FSO與其它接入技術(shù)的比較及前景

　
　　自由空間光通信系統(tǒng)（FSO）是一種新型無線寬帶接入技術(shù)，它是在空氣中用激光或光脈沖在THz光譜范圍內(nèi)傳送分組數(shù)據(jù)的通信系統(tǒng)，在國(guó)外，F(xiàn)SO主要被作為“最后一公里”解決方案之一和用于比較特殊的商業(yè)服務(wù)。
　　
　　目前的最后一公里寬帶接入解決方案包括光纖和無線微波通信技術(shù)，光纖以可靠性及高帶寬著稱，但作為最終解決方案，實(shí)施起來卻很困難、緩慢，并且花費(fèi)高昂。而無線技術(shù)雖然提供了快速的安裝和比光纖低廉的價(jià)格，但帶寬卻非常有限。同時(shí)，無線通信易受干擾，安全性差, 而且需要昂貴的頻率執(zhí)照。自由空間光通信應(yīng)時(shí)而出，結(jié)合了光纖和無線通信的優(yōu)點(diǎn),提供了高帶寬、高安全性、互不干擾、 安裝快速和高性價(jià)比的寬帶接入解決方案。
　　
　　FSO面臨的挑戰(zhàn)
　　
　　自由空間光通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)主要有三種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：點(diǎn)到點(diǎn)、點(diǎn)到多點(diǎn)（星形）和網(wǎng)狀，也可以把它們組合起來使用。FSO技術(shù)相對(duì)是簡(jiǎn)單的，相連的兩個(gè)FSO 單位均由一個(gè)激光發(fā)射器和一個(gè)接收器所組成，以提供全雙工能力。 FSO一方通過將調(diào)制后的激光通過透鏡發(fā)送，另一方的透鏡接收后將信號(hào)經(jīng)由光纖連至一個(gè)高敏感接收器加以解調(diào)。然而，F(xiàn)SO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。多種因素影響其達(dá)到99.999%(五個(gè)9)的穩(wěn)定性。
　　
　　傳輸質(zhì)量對(duì)天氣非常敏感是FSO的另一個(gè)主要問題。晴天對(duì)FSO傳輸質(zhì)量的影響最小，而雨天、下雪和霧天對(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，一般會(huì)采用更高功率的激光器二極管、更先進(jìn)的光學(xué)器件和多光束來解決。
　　
　　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)。對(duì)FSO來說，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。國(guó)外FSO公司多采用GPS來連續(xù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和調(diào)整發(fā)射器和接收器的位置，但調(diào)校系統(tǒng)費(fèi)用較為昂貴。
　　
　　此外，激光的安全問題也會(huì)影響其使用，超過一定功率電平的激光有可能對(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。
　　
　　帶寬可達(dá)2.5G
　　
　　清華同方研究發(fā)展中心一直致力于“Last Mile”解決方案的探索，并于2001年12月成立了“FSO技術(shù)跟蹤研究小組”，半年時(shí)間里，成功解決了FSO技術(shù)中存在的世界難題，推出了自主研發(fā)的自由空間光通信產(chǎn)品TFOW 100-1，并在2002年8月，完成了1000米點(diǎn)到點(diǎn)通訊樣機(jī)的檢測(cè)。此產(chǎn)品可解決寬帶網(wǎng)絡(luò)的最后一公里的數(shù)據(jù)傳輸問題，帶寬達(dá)100Mbps-2.5Gbps。
　　
　　清華同方TFOW 100-1 提供了可以無縫集成到已有以太網(wǎng)絡(luò)的10/100M以太網(wǎng)接口，它獨(dú)特的快速追蹤技術(shù)提供了高鏈接余度, 同時(shí)遵循了嚴(yán)格的一級(jí)激光眼安全標(biāo)準(zhǔn)，另外，自動(dòng)校準(zhǔn)技術(shù)和簡(jiǎn)潔的設(shè)計(jì)使得安裝非常簡(jiǎn)易。通過SNMP/HTTP協(xié)議和對(duì)用戶友好的圖形用戶界面，用戶可以在任何地方監(jiān)控TFOW 100-1設(shè)備。
　　
　　
　　FSO與其他接入技術(shù)的比較
　　各種性能\接入方式-光纖--------------微波------------fso
　　帶寬--------------1gbps以上---------較低------------100mbps-10gbps
　　安全性------------安全--------------不安全----------安全
