無線光通信在移動通信領域中的應用

　　自由空間光通信（FreeSpaceOptics–FSO）或稱無線光通信技術正在越來越廣泛地為移動服務商所應用。作為一種快速方便部署的基礎設施，能夠滿足用戶數(shù)量的快速增長和下一代高帶寬無線通信應用的需求。FSO設備商采用先進的無線激光技術，提供點對點傳輸距離達數(shù)公里，速率超過2.5Gbps的寬帶無線接入。


　　科飛無線光通信有限公司是提供點對點無線光（紅外/激光）通信產(chǎn)品的領先廠商。自1997年以來，交付使用的成熟產(chǎn)品行銷各種不同的市場和應用領域，帶寬可從E1/T1升級到622Mbps以至10Gbps。


　　無線光通信在移動網(wǎng)絡中的優(yōu)勢


　　無須申請頻率許可證（有別于其它無線/微波）


　　無須頻率規(guī)劃、支付專線租金或連接費用，輕松重復部署


　　沒有信號反射及其它無線系統(tǒng)干擾


　　即插式模塊允許現(xiàn)場升級數(shù)據(jù)帶寬或協(xié)議


　　性價比優(yōu)越、安全可靠的解決方案


　　安裝迅速（通常需要3個小時）


　　帶寬可從E1、16xE1、E2、E3、STM-1升級至622Mbps甚至更高


　　視距范圍內(nèi)可靠的傳輸性能可達4公里（取決于不同區(qū)域）


　　針對惡劣氣候的堅固設計，激光冷卻技術延長壽命


　　在移動網(wǎng)絡中的應用


　　連接微蜂窩至宏蜂窩基站，可替代租用線路或微波鏈路


　　為SDH光纖/微波骨干電路備份增強可靠性


　　增加GPRS/EDGE/3G網(wǎng)絡蜂窩小區(qū)基站的帶寬


　　可升級至4xE1或E3建立微蜂窩基站的網(wǎng)狀連接


　　升級至E3/STM-1為3G網(wǎng)絡部署提供連接


　　可臨時或永久性部署及適用于特殊事件如體育競賽、VIP造訪、貿(mào)易展會等


　　經(jīng)濟效益


　　初始費用與微波鏈路相比具有競爭優(yōu)勢


　　E1-4E1-E3升級保護投資


　　將來升級E3-STM-1-STM-4性價比優(yōu)越


　　降低規(guī)劃、安裝和技術支持的人力資源


　　無線光通信輕松連接微蜂窩


　　在許多城市現(xiàn)有電信線路可以實現(xiàn)蜂窩之間的連接，通常速率在2048kpbs，但在缺少固定基礎設施的情況下采取什么方式連接呢？科飛無線光通信產(chǎn)品可滿足移動通信網(wǎng)絡的挑戰(zhàn)，具有2Mbps至622Mbps的標準接口，即插式模塊使帶寬輕松升級（如E1至2×E1或E2等）�？骑w產(chǎn)品可以部署在世界任何角落快速擴展移動通信網(wǎng)絡。


　　產(chǎn)品系列


　　Cablefree Access：SDH或PDH連接速率可達155Mbps，傳輸距離可達4公里


　　Cablefree 622：語音和數(shù)據(jù)連接速率可達622Mbps，傳輸距離可達2公里


　　Cablefree Gigabit：千兆以太網(wǎng)和光纖信道，傳輸距離可達1公里


　　所支持行業(yè)標準


　　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 •光纖通道


　　數(shù)據(jù)網(wǎng)絡包括Ethernet 10, 100 & 1000Mbps • ATM-155 & 622Mbps


　　廣播電視視頻和閉路電視


　　數(shù)據(jù)話音復用及根據(jù)用戶要求做出的解決方案


　　2G網(wǎng)絡


　　現(xiàn)今的2G蜂窩網(wǎng)絡（GSM，IS-95，IS-136和PDC）主要是提供高容量和廣域的覆蓋，通常能夠覆蓋人口99%的區(qū)域。運營商所面臨的主要挑戰(zhàn)之一就是在人口稠密的城區(qū)提供足夠的通信容量。近年來由于手機成本的降低，用戶大量增多導致話務量迅速增長、信道阻塞和通信質量降低。


