無(wú)線通信技術(shù)基本概念無(wú)線技術(shù)給人們帶來(lái)的影響是無(wú)可爭(zhēng)議的。如今每一天大約有15萬(wàn)人成為新的無(wú)線用戶，全球范圍內(nèi)的無(wú)線用戶數(shù)量目前已經(jīng)超過(guò)2億。這些人包括大學(xué)教授、倉(cāng)庫(kù)管理員、護(hù)士、商店負(fù)責(zé)人、辦公室經(jīng)理和卡車司機(jī)。他們使用無(wú)線技術(shù)的方式和他們自身的工作一樣都在不斷地更新。無(wú)線通信（Wirelesscommunication）是利用電磁波信號(hào)可以在自由空間中傳播的特性進(jìn)行信息交換的一種通信方式，近些年信息通信領(lǐng)域中，發(fā)展最快、應(yīng)用最廣的就是無(wú)線通信技術(shù)。在移動(dòng)中實(shí)現(xiàn)的無(wú)線通信又通稱為移動(dòng)通信，人們把二者合稱為無(wú)線移動(dòng)通信。無(wú)線通訊技術(shù)被認(rèn)為是工業(yè)控制領(lǐng)域繼現(xiàn)場(chǎng)總線、工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)后的又一個(gè)熱點(diǎn)，作為當(dāng)前世界最具活力的新興技術(shù)之一，無(wú)線通訊技術(shù)具有有線技術(shù)無(wú)法或很難取代的優(yōu)勢(shì)，并且逐步滲透到工業(yè)控制的各個(gè)環(huán)節(jié)。無(wú)線通信系統(tǒng)的組成無(wú)線通信（或稱無(wú)線電通信）的類型很多，可以根據(jù)傳輸方法、頻率范圍、用途等分類。不同的無(wú)線通信系統(tǒng)，其設(shè)備組成和復(fù)雜度雖然有較大差異，但它們的基本組成不變，圖1-1是無(wú)線通信系統(tǒng)基本組成的方框圖。無(wú)線通信系統(tǒng)包括：發(fā)送設(shè)備、接收設(shè)備、傳輸媒體。圖中虛線以上部分為發(fā)送設(shè)備（發(fā)信機(jī)），虛線以下部分為接收設(shè)備（收信機(jī)），天線及天線開(kāi)關(guān)為收發(fā)共用設(shè)備。信道為自由空間。話筒和揚(yáng)聲器屬于通信的終端設(shè)備，分別為信源和信宿。發(fā)送設(shè)備（1）變換器（換能器）：將被發(fā)送的信息變換為電信號(hào)。例如話筒將聲音變?yōu)殡娦盘?hào)。（2）發(fā)射機(jī)：將換能器輸出的電信號(hào)變?yōu)閺?qiáng)度足夠的高頻電振蕩。（3）天線：將高頻電振蕩變成電磁波向傳輸媒質(zhì)輻射。接收設(shè)備接收是發(fā)射的逆過(guò)程，它包括：接收天線：將空間傳播到其上的電磁波轉(zhuǎn)化為高頻電振蕩接收機(jī)：高頻電振蕩轉(zhuǎn)化為電信號(hào)變換器(換能器)：將電信號(hào)轉(zhuǎn)化為所傳送信息無(wú)線通信系統(tǒng)-發(fā)展歷史第一代無(wú)線通信系統(tǒng)采用頻分多址(FrequencyDivisionMultipleAccess)技術(shù)組建的模擬蜂窩網(wǎng)也被稱為第一代(FirstGeneration，下稱1G)無(wú)線通信系統(tǒng)。這些系統(tǒng)中，話務(wù)是主要的通信方式。由于采用模擬調(diào)制，這些系統(tǒng)容易被第三方竊聽(tīng)。1G的主要蜂窩系統(tǒng)包括AMPS、NMT、Hicap、CDPD、Mobitex、DataTac、TACS和ETACS。20世紀(jì)70年代末，AT&T的貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)明了美國(guó)的第一個(gè)蜂窩電話系統(tǒng)，即AMPS(AdvancedMobilePhoneService)。Ameritech公司的AMPS在1983年首次在芝加哥的城區(qū)和郊區(qū)部署。當(dāng)年，F(xiàn)CC(FederalCommunicationsCommission)分配了位于800MHz頻段的40MHz頻譜給AMPS，到了1989年，由于業(yè)務(wù)量激增，F(xiàn)CC又額外分配了10MHz(稱為擴(kuò)展頻譜)給AMPS。最初的AMPS蜂窩系統(tǒng)的特點(diǎn)是：蜂窩較大，基站采用全向天線以減少成本。在芝加哥部署的AMPS覆蓋了大約2100平方英里。時(shí)至今日，AMPS仍然在世界上的許多地方(尤其是農(nóng)村)使用，包括美國(guó)、南美、澳大利亞和中國(guó)。雖然在每個(gè)國(guó)家AMPS所使用的頻帶不同，但其無(wú)線接口標(biāo)準(zhǔn)是一致的。到了80年代中期，ETACS(TheEuropeanTotalAccessCommunicationSystem)在歐洲發(fā)展了起來(lái)，ETACS和AMPS基本一致，但其每個(gè)信道的帶寬為25KHz(AMPS為30KHz)。ETACS和AMPS的另一個(gè)不同在于電話號(hào)碼(MobileIdentificationNumber)的劃分，因?yàn)闅W洲的電話號(hào)碼要?jiǎng)澐譃閲?guó)家區(qū)號(hào)，而美國(guó)的電話號(hào)碼要?jiǎng)澐值氖侵輩^(qū)號(hào)(AreaCode)。中國(guó)于1983年規(guī)定蜂窩式移動(dòng)電話系統(tǒng)頻段為870-889.975MHz與915-935.975MHz，頻道間隔為25KHz。1990年8月確定采用TACS制式，即頻段為890-915MHz與935-960MHz，雙工間隔頻率為45MHz，并且規(guī)定即日起停止引進(jìn)非該頻段的模擬蜂窩系統(tǒng)，原來(lái)已引進(jìn)的各種系統(tǒng)可以沿用到2005年。第二代無(wú)線通信系統(tǒng)從2G開(kāi)始，無(wú)線通信步入了純數(shù)字時(shí)代。2G的另一個(gè)顯著特點(diǎn)是，所有的標(biāo)準(zhǔn)都以商業(yè)利益為宗旨。目前，世界上大多數(shù)運(yùn)營(yíng)中的無(wú)線通信系統(tǒng)都是2G系統(tǒng)，其中60%的市場(chǎng)被歐洲標(biāo)準(zhǔn)占據(jù)。2G標(biāo)準(zhǔn)包括GSM、iDEN、USDC(D-AMPS)、IS-95、PDC、CSD、PHS、GPRS、HSCSD和WiDEN。第一代AMPS系統(tǒng)并不能滿足當(dāng)今大城市的通信容量需求。數(shù)字蜂窩(DigitalCellular)，亦即采用數(shù)字調(diào)制技術(shù)的蜂窩系統(tǒng)，可以極大地提供系統(tǒng)的容量和性能。經(jīng)過(guò)主要蜂窩產(chǎn)商的大量研究和比較，在20世紀(jì)80年代晚期，USDC(TheUnitedStatesDigitalCellularSystem)實(shí)現(xiàn)了可以在固定頻帶內(nèi)支持更多用戶的時(shí)分多址(TimeDivisionMultipleAccess)系統(tǒng)。在每個(gè)AMPS信道上，USDC可以支持3個(gè)全速率(Full-rate)用戶或6個(gè)半速率(Half-rate)用戶。在FDD模式上，USDC沿用了AMPS的45MHz間隔。1990年，USDC/AMPS雙模式系統(tǒng)由EIA/TIA(ElectronicIndustriesAssociationandTelecommunicationIndustryAssociation)在InterimStandard54(IS-54)中標(biāo)準(zhǔn)化，隨后被升級(jí)到IS-136。由于USDC保持了和AMPS的兼容性，有時(shí)也被稱為D-AMPS(DigitalAMPS)。1982年，北歐四國(guó)向CEPT(ConferenceEuropeofPostandTelecommunications)提交了一份建議書(shū)，要求訂制900MHz頻段的歐洲公共電信業(yè)務(wù)規(guī)范，建立全歐統(tǒng)一的蜂窩網(wǎng)移動(dòng)通信系統(tǒng)，以解決歐洲各國(guó)在1G系統(tǒng)中采用多種不同系統(tǒng)造成的互不兼容、無(wú)法漫游的問(wèn)題。同年，GSM(GroupSpecialMobile)成立。經(jīng)過(guò)幾年的討論和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試和論證比較，1986年，GSM成員國(guó)選定了窄帶TDMA方案。1988年，歐洲18國(guó)達(dá)成GSM諒解備忘錄并頒布了GSM(GlobalSystemforMobilecommunications)標(biāo)準(zhǔn)。它包括兩個(gè)并行的系統(tǒng)，GSM900和DCS1800，這兩個(gè)系統(tǒng)功能相同，主要的差異是頻段不同。在GSM標(biāo)準(zhǔn)中，未對(duì)硬件做出規(guī)定，只對(duì)功能、接口等做了詳細(xì)規(guī)定，便于不同公司的產(chǎn)品可以互連互通。GSM標(biāo)準(zhǔn)共有12項(xiàng)內(nèi)容，包括：概述、業(yè)務(wù)、網(wǎng)絡(luò)、MS-BS(移動(dòng)臺(tái)-基站)接口與協(xié)議、無(wú)線鏈路的物理層、話音編碼規(guī)范、MS的終端適配器、BS-MSC(基站-移動(dòng)交換中心)接口與協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)互通、業(yè)務(wù)互通、設(shè)備型號(hào)認(rèn)可規(guī)范、操作和維護(hù)。