FSO技術(shù):大眾化的無線光纖
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，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現(xiàn)波分復(fù)用(WDM)技術(shù)，具備低雨衰、無需申請頻段、設(shè)備易升級等微波不可比擬的優(yōu)勢，而且其開放的接口支持來自多種廠商的儀器。目前市場上的產(chǎn)品***支持2.5Gbps的傳輸速率，***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)在中國以及全世界的電信行業(yè)正引起廣泛關(guān)注。原因很簡單：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單，固網(wǎng)運營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。對于移動運營商來說，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。在目前競爭激烈的電信業(yè)大環(huán)境中，F(xiàn)SO無疑為電信運營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)操作費用提供了可能。
FSO產(chǎn)品目前***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)備也可用于移動基站的環(huán)路建設(shè)、場所比較分散的企業(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)品安裝快速簡易，因此也可在展覽會、短期租用的建筑、野外的臨時工作場所或地震等突發(fā)事件的現(xiàn)場作為一種臨時的通信連接。
可是，目前在中國，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 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)在線時間比較差;
◆ FSO技術(shù)對于天氣比較依賴，如大氣的分子吸收、折射率會造成射束偏轉(zhuǎn);
◆ 因為大氣分子和懸浮顆粒會發(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造成射束中斷。
無線光纖的可靠性
事實上，近年來FSO在技術(shù)方面已經(jīng)有了較大的突破。對于大氣衰減、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
對基于FSO的系統(tǒng)來說，最常用的光學(xué)波長是近紅外光譜中的850納米(nm)。在這個頻率上，有足夠的能量將電流信號高效地轉(zhuǎn)換成光信號。除了具有快速調(diào)制能力之外，高能量密度對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)制光信號高效率地轉(zhuǎn)換成電子信號。
除此之外，還有一些基于FSO的系統(tǒng)使用1500納米的波長，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。
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，甚至包括量子級聯(lián)激光(約10微米)。然而，不管使用的是什么波長，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，長波系統(tǒng)更有優(yōu)勢，因為它受大氣衰減的影響較小。圖1展示了FSO在不同波長和能見度下的衰減曲線。
使用自動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間，需要采取全新的方式。例如，為無線光纖系統(tǒng)配備自動功率控制(automatic power control，APC)和自動跟蹤特性。APC允許產(chǎn)品的發(fā)射功率自動調(diào)節(jié)，使接收器永遠(yuǎn)不會出現(xiàn)過度調(diào)變的情況。其優(yōu)點在于，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，且不具備自動功率控制特性;系統(tǒng)B則集成了自動功率控制特性。在這種情況下，系統(tǒng)B的優(yōu)勢是顯而易見的。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，一旦因為天氣原因造成能見度低，它有超過15dB的附加功率可供利用。
在無線光纖系統(tǒng)中，發(fā)射器和接收器的鏡頭設(shè)計必須在以下幾個方面取得平衡：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，它的特點是具有一個較大的接收角和鏡面，但缺點在于直射光的高入射會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，它們的累積光學(xué)信號能顯著增強(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?？紤]到這個原因，一些FSO產(chǎn)品的領(lǐng)先廠商(如LightPointe)進(jìn)行了一項意義深遠(yuǎn)的技術(shù)革新，即“自動跟蹤”，采用可以在x和y軸上移動的萬向支架，可以主動調(diào)整接收器，在任何情況下都能處在一個理想的位置上。對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，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)點包括：
◆ 低成本——安裝簡便，不需預(yù)先估計線路成本;
◆ 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，信息產(chǎn)業(yè)令人激動的各種可能性才會成為現(xiàn)實。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的無線傳輸技術(shù)，以激光為載體、以空氣為介質(zhì)，用點對點或點對多點的方式實現(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，而且可以免費使用。FSO產(chǎn)品目前***速率可達(dá)2.5G，最遠(yuǎn)可傳送4km。
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