　　滿足信道需求的常用的手段就是使用微蜂窩技術，使基站減小覆蓋區(qū)域，增加頻譜效率和網(wǎng)絡容量。世界上許多地區(qū)微蜂窩基站與宏蜂窩基站之間的連接使用了FSO技術，拓撲為星狀、放射狀或鏈狀。在現(xiàn)代化城市中，微蜂窩至宏蜂窩的距離通常在2公里之內(nèi)，正好在無線光通信系統(tǒng)的傳輸范圍之內(nèi)。


　　微蜂窩的容量需求不高，通常低于2Mbps，所以E1接口即可滿足微蜂窩至宏蜂窩之間的連接。運營商以前都租用有線線路或微波鏈路來實現(xiàn)連接。用于基站回程的典型PDH微波鏈路提供E1、2xE1或4xE1的容量，采用23至38GHz頻段。相對而言，F(xiàn)SO可以提供安全可靠的短程寬帶接入，帶寬從2Mbps至2.5Gbps，使用無須許可證、無干擾的波段。


　　利用無線光通信（FSO）替代其它無線技術的優(yōu)勢：


　　快速反應


　　視距（LOS）規(guī)劃簡單


　　無須頻率規(guī)劃或許可證申請


　　真正“即插既用”式寬帶升級


　　成本低廉


　　許多移動運營商現(xiàn)在開始采用無線光通信（FSO）作為微蜂窩基站回程的連接手段�？骑wAccess™系統(tǒng)提供帶寬從E1、4xE1至 STM-1全面的插拔式升級。富裕的衰落余量提高了可靠性，備有一套完整的能夠滿足客戶需求的規(guī)劃軟件和完善的遠程管理工具。


　　2.5G網(wǎng)絡


　　所謂2.5G或GPRS是重疊在現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡上，利用相同的射頻覆蓋為移動用戶提供類似有線撥號調制解調器更為快速的數(shù)據(jù)服務。運營商需要在現(xiàn)有基站的基礎上增加額外的容量，或在擴容不可能的情況下增加更多的基站。無線光通信可在用戶需求和現(xiàn)有的網(wǎng)絡設施之間搭建橋梁，提供更高的可靠性及更高的帶寬。


　　3G網(wǎng)絡


　　各種不同制式的3G系統(tǒng)如WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA即將登場。許多3G提供商預計城市的基站將需要至少34Mbps的帶寬以滿足需求。由于3G的頻率比2G系統(tǒng)高，預計移動運營商在大城市將需要建立比2G更多數(shù)量的3G基站。數(shù)以千計的基站都將需要34Mbps和155Mbps的回程傳輸。


　　然而，恰恰是人口稠密的城市卻無法實現(xiàn)便捷的寬帶接入�，F(xiàn)有的光纜大多數(shù)是環(huán)狀鋪設，并且只連接到大型建筑物。而接入網(wǎng)使用的是為普通電話而設計的銅線，根本就無法解決帶寬問題。微波也不是解決上述問題的最佳辦法。38GHz頻段以下幾乎不可能為數(shù)以百計的34兆或155兆點對點微波鏈路提供足夠的頻譜。此頻段以上的微波由于雨衰降低了距離和可靠性，難以滿足要求。短距離傳輸?shù)臒o線光通信（FSO）系統(tǒng)可靠性很高（詳見注解1），可以克服即使是最糟糕氣候影響帶來的衰落，甚至可以達到網(wǎng)絡設計者最理想的99.999%的“5個9”標準。帶寬也沒有問題，科飛公司的產(chǎn)品帶寬從2Mbps--2.7Gbps，正在生產(chǎn)10Gbps的產(chǎn)品�！凹炔寮从谩钡木W(wǎng)絡接口升級保證了網(wǎng)絡將來不可預測的帶寬容量。FSO又一次作為理想的選擇以滿足在城區(qū)的所有需求，可以迅速提供更大帶寬。


