无线光通信技术浅析

丁树义

(中国石油天然气管道通信电力工程总公司，河北 廊坊 065000)

0 引言

无线光通信是一种宽带接入技术，可以说，它恰到好处地结合了光纤和无线通信2种技术。更可以说，它是现代光纤通信的有力补充。本文在阐述无线光通信技术的优势基础上，介绍了无线光通信技术在2G网络、3G网络中的应用以及在骨干网中的扩展应用，并分析了无线光通信中常见问题及解决方法。相信随着技术的不断进步，无线光通信技术的发展前景也会越来越广阔，十分值得推广应用。

1 无线光通信技术的优势

与传统的通信方式相比较，作为现代光通信的扩展和辅助的无线光通信系统具有诸多优势：

①频谱资源十分丰富。与微波技术相比较，无线光通信技术不仅有不需要交纳频率占用费等优势，同时还有十分丰富的频谱资源，其设备采用的也是红外光传输，可以说，这是微波通信等其他无线通信技术所无法比拟的。

②光天线尺寸和系统结构可以做得非常轻小。使得无线激光通信系统的重量和体积相对来说也会轻小很多。而这十分有利于无线激光通信在各种航天器和卫星上的应用。

③架设灵活便捷。无线光通信设备不仅可以完成多种光纤通信无法完成的通信任务，比如：可以完成地对空、空对水下、空对空等，还可以直接架设在屋顶等其他地方直接进行通信；同时也无需埋设光纤，就可以在极短的时间内把宽带信道接到任何地方，能大大缩短施工周期，这对于通信运营商来说，无疑是一种快速抢占市场的方法。

④经济效益高。无线光通信系统无线激光通信系统无需设计、勘察、工程和线路施工等工作，就可以在光城域网之外提供高宽带连接，费用比较卫星站、光纤通信等更为经济。

由此可见，无线光通信技术在航天器和卫星、军事等领域的应用前景相当广阔，潜力巨大。

2 无线光通信的构成及应用

2.1 无线光通信系统的基本构成

无线光通信系统是以大气作为传输媒质，只要在收发2个端机之间存在无遮挡的视距路径、存在足够的光发射功率，就可以直接进行通信。通常，一个完整的无线光通信系统主要由信道、发射机和接收机这3个基本部分构成，具体仪器包括标准光收发机、专用望远物镜、高功率的放大器等，它可以实现电-光和光-电的转换。无线光通信可分为点对点、点对多点、环形或网格状通信。在点对点传输的情况下可实现全双工的通信，同时每一端都设有光接收机和光发射机。在光接收机中，望远镜收集接收到光信号，同时将它聚焦在光电检测器中，再将其转换成电信号。而在光发射机中，通过作为天线的光学望远镜，其光源会受到电信号的调制，将光信号通过大气信道传送到接收机望远镜。

2.2 无线光通信技术的应用

正是由于无线光通信技术具有诸多优点，所以能够在很多领域中发挥非常重要的作用。

2.2.1 在2G网络中的应用

当前较流行的 2G蜂窝网络的最突出的优势为提供高容量和广域的覆盖。为了解决一些比较严重的问题，比如：信道易拥塞、人口稠密、话务量大等，最常用的手段就是使用微蜂窝技术。虽然能够增加频谱效率和网络容量，还能使基站减少覆盖区域，但是也存在一定的缺陷，不仅会大大增加蜂窝间通信链路的速率，同时还会增加数量上的需求。目前，全球许多地区在微蜂窝基站与宏蜂窝基站之间的连接都使用了无线光通信技术，因为正好符合在无线光通信系统的距离标准。在 2G网络中应用无线光通信技术，可以为其提供安全可靠的短程宽带接入，同时其波段的使用也无需许可证、无干扰，拥有一定的优越性。

2.2.2 在3G网络中的应用

3G网络系统，由于与2G网络系统相比较，具有频率更高等诸多优势，因此在当前的通信市场中被大力建设发展。可是大规模基站间通信，通常需要高宽带的回程传输，在人口稠密的城市无法实现覆盖各个区域的光纤线路，而无线光通信可以很好的满足这一需求。短距离传输的无线光通信系统可以达到网络设计者最理想的标准，即使是糟糕气候影响带来的衰落也可以克服，宽带的频率更可以达到很高。可见，无线光通信技术将在 3G网络中发挥愈来愈重要的作用，应用前景不容小视。

2.2.3 骨干网的扩展应用

建设骨干网中，在接入网部分时，由于用户量过大根本难于推进，同时投入又极高而成了网络整体的瓶颈，然而无线光通信技术则可作为骨干网的延伸和辅助，成为解决光纤入户的解决方案。可见，无线光通信技术可在骨干网中扩展应用。

3 无线光通信中常见问题及解决方法

无线光通信技术作为一种视距范围内的自由空间激光传输技术，也存在一些特有的问题：大气媒介的影响、传输距离的影响、收发端对准问题等。这些问题严重影响了传输的可靠性。因此，应当及时针对这些问题寻找相应的解决方法。

3.1 大气媒介的影响

由于光信号是裸露在大气中传输，因而势必会受到大气媒介的影响，甚至由于空气中尘埃、粒子等的散射还会导致偏差。在晴好的天气情况下，每公里光信号的功率损耗大约为1 dB，所以，无线光通信系统的最大工作距离就是20 km。在天气恶劣的条件下，就更容易造成光信号的衰耗，而且恶劣的天气状况下，每公里造成的损耗可达50～300 dB，使得无线光通信系统的有效工作距离不到50 m，甚至比局域网传输距离还要短。由于接收点固定不动，收到的光信号强度就会有起伏变化，以致于带来强烈的干扰。目前，针对这一问题可以采取缩短传输距离、加大功率、备份链路以及采用自适应光学聚焦等解决方法，可以大大改善大气媒介对接收光强的影响。

3.2 传输距离的影响

可以说，传输的距离在很大程度上直接影响着传输的可靠性。传输距离越大，光束就会越宽；接收的光信号质量越差，速率也就会越低。如果要提高传输距离和速率，就必须增大激光器的发射功率以及提高接收机的灵敏度，以保证可靠的传输。

3.3 收发端对准问题

无线光通信技术是一种可视距宽带通信技术，通信设备安装在建筑物时，建筑物会受风力、热胀冷缩或者轻微地震等原因的影响而不停摆动，而这在一定程度上都会影响激光器的对准，从而导致接收机无法正常接收信号。

由此可见，针对无线光通信技术的缺陷，解决系统光链路两端的激光束的对准和跟踪是关键。可以采用动态跟踪法、多束法来解决这一问题。采用多束法可以提高接收端的能量密度，扩大可接收面积，最关键的是能使无线光通信在接收处就能够得到一个大而相互重叠的激光光斑。目前，随着技术的不断进步，相关问题也正在逐步得到解决。

4 结语

无线光通信是连接宽带网的一种快捷方法。由于具有一系列优势，无线光通信技术目前正在发展成为一种热门新兴

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