刍议无线光通信传输与接入

刍议无线光通信传输与接入

作者：麦结容

【摘 要】随着科学技术的快速发展以及通讯技术的突飞猛进，新时代下信息化社会的建设发展对数据传输的要求和应用越来越高，光通信作为适应这种通信需求的前沿技术，得到了越来越高的重视度。按照是否有载体，光通信可分为有线光通信与无线光通信两种类别，其中无线光通信因其独有的低成本以及灵活性，在国内通信领域逐渐得到了广泛的应用。 【关键词】无线光通信；传输；接入 1 无线光通信原理

无线光通信是自由空间光通信（Free Space Optical communication）或者虚拟光纤（Virtual Fiber）俗称，其传播过程中主要的媒介是空气，由此可知，无线光通信传输的实现主要依赖传输路径的无障碍以及信号输出设备的功率大小。无线光通信过程的实现主要由发射、光信号转换与传输、接收三个部分组成，分别对应无线光通信系统的发射、通信以及接收系统三部分，其主要设备包括光学望远镜、无线光发射机、接收机以及相关的功率放大设备等。无线光通信设备中的光学望远镜与发射机、接收机是一个整体，在传输过程中，无线光收发机的正常工作以及及时的光电转换是其实现的最重要保障。无线光通信的工作原理为，将包含有传输数据信息的电信号经过调制后转换成光信号，然后在光学望远镜的天线作用下通过发射机将光信号发送到传播介质中，在信号接收端的接收机接收光信号，并将光信号再次经过光电转换，在光电检测器中将其转换为电信号，经过调制解调器将其中的数据信息读取，完成无线光通信的传输接入过程。 在无线光通信系统中还包含有相关的辅助的辅助系统，例如ATP伺服控制系统，实现对传输信号、传播线路等的追踪、定位、瞄准与捕获等功能，最终达到提高无线光通信的稳定性、可靠性、高效性的目的。 2 无线光通信传输与接入

无线光通信与光纤光通信的区别在于其没有稳定低耗的光纤传输介质，而主要依靠空气充当信号传输的中介物，因此在光信号发射、接收以及信号传输过程中面临着更加复杂的因素，对其设备与机理的设计也要求更高。 2.1 无线光通信发射机

发射机是无线光信号的产生部位，主要负责将不同的数据类型电信号通过调制激光器的方式转换为光信号。因为无线光通信不通过光缆等进行传输，其光信号主要是椭圆光斑，由激光管芯激发而产生，并由光学行为耦合代替了传统的同轴耦合，这种耦合准值与光信号的输送距离呈正相关的关系，即输送距离越远，耦合准值越高。在进行耦合准值的设定过程中，既要考虑光学耦合效率，又要考虑准直后光斑的发散角值，以免对光信号的接收过程、接收性能造成不良的影响。除此之外，还应当注重发射机发出的光信号对周边人身的安全性，尤其是注意激光对人眼的伤害防护措施。 2.2 无线光通信光学天线

无线光信号没有传统光纤输送路径的制约，在发射过程中必定会有一定的发散角，而且传输方向具有不确定性，容易造成光信号的泄露与损耗。为了保证接收准确度与灵敏度，在接收端增设了一套光学天线系统。光学天线系统主要由凸透镜或者凹面镜组成，依据凸透镜或者凹面镜的聚焦原理对光信号进行聚集，降

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低其损耗。光学天线的增益效果受到天线孔径的制约，孔径过大或者过小都会降低接收系统的接收效益，因此要根据实际的工作情况选取合适的天线孔径。此外还应当对聚光斑点尺寸的精确度进行严格设定，提高对光信号的有源面面积的接收准确度与效率度，降低光信号功率的损失。 2.3 无线光通信接收机

