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无线光纤(FSO):安全可靠的桥接技术

2008-04-16来源: 慧聪网通信行业 关键字:FSO  光纤技术  大气衰减  自动功率控制  近红外光谱  桥接  无线运营商  光纤网络

  摘要:

  当今的信息产业依赖于数据、语音和多媒体通过电信网络的传输。虽然一系列新技术使传统的铜芯电话线能够更有效地负载信息,但光网络仍然是高带宽通信的最理想的媒体。 有些时候,由于地理环境、实际情况的限制而不能敷设光缆的话,便可使用无线光纤技术组网。

  目前,光纤网络正在以稳定的步伐进行部署,但它的成本通常都非常高,铺设过程耗时,而且投资不可撤回。相反,无线光纤技术 (FSO)由于成本低,能快速部署,所以能在城域网和局域网中为光纤网络提供有益的补充。

  1. 简介

  目前,无线光纤技术在中国以及全世界的电信行业已被广泛地采用。原因很简单,:无线光纤技术(FSO)可以在城域光网之外提供高带宽连接,而其成本只有地下埋设光缆的五分之一,而且不需要等6个月才能拿到施工许可证。此外,FSO设备的重新部署非常简单,因此有线运营商可避免光缆的安装资金滞留在某一个建筑上的风险。对于无线运营商,在昂贵的E1/T1租用线路和带宽较低的微波解决方案之外,FSO在流量回输方面提供了一个经济的替代选择。在目前这个竞争激烈的环境中,FSO无疑为电信运营商以较低的成本加速网络部署,提高"服务速度",并降低网络操作费用提供了可能。

  可是目前在中国,无线光纤技术在广大的企业及事业单位用户中还没有被广泛应用。主要原因是一般的行业用户对 FSO 技术了解不多,很多人甚至没有听说过。另外一些对 FSO 技术的使用存在着一定的误解和疑虑;其中包括:

  FSO 的可用性和网络在线时间比较差。

  FSO技术对于天气比较依赖:大气的分子吸引、折射率会造成的射束偏转

  因为大气分子和悬浮颗粒而发生的散射(雾、雨、雪)

  由于飞鸟、吊塔或者其他高空障碍物而造成的射束中断

  2. 无线光纤 (FSO) 技术的可靠性

  近年,FSO技术已被广泛采用,技术方面也有较大的突破。对于大气衰减,稳定性等问题可通过以下几点解决:

  选用适合的波长-对于基于FSO的系统来说,最常用的光学波长是近红外光谱中的850纳米(nm)。在这个频率上,有足够的能量将电流信号高效地转换成光信号。除了具有快速调制能力,高能量密度对获得高指向性同样有帮助。接收器负责将高容量的调制光信号高效率地转换成电子信号。

  除此之外,还有一些基于FSO的系统使用1500纳米的波长,可以支持更大的系统功率,但只有在通信距离超过1000米的情况下,才能显示出优势。

  如今,人们倾向于开发能在近红外光谱之外工作的FSO系统,例如2.2微米左右的中红外光谱,甚至包括量子级联激光(约10微米)。然而,不管使用的是什么波长,在雨雪等天气中(具有较大的悬浮物颗粒),所有基于FSO的系统都具有类似的表现。在大雾天气,长波系统更有优势,因为它受大气衰减的影响较小。

  使用自动功率控制和定位跟踪技术提高稳定性-为了开发未来的基于FSO的系统,使其具有更高的可用性和在线时间,需要采取全新的方式。例如,LightPointe是为其无线光纤系统配备一个自动功率控制(automatic power control,APC)和自动跟踪特性的首批公司之一。APC允许产品的发射功率能自动调节,使接收器永远不会出现过度调变的情况。其优点在于,用户可以使用功率更高的发射器,保证无线光纤系统能在雾天使用。

  其中,系统A的发射功率是1mW,且不具备自动功率控制特性。系统B则集成了自动功率控制特性。在这种情况下,系统B的优势是显而易见的。由于系统A只能在1 mW的功率下工作,所以在天气晴朗的时候可能出现过度调变的情况。相反,系统B能控制功率,一旦因为天气原因造成能见度低,在这个例子中,它有附加的超过15 dB附加功率可供利用。

  在无线光纤系统中,发射器和接收器的镜头设计必须在以下几个方面取得平衡:大光圈(接收器大光圈有助于获得较大的光线入射)、较短的焦距(由设备的体积决定)以及更容易的调节功能。相应地,在商业应用中,人们采取各种不同的方式来取得这种平衡。一方面,有些基于FSO的系统使用的是Fresnel(菲涅尔)镜头,它的特点是具有一个较大的接收角和镜面,但缺点在于直射光的高入射(会显著影响接收器的敏感性)。另一方面,有些基于FSO的系统采用多镜头设计,它们的累积光学信号能显著增强发射质量。但是,这种系统的低发射和接收角(1-5 mrad)对调节和系统稳定性提出了更高的要求,尤其是用于超出2000米的远距离通信时。考虑到这个原因,FSO产品的领先厂商LightPointe进行了一项意义深远的技术革新,即"自动跟踪"。采用可以在x和y轴上移动的万向支架,可以主动调整接收器,在任何情况下都能处在一个理想的位置上。对FSO系统进行控制的软件能够补偿1-10 ms内的大气波动,并能在极短的1 - 10 s内完成补偿。

  3. 无线光纤(FSO)在一般行业用户的应用

  一般来说,凡是需要高带宽连接而又无法敷设光缆/电缆的情况下均可使用 FSO。它的优点包括:

  4. 小 结

  只有网络连接得到充分的扩展,延伸到一个广泛的客户群体,信息产业令人激动的各种可能才会成为现实。虽然电话线能提供这种连接,但它们不具有真正的高带宽通信所需的容量。光纤骨干网络或者"核心"具有这种带宽,但尚未连接到大多数潜在的用户。

  建设光学网络时,一种新思维是为昂贵和耗时的纯光纤城域网提供一种替代方案。通常,结合无线光纤与光纤技术,网络能迅速地建立起来,并为渴望带宽的最终用户提供价格合理的、易于扩展的连接。

关键字:FSO  光纤技术  大气衰减  自动功率控制  近红外光谱  桥接  无线运营商  光纤网络

编辑:ssb 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/gykz/2008/0416/article_782.html
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