寬帶連接新技術——FSO(1)

2019-11-03 09:10:13

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供稿：網友

　　當寬帶接入的概念迅速成為我們身邊的現實時，各種接入技術在“最后一公里”的不同位置上爭奪著自己的勢力范圍。諸如以太網、ADSL、Cable Modem、光纖入戶、Wi-Fi技術等等，它們各有優缺，并在應用過程中不斷取得發展。不過，在一些特殊的應用領域或場合下，這些接入方案往往在“最后一公里”中間的某些段落上，存在布設、成本、帶寬等方面的一些限制。一種結合了無線與光纖技術、最近在國外異軍突起的寬帶連接方案——fso（Free Space Optics，無線光通信）正悄然進入中國，它有望能填補寬帶接入市場的這些縫隙。FSO與各類網絡連接和接入技術結合在一起，能提供更加靈活、完善的寬帶接入解決方案。

　　淺識FSO

　　FSO技術基于光傳輸方式，具有高帶寬、部署迅捷、費用合理等優勢。FSO技術以激光為載體，用點對點或點對多點的方式實現連接。雖然FSO通信不需要光纖而是以空氣為介質,但由于其設備也以發光二極管或激光二極管為光源，因此又有“虛擬光纖”之稱。

　　FSO技術最初被美國軍方以及美國太空總署用在偏遠的地方提供高速連接, 至今已有30多年的歷史。FSO技術具有與光纖技術相同的帶寬傳輸能力，使用相似的光學發射器和接收器，甚至還可以在自由空間實現波分復用（WDM）技術。目前FSO技術已開始走向民用，它既可以提供短距離的網橋解決方案，也可以在服務供應商的全光網絡中扮演重要角色。

　　FSO技術與傳統的銅線或光纖技術不同的是，它在空氣中通過激光技術傳送信號，以透鏡和反射鏡來聚集或控制光束的方向，從而將數據從一個芯片傳送至另一個芯片處。FSO通信建立在彼此間連接在一起的FSO設備之上，每個FSO設備均由一個激光發射器和一個接收器組成，具備全雙工能力。每個FSO設備使用一個帶有透鏡的諸如激光這樣的高壓電光源，它可以在大氣中將各種波長的光束沿直線發送給正等待接收信息的那個透鏡，而接收的透鏡則通過光纖和DWDM（密集波分復用）信號分路器連接在一個高敏感接收器之上。FSO通信設備無需申請頻段許可證，設備容易升級，而且其開放的接口支持來自多種廠商的儀器。

　　FSO產品可以傳輸數據、語音和影像等內容。目前市場上的產品最高支持2.5Gbps的傳輸速率，最大傳輸距離為4000m。不過FSO技術在理論上沒有帶寬上限，目前160Gbps的設備正在研制當中。

　　FSO優缺細數

　　FSO技術的主要優勢或特點有：高帶寬——10Mbps～2.5Gbps或更高；低誤碼率——僅為10-12；安裝快速、使用方便——只需一天或更短的時間即可安裝和調試成功，很適合用在特殊地形和地貌、有線方式難以實現以及機動性高的場所；不占用擁擠的無線電頻率資源，其設備工作在不需管制的光譜（1000nm左右），因此既不會與其他傳輸發生干擾，也在當前沒有許可證的問題; 伸縮性好——當添加節點時，原有的網絡結構無需改變，只要改變節點數量和配置即可；安全性高——由于FSO通信的光束很窄，所以業務鏈路很難被發現，信號也很難被截獲。

　　FSO也有自身的缺陷，主要是會受到大氣狀況或物理障礙的影響。因此在搭建FSO方案時，需要考慮到這些干擾因素。

　　1.霧。霧像成千上萬個棱鏡，其吸收、散射和反射的力量聯合起來足以修改光的特性或是完全遮蔽住光通道，從而破壞兩個透鏡之間的準直性。對此最主要的解決辦法是縮短連接距離或采用備份網絡連接。在具體的應用中，常常采用毫米波通信做為備用手段。當某一種通信方式受到影響后，可立即無縫切換到另一種方式。

　　2.吸收。大氣層中懸浮的水分子吸收光子，會導致FSO的傳輸功率降低，將直接影響到系統的可用性。根據大氣的狀況來選擇合適的功率，或是利用空間多樣性（在一個FSO設備中有多束光波）能夠幫助保持網絡可用性的水平。

　　3. 散射。當光波與散射物質相碰撞時就會產生散射。這樣雖然不會損失能量，但會使各方向上的能量重新分配，從而降低遠距離的光波強度。

　　4. 物理阻隔。光路上不能有障礙物或長時間的阻擋。大多數FSO產品配備4個激光收發器，以提高容量和冗余度，這樣當落葉或鳥群較長時間地擋住某一通路時，整個通信就不致受阻。

　　5. 建筑物的晃動/地震。建筑物的運動會破壞光束的對準，從而影響發射器和接收器之間的對準。

　　6. 閃光。從地球或排熱管這樣的人造設備中上升的熱空氣會造成不同空間的溫度差異，這會使信號的振幅產生波動，從而導致接收器那一端的圖像跳動。

　　最后提一下采用激光技術的FSO設備對人體的安全性問題。實際上, FSO設備遵循國際一級眼安全標準, 對人眼不會造成任何傷害。

摘自《計算機世界》

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