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光无线通信系统技术浅析
Source: | Author:pmo4e2eca | Publish time: 3442 days ago | 4325 Views | Share:

光无线通信网按照组网的结构来说。可组成点对点、星形(点到多点)和格形(网状网)三种结构。点到点结构是最简单的网络拓扑,目前已使用的系统多数采用此结构,其原因是大多数系统只是用来连接企业内部的各幢大楼,作为高带宽的专线连接。点到点结构的优点是独立的链路,网络规划简单;其缺点也很多,例如不能低成本有效地进行扩展;光链路没有任何保护,有一个点出故障,链路就中断。它不适合电信级系统。

星形(点到多点)结构的优点是可以把业务集中到一点(集线器或中心节点)再接入核心网,效率较高、比较经济;其缺点是能提供的带宽较少,每条链路仍无冗余保护,可靠性较差。为了在视距内连接尽可能多的大楼,集线器的位置非常关键。

格形(网状网)结构的主要优点是通过多个网络节点可以提供几乎实时的迂回链路,使服务得到保护,即具有服务恢复或服务冗余度的特点。网状网结构还可以把业务集中到某些特定点:再有效地接入网络,比较符合电信级的要求。其缺点是传输距离短、成本高(每幢大楼有多条链路),网络规划复杂。

2 光无线通信存在的主要问题及解决方案

尽管光无线通信有许多优点,但也存在以下几个问题。

FSO(自由空间光通信)是一种视距宽带通信技术,传输距离与信号质量的矛盾非常突出,当传输超过一定距离时波束就会变宽导致难以被接收点正确接收。目前,在1km以下才能获得最佳的效果和质量,最远只能达到4km。多种因素影响其达不到99.999%的稳定性。为解决这个难题,一般会采用更高功率的激光器二极管、更先进的光学器件和多光束来解决。

对天气非常敏感是FSO的另一个主要问题。晴天对FSO传输质量的影响最小,而雨、雪和雾的影响较大。据测试,FSO受天气影响的衰减经验值分别为:晴天,5~15dB/km;雨天,20~50dB/km;雪天,50-150dB/km;雾天,50~300dB/km。可见影响最大的是雾天,这是因为雾中的散射粒子的半径与激光的波长在同一数量级上,而且散射粒子非常集中,从而使光线的传播方向发生偏转,造成空间、角度和时间上的扩展,如图2。对于这种大气现象处理的方式,与微波通信中对待雨衰相似。要在系统传输的计算中,为光信号的衰减留有足够的系统功率余量,以便在出现浓雾最大衰减的情况下,仍能接收到所需的光信号功率。重要的是,要获得所在地长期的气象统计资料,能够知道不同等级(能见度)的雾,即不同衰减的大气介质出现的统计规律。如果了解到衰减值大于某一指标出现的概率,就能确定光无线系统为了保证可用性的指标(比如99.9%),需要容纳多大的大气损耗。而传输距离的计算公式如式(1)所示。

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