　　無線ISP和LMDS


　　現(xiàn)在許多服務供應商使用固定無線技術為用戶提供寬帶數(shù)據(jù)服務，每戶的帶寬與租用專線或ADSL的相似，在2Mbps左右。無須許可證的ISM頻段、需申請許可證的MMDS和LMDS技術在網(wǎng)絡中都起著各自不同的作用。一般在城市區(qū)域，運營商網(wǎng)點之間的距離都很短，在2公里視距范圍以內(nèi)。無線光通信可以用來提供高容量的多點無線系統(tǒng)的回程及與大客戶連接的點對點骨干鏈路。


　　無線光通信射頻傳輸（RF-over-FSO）擴展蜂窩覆蓋


　　最新發(fā)展的蜂窩技術能夠通過光纖傳輸數(shù)字基帶射頻信號，也可以通過無線光通信(FSO)鏈路傳輸。通常的應用是覆蓋現(xiàn)有蜂窩網(wǎng)絡中的盲區(qū)。建設新的蜂窩基站需要較大的投資，能夠延伸現(xiàn)有基站的覆蓋范圍可以節(jié)省費用提高用戶滿意度。目前開發(fā)的科飛無線光”RF-over-FSO”系統(tǒng)的數(shù)字信號帶寬超過1.4Gbps,可將RF載頻信號延伸。與建立新的蜂窩基站相比較，”RF-over-FSO” 技術可以大大節(jié)省開支，相當于將基站天線從一處延伸至另一處，改善了網(wǎng)絡性能。


　　無線光通信(FSO)與微波的結合


　　運營商最理想的技術是最快速、最可靠的傳輸，需要最經(jīng)濟和最快速的建設。沒有任何技術可以單獨勝任，然而不同技術的組合可以達到目的。現(xiàn)代微波系統(tǒng)使用日臻完善的技術來減少鏈路對頻譜的需求，特別是155、622Mbps或更高的容量。高密度調制方式同時也降低了抵抗雨衰的衰落余量，決定可靠性的因素是采用10GHz以上被稱為“毫米波”的頻段。相比之下無線光（FSO）技術僅在非常濃厚的大霧天氣才會有衰落，雨天不受影響（詳見注解2）。因此，同時采用兩種技術的所謂“混合”系統(tǒng)，使鏈路比任何一種技術單獨使用都可靠得多。由于無須挖掘、頻率規(guī)劃和許可證，同樣可以滿足快速部署的要求，可迅速建立具有足夠可靠性的無線光通信（FSO）鏈路。待頻率落實后再上微波，增加系統(tǒng)備份和可靠性，達到超過“5個9” 的電信級標準�！盎旌稀毕到y(tǒng)的造價僅是城市光纖鋪設費用的幾分之一，同時提供了更為可靠的系統(tǒng)備份。這意味著運營商以最快的速度向用戶提供服務，在條件許可的情況下以很小的代價升級到更高的可靠性。1998年科飛實施了低帶寬系統(tǒng)的混合方案，使用無須許可的2.4GHz微波為執(zhí)行非常重要任務的 FSO 鏈路提供備份。如今，科飛無線光通信（FSO）與許可的微波技術互補為電信級的無線寬帶接入提供最佳方案。


　　臨時覆蓋，災難恢復和快速部署


　　無線光通信（FSO）無論是應用在2G，2.5G或是3G的移動通信網(wǎng)絡中都具有優(yōu)勢，使用傳統(tǒng)有線或微波都將使網(wǎng)絡規(guī)劃實施的速度降低。在這樣的情況下，F(xiàn)SO鏈路可在規(guī)劃許可、申請微波許可證或基站傳輸?shù)轿恢�前實現(xiàn)覆蓋。然后，再將FSO系統(tǒng)挪到一個新的基站，或保留下來提供傳輸備份。由于光纜損壞或微波干擾（令人吃驚的是在現(xiàn)代化城市中這種情況經(jīng)常出現(xiàn)）造成的SDH骨干網(wǎng)或PDH接入網(wǎng)絡中斷，在進行設備維修的同時采用臨時FSO鏈路可以迅速恢復網(wǎng)絡工作。


