光无线通信技术综述

光无线通信技术或称自由空间光通信(FSO，FreeSpaceOpticalCommunication)是一种宽带接入方式，是光通信和无线通信结合的产物，它利用光束信号通过大气空间，而不是通过光纤传送信号。这种技术的接入系统在组成结构上与光纤传送系统非常相似，这种系统的物理组成也是非常简单的，用户无需申请无线频率，而且起始投资低，运营费用低，能快速装设，可提供与光纤系统相似的传送带宽。

　　已商用的光无线通信系统，容量从100Mb/s到2.5Gb/s，也有一些试验采用波分复用，达到更高速率。尽管受到气象条件的限制，只能在较短的距离内使用，一般限于2公里以下。但在许多场合，作为一种独特的方式，光无线接入可起到很好的作用，成为当前几种宽带接入方式很好的补充手段。

　　光无线通信有两种工作波长：850纳米和1550纳米。850纳米的设备相对便宜，一般应用在传输距离不太远的场合。1550纳米的设备价格要高一些，但在功率、传输距离和视觉安全方面有更好的表现。1550纳米的红外光波大部分都被角膜吸收，照射不到视网膜，因此，相关安全规定允许1550纳米波长设备的功率可以比850纳米的设备高2个等级。

　　当然光无线通信技术并不是凭空突然出现的，早在四十多年之前，激光器件发明之后，这种技术就被工程开发中了。人们希望利用高度集中的光束，穿透大气空间，从而开始了在国防及民用中短距离通信的应用，主要是窄带的通信。到20世纪90年代之后，随着器件的成熟，特别是光纤通信规模应用后，器件价格的进一步下降，性能不断优化，宽带的光无线接入成为新的应用方向。随着互联网应用的兴起，在许多宽带的技术之中，光无线通信以其容量和价格的优势，受到越来越多电信营运公司的注意，应用范围不断扩大。

　　一、光无线通信网的拓扑结构

　　光无线通信网按照组网的结构来说，可以有点到点、点到多点(星形)和网状网三种结构，这三种结构可以组合起来使用。

　　点到点结构是最简单的网络拓扑。目前已使用的系统多数采用此结构，其原因是大多数系统只是用来连接企业内部的各幢大楼，作为高带宽的专线连接。点到点结构的优点是独立的链路，网络规划简单;其缺点也很多，例如不能低成本有效地进行扩展;光链路没有任何保护，有一个点出故障，链路就中断。所以它不适合电信级系统。

　　点到多点(星形)结构的优点是可以把业务集中到一点(集线器或中心节点)再接入核心网，效率较高、比较经济。缺点是能提供的带宽较少;每条链路仍无冗余保护，可靠性较差;为了在视距内连接尽可能多的大楼，集线器的位置非常关键;集线器的成本一般较高。但有一种点到多点结构实际上是点到点传输，只不过在中心节点集中放置了多个针对不同方向的终端，因此其好处是有专用的带宽、可扩展、能为单个用户提供服务。

　　网状网结构的主要优点是通过多个网络节点可以提供几乎实时的迂回链路，使服务得到保护，即具有服务恢复或服务冗余度的特点。网状网结构还可以把业务集中到某些特定点，再有效地接入网络，比较符合电信级的要求。其缺点是传输距离短、成本高(每大楼多条链路)，网络规划复杂。

　　二、光无线通信技术的优点

　　光无线通信技术与其他接入技术相比具有如下优点：

　　1.部署快速

　　因为不需要埋设光纤和等待各种手续上的问题，光无线通信可以在几小时，或者几天内完成连接。光无线通信的无线接收器大小如同一部保安摄像机，可以轻而易举地安装在屋顶、屋内甚至窗外。

　　2.无需频谱许可证

　　光无线通信因设备间没有信号的相互干扰，故无需像无线电通信(如微波、LMDS)那样申请频率许可证。

　　3.带宽很宽

　　如果采取点到点的组网方式，光无线通信能支持155Mb/s～10Gb/s的传输速率，传输距离在2-4公里之间。在点到多点的组网方式中，光无线通信能支持155Mb/s～10Gb/s的传输速率，但传输距离为1～2公里。如果采用网状网的组网方式则可支持622Mb/s的传输速率，传输距离为200～400米。

　　4.抗干扰性强

　　光无线通信接入方式是一种新的宽带数据接入业务，在移动用户和数据网络之间提供一种连接，给移动用户提供高速无线宽带接入服务。由于这种技术的频谱位于光频段，微波等对其不会构成干扰。而且这种技术的频谱与大多数中低频段电磁波不同的是，已经达到300GHz以上的数值，这样的电磁波频段的应用在全球都不受管制，可以免费使用，惟一的要求是设备功率不能超过国际电子技术委员会规定的功率上限。

　　5.不容易出现传输堵塞

　　由于光无线通信系统使用点对点的系统，在确定发收两点之间视线不受阻挡的通道之后，光无线通信系统到端用户节点之间的信号通道仍然保持着光的形式，中间没有电转换的介入。这样，光无线通信系统内光信号的流动就没有光电转换的障碍，所以信息在传输时就不会出现信息堵塞现象。

　　6.安全保密性强

　　光无线通信的波束很窄，定向性非常好，非可视光，夜间也无法发现，因此无法探测到链路的位置，更不存在窃听的可能性。并且用户到集线器之间的链路通常是加密的，安全保密性较强。

　　7.协议透明

　　光无线通信以光为传输媒介，任何传输协议均可容易地叠加上去，对语音、数据、图像等业务可以做到透明传送。

　　8.成本低光

　　光无线通信的成本是光纤到楼的1/10～1/3。

　　9.便携性

　　无线通信装置可灵活拆装，移装至其他位置，适于临时、应急的通信。