　　傳輸距離----------120公里-----------60公里----------4公里
　　成本--------------10-20萬美元/公里--2-3萬美元/套----2-3萬美元/套
　　建設(shè)速度----------4-12月------------2-3天-----------2-3天
　　市政許可----------有----------------無--------------無
　　頻譜許可----------無----------------有--------------無
　　便攜性------------困難--------------一般------------方便
　　維護(hù)--------------復(fù)雜--------------一般------------簡(jiǎn)便
　　
　　快速追蹤 獨(dú)特的快速追蹤機(jī)制可在不管是樓房的緩慢擺動(dòng)還是高度擾動(dòng)的情況下,維持光束的對(duì)準(zhǔn)。
　　
　　易于管理 內(nèi)嵌的SNMP代理和對(duì)用戶友好的EMS圖形用戶界面，使得遠(yuǎn)程中央式管理變得簡(jiǎn)單輕松。
　　
　　自動(dòng)校準(zhǔn) 自動(dòng)校準(zhǔn)機(jī)制減少了安裝時(shí)間和費(fèi)用，同時(shí)也提高了在異常情況下如地震或斷電導(dǎo)致的鏈接中斷后的自動(dòng)恢復(fù)速度。
　　
　　清華同方的無線光通信產(chǎn)品采用先進(jìn)的數(shù)字信號(hào)處理（DSP）技術(shù)計(jì)算最佳收信位置，用特有的微電子機(jī)械系統(tǒng)（MEMS）對(duì)接受發(fā)射器的位置進(jìn)行調(diào)整，確定位置后，再對(duì)微電子機(jī)械系統(tǒng)下達(dá)指令，固定接收發(fā)射器的方向和位置或增強(qiáng)發(fā)射功率以達(dá)到極佳的運(yùn)行狀態(tài)。

　　市場(chǎng)前景誘人
　　
　　FSO系統(tǒng)是一種物美價(jià)廉。有廣泛應(yīng)用前景和巨大市場(chǎng)潛力的通信系統(tǒng)。由于它的技術(shù)特點(diǎn)，在解決寬帶網(wǎng)絡(luò)“最后一公里”瓶頸方面有著重要意義和作用：
　　
　　骨干網(wǎng)的擴(kuò)展：通信服務(wù)廠商在骨干網(wǎng)建設(shè)上花費(fèi)大量資金，以提升網(wǎng)絡(luò)整體性能與快速發(fā)展的市場(chǎng)需求。但是，在最后一公里的建設(shè)上，通信服務(wù)廠商卻著力不多，而其實(shí)很多網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的瓶頸不在骨干網(wǎng)上而是在最后一公里。為了在現(xiàn)有的骨干網(wǎng)上快速進(jìn)行擴(kuò)展和向外延伸，F(xiàn)SO為一不錯(cuò)的選擇。
　　
　　光纖網(wǎng)絡(luò)的備援：目前大多數(shù)電信運(yùn)營(yíng)商都采用兩條光纖連接來保證所構(gòu)建的商業(yè)應(yīng)用網(wǎng)的安全。現(xiàn)在，運(yùn)營(yíng)商無需部署兩條光纖鏈路，可以選擇FSO系統(tǒng)作為備份光纖的冗余鏈路，以節(jié)省投資。
　　
　　寬頻接入：目前主干網(wǎng)的頻寬容量急劇增加，從622Mbit/s到10 Gbit/s，再到更高的40Gbit/s DWDM。同樣，客戶端網(wǎng)絡(luò)的頻寬也從10Mbit/s增加到100Mbit/s，再到Gb的以太網(wǎng)絡(luò)。僅網(wǎng)絡(luò)接入部分仍未有可突破頻寬成本與容量瓶頸的有效解決方法。無線通信的寬頻網(wǎng)絡(luò)接入瓶頸更為嚴(yán)重，因此，在此部分FSO有很大的發(fā)展空間。
　　
　　企業(yè)應(yīng)用： 由于FSO是以小功率的紅外激光束為載體，可將收發(fā)器裝設(shè)在樓頂或窗外傳輸數(shù)據(jù)。FSO的靈活性使它可以應(yīng)用于許多企業(yè)和學(xué)校，例如企業(yè)LAN到LAN的連接及校園網(wǎng)的連接。以FSO來代替光纖接取各局端，不但能降低成本，而且具有更高的傳輸速度。
　　
　　無線基地臺(tái)數(shù)據(jù)的回傳：FSO亦可用來接取行動(dòng)電話基地臺(tái)與交換中心，將基地臺(tái)接收的信號(hào)傳至與有線公用電話網(wǎng)相連的交換中心設(shè)備。
　　
　　其它需要高速接取的終端：由于FSO網(wǎng)絡(luò)建設(shè)時(shí)成本低、操作簡(jiǎn)單，因此可以用在其它高速連接的終端應(yīng)用。如：樓與樓之間、橫跨諸如公路與河流之類復(fù)雜地形、災(zāi)難恢復(fù)及臨時(shí)解決方案的網(wǎng)絡(luò)快速部署方案。