无线光信号的接收难度相对于有线光信号的传输要大的多。光信号在传播过程中的反射折射会产生码间串扰现象，而且由于在此过程中光信号受到空气的散射以及吸收等造成信号消耗，在自然光作用下形成的噪声谱的背景光，这些都会导致光信号在到达接收机的时候变得非常微弱，因此接收机要具有较高的信号接收灵敏度，较强的滤波作用以及降低背景光噪声干扰波普等功能。无线光信号的传输环境复杂，对光信号的影响因素更多，因此无线光通信接收机要具有相当广度的动态接收范围。

2.4 无线光通信辅助系统

无线光通信辅助系统主要是针对传输距离长、光信号准确度要求高的通信系统而建立的瞄准跟踪伺服系统，其功能主要是实现光学天线的自动校准对准作用，保证光线通信过程中的可靠高效的传输链路连接。因为该系统增加了通信系统的经济成本以及设备空间，生产商常将光学天线与收发器结合起来制作成一体化的机器，而对于输送距离较近的通信系统则采用高倍望远镜取代无线光辅助系统，以此达到降低经济成本的目的。 3 无线光通信优缺点

随着电子元件技术水平的快速发展，无线光通信系统的经济成本大幅下降，在国家经济信息化社会建设的今天，无线光通信技术得到了广泛的普及与开发应用，相对于传统的有线光通信系统，无线光通信系统既存在独特的优点，又存在缺点。

3.1 无线光通信的优点

无线光通信最主要的优点体现在其较高的传输速率以及频谱资源的丰富性上。无线光通信的输送载体主要采用无线激光，结合相关的波分复用技术之后，可以将信号传输速率提高到10Gbit/s，大大超过了传统的宽带传输速率。而其丰富的频谱资源则体现在无需申请频率许可证书的红外光传输上，红外光传输不必依赖传统的相关技术协议，同时有具有较高的抗干扰性能，因此这成为无线光通信的独有的优势。

在无线光通信的经济成本上，无线光通信比传统的有线光通信降低了10%到30%，而且无线光通信的适用范围广泛，不受地理因素的制约，如偏远山区、跨河湖地域等无法进行光纤线路铺设的地点，都可以实现无线光通信。此外，无线光通信还可以作为应急战备，抢先救灾等工程的通信手段，在发生通信故障的时候可以迅速的恢复网络工作，保证通信系统的正常运行。 3.2 无线光通信的劣势

无线光通信的劣势主要在于其传输质量受大气环境的影响严重，也是其应用场合受到限制的主要原因。不同的气象条件对无线光传输性能的影响不同，如雾会使光信号发生散射、发散，降低光信号的可靠性，而雨雪天气则会增加光信号的衰减损耗。因此，在目前的无线光通信使用过程中，多结合微波通信，将其作为备份节点，以增强光通信的抗干扰、抗衰减性能。无线光通信的另一个劣势是光链路的对准与保持困难。受到建筑物周期性摇摆以及大风等天气的影响，收发机的通信塔或者通信标杆常常会产生晃动，而光信号尤其是激光束较细，就会导

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致两个通信端点产生偏移，从而造成通信质量的下降。 因为无线光通信频谱没有频率许可证书，在使用过程中可能会存在一定的安全隐患，如激光射频系统，如果设计或者使用不当，就可能会使公众在进行裸视或者借助工具进行远视的过程中受到伤害。因此在无线光通信的使用普及过程中要注意相关的安全标准的建立以及相关技术的无害性。 4 总结 综上所述，无线光通信技术在国家的经济社会发展中具有巨大的潜力，其不仅填补了有线光通信过程中存在的空白领域，而且解决了特殊情况下的通信问题，因而成为了当今社会通信技术发展中的一个新亮点。未来的无线光通信技术研究必然将集中在数据传输速率、传输容量、传输距离以及接收设备对准保持方面，以此来推动无线光通信技术的发展。 参考文献：

[1]陈淑英.无线光通信技术综述[J].广西通信技术， 2010（01）. [2]赵霞.浅析无线光通信传输与接入[J].科技向导，2013（18）. [3]莫志艺.光通信技术发展展望[J].科技传播，2010（07）.