无线光通信在移动通信领域中的应用

2019-11-05 02:43:03

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供稿：网友

　　自由空间光通信（FreeSpaceOptics?fso）或称无线光通信技术正在越来越广泛地为移动服务商所应用。作为一种快速方便部署的基础设施，能够满足用户数量的快速增长和下一代高带宽无线通信应用的需求。FSO设备商采用先进的无线激光技术，提供点对点传输距离达数公里，速率超过2.5Gbps的宽带无线接入。
　　
　　科飞无线光通信有限公司是提供点对点无线光（红外/激光）通信产品的领先厂商。自1997年以来，交付使用的成熟产品行销各种不同的市场和应用领域，带宽可从E1/T1升级到622Mbps以至10Gbps。
　　
　　无线光通信在移动网络中的优势
　　
　　无须申请频率许可证（有别于其它无线/微波）
　　
　　无须频率规划、支付专线租金或连接费用，轻松重复部署
　　
　　没有信号反射及其它无线系统干扰
　　
　　即插式模块答应现场升级数据带宽或协议
　　
　　性价比优越、安全可靠的解决方案
　　
　　安装迅速（通常需要3个小时）
　　
　　带宽可从E1、16xE1、E2、E3、STM-1升级至622Mbps甚至更高
　　
　　视距范围内可靠的传输性能可达4公里（取决于不同区域）
　　
　　针对恶劣气候的坚固设计，激光冷却技术延长寿命
　　
　　在移动网络中的应用
　　
　　连接微蜂窝至宏蜂窝基站，可替代租用线路或微波链路
　　
　　为SDH光纤/微波骨干电路备份增强可靠性
　　
　　增加GPRS/EDGE/3G网络蜂窝小区基站的带宽
　　
　　可升级至4xE1或E3建立微蜂窝基站的网状连接
　　
　　升级至E3/STM-1为3G网络部署提供连接
　　
　　可临时或永久性部署及适用于非凡事件如体育竞赛、Vip造访、贸易展会等
　　
　　经济效益
　　
　　初始费用与微波链路相比具有竞争优势
　　
　　E1-4E1-E3升级保护投资
　　
　　将来升级E3-STM-1-STM-4性价比优越
　　
　　降低规划、安装和技术支持的人力资源
　　
　　无线光通信轻松连接微蜂窝
　　
　　在许多城市现有电信线路可以实现蜂窝之间的连接，通常速率在2048kpbs，但在缺少固定基础设施的情况下采取什么方式连接呢？科飞无线光通信产品可满足移动通信网络的挑战，具有2Mbps至622Mbps的标准接口，即插式模块使带宽轻松升级（如E1至2×E1或E2等）。科飞产品可以部署在世界任何角落快速扩展移动通信网络。
　　
　　产品系列
　　
　　Cablefree access：SDH或PDH连接速率可达155Mbps，传输距离可达4公里
　　
　　Cablefree 622：语音和数据连接速率可达622Mbps，传输距离可达2公里
　　
　　Cablefree Gigabit：千兆以太网和光纤信道，传输距离可达1公里
　　
　　所支持行业标准
　　
　　E1/G703 2.048Mbps • E2 8.448Mbps • E3 34.368Mbps • STM-1 & STM-4
　　
　　T1 • Multiple T1 up to 4x T1 • DS-3 • STS-1• Token Ring • FDDI •光纤通道
　　
　　数据网络包括Ethernet 10, 100 & 1000Mbps • ATM-155 & 622Mbps
　　
　　广播电视视频和闭路电视
　　
　　数据话音复用及根据用户要求做出的解决方案
　　
　　2G网络
　　
　　现今的2G蜂窝网络（GSM，IS-95，IS-136和PDC）主要是提供高容量和广域的覆盖，通常能够覆盖人口99%的区域。运营商所面临的主要挑战之一就是在人口稠密的城区提供足够的通信容量。近年来由于手机成本的降低，用户大量增多导致话务量迅速增长、信道阻塞和通信质量降低。
　　
　　满足信道需求的常用的手段就是使用微蜂窝技术，使基站减小覆盖区域，增加频谱效率和网络容量。世界上许多地区微蜂窝基站与宏蜂窝基站之间的连接使用了FSO技术，拓扑为星状、放射状或链状。在现代化城市中，微蜂窝至宏蜂窝的距离通常在2公里之内，正好在无线光通信系统的传输范围之内。
　　
　　微蜂窝的容量需求不高，通常低于2Mbps，所以E1接口即可满足微蜂窝至宏蜂窝之间的连接。运营商以前都租用有线线路或微波链路来实现连接。用于基站回程的典型PDH微波链路提供E1、2xE1或4xE1的容量，采用23至38GHz频段。相对而言，FSO可以提供安全可靠的短程宽带接入，带宽从2Mbps至2.5Gbps，使用无须许可证、无干扰的波段。
　　
　　利用无线光通信（FSO）替代其它无线技术的优势：
　　
　　快速反应
　　
　　视距（LOS）规划简单
　　
　　无须频率规划或许可证申请
　　
　　真正“即插既用”式宽带升级
　　
　　成本低廉
　　
　　许多移动运营商现在开始采用无线光通信（FSO）作为微蜂窝基站回程的连接手段。科飞Access™系统提供带宽从E1、4xE1至 STM-1全面的插拔式升级。富裕的衰落余量提高了可靠性，备有一套完整的能够满足客户需求的规划软件和完善的远程治理工具。
