接收器永遠(yuǎn)不會(huì)出現(xiàn)過度調(diào)變的情況。其優(yōu)點(diǎn)在于，用戶可以使用功率更高的發(fā)射器，保證無線光纖系統(tǒng)能在霧天使用。在附表展示的例子中，2個(gè)基于FSO的系統(tǒng)相距500米部署。其中，系統(tǒng)A的發(fā)射功率是1 mW，且不具備自動(dòng)功率控制特性;系統(tǒng)B則集成了自動(dòng)功率控制特性。在這種情況下，系統(tǒng)B的優(yōu)勢(shì)是顯而易見的。由于系統(tǒng)A只能在1 mW的功率下工作，所以在天氣晴朗的時(shí)候可能出現(xiàn)過度調(diào)變的情況。相反，系統(tǒng)B能控制功率，一旦因?yàn)樘鞖庠蛟斐赡芤姸鹊停谐^15dB的附加功率可供利用。

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在無線光纖系統(tǒng)中，發(fā)射器和接收器的鏡頭設(shè)計(jì)必須在以下幾個(gè)方面取得平衡：大光圈(接收器大光圈有助于獲得較大的光線入射)、較短的焦距(由設(shè)備的體積決定)以及更容易的調(diào)節(jié)功能。相應(yīng)地，在商業(yè)應(yīng)用中，人們采取各種不同的方式來取得這種平衡。

一方面，有些基于FSO的系統(tǒng)使用的是Fresnel(菲涅爾)鏡頭，它的特點(diǎn)是具有一個(gè)較大的接收角和鏡面，但缺點(diǎn)在于直射光的高入射會(huì)顯著影響接收器的敏感性; 另一方面，有些基于FSO的系統(tǒng)采用多鏡頭設(shè)計(jì)，它們的累積光學(xué)信號(hào)能顯著增強(qiáng)發(fā)射質(zhì)量，但是，這種系統(tǒng)的低發(fā)射和接收角(1～5 mrad)對(duì)調(diào)節(jié)和系統(tǒng)穩(wěn)定性提出了更高的要求，尤其是用于超出2000米的遠(yuǎn)距離通信時(shí)?？紤]到這個(gè)原因，一些FSO產(chǎn)品的領(lǐng)先廠商(如LightPointe)進(jìn)行了一項(xiàng)意義深遠(yuǎn)的技術(shù)革新，即"自動(dòng)跟蹤"，采用可以在x和y軸上移動(dòng)的萬向支架，可以主動(dòng)調(diào)整接收器，在任何情況下都能處在一個(gè)理想的位置上。對(duì)FSO系統(tǒng)進(jìn)行控制的軟件能夠補(bǔ)償1ms～10ms內(nèi)的大氣波動(dòng)，并能在極短的1～10s內(nèi)完成補(bǔ)償。

無線光纖的行業(yè)應(yīng)用

一般來說，凡是需要高帶寬連接而又無法敷設(shè)光纜/電纜的情況下，均可使用 FSO技術(shù)。它的優(yōu)點(diǎn)包括：

◆ 低成本——安裝簡(jiǎn)便，不需預(yù)先估計(jì)線路成本;

◆ 不需施工許可證;

◆ 無干擾;

◆ 高帶寬—從100Mbps 到2.5Gbps;

◆ 靈活(容易縮放);

◆ 適用于任何環(huán)境(不依賴某種協(xié)議)。

只有網(wǎng)絡(luò)連接得到充分的擴(kuò)展，延伸到足夠廣泛的客戶群體時(shí)，信息產(chǎn)業(yè)令人激動(dòng)的各種可能性才會(huì)成為現(xiàn)實(shí)。通過結(jié)合無線光纖與光纖技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)能夠迅速地建立起來，并為渴望高帶寬的最終用戶提供價(jià)格合理、易于擴(kuò)展的連接。

什么是無線光纖技術(shù)(FSO)?

一種基于光傳輸方式、采用紅外激光承載高速信號(hào)的無線傳輸技術(shù)，以激光為載體、以空氣為介質(zhì)，用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的方式實(shí)現(xiàn)連接，由于其設(shè)備也以發(fā)光二極管或激光二極管為光源,因此又有"虛擬光纖"之稱。FSO技術(shù)利用小功率的紅外激光束為載體在位于樓頂或窗外的收發(fā)器間傳輸數(shù)據(jù)，紅外波段比微波波段更小，更加靈活和方便。FSO系統(tǒng)的工作頻段在300GHz以上，該頻段的應(yīng)用在全球不受管制，而且可以免費(fèi)使用。FSO產(chǎn)品目前最高速率可達(dá)2.5G，最遠(yuǎn)可傳送4km。

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