第三代無(wú)線通信系統(tǒng)為了滿足不斷增長(zhǎng)的網(wǎng)絡(luò)容量需求，數(shù)據(jù)速率亟待提高到能提供高速數(shù)據(jù)傳輸和多媒體應(yīng)用的水平上來(lái)，于是3G標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)了。3G系統(tǒng)基本上是2G的線性擴(kuò)展，它們基于兩種不同的骨干架構(gòu)，一種基于電路交換，另一種則基于包交換。ITU(InternationalTelecommunicationUnion)定義了一組特定的空中接口技術(shù)并稱之為3G，包含在IMT-2000(InternationalMobileTelecommunications-2000)倡議中。IMT-2000是3G的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，它包括IMT-DS(IMTDirectSequence，或W-CDMA、UTRA-FDD)、IMT-MC(IMTMultiCarrier，或CDMA2000)、IMT-TD(IMTTimeDivision，或TD-CDMA和TD-SCDMA)、IMT-SC(IMT-SingleCarrier，或EDGE，實(shí)際上是2.75G標(biāo)準(zhǔn))和IMT-FT(IMT-FrequencyTime或DECT)?，F(xiàn)在，2G到3G的轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行中，無(wú)數(shù)的技術(shù)正在被標(biāo)準(zhǔn)化。常見(jiàn)的3G標(biāo)準(zhǔn)包括：UMTS(W-CDMA)、CDMA2000、FOMA、TD-SCDMA、GAN/UMA、WiMax第四代無(wú)線通信系4G稱為廣帶接入和分布網(wǎng)絡(luò)，具有非對(duì)稱的超過(guò)2Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸能力及不同速率間的自動(dòng)切換能力，是多功能集成的寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)、寬帶接入IP系統(tǒng)。4G移動(dòng)通信系統(tǒng)將具有如下特征：高速率，高容量：對(duì)于大范圍高速移動(dòng)用戶(250km/h)，數(shù)據(jù)速率為2Mbit/s；對(duì)于中速移動(dòng)用戶(60km/h)，數(shù)據(jù)速率為20Mbit/s；對(duì)于低速移動(dòng)用戶(室內(nèi)或步行者)，數(shù)據(jù)速率為100Mbit/s；其容量至少應(yīng)是3G系統(tǒng)容量的10倍以上。網(wǎng)絡(luò)頻帶更寬：每個(gè)4G信道將占有100MHz頻譜，相當(dāng)于W-CDMA3G網(wǎng)絡(luò)的20倍。兼容性更加平滑：4G應(yīng)該接口開(kāi)放、能夠跟多種網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，并且具備很強(qiáng)的對(duì)2G、3G手機(jī)的兼容性，以完成對(duì)多種用戶的融合。在不同系統(tǒng)間無(wú)縫切換，傳送高速多媒體業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。靈活性更強(qiáng)：4G擬采用智能技術(shù)，可自適應(yīng)地進(jìn)行資源分配。采用智能信號(hào)處理技術(shù)對(duì)信道條件不同的各種復(fù)雜環(huán)境進(jìn)行信號(hào)的正常收發(fā)。用戶共存性：能根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的狀況和信道條件進(jìn)行自適應(yīng)處理，使低、高速用戶和各種用戶設(shè)備能夠并存與互通，從而滿足多類型用戶的需求。運(yùn)營(yíng)商或用戶花費(fèi)更低的費(fèi)用就可隨時(shí)隨地地提供或接入各種業(yè)務(wù)。無(wú)線通信的應(yīng)用這一應(yīng)用已深入到人們生活和工作的各個(gè)方面。其中3G、WLAN、UWB、藍(lán)牙、寬帶衛(wèi)星系統(tǒng)都是21世紀(jì)最熱門的無(wú)線通信技術(shù)的應(yīng)用。光無(wú)線通信技術(shù)的概念光無(wú)線通信技術(shù)或稱自由空間光通信（FSO,FreeSpaceOpticalCommunication）是一種寬帶接入方式，是光通信（光通信是一種以光波為傳輸媒質(zhì)的通信方式）和無(wú)線通信結(jié)合的產(chǎn)物，它利用光束信號(hào)通過(guò)大氣空間，而不是通過(guò)光纖傳送信號(hào)，是一種視距傳輸技術(shù)，其基礎(chǔ)是電-光和光-電的轉(zhuǎn)換，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、影像和等的傳輸，以大氣作為媒質(zhì)。實(shí)際上激光出現(xiàn)后最先研制的就是光無(wú)線通信系統(tǒng)。光無(wú)線通信的優(yōu)點(diǎn)是傳輸距離遠(yuǎn)、信道容量大、發(fā)射天線小、保密性好以及抗電磁干擾等。除此以外，光無(wú)線通信不需要許可執(zhí)照，不需要鋪設(shè)電纜，不需要挖溝，不需要租用線路，不需要頻譜規(guī)劃，建設(shè)周期短，對(duì)環(huán)境沒(méi)有影響。寬帶光無(wú)線通信的電子頻譜位于極高的光頻段，不存在微波等電磁干擾。光無(wú)線通信因?yàn)檫@些優(yōu)點(diǎn)，越來(lái)越受到關(guān)注。這種技術(shù)的接入系統(tǒng)在組成結(jié)構(gòu)上與光纖傳送系統(tǒng)非常相似，這種系統(tǒng)的物理組成也是非常簡(jiǎn)單的，用戶無(wú)需申請(qǐng)無(wú)線頻率，而且起始投資低，運(yùn)營(yíng)費(fèi)用低，能快速裝設(shè)，可提供與光纖系統(tǒng)相似的傳送帶寬。光無(wú)線通信技術(shù)的歷史光通信是從電通信發(fā)展而來(lái)的，是成熟的電通信技術(shù)與先進(jìn)的光子技術(shù)的結(jié)合，在光通信出現(xiàn)之前，人們的通信主要是電通信，與電通信相比較，光通信有容許頻帶很寬，傳輸容量很大；損耗很小，中繼距離很長(zhǎng)且誤碼率很??；重量輕、體積?。豢闺姶鸥蓴_性能好;泄漏小，保密性能好；節(jié)約金屬材料，有利于資源合理使用等很多優(yōu)點(diǎn)，可以說(shuō)比電通信有著更加廣闊的發(fā)展空間?；仡櫣馔ㄐ诺陌l(fā)展歷史，并以光纖的出現(xiàn)將其分為探索階段和發(fā)展階段，最后對(duì)光通信的發(fā)展作簡(jiǎn)要的展望。一、探索階段（一）光通信史的第一步1880年，貝爾發(fā)明了一種利用光波作載波傳遞話音信息的“光電話”，它證明了利用光波作載波傳遞信息的可能性。他利用太陽(yáng)光作光源，大氣為傳輸媒質(zhì)，用硒品體作為光接收器件，成功地進(jìn)行了光電話的實(shí)驗(yàn)，通話距離最遠(yuǎn)達(dá)到了213米。1881年，貝爾宣讀了一篇題為《關(guān)于利用光線進(jìn)行聲音的產(chǎn)生與復(fù)制》的論文，報(bào)道了他的光電話裝置。（二）激光器的出現(xiàn)激光器出現(xiàn)之前，光學(xué)中普遍使用普通的相干性較差的普通光源，這種光源譜線很寬，無(wú)法進(jìn)行通信。1960年，美國(guó)科學(xué)家梅曼（Meiman）發(fā)明了第一個(gè)紅寶石激光器。與普通光相比，激光譜線很窄，方向性及相干性極好，是一種理想的相干光源和光載波。由激光發(fā)展起來(lái)的激光通信有高度的相干性和空間定向性，通信容量大、體積較小并且有較高的保密性。所以激光是光通信的理想光源，它的出現(xiàn)是光通信發(fā)展的重要一步。二、發(fā)展階段由于光纖的發(fā)展，光纖系統(tǒng)也漸漸發(fā)展起來(lái)。1976年，美國(guó)在亞特蘭大(Atlanta)進(jìn)行了世界上第一個(gè)實(shí)用光纖通信系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。1980年，美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化FT-3光纖通信系統(tǒng)投入商業(yè)應(yīng)用。1976年和1978年，日本先后進(jìn)行了速率為34Mb/s的突變型多模光纖通信系統(tǒng)，以及速率為100Mb/s的漸變型多模光纖通信系統(tǒng)的試驗(yàn)。1983年敷設(shè)了縱貫日本南北的光纜長(zhǎng)途干線。隨后，由美、日、英、法發(fā)起的第一條橫跨大西洋TAT-8海底光纜通信系統(tǒng)于1988年建成。第一條橫跨太平洋TPC-3/HAW-4海底光纜通信系統(tǒng)于1989年建成。從此，海底光纜通信系統(tǒng)的建設(shè)得到了全面展開(kāi)，促進(jìn)了全球通信網(wǎng)的發(fā)展。