宽带连接新技术——FSO(1)

2019-11-03 09:10:13

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供稿：网友

　　当宽带接入的概念迅速成为我们身边的现实时，各种接入技术在“最后一公里”的不同位置上争夺着自己的势力范围。诸如以太网、ADSL、Cable Modem、光纤入户、Wi-Fi技术等等，它们各有优缺，并在应用过程中不断取得发展。不过，在一些特殊的应用领域或场合下，这些接入方案往往在“最后一公里”中间的某些段落上，存在布设、成本、带宽等方面的一些限制。一种结合了无线与光纤技术、最近在国外异军突起的宽带连接方案——fso（Free Space Optics，无线光通信）正悄然进入中国，它有望能填补宽带接入市场的这些缝隙。FSO与各类网络连接和接入技术结合在一起，能提供更加灵活、完善的宽带接入解决方案。

　　浅识FSO

　　FSO技术基于光传输方式，具有高带宽、部署迅捷、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的方式实现连接。虽然FSO通信不需要光纤而是以空气为介质,但由于其设备也以发光二极管或激光二极管为光源，因此又有“虚拟光纤”之称。

　　FSO技术最初被美国军方以及美国太空总署用在偏远的地方提供高速连接, 至今已有30多年的历史。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，它既可以提供短距离的网桥解决方案，也可以在服务供应商的全光网络中扮演重要角色。

　　FSO技术与传统的铜线或光纤技术不同的是，它在空气中通过激光技术传送信号，以透镜和反射镜来聚集或控制光束的方向，从而将数据从一个芯片传送至另一个芯片处。FSO通信建立在彼此间连接在一起的FSO设备之上，每个FSO设备均由一个激光发射器和一个接收器组成，具备全双工能力。每个FSO设备使用一个带有透镜的诸如激光这样的高压电光源，它可以在大气中将各种波长的光束沿直线发送给正等待接收信息的那个透镜，而接收的透镜则通过光纤和DWDM（密集波分复用）信号分路器连接在一个高敏感接收器之上。FSO通信设备无需申请频段许可证，设备容易升级，而且其开放的接口支持来自多种厂商的仪器。

　　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2.5Gbps的传输速率，最大传输距离为4000m。不过FSO技术在理论上没有带宽上限，目前160Gbps的设备正在研制当中。

　　FSO优缺细数

　　FSO技术的主要优势或特点有：高带宽——10Mbps～2.5Gbps或更高；低误码率——仅为10-12；安装快速、使用方便——只需一天或更短的时间即可安装和调试成功，很适合用在特殊地形和地貌、有线方式难以实现以及机动性高的场所；不占用拥挤的无线电频率资源，其设备工作在不需管制的光谱（1000nm左右），因此既不会与其他传输发生干扰，也在当前没有许可证的问题; 伸缩性好——当添加节点时，原有的网络结构无需改变，只要改变节点数量和配置即可；安全性高——由于FSO通信的光束很窄，所以业务链路很难被发现，信号也很难被截获。

　　FSO也有自身的缺陷，主要是会受到大气状况或物理障碍的影响。因此在搭建FSO方案时，需要考虑到这些干扰因素。

　　1.雾。雾像成千上万个棱镜，其吸收、散射和反射的力量联合起来足以修改光的特性或是完全遮蔽住光通道，从而破坏两个透镜之间的准直性。对此最主要的解决办法是缩短连接距离或采用备份网络连接。在具体的应用中，常常采用毫米波通信做为备用手段。当某一种通信方式受到影响后，可立即无缝切换到另一种方式。

　　2.吸收。大气层中悬浮的水分子吸收光子，会导致FSO的传输功率降低，将直接影响到系统的可用性。根据大气的状况来选择合适的功率，或是利用空间多样性（在一个FSO设备中有多束光波）能够帮助保持网络可用性的水平。

　　3. 散射。当光波与散射物质相碰撞时就会产生散射。这样虽然不会损失能量，但会使各方向上的能量重新分配，从而降低远距离的光波强度。

　　4. 物理阻隔。光路上不能有障碍物或长时间的阻挡。大多数FSO产品配备4个激光收发器，以提高容量和冗余度，这样当落叶或鸟群较长时间地挡住某一通路时，整个通信就不致受阻。

　　5. 建筑物的晃动/地震。建筑物的运动会破坏光束的对准，从而影响发射器和接收器之间的对准。

　　6. 闪光。从地球或排热管这样的人造设备中上升的热空气会造成不同空间的温度差异，这会使信号的振幅产生波动，从而导致接收器那一端的图像跳动。

　　最后提一下采用激光技术的FSO设备对人体的安全性问题。实际上, FSO设备遵循国际一级眼安全标准, 对人眼不会造成任何伤害。

摘自《计算机世界》

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