FSO与其它接入技术的比较及前景

发布: 2010-10-21 00:30 | 作者: | 来源: | 字体: 小中大

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　　自由空间光通信系统（FSO）是一种新型无线宽带接入技术，它是在空气中用激光或光脉冲在THz光谱范围内传送分组数据的通信系统，在国外，FSO主要被作为“最后一公里”解决方案之一和用于比较特殊的商业服务。
　　
　　目前的最后一公里宽带接入解决方案包括光纤和无线微波通信技术，光纤以可靠性及高带宽著称，但作为最终解决方案，实施起来却很困难、缓慢，并且花费高昂。而无线技术虽然提供了快速的安装和比光纤低廉的价格，但带宽却非常有限。同时，无线通信易受干扰，安全性差, 而且需要昂贵的频率执照。自由空间光通信应时而出，结合了光纤和无线通信的优点,提供了高带宽、高安全性、互不干扰、安装快速和高性价比的宽带接入解决方案。
　　
　　FSO面临的挑战
　　
　　自由空间光通信系统网络主要有三种拓扑结构：点到点、点到多点（星形）和网状，也可以把它们组合起来使用。FSO技术相对是简单的，相连的两个FSO 单位均由一个激光发射器和一个接收器所组成，以提供全双工能力。 FSO一方通过将调制后的激光通过透镜发送，另一方的透镜接收后将信号经由光纤连至一个高敏感接收器加以解调。然而，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（一般为几公里）波束就会变宽以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。多种因素影响其达到99.999%(五个9)的稳定性。
　　
　　传输质量对天气非常敏感是FSO的另一个主要问题。晴天对FSO传输质量的影响最小，而雨天、下雪和雾天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。
　　
　　城市内，由于建筑物的阻隔、晃动将影响两个点之间的激光对准。对FSO来说，为了保证光传输链路的性能，光链路两端的对准（捕获）和保持（跟踪）至关重要。国外FSO公司多采用GPS来连续进行监测和调整发射器和接收器的位置，但调校系统费用较为昂贵。
　　
　　此外，激光的安全问题也会影响其使用，超过一定功率电平的激光有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。
　　
　　带宽可达2.5G
　　
　　清华同方研究发展中心一直致力于“Last Mile”解决方案的探索，并于2001年12月成立了“FSO技术跟踪研究小组”，半年时间里，成功解决了FSO技术中存在的世界难题，推出了自主研发的自由空间光通信产品TFOW 100-1，并在2002年8月，完成了1000米点到点通讯样机的检测。此产品可解决宽带网络的最后一公里的数据传输问题，带宽达100Mbps-2.5Gbps。
　　
　　清华同方TFOW 100-1 提供了可以无缝集成到已有以太网络的10/100M以太网接口，它独特的快速追踪技术提供了高链接余度, 同时遵循了严格的一级激光眼安全标准，另外，自动校准技术和简洁的设计使得安装非常简易。通过SNMP/HTTP协议和对用户友好的图形用户界面，用户可以在任何地方监控TFOW 100-1设备。
　　
　　
　　FSO与其他接入技术的比较
　　各种性能\接入方式-光纤--------------微波------------fso
　　带宽--------------1gbps以上---------较低------------100mbps-10gbps
　　安全性------------安全--------------不安全----------安全
　　传输距离----------120公里-----------60公里----------4公里
　　成本--------------10-20万美元/公里--2-3万美元/套----2-3万美元/套
　　建设速度----------4-12月------------2-3天-----------2-3天
　　市政许可----------有----------------无--------------无
　　频谱许可----------无----------------有--------------无
　　便携性------------困难--------------一般------------方便
　　维护--------------复杂--------------一般------------简便
　　
　　快速追踪独特的快速追踪机制可在不管是楼房的缓慢摆动还是高度扰动的情况下,维持光束的对准。
　　
　　易于管理内嵌的SNMP代理和对用户友好的EMS图形用户界面，使得远程中央式管理变得简单轻松。
　　
　　自动校准自动校准机制减少了安装时间和费用，同时也提高了在异常情况下如地震或断电导致的链接中断后的自动恢复速度。
　　
　　清华同方的无线光通信产品采用先进的数字信号处理（DSP）技术计算最佳收信位置，用特有的微电子机械系统（MEMS）对接受发射器的位置进行调整，确定位置后，再对微电子机械系统下达指令，固定接收发射器的方向和位置或增强发射功率以达到极佳的运行状态。

　　市场前景诱人
　　
　　FSO系统是一种物美价廉。有广泛应用前景和巨大市场潜力的通信系统。由于它的技术特点，在解决宽带网络“最后一公里”瓶颈方面有着重要意义和作用：
　　
　　骨干网的扩展：通信服务厂商在骨干网建设上花费大量资金，以提升网络整体性能与快速发展的市场需求。但是，在最后一公里的建设上，通信服务厂商却着力不多，而其实很多网络应用的瓶颈不在骨干网上而是在最后一公里。为了在现有的骨干网上快速进行扩展和向外延伸，FSO为一不错的选择。
　　
　　光纤网络的备援：目前大多数电信运营商都采用两条光纤连接来保证所构建的商业应用网的安全。现在，运营商无需部署两条光纤链路，可以选择FSO系统作为备份光纤的冗余链路，以节省投资。
　　
　　宽频接入：目前主干网的频宽容量急剧增加，从622Mbit/s到10 Gbit/s，再到更高的40Gbit/s DWDM。同样，客户端网络的频宽也从10Mbit/s增加到100Mbit/s，再到Gb的以太网络。仅网络接入部分仍未有可突破频宽成本与容量瓶颈的有效解决方法。无线通信的宽频网络接入瓶颈更为严重，因此，在此部分FSO有很大的发展空间。
　　
　　企业应用：由于FSO是以小功率的红外激光束为载体，可将收发器装设在楼顶或窗外传输数据。FSO的灵活性使它可以应用于许多企业和学校，例如企业LAN到LAN的连接及校园网的连接。以FSO来代替光纤接取各局端，不但能降低成本，而且具有更高的传输速度。
　　
　　无线基地台数据的回传：FSO亦可用来接取行动电话基地台与交换中心，将基地台接收的信号传至与有线公用电话网相连的交换中心设备。
　　
　　其它需要高速接取的终端：由于FSO网络建设时成本低、操作简单，因此可以用在其它高速连接的终端应用。如：楼与楼之间、横跨诸如公路与河流之类复杂地形、灾难恢复及临时解决方案的网络快速部署方案。

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