近幾年，隨著網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)分量的持續(xù)加重，SDH多業(yè)務(wù)平臺(tái)正逐漸從簡(jiǎn)單地支持?jǐn)?shù)據(jù)業(yè)務(wù)的固定封裝和透?jìng)鞯姆绞较蚋屿`活有效支持?jǐn)?shù)據(jù)業(yè)務(wù)的下一代SDH系統(tǒng)演進(jìn)和發(fā)展。最新的發(fā)展是支持集成通用組幀程序(GFP)、鏈路容量調(diào)節(jié)方案(LCAS)和自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)(ASON)標(biāo)準(zhǔn)。GFP是一種可以透明地將各種數(shù)據(jù)信號(hào)封裝進(jìn)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的通用標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)適配映射技術(shù)，簡(jiǎn)單靈活，開(kāi)銷低，效率高，有利于多廠家設(shè)備互聯(lián)互通，能夠?qū)τ脩魯?shù)據(jù)實(shí)施統(tǒng)計(jì)復(fù)用。LCAS則定義了一種可以平滑地改變傳送網(wǎng)中虛級(jí)聯(lián)信號(hào)帶寬的方法，以自動(dòng)適應(yīng)有效業(yè)務(wù)帶寬，信令傳輸由普通的SDH網(wǎng)元和網(wǎng)管系統(tǒng)完成。ASON可以動(dòng)態(tài)地實(shí)施連接建立和管理，使網(wǎng)絡(luò)具有自動(dòng)選路和指配功能。由于在城域網(wǎng)領(lǐng)域正面臨光以太網(wǎng)的競(jìng)爭(zhēng)壓力，迫使MSTP在降低設(shè)備成本和提高業(yè)務(wù)提供靈活性上繼續(xù)改進(jìn)。重要的趨勢(shì)之一是結(jié)合MPLS，使MSTP和MPLS能互相依托共同向網(wǎng)絡(luò)邊緣擴(kuò)展，從而可以充分利用MPLS靈活跨域支持?jǐn)?shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)的一系列優(yōu)點(diǎn)。另外還有光以太網(wǎng)，它是一類光纖上運(yùn)行的新型以太網(wǎng)技術(shù)，源于局域網(wǎng)。從結(jié)構(gòu)上看，以太網(wǎng)是一種端到端的解決方案，在網(wǎng)絡(luò)各個(gè)部分統(tǒng)一處理二層交換、流量工程和業(yè)務(wù)配置，省去了網(wǎng)絡(luò)邊界處的格式變換。其次，以太網(wǎng)的擴(kuò)展性很好，在網(wǎng)絡(luò)邊緣通過(guò)改變流量策略參數(shù)即可迅速按需以1Mbit/s的帶寬顆粒逐步提供所需的帶寬，從10Mbit/s，100Mbit/s，1Gbit/s直至10Gbit/s。從管理上看，由于同樣的系統(tǒng)可以應(yīng)用在網(wǎng)絡(luò)各個(gè)層面上，因此網(wǎng)絡(luò)管理可以大大簡(jiǎn)化，新業(yè)務(wù)可以拓展得更快?？偟膩?lái)看，光纖通信的發(fā)展可以粗略地分為三個(gè)階段：第一階段(1966?1976年)，這是從基礎(chǔ)研究到商業(yè)應(yīng)用的開(kāi)發(fā)時(shí)期。第二階段(1976?1986年)，這是以提高傳輸速率和增加傳輸距離為研究目標(biāo)和大力推廣應(yīng)用的大發(fā)展時(shí)期。第三階段(1986?1996年)，這是以超大容量超長(zhǎng)距離為目標(biāo)、全面深入開(kāi)展新技術(shù)研究的時(shí)期。無(wú)線光通信技術(shù)的研究方向及發(fā)展趨勢(shì)FSO的研究方向及發(fā)展趨勢(shì)FSO技術(shù)原理比較簡(jiǎn)單，關(guān)鍵的問(wèn)題是如何提高傳輸?shù)目煽啃?，使其盡量達(dá)到電信運(yùn)營(yíng)商的要求。所以現(xiàn)在的研究方向大多是提高可靠性，然后提高傳輸距離與速率。大致有以下一些方面。大氣信道的研究主要研究大氣信道的空間損耗，不同氣象條件下的傳輸衰減，大氣閃爍，空氣散射，背景噪聲等。其主要目的是準(zhǔn)確掌握某地的氣候等通信條件，同時(shí)找到氣象條件影響通信質(zhì)量的規(guī)律，為通信的實(shí)現(xiàn)提供參考數(shù)據(jù)。傳輸可靠性的研究這個(gè)方面的研究工作主要是在某地區(qū)一定通信條件下，采取必要的發(fā)射接收技術(shù)來(lái)正確進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸。現(xiàn)在幾個(gè)大的FSO生產(chǎn)廠家都有自己的一些專利技術(shù)來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。據(jù)統(tǒng)計(jì)，MRV公司現(xiàn)在擁有最多的FSO專利，達(dá)16項(xiàng)之多。現(xiàn)在電路部分的做法一般是采取大功率連續(xù)單縱模激光器加高靈敏度Si光電二極管來(lái)克服大氣信道帶來(lái)的衰減，減少誤碼。還有一些公司，比如LightPointe公司，采用多光束（四個(gè)）發(fā)射技術(shù)，既可以克服氣穴的影響，同時(shí)可以克服小鳥(niǎo)等引起的光路的突然割斷。還有比較重要的一種技術(shù)就是跟蹤技術(shù)，這方面Cannon公司是代表。它一般采用CCD利用光強(qiáng)度或者波形來(lái)自動(dòng)定位、調(diào)整發(fā)射端的位置。同時(shí)有的公司也提出了采用微波-FSO互為備份的概念，不過(guò)價(jià)格過(guò)于昂貴。（3）傳輸速率的提高FSO相對(duì)于其他接入設(shè)備最大的優(yōu)勢(shì)之一就是帶寬?，F(xiàn)在FSO產(chǎn)品的速率從2M開(kāi)始，形成多個(gè)系列，比較典型的有10Mb/s，100Mb/s,155Mb/s,622Mb/s。有的公司采用波分復(fù)用（WDM）技術(shù)，速率可以達(dá)到2.5Gb/s，10Gb/s。（4）FSO設(shè)備網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞难芯縁SO網(wǎng)可以有三種拓?fù)?，即點(diǎn)到點(diǎn)、點(diǎn)到多點(diǎn)（星型）和網(wǎng)狀網(wǎng)，也可以把它們組合起來(lái)使用。目前已使用的系統(tǒng)多采用點(diǎn)到點(diǎn)結(jié)構(gòu)，其原因是大多數(shù)系統(tǒng)只是用來(lái)連接企業(yè)內(nèi)部的各幢大樓，作為高帶寬的專線連接。網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是可以把業(yè)務(wù)集中到一點(diǎn)再接入核心網(wǎng)，效率較高、比較經(jīng)濟(jì)，但缺點(diǎn)是能提供的帶寬較少，可靠性差。網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是通過(guò)多個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)可以提供幾乎實(shí)時(shí)的迂回選路，使服務(wù)得到保護(hù)。從以上看來(lái)，現(xiàn)在FSO的發(fā)展方向是：首先提高系統(tǒng)的可靠性，然后在此基礎(chǔ)上增加系統(tǒng)的傳輸速率，傳輸距離，從而找尋FSO更多的使用領(lǐng)域；同時(shí)研究FSO的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，以使得FSO設(shè)備發(fā)揮最大潛能。2、VLC的研究方向及發(fā)展趨勢(shì)VLC現(xiàn)階段主要應(yīng)用在室內(nèi)局域網(wǎng)和智能交通系統(tǒng)中，未來(lái)VLC將向以下幾方面發(fā)展。（1）室內(nèi)VLC系統(tǒng)采用OFDM調(diào)制技術(shù)、CDMA接入技術(shù)及分組編碼技術(shù)并具有良好的發(fā)展前景，但采用OFDM調(diào)制技術(shù)時(shí)，幅度不斷變化的OFDM信號(hào)工作在大信號(hào)幅度時(shí)可能會(huì)驅(qū)動(dòng)功放進(jìn)入非線性區(qū)產(chǎn)生失真。其次，目前LED燈分多芯片和單芯片兩種，采用OFDM調(diào)制技術(shù)、CDMA接入方式時(shí)采用何種芯片能達(dá)到更高的傳輸率和更少的誤碼率還有待研究。還有目前VLC系統(tǒng)研究主要是針對(duì)下行鏈路，系統(tǒng)上行鏈路研究還有待深入。（2）由于LED照明基站燈安裝在天花板、公路兩旁或交通樞紐上，鋪設(shè)新的通信電纜成本太高，如與電力線載波通信結(jié)合在一起，利用電力線來(lái)傳輸通信信號(hào)可大幅降低投資成本。在日本等發(fā)達(dá)國(guó)家已得到了廣泛應(yīng)用，南京聯(lián)通也在一些小區(qū)里開(kāi)通了10M帶寬的電力線上網(wǎng)業(yè)務(wù)。