无线光通信传输与接入分析

雷远扬

（中煤科工集团重庆研究院有限公司，重庆 400050）

0 引 言

无线光通信设备的体积不大，重量轻，具有较高的可靠性，机动性能良好，可有效抵抗恶劣环境与电磁干扰，安全性高且保密性好，可满足多种使用要求。此外，无线光通信具备绿色环保的特征，没有电磁辐射，而且实际安装相对便利，不需要光缆铺设，因而成本不高。在未来通信容量不断扩大的背景下，通信环境更加复杂，无线光通信的应用领域也将更加广泛。因此，深入研究并分析无线光通信传输和接入的相关内容十分有必要。

1 无线光通信概述

1.1 基本原理

无线光通信即自由空间通信，其光信号的传输媒介是大气。无线光通信系统由接收机、发射机以及信道组成，系统各端均设置了光接收机与光发射机，因而可在两点对接传输的基础上完成全双工通信。

无线光通信的过程集中体现在接收光信号、传输光信号以及发射光信号3个方面。在运转方面应合理配备光学望远镜以及可以放大相关功率的传输装置与接收装置。无线光通信系统采用光电转换技术，开展电信号调制光发射机光源，并借助光学望远镜完成光信号传输的目的[1]。接收望远镜可接收途径大气信道的光信号，并将其放置在光电检测器中实施聚焦处理，将光信号转变为电信号。为有效接入无线光信号，应利用调制解调器解读数据信息。为提升透光率不同的光波长信号，需要有意识选择性能理想的波段窗口，确保提高此体系功率。此外，无线光通信系统含括了多项辅助功能系统，所以光通信更加稳定与安全，进一步优化了光信号的传播质量。通过运用辅助系统即可捕捉、跟踪以及定位信号传输路径。

1.2 基本构成

无线光通信系统有效融合了无线通信技术与光纤通信技术，并在宽带中得到了广泛应用。近年来，科学技术发展的速度明显加快，无线光通信技术的应用领域也愈加广泛，不仅可应用于2G与3G，同样普遍应用于地面无线通信和星际空间光通信领域。电信号形成后，发射器产生光源，接收器借助发射光学系统，在大气信道传输的作用下接收光信号[2]。光信号收集完成后，即可成为焦点与光电探测器，然后转换为电信号。若信号的宽波长不同，那么其透过大气的空间也存在明显差异。为此，应注重传送带的合理选择。其中，近红外波段的使用最为广泛，同样可以运用1 500 nm波段，为大功率系统的运用提供了帮助。无线光通信能够弥补微波与光纤的不足，其容量和光纤类似，但价格较低。距离相同时，其成本仅为地下埋设光缆的1/5。此外，可于屋顶直接进行架设，通过空气传送，无需申请频率许可证。

1.3 基本特征

当前无线光通信的最高速度是2.5 Gb/s，传输的最远距离是4 km。频谱资源更丰富，无线光通信设备可借助红外光完成信息的交互，无需申请频率许可证，也无需支付频率占用费用[3]。可在任一通信协议中使用，灵活运用于以太网、SDH、快速以太网以及ATM中，且传输速率可达到2.5 Gb/s。可以传输不同种类的信息，以视频、数据以及声音等为主。此外，安装灵活且方便，无线光通信能够在屋顶直接竖立安装，并能够在海洋、湖泊以及河流等环境中实现交流。通过运用无线光通信，能够解决光纤通信难以完成的通信任务。但在实际应用的过程中仍存在一系列问题，对无线光通信技术的发展产生了不利影响。

远距离传输十分关键，对此领域的关注度从未减少，当前单波速率为100 Gb/s，未来将致力于研究400 Gb/s的单波速率[4]。远距离传输在洲际与国际领域的应用较为明显，且可在省际之间完成传输任务，但城域网光传输量更大，其中含括了核心路由器与城域交换机。在无线网络回传PTN中得到应用，集中体现在数据中心内部和3G/4G基站光模块等方面，比100 km小光模块的需求量更大，且单价更便宜。通常情况下，在距离增加的情况下，相同速率下的光模块需求量会随之减少。此外，针对小于100 km范围，长距离同样是重点，为此要系统考虑成本与产品功能平衡。若距离较短可满足要求且成本不高，就可将重点放在此部分短距离方面。