　　一些特殊事件，如體育賽事、政治活動、VIP造訪甚至是慶典集會將吸引眾多的人群。無線網(wǎng)絡容量需求會因此而增加，網(wǎng)絡會超載甚至“癱瘓”，帶來收入損失和用戶信心的喪失。


　　科飛的無線光通信（FSO）系統(tǒng)可在幾分鐘內(nèi)（詳見注解3）安裝在建筑物、車輛或三腳架上，提供理想的“速戰(zhàn)速決”手段將臨時基站連接到網(wǎng)絡中以滿足容量的需求。


　　4G網(wǎng)絡，無縫服務，更遠的將來……


　　預期網(wǎng)絡移動用戶的巨增，人們會期待多媒體豐富的內(nèi)容直接出現(xiàn)在手提無線終端上；想象無線掌上電腦以LAN的速度接入到公司網(wǎng)絡，這已經(jīng)正在變成現(xiàn)實。下一步將是手提電視電話和實時多用戶、多媒體掌上游戲。交通疏導地圖和線路導航顯示、移動視頻點播，電子郵件，在線銀行和高速互連網(wǎng)接入，所有這些內(nèi)容豐富、高價值的服務都對網(wǎng)絡提出了高帶寬的要求。無縫服務將使用戶使用一個多模終端無障礙地在2G，2.5G,3G和有線服務區(qū)域之間漫游。


　　小結


　　無線光通信（FSO）已經(jīng)在今天的2G和2.5G中占據(jù)了自己的一席之地。是理想的順應未來發(fā)展的技術，能夠快速部署，提高移動網(wǎng)絡基礎設施的性能。在將來的3G以及更高的網(wǎng)絡，隨著提供更高容量、可靠性和快速建網(wǎng)等競爭壓力的不斷增加，具有先進技術水平的無線光通信（FSO）系統(tǒng)最終將會成為網(wǎng)絡傳輸設計者最有力的技術手段。


　　注解1


　　短距離FSO鏈路（小于500米）的鏈路可用性是簡單的，現(xiàn)在的技術可以穿透即使是最高損耗的濃霧。對于較長距離的鏈路，可用性在受氣候條件影響較大的區(qū)域就很難預測，如通常在鄉(xiāng)村出現(xiàn)的霧塊等。然而，在大多數(shù)稠密的城區(qū)這些影響很小，鏈路可用性也更容易預測。科飛公司在現(xiàn)場勘測和在各種氣候及地理環(huán)境的地區(qū)建立重要鏈路等方面具有豐富的經(jīng)驗。在英國倫敦，在運營商網(wǎng)絡中獨立運行的科飛1+0鏈路的可用性高達99.999%，即使是在近期特大暴風雨天氣的極限環(huán)境中。


　　注解2


　　無線光系統(tǒng)不會受到雨衰的影響，即使在2-4公里范圍內(nèi)的熱帶雨林地區(qū)。嚴重的衰落由濃霧、雪和沙塵暴造成，這使得在北歐地區(qū)的實際可靠傳輸距離限制在1-2公里以內(nèi)。在不存在霧雪天氣的地中海和熱帶地區(qū)，傳輸距離可增加到4公里。這與因暴雨造成斷路的微波正好相反。實踐證明先進水平的無線光系統(tǒng)能夠使每一個鏈路的可靠性根據(jù)不同距離和地區(qū)范圍在99.7至99.995%。采用1+1的系統(tǒng)備份、星狀或網(wǎng)狀結構都將使整體的可靠性提高到電信級網(wǎng)絡的99.999%標準。


　　注解3


　　科飛無線光（FSO）系統(tǒng)內(nèi)置完善的音頻電路，可視聽的場強信號電平指示和獨特的遠端監(jiān)控系統(tǒng)，可將鏈路對準的過程降低到120秒以內(nèi)。除安裝在建筑物、通信塔以外，還可實現(xiàn)車輛、三腳架上的移動應用。


　　
摘自　通信世界網(wǎng)