VLC與電力線載波通信相結(jié)合將是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。（3）VLC技術(shù)可為城市車輛的移動(dòng)導(dǎo)航及定位提供一種全新的方法。汽車照明基本上都采用LED燈，將光接收機(jī)安裝在道路邊或汽車上，組成汽車至交通控制中心（連接著道路邊的光接收機(jī)）、路燈至汽車或汽車至汽車的通信鏈路，可為夜間行駛車輛進(jìn)行導(dǎo)航、定位，并且能夠讓駕駛員即時(shí)知道各條道路的車輛流量，這也是LED可見(jiàn)光無(wú)線通信在智能交通系統(tǒng)中的發(fā)展方向。國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀2001年2月由美國(guó)的一些光無(wú)線設(shè)備制造商聯(lián)合電信運(yùn)營(yíng)商，成立了空間光通信聯(lián)盟(FSOAlliance)0該組織的宗旨是推動(dòng)光無(wú)線技術(shù)的應(yīng)用，促進(jìn)光無(wú)線通信系統(tǒng)的大規(guī)模推廣。FSO技術(shù)在國(guó)外已經(jīng)開(kāi)始了近10年的研究，并以其容量和價(jià)格的優(yōu)勢(shì)，受到越來(lái)越多運(yùn)營(yíng)公司的關(guān)注，不斷擴(kuò)大應(yīng)用范圍。目前，國(guó)外已經(jīng)有幾家較大的FSO廠家，如LightPointe、AirFiber、Canon、Terabeam。其中Terabeam和Airriber公司已將光無(wú)線通信應(yīng)用于商業(yè)服務(wù)。目前美國(guó)AstroTerra公司已研制出多種光無(wú)線接入產(chǎn)品，如TereScope系列提供負(fù)載光層IP業(yè)務(wù)功能，及1.5Mbit/s(4.1km)至1.25Gbit/s(500m)的速率。LightPointe公司將自由空間光學(xué)技術(shù)用于研究、設(shè)計(jì)和制造電信公司等級(jí)的光傳輸設(shè)備，目前LightPointe提供的系統(tǒng)以超快的帶寬速度提供安全可靠的無(wú)線傳輸，速度最高可達(dá)2.5Gbit/s，產(chǎn)品適應(yīng)性強(qiáng)，可解決城市地區(qū)的連接問(wèn)題。Canon利用在光學(xué)系統(tǒng)方面的優(yōu)勢(shì)，也涉足自由空間光通信系統(tǒng)的領(lǐng)域。主要產(chǎn)品為CanobeamDT-50，速率從25Mbit/s到622Mbit/s。特點(diǎn)是具有自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)，調(diào)整探測(cè)器件的位置以檢測(cè)激光束的光軸，可以不因建筑物的擺動(dòng)和震動(dòng)而使傳輸中斷。2000年悉尼奧運(yùn)會(huì)上，Terabeam公司成功地使用光無(wú)線通信設(shè)備向客戶提供100Mb/s的數(shù)據(jù)連接。該公司計(jì)劃在全美建設(shè)100個(gè)光無(wú)線通信城市網(wǎng)絡(luò)。而Airriber公司則在美國(guó)波士頓地區(qū)將光無(wú)線通信網(wǎng)與光纖SONET網(wǎng)通過(guò)光節(jié)點(diǎn)連接在一起，完成了該地區(qū)整個(gè)光網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)。在2004年CCBN展會(huì)上，英國(guó)的科飛公司(Cablefree)展示了多款光無(wú)線通信(FSO)產(chǎn)品?？骑w展示的產(chǎn)品包括ACCESS系歹U，CF622系列以及GIGABIT系列。其中ACCESS系列是解決“最后一公里”無(wú)線寬帶接入產(chǎn)品，提供高速數(shù)據(jù)傳輸能力和電信部門的各種標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)接口，包括光纜、雙絞線、G.703E1/E2/E3及STM-1等。產(chǎn)品系列包括A200，A500，A1000，A2000，A4000，支持距離分別是200.500.1000，2000，4000米。支持速率從2Mb/s?155Mb/s不等。英國(guó)科飛的FSO產(chǎn)品可作為固定、移動(dòng)、寬帶運(yùn)營(yíng)商和專業(yè)數(shù)據(jù)通信運(yùn)營(yíng)商的無(wú)線、微波、光纜網(wǎng)絡(luò)的補(bǔ)充傳輸手段。為了順應(yīng)中國(guó)寬帶接入網(wǎng)的蓬勃發(fā)展，英國(guó)科飛無(wú)線光通信有限公司北京辦事處已經(jīng)建立，目的在于發(fā)展中國(guó)的合作伙伴，更好地為運(yùn)營(yíng)商服務(wù)。2004年9月，英國(guó)若干大學(xué)，企業(yè)合作計(jì)劃投資72萬(wàn)英鎊發(fā)展FSO產(chǎn)品。該計(jì)劃名為ALFONSO,主要利用了格拉斯哥(Strathclyde)大學(xué)光子學(xué)院的中紅外VCSEL激光器技術(shù)，Durham大學(xué)的自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)，科飛公司，SiraFerranti光子公司以及Starpoint自適應(yīng)光學(xué)公司等提供了工程服務(wù)和市場(chǎng)開(kāi)發(fā)的支持。該項(xiàng)研究計(jì)劃的目標(biāo)是發(fā)展出10G/s速率，幾公里距離內(nèi)傳輸?shù)腇SO系統(tǒng)。新的VCSEL激光器可以使用2200納米的波長(zhǎng)，具有更好的天氣適應(yīng)性。在國(guó)內(nèi)，F(xiàn)SO的發(fā)展還基本在起步階段，但在發(fā)射功率、接收靈敏度、捕獲和瞄準(zhǔn)、機(jī)械穩(wěn)定性等關(guān)鍵技術(shù)方面已取得明顯進(jìn)步。已有幾家研究所與公司由于跟蹤該項(xiàng)技術(shù)比較早，已生產(chǎn)了比較成熟的樣機(jī)。目前，中國(guó)寬帶服務(wù)供應(yīng)商長(zhǎng)城寬帶網(wǎng)絡(luò)公司（GWBN）宣布將選用Terabeam的自由空域光通信產(chǎn)品FSO來(lái)拓展其在中國(guó)的15個(gè)城市的寬帶網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)Terabeam的系統(tǒng)，GWBN將為大中型商業(yè)用戶和大型住宅社區(qū)提供可靠的寬帶服務(wù)，尤其是光纖和光纜很難到達(dá)或者敷設(shè)起來(lái)成本昂貴的地方。清華同方研究發(fā)展中心一直致力于“最后一公里”解決方案的探索，并于2001年12月成立FSO技術(shù)跟蹤研究小組，推出了光無(wú)線通信產(chǎn)品TFOW100-1，完成了1000米點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信樣機(jī)的檢測(cè)。TFOW100-1能提供100Mb/s的帶寬，同國(guó)外同類產(chǎn)品相比，該產(chǎn)品采用了小功率激光器，大幅降低了成本，價(jià)格只有國(guó)外同類產(chǎn)品的幾分之一。2004年7月，華為公司和LightPointe公司宣布擴(kuò)大雙方的聯(lián)合戰(zhàn)略伙伴協(xié)定。LightPointe公司是基于光無(wú)線通信技術(shù)的光纖光線產(chǎn)品的設(shè)計(jì)者和制造商。華為公司是全球領(lǐng)先的光纖網(wǎng)絡(luò)解決方案提供商。這項(xiàng)交易將加快為世界各地的電信服務(wù)提供商和企業(yè)客戶提供安全、可靠和高速光纖無(wú)線解決方案。根據(jù)擴(kuò)大的OEM協(xié)定，華為將在歐洲、東南亞、中東、非洲、俄羅斯和拉美等地區(qū)銷售和推銷LightPointeFlightTM光纖無(wú)線產(chǎn)品，這是華為的OptiXTM產(chǎn)品家族的一部分。由于2003年9月簽署的一項(xiàng)類似協(xié)定，華為已經(jīng)通過(guò)在中國(guó)的所有一級(jí)服務(wù)提供商成功地安裝LightPointe產(chǎn)品而獲得了市場(chǎng)份額。光無(wú)線通信技術(shù)是對(duì)華為的光纖網(wǎng)絡(luò)解決方案的有利補(bǔ)充。通過(guò)與LightPointe的伙伴關(guān)系，華為將向運(yùn)營(yíng)商客戶和公司客戶提供另一種方便、靈活的解決方案，同時(shí)滿足他們的緊迫網(wǎng)絡(luò)需求。中科院成都光電技術(shù)研究所引進(jìn)外國(guó)公司先進(jìn)的激光器及其附屬電路，利用自己在光學(xué)器件上的優(yōu)勢(shì)，研發(fā)出了工作波長(zhǎng)為850nm、能夠傳輸1公里和4公里兩種距離的兩款產(chǎn)品。產(chǎn)品主要性能參數(shù)是：速率為10Mbit/s；工作波長(zhǎng)為850nm。當(dāng)前有很多種接入技術(shù)可供選擇，如FSO、光纖、DSL以及LMDS等。其中光纖傳輸無(wú)疑是最可靠的通信方式，但光纖敷設(shè)的周期較長(zhǎng)、投資很大，LMDS技術(shù)日漸成熟，它比FSO的傳輸距離遠(yuǎn)，但這種接入方式需要高額的初始投資和頻譜許可證，對(duì)業(yè)務(wù)提供商而言，這種接入技術(shù)不如FSO經(jīng)濟(jì)；盡管銅纜是一種易得的傳輸媒介，用銅纜相連的大樓也遠(yuǎn)多于光纖，但由于DSL的帶寬太低，使得這種基于銅纜的接入方式并不是解決“最后一公里”瓶頸問(wèn)題的最可行的解決方案；FSO相對(duì)而言是一種比較好的方案，帶寬可擴(kuò)展，建設(shè)速度快，并且十分經(jīng)濟(jì)，其應(yīng)用前景將非常廣闊。光無(wú)線通信的基本原理無(wú)線光通信是利用激光束作為載波，不使用光纖等有線信道的傳輸介質(zhì)，而在空氣中直接傳輸光信息的一種通信方式，也就是利用激光束作為信道在空間直接進(jìn)行語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、圖像等信息雙向傳輸?shù)囊环N技術(shù)，又稱為自由空間光通信，簡(jiǎn)稱FSO（FreeSpaceOptical

