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1、无线光通信技术研究第26卷第4期2oo6年l2月山东通信技术ShandongCommunicati0nTechnologyV01.26No.4Dec.2oo6无线光通信技术研究顾玉娟(东南大学电子科学与工程学院,南京210096)摘要:无线光通信技术是一种宽带无线接入技术.是光通信技术和无线通信技术相结合的产物.介绍了两种无线光通信技术(自由空间光通信?so和可见光通信VLC)的优势厦不足,介绍了VLC在室内的一个典型应用,最后展望了这两项无线光通信技术未来的研究方向厦发展趋势.关键词:自由空间光通信可见
2、光通信无线光通信l引言无线光通信技术是一种宽带无线接人技术.是光通信技术和无线通信技术相结合的产物.它以光信号为载体,通过大气空间传送信息.当前有两种不同的无线光通信技术:FSO(FreeSpaceOpticalCommtmi.cation)和VLC(VisibleLightCommunication),前者利用波长为850rim或1550rim的红外波.后者利用LED可见光.无线光通信是以大气作为传输媒质来进行光信号传送的,只要在收发两个端机之间存在无遮挡的视距路径和足够的光发射功率,通信就可以进行.2
3、FSO一自由空间光通信FSO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,可以实现全双工的通信.光发射机的光源受到电信号的调制,并通过作为天线的光学望远镜,将光信号经过大气信道传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的差别.可以选用透过率较好的波段窗口.光的无线系统通常使用850nm或1550rim的工作波长.同时考虑到1500nm的光波对于雾有更强的穿透能力.而且人眼更安全.所以1550rim波长的FSO系统具有更广
4、阔的使用前景.FSO与微波技术相比,它具有调制速率高,频带宽,不占用频谱资源等特点;与有线和光纤通信相比.它具有机动灵活,对市政建设影响较小,运行成本低,易于推广等优点.FSO可以在一定程度弥补光纤和微波的不足.它的容量与光纤相近,但价格却低得多.它可以直接架设在屋顶,由空中传送.既不需申请频率执照,也没有敷设管道挖掘马路的问题.使用点对点的系统.在确定发收两点之间视线不受阻挡的通道之后,一般可在数小时之内安装完毕,投入运行.在考虑到当地气象的条件以后.光无线系统一般可得到99.9%的可用性.如果采用其他
5、系统构成主备用.甚至可达到99.999%电信级的可用性要求.另外FSO系统与网络的连接,还有如下的优点:1)对运行的协议透明.现在通信网络常用的SDH,ATM,IP等都能通过.2)可组成点对点,星形,和网格形结构的网络.3)可灵活拆装,移装至其他位置.4)易于扩容升级,只需稍作接口的变动就能改变容量.FSO存在的主要问题有以下几点:(1)FSO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lkm以下才能获得最佳的效果和质量,最远
6、只能达到4Km.多种因素影响其达不到99.999%(五个9)的稳定性.(2)系统性能对天气非常敏感是FSO的另一个32山东通信技术2006g主要问题.晴天对FSO传输质量的影响最小,而雨,雪和雾对传输质量的影响则较大.据测试,FSO受天气影响的衰减经验值分别为:晴天,5-15db/km;雨,20—50db/km;雪,50.150db/km;雾,50.300db/km.国外为解决这个难题,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.(3)城市内由于建筑物的阻隔,晃动将影响两个点之间的激
7、光对准.(4)激光的安全问题也会影响其使用,超过一定功率的激光可能对人眼产生影响,人体也可能被激光系统释放的能量伤害.所以产品要符合眼睛安全标准.3VLC一可见光通信Ⅵ是一种在白光LED技术上发展起来的新兴的无线光通信技术.白光LED具有功耗低,使用寿命长,尺寸小,绿色环保等优点,特别是其响应灵敏度非常高.因此可以用来进行超高速数据通信.与传统的射频通信和FSO相比,VLC具有发射功率高,无电磁干扰,节约能源等优点.因而VLC技术具有极大的发展前景.已引起人们的广泛关注和研究f1,21.图1可见光通信的典
8、型应用0白光LED岱PD9鳓■图1所示为VLC在办公室内的典型应用配置图.VLC作为一种无线的光通信方式,其系统包括下行链路doWlllink和上行链路uplink两部分.下行链路包括发射和接收两部分.其发射部分主要由白光LED光源和相应信号处理单元组成,白光LED光源发出的已调制光以很大的发射角在空间中朝各个方向传播.由于室内不受强背景光和天气的影响.光传播基本上不存在损耗.但是由于LED光源个数较多.且具有较大的表面积,因
