自由空间光通信技术及发展

一、“最后一公里”的新方案

随着通信网建设的发展，局域网以及千兆以太网开始快速增长，将这些高速的局域网和千兆以太网连接到运营商的通信网络，必须依靠容量巨大的接入网络。当前有很多接入技术可供选择，比如光纤、微波、XDSL等，但光纤敷设时间长及高额投入限制了普及；微波技术日渐成熟，但这种接入方式需要高额的初始投资（频谱许可证），对业务提供商而言，这种接入方式不很经济；尽管铜缆是一种易得的传输媒质，但XDSL带宽太低；而自由空间光通信FSO（Free Space optical communication），作为一种新兴的宽带无线接入方式浮出水面，是解决宽带网络“最后一公里”的传输瓶颈的有效途径，PSO的出现引起了业界广泛地关注。

二、浅识FSO

FSO技术基于传输方式，具有高带宽、部署迅速、费用合理等优势。FSO技术以激光为载体，用点对点或点对多点方式实现连接。虽然FSO通信不需要光纤而是以空气为介质，但由于其设备以发光二极管或激光二极管为光源，因此又有“无线光纤”之称。

最初，FSO通信设备是无线设备生产商，为宽带服务运营商开发的一种在不易进行光纤布线的地段代替光纤设备的网络连接方案。以前只用于国防和实验目的，至今已有30多年历史。FSO技术具有与光纤技术相同的带宽传输能力，使用相似的光学发射器和接收器，甚至还可以在自由空间实现波分复用（WDM）技术。目前FSO技术已开始走向民用，它即可以提供短距离的网桥解决方案，也可以在服务商的全光网络中扮演重要角色。

FSO是一种新型无线宽带接入方式，是继激光器件发明之后，开始在工程上应用的，它是光纤通信与无线通信相结合的产物。FSO不是用光纤作为传输媒介，而是以大气为媒质，通过激光或光脉冲在太赫兹（THE）光谱范围内传送分组数据的通信系统，其传送终端在原理上与光纤传送终端十分相似，但由于用在接入系统，因而组成更为简单。

一个光的无线传输系统，所用的基本技术，也就是光电的转换。在点对点传输的情况下，每一端都设有光发射机和光接收机，具有全双工（双向）的通信能力。光发射机的光源受到电信号的控制，并通过作为天线的光学望远镜，将光信号经过空间送到接收端的望远镜，高灵敏度的光接收机将望远镜收到的光信号再转换成电信号。由于大气空间对不同光波长信号的透过率有较大差别，可以选用透过率较好的波段窗口。光的无线系统通常使用0.85微米或1.5微米的红外波段，但是，发送端和接收端之间，互相必须是可视线的，两终端之间不能有阻挡。

FSO网络主要有三种拓扑结构：点到点、点到多点（星形）和网状，也可以把它们组合起来使用。FSO技术相对是简单的，相连的二个FSO单位均由一个激光发射器和一个接收器组成，以提供全双工能力。

FSO产品可以传输数据、语音和影像等内容。目前市场上的产品最高支持2.5bit/s的传输速率，最大传输距离为4千米。不过FSO技术在理论上没有带宽上限，目前，国外160Gbit/s的设备正在研制当中。

三、FSO在国内外的发展及应用

随着器件的成熟，特别是光无线通信大规模应用后，器件价格进一步下降，宽带的光无线接入成为新的应用方向。2001年2月由美国的一些光无线设备制造商联合电信运营商，成立了空间光通信联盟（FSO Alliance）。该组织的宗旨是推动光无线技术的应用，特别是对用户和电信界宣传这种技术的发展前景，消除较普遍存在的误解。该组织已举行了多次会议，对促进FSO系统的大规模推广起到了积极的应用。现在，一些大型的电信设备公司对FSO系统产生了极大的兴趣，如美国的QWEST，英国BT，加拿大NT等公司已开始试用这种系统。比较典型的有Terabeam公司和Airriber公司已将PSO应用于商业服务。在2000年悉尼奥运会上，Terabeam公司成功地使用FSO设备向客户提供100Mbit/s的数据连接。该公司述计划四年内在全美建设100个FSO城市网络。而Airriber公司则在美国波士顿地区将FSO通信网与光纤SONET网通过光节点连接在一起，完成了该地区整个光网络的建设。