Communication）。FSO可分為大氣光通信、衛(wèi)星間光通信和星地光通信。無(wú)線光通信系統(tǒng)包括發(fā)射和接收兩個(gè)部分。發(fā)射部分主要由激光器、調(diào)制器和光學(xué)天線組成；接收部分主要由光學(xué)天線、光電檢測(cè)器和電信號(hào)處理器組成。先將待發(fā)送的信息源變換成電信號(hào)，然后將這些電信號(hào)輸入光調(diào)制器，調(diào)制到一個(gè)由激光器產(chǎn)生的激光束上，并控制這個(gè)載波的某個(gè)參數(shù)，使光按電信號(hào)的規(guī)律變化。于是激光載波就運(yùn)載著這些已調(diào)制成激光的信息，經(jīng)過(guò)處理后由發(fā)射天線發(fā)射出去。接收是發(fā)射的逆過(guò)程，接收天線接收到已調(diào)制的激光信號(hào)，送到光檢測(cè)器取出電信號(hào)，再后由信號(hào)變換設(shè)備恢復(fù)出原始信息。無(wú)線光通信系統(tǒng)中的發(fā)射天線和接收天線都由透鏡構(gòu)成。發(fā)射天線能把截面很小的激光束變成截面較大的激光束，方便接收天線調(diào)整方位并接收信號(hào)。接收天線接收大面積的激光束，并聚集成較小的光斑，起到恢復(fù)激光束本來(lái)面目的作用。具體的工作原理如圖1所示，圖中一代表光信號(hào)，I、7代表電信號(hào)。11?5!姬光波按其波長(zhǎng)長(zhǎng)短，依次可分為紅外線光、可見(jiàn)光和紫外線光。紅外線光光，它們同可見(jiàn)光一樣都可用來(lái)傳輸信息。光通信按光源特非激光通信；按傳輸媒介的不同，可分為有線光通光通信（也叫大氣光通信）。常用的光通信有：信息以激光束為載波，沿大氣傳播。它不需要敷設(shè)線路，保密性好，傳輸信息量大，可傳輸聲音、數(shù)據(jù)」圖像等信1外界環(huán)境的影響，一般用作河湖山谷、沙漠地區(qū)及和紫外線光屬不可見(jiàn)

性可分為激光通信和信和無(wú)線大氣激光通信。設(shè)備較輕，便于

息。大氣激光通海島間的視距通藍(lán)綠光通信信息的通信方式，弓波長(zhǎng)介于藍(lán)光與綠光之間的激光，敏好的一種水下通信手段。11?5!姬光波按其波長(zhǎng)長(zhǎng)短，依次可分為紅外線光、可見(jiàn)光和紫外線光。紅外線光光，它們同可見(jiàn)光一樣都可用來(lái)傳輸信息。光通信按光源特非激光通信；按傳輸媒介的不同，可分為有線光通光通信（也叫大氣光通信）。常用的光通信有：信息以激光束為載波，沿大氣傳播。它不需要敷設(shè)線路，保密性好，傳輸信息量大，可傳輸聲音、數(shù)據(jù)」圖像等信1外界環(huán)境的影響，一般用作河湖山谷、沙漠地區(qū)及和紫外線光屬不可見(jiàn)

性可分為激光通信和信和無(wú)線大氣激光通信。設(shè)備較輕，便于

息。大氣激光通海島間的視距通藍(lán)綠光通信信息的通信方式，弓波長(zhǎng)介于藍(lán)光與綠光之間的激光，敏好的一種水下通信手段。紅外線通信。是利用紅3俞信息的通信方V外線（波長(zhǎng)300?0.76微米）傳4式?？蓚鬏斦Z(yǔ)言、文字、數(shù)據(jù)、圖像等信息，適用于沿海島嶼間、近距離遙控飛行器內(nèi)部通信等。其通信容量大、保密性強(qiáng)、抗電磁干擾性能好，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小、重量輕、價(jià)格低。但在大氣信道中傳輸時(shí)易受氣候影響，傳輸?shù)木嘧贤饩€通信。是利用紫外線（波長(zhǎng)0.39?60X10微米）傳輸信息的通信方式。其基本原理與紅外線通信相似，與紅外線通信同屬非激光通信。光無(wú)線通信技術(shù)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)光無(wú)線通信技術(shù)與其他接入技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：部署快速因?yàn)椴恍枰裨O(shè)光纖和等待各種手續(xù)上的問(wèn)題，光無(wú)線通信可以在幾小時(shí)，或者幾天內(nèi)完成連接。光無(wú)線通信的無(wú)線接收器大小如同一部保安攝像機(jī)，可以輕而易舉地安裝在屋頂、屋內(nèi)甚至窗外。無(wú)需頻譜許可證光無(wú)線通信因設(shè)備間沒(méi)有信號(hào)的相互干擾，故無(wú)需像無(wú)線電通信（如微波、LMDS）那樣申請(qǐng)頻率許可證。帶寬很寬如果采取點(diǎn)到點(diǎn)的組網(wǎng)方式，光無(wú)線通信能支持155Mb/s?10Gb/s的傳輸速率，傳輸距離在2-4公里之間。在點(diǎn)到多點(diǎn)的組網(wǎng)方式中，光無(wú)線通信能支持155Mb/s?10Gb/s的傳輸速率，但傳輸距離為1?2公里。如果采用網(wǎng)狀網(wǎng)的組網(wǎng)方式則可支持622Mb/s的傳輸速率，傳輸距離為200?400米。抗干擾性強(qiáng)光無(wú)線通信接入方式是一種新的寬帶數(shù)據(jù)接入業(yè)務(wù)，在移動(dòng)用戶和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)之間提供一種連接，給移動(dòng)用戶提供高速無(wú)線寬帶接入服務(wù)。由于這種技術(shù)的頻譜位于光頻段，微波等對(duì)其不會(huì)構(gòu)成干擾。而且這種技術(shù)的頻譜與大多數(shù)中低頻段電磁波不同的是，已經(jīng)達(dá)到300GHz以上的數(shù)值，這樣的電磁波頻段的應(yīng)用在全球都不受管制，可以免費(fèi)使用，惟一的要求是設(shè)備功率不能超過(guò)國(guó)際電子技術(shù)委員會(huì)規(guī)定的功率上限。適用多種通信協(xié)議無(wú)線光通信產(chǎn)品作為一種物理層的傳輸設(shè)備，可以用在SDH、ATM、以太網(wǎng)、快速以太網(wǎng)等常見(jiàn)的通信網(wǎng)絡(luò)中，并可支持2.5Gbit/s的傳輸速率，適用于傳輸數(shù)據(jù)、聲音和影像等信息。部署鏈路快捷FSO設(shè)備可以直接架設(shè)在樓頂，甚至可在水域上部署，能完成地對(duì)空、空對(duì)空等多種光纖通信無(wú)法完成的通信任務(wù)，其施工周期較短，可以在數(shù)小時(shí)內(nèi)建立起通信鏈路，而建設(shè)成本只有地下光纖的五分之一左右。不容易出現(xiàn)傳輸堵塞由于光無(wú)線通信系統(tǒng)使用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的系統(tǒng)，在確定發(fā)收兩點(diǎn)之間視線不受阻擋的通道之后，光無(wú)線通信系統(tǒng)到端用戶節(jié)點(diǎn)之間的信號(hào)通道仍然保持著光的形式，中間沒(méi)有電轉(zhuǎn)換的介入。這樣，光無(wú)線通信系統(tǒng)內(nèi)光信號(hào)的流動(dòng)就沒(méi)有光電轉(zhuǎn)換的障礙，所以信息在傳輸時(shí)就不會(huì)出現(xiàn)信息堵塞現(xiàn)象。安全保密性強(qiáng)光無(wú)線通信的波束很窄，定向性非常好，非可視光，夜間也無(wú)法發(fā)現(xiàn)，因此無(wú)法探測(cè)到鏈路的位置，更不存在竊聽(tīng)的可能性。并且用戶到集線器之間的鏈路通常是加密的，安全保密性較強(qiáng)。協(xié)議透明光無(wú)線通信以光為傳輸媒介，任何傳輸協(xié)議均可容易地疊加上去，對(duì)語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、圖像等業(yè)務(wù)可以做到透明傳送。成本低光光無(wú)線通信的成本是光纖到樓的1/10?1/3。便攜性無(wú)線通信裝置可靈活拆裝，移裝至其他位置，適于臨時(shí)、應(yīng)急的通信。光無(wú)線通信技術(shù)的不足由于光無(wú)線通信系統(tǒng)是利用光束信號(hào)通過(guò)大氣空間來(lái)傳送的，而信號(hào)在大氣傳遞中是不夠穩(wěn)定的，受外在條件影響難以保證可用性。另外，對(duì)人身安全性及傳送的保密性，也存在疑慮。實(shí)際上，經(jīng)過(guò)多年的探索，問(wèn)題逐漸明朗，而且也找到了辦法。