　　
　　2.5G网络
　　
　　所谓2.5G或GPRS是重叠在现有的GSM网络上，利用相同的射频覆盖为移动用户提供类似有线拨号调制解调器更为快速的数据服务。运营商需要在现有基站的基础上增加额外的容量，或在扩容不可能的情况下增加更多的基站。无线光通信可在用户需求和现有的网络设施之间搭建桥梁，提供更高的可靠性及更高的带宽。
　　
　　3G网络
　　
　　各种不同制式的3G系统如WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA即将登场。许多3G提供商预计城市的基站将需要至少34Mbps的带宽以满足需求。由于3G的频率比2G系统高，预计移动运营商在大城市将需要建立比2G更多数量的3G基站。数以千计的基站都将需要34Mbps和155Mbps的回程传输。
　　
　　然而，恰恰是人口稠密的城市却无法实现便捷的宽带接入。现有的光缆大多数是环状铺设，并且只连接到大型建筑物。而接入网使用的是为普通电话而设计的铜线，根本就无法解决带宽问题。微波也不是解决上述问题的最佳办法。38GHz频段以下几乎不可能为数以百计的34兆或155兆点对点微波链路提供足够的频谱。此频段以上的微波由于雨衰降低了距离和可靠性，难以满足要求。短距离传输的无线光通信（FSO）系统可靠性很高（详见注解1），可以克服即使是最糟糕气候影响带来的衰落，甚至可以达到网络设计者最理想的99.999%的“5个9”标准。带宽也没有问题，科飞公司的产品带宽从2Mbps--2.7Gbps，正在生产10Gbps的产品。“既插即用”的网络接口升级保证了网络将来不可猜测的带宽容量。FSO又一次作为理想的选择以满足在城区的所有需求，可以迅速提供更大带宽。
　　
　　无线ISP和LMDS
　　
　　现在许多服务供给商使用固定无线技术为用户提供宽带数据服务，每户的带宽与租用专线或ADSL的相似，在2Mbps左右。无须许可证的ISM频段、需申请许可证的MMDS和LMDS技术在网络中都起着各自不同的作用。一般在城市区域，运营商网点之间的距离都很短，在2公里视距范围以内。无线光通信可以用来提供高容量的多点无线系统的回程及与大客户连接的点对点骨干链路。
　　
　　无线光通信射频传输（RF-over-FSO）扩展蜂窝覆盖
　　
　　最新发展的蜂窝技术能够通过光纤传输数字基带射频信号，也可以通过无线光通信(FSO)链路传输。通常的应用是覆盖现有蜂窝网络中的盲区。建设新的蜂窝基站需要较大的投资，能够延伸现有基站的覆盖范围可以节省费用提高用户满足度。目前开发的科飞无线光”RF-over-FSO”系统的数字信号带宽超过1.4Gbps,可将RF载频信号延伸。与建立新的蜂窝基站相比较，”RF-over-FSO” 技术可以大大节省开支，相当于将基站天线从一处延伸至另一处，改善了网络性能。
　　
　　无线光通信(FSO)与微波的结合
　　
　　运营商最理想的技术是最快速、最可靠的传输，需要最经济和最快速的建设。没有任何技术可以单独胜任，然而不同技术的组合可以达到目的。现代微波系统使用日臻完善的技术来减少链路对频谱的需求，非凡是155、622Mbps或更高的容量。高密度调制方式同时也降低了反抗雨衰的衰落余量，决定可靠性的因素是采用10GHz以上被称为“毫米波”的频段。相比之下无线光（FSO）技术仅在非常浓厚的大雾天气才会有衰落，雨天不受影响（详见注解2）。因此，同时采用两种技术的所谓“混合”系统，使链路比任何一种技术单独使用都可靠得多。由于无须挖掘、频率规划和许可证，同样可以满足快速部署的要求，可迅速建立具有足够可靠性的无线光通信（FSO）链路。待频率落实后再上微波，增加系统备份和可靠性，达到超过“5个9” 的电信级标准。“混合”系统的造价仅是城市光纤铺设费用的几分之一，同时提供了更为可靠的系统备份。这意味着运营商以最快的速度向用户提供服务，在条件许可的情况下以很小的代价升级到更高的可靠性。1998年科飞实施了低带宽系统的混合方案，使用无须许可的2.4GHz微波为执行非常重要任务的 FSO 链路提供备份。如今，科飞无线光通信（FSO）与许可的微波技术互补为电信级的无线宽带接入提供最佳方案。
　　
　　临时覆盖，灾难恢复和快速部署
　　
　　无线光通信（FSO）无论是应用在2G，2.5G或是3G的移动通信网络中都具有优势，使用传统有线或微波都将使网络规划实施的速度降低。在这样的情况下，FSO链路可在规划许可、申请微波许可证或基站传输到位之前实现覆盖。然后，再将FSO系统挪到一个新的基站，或保留下来提供传输备份。由于光缆损坏或微波干扰（令人吃惊的是在现代化城市中这种情况经常出现）造成的SDH骨干网或PDH接入网络中断，在进行设备维修的同时采用临时FSO链路可以迅速恢复网络工作。
　　
　　一些非凡事件，如体育赛事、政治活动、VIP造访甚至是庆典集会将吸引众多的人群。无线网络容量需求会因此而增加，网络会超载甚至“瘫痪”，带来收入损失和用户信心的丧失。
　　
　　科飞的无线光通信（FSO）系统可在几分钟内（详见注解3）安装在建筑物、车辆或三脚架上，提

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