2 无线光通信应用现状

空气是光信号的主要传输媒介。在传播渠道和视距的作用下，可在接收机和发射机之间成功传输信息。特别是点对点的操作，实现了全双工通信操作的目标。

2.1 支持条件

无线光通信技术能够迅速传输信号，便捷性特征明显，因而应用范围也更广阔。但在应用实践中，一定要有特定的支撑条件，确保传输速率达标，与人们对信息传输的需求吻合，以获取用户认可，增强技术的应用效果。长期以来，传统的通信模式成本极高，特别是复杂区域线路铺设的难度会增加，使得模式推广的难度更大。而无线技术的应用则无需铺设线路，能够更好适应外界环境，使得不同类型自然环境的影响程度明显降低，也规避了信息传输中断与修复线路难度增加的问题[5]。

2.2 常见问题

受大气环境影响。恶劣的气候环境，会使无线传输受到阻碍并中断通信，严重的还会出现信号缺失现象。在雾天，光信号很容易出现散射，而雨雪天气还会削弱光信号。对准连接的点对点操作难度大。无线光通信系统是视距宽带通信技术，在具备传播视线后，光信号可通过发射机和接收机传输和接收。如果安装在较高的建筑物或者山区顶部，很容易受周边环境影响。此外，受地震与强风作用，设备会强烈晃动，难以保证激光设备对准。安全威胁严重。缺失信号频谱的操作许可证明，无法对设计人员操作提供必要指导，安全事故发生率较高。

3 无线光通信传输与接入实际应用

3.1 设备管理方面

无线光通信传输设备运用期间，为确保光通信正常传输与接入，就要高度重视对设备的管理，特别是对接收机、传输天线以及发射机的管理，以免影响信息传输的速度。通常来讲，虽然无线光信号的传输并不会受光缆光线传播路径因素影响，但信号损耗仍然会影响信号的传输方向。所以，相关工作人员应合理选择光学天线，选用最佳光学天线以降低光信号发散损耗。发射无线光通信的过程中会形成射角，进而影响无线光传输的方向。要想解决这一问题，可将天线系统安装于接入端。系统由凹凸镜组成，在信号聚焦的同时也能够增强接收信号的准确性和灵敏性[6]。选择孔径时，应尽量避免影响实际的接收效果，保证接收机具有较强的接收能力，确保其可在短时间内识别干扰信号。在发射机管理方面，应严格管控祸合准值与传输距离，深入分析祸合效率，不断增强信号的接收效果。

3.2 安全操作方面

在应用无线光通信技术的过程中，要保证设备操作的安全性。由于无线光信号会不同程度地危害人体，因而在接入信号的过程中应遵循设备的标准操作规范，佩戴眼罩与护具。另外，要准确计算信号的发射功率，保证其处于安全范围，实现对工作人员人身安全的保护。为此，相关企业在生产无线光通信设备之前，需编制相应操作手册，同时标注具体的使用说明。

3.3 辅助功能方面

为提高传输速度与精度，相关企业要借助辅助系统传递光信号。在实际运用无线光通信技术的过程中，引入辅助功能会占据过多设备空间，使得无线光通信成本随之增加。为此，从技术层面分析，科学结合光学天线与接收器，简化安装辅助系统，缩减无线光通信成本。通过合理运用ATP系统，可提高无线光通信的安全性，优化光信号的传输质量，还可以实时定位并跟踪传输信号。

3.4 强化瞄准方面

在外界干扰的基础上，工作人员同样要加大对瞄准强化的研究力度，以保证通信效率的全面提升。一般情况下，光信号在传输过程中，容易受大气层无线波与外界信号源等因素的干扰，进而影响其质量。为此，在发射与接收信号时，可通过运用机械辅助装置提高激光器的准确度，更为准确地接收信号，以免信号在传输期间发生损耗，从而进一步优化传播的质量。

4 结 论

无线光通信能够为用户提供便捷且快速的服务，属于全新宽带技术。为不断增强无线通信质量，就必须深入研究与探讨无线光通信接入和传输的相关机理，充分发挥无线光通信的价值与作用，进一步推动无线光通信技术的推广应用与发展。