大氣介質(zhì)對(duì)光信號(hào)的衰減波長(zhǎng)為850納米和1550納米的光信號(hào)，主要的衰減來(lái)自霧。霧對(duì)紅外光的作用，類似于雨引起微波的衰落。由于霧中水氣微粒對(duì)光線的散射作用，使得傳送的光線逐漸變?nèi)酢ｌF的濃度變化，對(duì)光線衰減的數(shù)值有很大的關(guān)系。輕霧只有每公里50分貝的損耗，濃霧時(shí)可高達(dá)每公里300分貝。對(duì)于這種大氣現(xiàn)象處理的方式，與微波通信中對(duì)待雨衰相似。要在系統(tǒng)傳輸?shù)挠?jì)算中，為光信號(hào)的衰減，留有足夠的系統(tǒng)功率余度。以便在出現(xiàn)濃霧的情況下，仍能接收到所需的光信號(hào)功率。重要的是要獲得所在地長(zhǎng)期的氣象統(tǒng)計(jì)資料，能夠知道不同等級(jí)（能見(jiàn)度）的霧，即不同衰減的大氣介質(zhì)出現(xiàn)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律。大氣引起的漂移實(shí)用的光無(wú)線通信系統(tǒng)還需要保證收發(fā)兩點(diǎn)之間，光信號(hào)良好的準(zhǔn)直穩(wěn)定。使發(fā)送的光信號(hào)在接收端，光瓣能夠覆蓋接收機(jī)望遠(yuǎn)鏡，不會(huì)因?yàn)榇髿庹凵渎实钠鸱x目標(biāo)。克服這缺陷的常用方式，是有意使發(fā)射光束展寬。還有一些產(chǎn)品，采用動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)的跟蹤技術(shù)，不僅能應(yīng)付由大氣引起的漂移，當(dāng)端機(jī)所在的建筑物輕微擺動(dòng)時(shí)，還可以保持信號(hào)的穩(wěn)定。傳輸距離短光無(wú)線通信是一種視距技術(shù)，傳輸距離與信號(hào)質(zhì)量的矛盾非常突出，當(dāng)傳輸超過(guò)一定距離時(shí)（一般為幾公里）波束就會(huì)變寬以致難以被接收機(jī)正確接收。所以光無(wú)線通信一般只限于城市內(nèi)使用。目前，大部分測(cè)試表明，在1公里以下才能獲得最佳的效率和質(zhì)量。建筑物晃動(dòng)將影響兩個(gè)點(diǎn)之間的激光對(duì)準(zhǔn)對(duì)光無(wú)線通信來(lái)說(shuō)，為了保證光傳輸鏈路的性能，光鏈路兩端的對(duì)準(zhǔn)（捕獲）和保持（跟蹤）至關(guān)重要。但在對(duì)準(zhǔn)以后，在風(fēng)力和其他因素的作用下，建筑物會(huì)有些晃動(dòng)，這就要求鏈路兩端設(shè)備都必須具備自動(dòng)跟蹤的能力。激光信號(hào)對(duì)人體安全的威脅激光信號(hào)對(duì)人體安全的威脅也一直受到關(guān)注。其中，主要是操作人員或偶爾受到光信號(hào)照射的其他人員，是否會(huì)受到傷害。由于這類系統(tǒng)采用的，是毫瓦量級(jí)的小功率光源，其主要的危險(xiǎn)是激光對(duì)肉眼造成的。國(guó)際電工委員會(huì)IEC有相關(guān)的分類推薦建議，針對(duì)激光對(duì)肉眼的安全，規(guī)定了一種定為1M類的激光光源指標(biāo)。這類光源，即使肉眼直接觀察，也可保證安全。多數(shù)國(guó)家都參照這個(gè)指標(biāo)，確立本國(guó)標(biāo)準(zhǔn)。廠商的產(chǎn)品，只要符合國(guó)防標(biāo)準(zhǔn)，是不會(huì)對(duì)人體構(gòu)成損傷的。光無(wú)線通信技術(shù)系統(tǒng)組成及關(guān)鍵技術(shù)1光無(wú)線通信系統(tǒng)構(gòu)成包括三個(gè)部分：發(fā)射機(jī)、信道和接收機(jī)。光發(fā)射機(jī)的光源受到電信號(hào)的調(diào)制，并通過(guò)作為天線的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，將光信號(hào)經(jīng)過(guò)空間送到接收端的望遠(yuǎn)鏡。高靈敏度的光接收機(jī)，將望遠(yuǎn)鏡收到的光信號(hào)再轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，值得注意的是，發(fā)送端和接收端之間，必須是互相視線可見(jiàn)的，兩終端之間不能有阻擋。由于大氣空間對(duì)不同光波長(zhǎng)信號(hào)的透過(guò)率有較大的差別，可以選用透過(guò)率較好的波段窗口。光無(wú)線系統(tǒng)通常使用0.85pm或1.5pm紅外波段。0.85pm的設(shè)備相對(duì)便宜，一般應(yīng)用在傳輸距離不太遠(yuǎn)的場(chǎng)合。1.5pm的設(shè)備價(jià)格要高一些，但在功率、傳輸距離和視覺(jué)安全方面有更好的表現(xiàn)。1.5pm的紅外光波大部分都被角膜吸收，照射不到視網(wǎng)膜，因此，相關(guān)安全規(guī)定允許1.5pm波長(zhǎng)設(shè)備的功率可以比0.85pm的設(shè)備高2個(gè)等級(jí)，1.5pm波長(zhǎng)的光無(wú)線通信具有更廣闊的使用前景。光無(wú)線通信系統(tǒng)示意光無(wú)線通信網(wǎng)按照組網(wǎng)的結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)。可組成點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、星形（點(diǎn)到多點(diǎn)）和格形（網(wǎng)狀網(wǎng)）三種結(jié)構(gòu)。點(diǎn)到點(diǎn)結(jié)構(gòu)是最簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，目前已使用的系統(tǒng)多數(shù)采用此結(jié)構(gòu)，其原因是大多數(shù)系統(tǒng)只是用來(lái)連接企業(yè)內(nèi)部的各幢大樓，作為高帶寬的專線連接。點(diǎn)到點(diǎn)結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是獨(dú)立的鏈路，網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃簡(jiǎn)單；其缺點(diǎn)也很多，例如不能低成本有效地進(jìn)行擴(kuò)展；光鏈路沒(méi)有任何保護(hù)，有一個(gè)點(diǎn)出故障，鏈路就中斷。它不適合電信級(jí)系統(tǒng)。星形（點(diǎn)到多點(diǎn)）結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是可以把業(yè)務(wù)集中到一點(diǎn)（集線器或中心節(jié)點(diǎn)）再接入核心網(wǎng)，效率較高、比較經(jīng)濟(jì)；其缺點(diǎn)是能提供的帶寬較少，每條鏈路仍無(wú)冗余保護(hù)，可靠性較差。為了在視距內(nèi)連接盡可能多的大樓，集線器的位置非常關(guān)鍵。格形（網(wǎng)狀網(wǎng)）結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)點(diǎn)是通過(guò)多個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)可以提供幾乎實(shí)時(shí)的迂回鏈路，使服務(wù)得到保護(hù)，即具有服務(wù)恢復(fù)或服務(wù)冗余度的特點(diǎn)。網(wǎng)狀網(wǎng)結(jié)構(gòu)還可以把業(yè)務(wù)集中到某些特定點(diǎn)：再有效地接入網(wǎng)絡(luò)，比較符合電信級(jí)的要求。其缺點(diǎn)是傳輸距離短、成本高（每幢大樓有多條鏈路），網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃復(fù)雜。2、FSO―自由空間光通信FSO在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸?shù)那闆r下，每一端都設(shè)有光發(fā)射機(jī)和光接收機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)全雙工的通信。光發(fā)射機(jī)的光源受到電信號(hào)的調(diào)制，并通過(guò)作為天線的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，將光信號(hào)經(jīng)過(guò)大氣信道傳送到接收端的望遠(yuǎn)鏡。高靈敏度的光接收機(jī)，將望遠(yuǎn)鏡收到的光信號(hào)再轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。由于大氣空間對(duì)不同光波長(zhǎng)信號(hào)的透過(guò)率有較大的差別，可以選用透過(guò)率較好的波段窗口。光的無(wú)線系統(tǒng)通常使用850nm或1550nm的工作波長(zhǎng)。同時(shí)考慮到1500nm的光波對(duì)于霧有更強(qiáng)的穿透能力，而且對(duì)人眼也更安全，所以1550nm波長(zhǎng)的FSO系統(tǒng)具有更廣闊的使用前景。FSO與微波技術(shù)相比，它具有調(diào)制速率高、頻帶寬、不占用頻譜資源等特點(diǎn)；與有線和光纖通信相比，它具有機(jī)動(dòng)靈活、對(duì)市政建設(shè)影響較小、運(yùn)行成本低、易于推廣等優(yōu)點(diǎn)。FSO可以在一定程度彌補(bǔ)光纖和微波的不足。它的容量與光纖相近，但價(jià)格卻低得多。它可以直接架設(shè)在屋頂，由空中傳送。既不需申請(qǐng)頻率執(zhí)照，也沒(méi)有敷設(shè)管道挖掘馬路的問(wèn)題。使用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的系統(tǒng)，在確定發(fā)收兩點(diǎn)之間視線不受阻擋的通道之后，一般可在數(shù)小時(shí)之內(nèi)安裝完畢并投入運(yùn)行。在考慮到當(dāng)?shù)貧庀蟮臈l件以后，光無(wú)線系統(tǒng)一般可得到99.9%的可用性。如果采用其他系統(tǒng)構(gòu)成主備用，甚至可達(dá)到99.999%電信級(jí)的可用性要求。另外FSO系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)的連接，還有如下的優(yōu)點(diǎn)：對(duì)運(yùn)行的協(xié)議透明。現(xiàn)在通信網(wǎng)絡(luò)常用的SDH、ATM、IP等都能通過(guò)。可組成點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、星形和網(wǎng)格形結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)?？伸`活拆裝、移裝至其他位置。易于擴(kuò)容升級(jí)，只需對(duì)接口稍作變動(dòng)就能改變?nèi)萘?。FOS作為現(xiàn)代光通信的拓展和輔助，具備很多顯著的優(yōu)勢(shì)。速率高FOS與光纖通信傳輸使用的載體不同，F(xiàn)OS采用先進(jìn)的無(wú)線激光技術(shù)，使用高度集中的光束載體穿透大氣空間，提供距離可達(dá)四公里的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸和高達(dá)2.5Gbit/s(每秒千兆位)速率的寬帶接入。采用波分復(fù)用技術(shù)后，甚至可提供高達(dá)10Gbit/s的數(shù)據(jù)傳輸率。頻譜資源豐富、抗干擾且協(xié)議透明FOS設(shè)備多采用紅外光傳輸，無(wú)需申請(qǐng)無(wú)線頻率許可，有相當(dāng)豐富的頻譜資源。這種技術(shù)的頻譜位于光頻段，有很強(qiáng)的抗干擾性，微波等對(duì)其不會(huì)構(gòu)成干擾。同時(shí)，光傳輸不依賴某種協(xié)議，現(xiàn)代通信常用的SDH、ATM、以太網(wǎng)、快速以太網(wǎng)協(xié)議等都能通過(guò)，這是一般微波通信和無(wú)線通信技術(shù)無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。成本低且適用特殊地理環(huán)境無(wú)線光通信的成本是光纖到樓的1/10?1/3，成本低廉且能適合特殊場(chǎng)所，如不宜布線或施工難度大的地方，或是跨江河公路、高樓大廈之間等不具備有線接入條件的場(chǎng)合。FOS可以在數(shù)小時(shí)內(nèi)直接架設(shè)在對(duì)端，實(shí)現(xiàn)江河上、高樓間、空中等特殊地域的高速通信。適宜應(yīng)急戰(zhàn)備和災(zāi)難恢復(fù)通信

能夠快速部署的無(wú)線光通信技術(shù)，可以作為有線通信線路故障或緊急搶險(xiǎn)時(shí)的應(yīng)急備用鏈路，或發(fā)生自然災(zāi)難的時(shí)候，使用臨時(shí)FOS鏈路可迅速恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)工作。（5）安全保密性好因?yàn)镕OS波束很窄，很難在空中發(fā)現(xiàn)其業(yè)務(wù)鏈路，如果要進(jìn)行阻截，首先需要解決空間上的難度，其次需要使用另外的接收設(shè)備進(jìn)行精確對(duì)準(zhǔn)阻截，而截?cái)嗖僮鲃t會(huì)引起網(wǎng)絡(luò)的終端而報(bào)警。最后還需要接通的賬號(hào)，所以對(duì)其進(jìn)行竊聽(tīng)或干擾非常困難，F(xiàn)OS能夠適合應(yīng)用在軍事設(shè)施或保密部門。FSO存在的問(wèn)題主要有以下幾點(diǎn)：（1）FSO是一種視距寬帶通信技術(shù)，傳輸距離與信號(hào)質(zhì)量的矛盾非常突出，當(dāng)傳輸超過(guò)一定距離時(shí)波束就會(huì)變寬導(dǎo)致難以被接收點(diǎn)正確接收。目前，在1km以下才能獲得最佳的效果和質(zhì)量，最遠(yuǎn)只能達(dá)到4km。多種因素影響使其達(dá)不到99.999%（五個(gè)9）的穩(wěn)定性；（2）系統(tǒng)性能對(duì)天氣非常敏感是FSO的另一個(gè)主要問(wèn)題。晴天對(duì)FSO傳輸質(zhì)量的影響最小，而雨、雪和霧對(duì)傳輸質(zhì)量的影響則較大。據(jù)測(cè)試，F(xiàn)SO受天氣影響的衰減經(jīng)驗(yàn)值分別為：晴天，5-15db/km；雨，20-50db/km；雪，50-150db/km；霧，50-300db/km。國(guó)外為解決這個(gè)難題，一般采用更高功率的激光器二極管、更先進(jìn)的光學(xué)器件和多光束來(lái)解決；（3）城市內(nèi)，由于建筑物的阻隔、晃動(dòng)將影響兩個(gè)點(diǎn)之間的激光對(duì)準(zhǔn)；（4）激光的安全問(wèn)題也會(huì)影響其使用，超過(guò)一定功率的激光可能對(duì)人眼產(chǎn)生影響，人體也可能被激光系統(tǒng)釋放的能量傷害。所以產(chǎn)品要符合安全標(biāo)準(zhǔn)。VLC一可見(jiàn)光通信VLC是一種在白光LED技術(shù)上發(fā)展起來(lái)的新興的無(wú)線光通信技術(shù)。白光LED具有功耗低、使用壽命長(zhǎng)、尺寸小、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，特別是其響應(yīng)靈敏度非常高，因此可以用來(lái)進(jìn)行超高速數(shù)據(jù)通信。與傳統(tǒng)的射頻通信和FSO相比，VLC具有發(fā)射功率高、無(wú)電磁干擾、節(jié)約能源等優(yōu)點(diǎn)，因而VLC技術(shù)具有極大的發(fā)展前景，已引起人們的廣泛關(guān)注和研究。圖1可見(jiàn)光通信的典型應(yīng)用圖1所示為VLC在辦公室內(nèi)的典型應(yīng)用配置圖。VLC作為一種無(wú)線的光通信方式，其系統(tǒng)包括下行鏈路downlink和上行鏈路uplink兩部分。下行鏈路包括發(fā)射和接收兩部分。其發(fā)射部分主要由白光LED光源和相應(yīng)信號(hào)處理單元組成，白光LED光源發(fā)出的已調(diào)制光以很大的發(fā)射角在空間中朝各個(gè)方向傳播。由

于室內(nèi)不受強(qiáng)背景光和天氣的影響，光傳播基本上不存在損耗，但是由于LED光源個(gè)數(shù)較多，且具有較大的表面積，因而在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間存在若干條不同的光路徑，不同的光路徑到達(dá)接收機(jī)的時(shí)間不同，將引起所謂的碼間干擾（ISI）。由于白光LED光源發(fā)出的是可見(jiàn)光，且發(fā)散角較大，對(duì)人眼睛基本無(wú)害，因而發(fā)射端可以具有較大的發(fā)射功率，使得系統(tǒng)的可靠性大大提高。該系統(tǒng)的接收部分主要由光電檢測(cè)器（PD）和相應(yīng)信號(hào)處理單元組成。室內(nèi)的光信號(hào)被光電檢測(cè)器轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，然后對(duì)電信號(hào)進(jìn)行放大和處理，恢復(fù)成與發(fā)端一樣的信號(hào)。該系統(tǒng)的上行鏈路與下行鏈路的組成除了使用的光源不同外，其它基本一樣。上行鏈路采用的光源仍然由白光LED組成，只不過(guò)發(fā)射面積較小，且具有較小的發(fā)射角，天花板上安裝的光電檢測(cè)器接收來(lái)自用戶的光信號(hào)。若將上述基本結(jié)構(gòu)在通信雙方對(duì)稱配置，就可以得到一個(gè)可以雙向同時(shí)工作的全雙工VLC系統(tǒng)，由該系統(tǒng)組成的網(wǎng)絡(luò)稱為可見(jiàn)光網(wǎng)絡(luò)。在VLC系統(tǒng)中，白光LED具有通信與照明的雙重作用，這是因?yàn)榘坠釲ED的亮度很高，且調(diào)制速率非常高，人的眼睛完全感覺(jué)不到光的閃爍。由于實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，VLC系統(tǒng)大多設(shè)計(jì)成光強(qiáng)度調(diào)制/直接探測(cè)（IM/DD）系統(tǒng)，采用曼徹斯特編碼和OOK（On-Off-Keying）調(diào)制方式。在IM/DD系統(tǒng)中，由于存在多個(gè)光源，每個(gè)接收機(jī)都會(huì)接收到來(lái)自不同方向的光信號(hào)，因而不會(huì)因?yàn)槟硹l光路徑被遮擋而導(dǎo)致通信中斷，保證了通信的可靠性。與FSO和射頻通信相比,VLC具有以下突出優(yōu)點(diǎn)：（1）可見(jiàn)光對(duì)人類非常安全。VLC系統(tǒng)可以使用家庭或辦公室的高壓照明燈發(fā)送數(shù)據(jù)；（2）VLC無(wú)處不在。用于通信的照明燈可以安裝在任何地方，通過(guò)照明燈，可以很方便地實(shí)現(xiàn)高速無(wú)線數(shù)據(jù)通信；（3）發(fā)射功率高。對(duì)于FSO，由于受到人眼睛安全要求的限制，發(fā)射功率很低，系統(tǒng)性能受到嚴(yán)重限制。對(duì)于射頻通信，射頻信號(hào)對(duì)人體有害，也不能無(wú)限制地增加發(fā)射功率。在VLC系統(tǒng)中，由于發(fā)射的是可見(jiàn)光，故發(fā)射功率較高；（4）無(wú)需無(wú)線電頻譜證。FSO由于受制，可用的無(wú)線電頻率非常有限；（5）無(wú)電磁干擾。可以用于醫(yī)院等對(duì)電磁干擾嚴(yán)格限制的場(chǎng)合。相干光通信在光通信領(lǐng)域，更大的帶寬、更長(zhǎng)的傳輸距離、更高的接收靈敏度，永遠(yuǎn)都是科研者的追求目標(biāo)。盡管波分復(fù)用（WDM）技術(shù)和摻鉺光纖放大器（EDFA）的應(yīng)用已經(jīng)極大的提高了光通信系統(tǒng)的帶寬和傳輸距離，但是近十年來(lái)伴隨著視頻會(huì)議等通信技術(shù)的應(yīng)用和互聯(lián)網(wǎng)的普及產(chǎn)生的信息爆炸式增長(zhǎng)，對(duì)作為整個(gè)通信系統(tǒng)基礎(chǔ)的物理層提出了更高的傳輸性能要求。目前光通信系統(tǒng)采用強(qiáng)度調(diào)制/直接檢測(cè)（IM/DD），即發(fā)送端調(diào)制光載波強(qiáng)度，接收機(jī)對(duì)光載波進(jìn)行包絡(luò)檢測(cè)。盡管這種結(jié)構(gòu)具有簡(jiǎn)單、容易集成等優(yōu)點(diǎn)，但是由于只能采用ASK調(diào)制格式，其單路信道帶寬很有限。因此這種傳統(tǒng)光通信技術(shù)勢(shì)必會(huì)被更先進(jìn)的技術(shù)所代替。然而在通信泡沫破滅的今天，新的光通信技術(shù)的應(yīng)用不可避免的會(huì)帶來(lái)對(duì)新型通信設(shè)備的需求，面對(duì)居高不下的光器件價(jià)格，大規(guī)模通信設(shè)備更換所需要的高額成本，是運(yùn)營(yíng)商所不能接受的，因此對(duì)設(shè)備制造商而言，光纖通信新技術(shù)的研發(fā)也面臨著很大的風(fēng)險(xiǎn)。如何在現(xiàn)有的設(shè)備基礎(chǔ)上提高光通信系統(tǒng)的性能成為了切實(shí)的問(wèn)題。在這樣的背景下，二十多年前曾被寄予厚望的相干光通信技術(shù)，再一次被放到了桌面上。相干光通信的理論和實(shí)驗(yàn)始于80年代。由于相干光通信系統(tǒng)被公認(rèn)為具有靈敏度高的優(yōu)勢(shì)，各國(guó)在相干光傳輸技術(shù)上做了大量研究工作。經(jīng)過(guò)十年的研究，相干光通信進(jìn)入實(shí)用階段。英美日等國(guó)相繼進(jìn)行了一系列相干光通信實(shí)驗(yàn)。AT&T及Bell公司于1989和1990年在賓州的羅靈一克里克地面站與森伯里樞紐站間先后進(jìn)行了1.3pm和1.55|Jm波長(zhǎng)的1.7Gbit/sFSK現(xiàn)場(chǎng)無(wú)中繼相干傳輸實(shí)驗(yàn)，相距35公里，接收靈敏度達(dá)到-41.5dBm。NTT公司于1990年在瀨戶內(nèi)陸海的大分一尹予和吳站之間進(jìn)行了2.5Gbit/sCPFSK相干傳輸實(shí)驗(yàn)，總長(zhǎng)431公里。直到19世紀(jì)80年代末，EDFA和WDM技術(shù)的發(fā)展，使得相干光通信技術(shù)的發(fā)展緩慢下來(lái)。在這段時(shí)期，靈敏度和每個(gè)通道的信息容量已經(jīng)不再備受關(guān)注。然而，直接檢測(cè)的WDM系統(tǒng)經(jīng)過(guò)二十年的發(fā)展和廣泛應(yīng)用后，新的征兆開(kāi)始出現(xiàn)，標(biāo)志著相干光傳輸技術(shù)的應(yīng)用將再次受到重視。在數(shù)字通信方面，擴(kuò)大C波段放大器的容量，克服光纖色散效應(yīng)的惡化，以及增加自由空間傳輸?shù)娜萘亢头秶殉蔀橹匾目紤]因素。在模擬通信方面，靈敏度和動(dòng)態(tài)范圍成為系統(tǒng)的關(guān)鍵參數(shù)，而他們都能通過(guò)相關(guān)光通信技術(shù)得到很大改善。在數(shù)字傳輸系統(tǒng)中，DPSK和DQPSK的使用已經(jīng)非常普遍，這就標(biāo)志著采用相位敏感的編碼和傳輸技術(shù)將成為一種趨勢(shì)。而檢測(cè)靈敏度和頻譜效率是這種趨勢(shì)的關(guān)鍵所在。其他影響選擇檢測(cè)方案的因素還包括物理層的安全可靠性和網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)性，兩者都可得益于采用相干光技術(shù)的幅度，頻率和偏振編碼。相干模擬傳輸與非相干傳輸相比，也同樣具有很大的優(yōu)勢(shì)，其中在動(dòng)態(tài)范圍方面最為顯著。雖然模擬通信不及數(shù)字通信應(yīng)用廣泛，但是模擬傳輸在很多特殊環(huán)境應(yīng)用上有很重要的作用。同時(shí)，在這短短的二十年中，在光器件方面取得了很大的進(jìn)步，其中激光器的輸出功率，線寬，穩(wěn)定性和噪聲，以及光電探測(cè)器的帶寬，功率容量和共模抑制比都得到了很大的改善，微波電子器件的性能也大幅提高。這些進(jìn)步使得相干光通信系統(tǒng)商用化變?yōu)榭赡堋Ｏ喔晒馔ㄐ诺幕竟ぷ髟恚合喔晒馔ㄐ畔到y(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如下圖所示。在發(fā)送端，采用外調(diào)制方式將信號(hào)調(diào)制到光載波上進(jìn)行傳輸。當(dāng)信號(hào)光傳輸?shù)竭_(dá)接收端時(shí)，首先與一本振光信號(hào)進(jìn)行相干耦合，然后由平衡接收機(jī)進(jìn)行探測(cè)。相干光通信根據(jù)本振光頻率與信號(hào)光頻率不等或相等，可分為外差檢測(cè)和零差檢測(cè)。前者光信號(hào)經(jīng)光電轉(zhuǎn)換后獲得的是中頻信號(hào)，還需二次解調(diào)才能被轉(zhuǎn)換成基帶信號(hào)。后者光信號(hào)經(jīng)光電轉(zhuǎn)換后被直接轉(zhuǎn)換成基帶信號(hào)，不用二次解調(diào)，但它要求本振光頻率與信號(hào)光頻率嚴(yán)格匹配，并且要求本振光與信號(hào)光的相位鎖定。相干光通信的主要優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高，中繼距離長(zhǎng)相干光通信的一個(gè)最主要的優(yōu)點(diǎn)是相干檢測(cè)能改善接收機(jī)的靈敏度。在相同的條件下，相干接收機(jī)比普通接收機(jī)提高靈敏度約20dB，可以達(dá)到接近散粒噪聲極限的高性能，因此也增加了光信號(hào)的無(wú)中繼傳輸距離。選擇性好，通信容量大相干光通信的另一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)是可以提高接收機(jī)的選擇性。在直接探測(cè)中，接收波段較大，為抑制噪聲的干擾，探測(cè)器前通常需要放置窄帶濾光片，但其頻帶仍然很寬。在相干外差探測(cè)中，探測(cè)的是信號(hào)光和本振光的混頻光，因此只有在中頻頻帶內(nèi)的噪聲才可以進(jìn)入系統(tǒng)，而其它噪聲均被帶寬較窄的微波中頻放大器濾除?？梢?jiàn)，外差探測(cè)有良好的濾波性能，這在星間光通信的應(yīng)用中會(huì)發(fā)揮重大作用。此外，由于相干探測(cè)優(yōu)良的波長(zhǎng)選擇性，相干接收機(jī)可以使頻分復(fù)用系統(tǒng)的頻率間隔大大縮小，即密集波分復(fù)用(DWDM)，取代傳統(tǒng)光復(fù)用技術(shù)的大頻率間隔，具有以頻分復(fù)用實(shí)現(xiàn)更高傳輸速率的潛在優(yōu)勢(shì)。具有多種調(diào)制方式在傳統(tǒng)光通信系統(tǒng)中，只能使用強(qiáng)度調(diào)制方式對(duì)光進(jìn)行調(diào)制。而在相干光通信中，除了可以對(duì)光進(jìn)行幅度調(diào)制外，還可以使用PSK、DPSK、QAM等多種調(diào)制格式，利于靈活的工程應(yīng)用，雖然這樣增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性，但是相對(duì)于傳統(tǒng)光接收機(jī)只響應(yīng)光功率的變化，相干探測(cè)可探測(cè)出光的振幅、頻率、位相、偏振態(tài)攜帶的所有信息，因此相干探測(cè)是一種全息探測(cè)技術(shù)，這是傳統(tǒng)光通信技術(shù)不具備的。相干光通信