空间光通信技术简介eaup.docx
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1、空间光通通信技术术简介空间光通通信又称称为激光光无线通通信或无无线光通通信。根根据用途途又可分分为卫星星光通信信和大气气光通信信两大类类。自从从60年年代激光光器问世世开始,人人们就开开研究激激光通信信,这时时的研究究也主要要集中在在地面大大气的传传输中,但但因各种种困难未未能进入入实际应应用。低低损耗光光纤波导导和实用用化半导导体激光光器的诞诞生为激激光通信信的实际际应用打打开了大大门,目目前光纤纤通信已已经遍布布世界各各国的各各个城市市。由于于对无线线通信的的需求的的增长,再再有卫星星激光通通信的快快速发展展,自从从90年年代开始始,人们们又开始始重新对对地面无无线光通通信感兴兴趣,进进行
2、了大大量的研研究,并并且开发发出可以以实用的的商业化化产品。一、开展展空间光光通信研研究的意意义及应应用前景景1. 作为卫星星光通信信链路地地面模拟拟系统的的技术组组成部分分卫星光通通信链路路系统在在上卫星星前必须须有地面面模拟演演示系统统,以保保障电子子系统、光光学系统统、机械械自动化化控制系系统等各各子系统统的良好好工作。在在链路捕捕捉完成成以后,与与以太网网相连的的无线光光通信系系统借助助于光链链路的桥桥梁,源源源不断断地输送送以太网网上的信信息,这这是考验验光链路路稳定性性能的重重要指标标。2. 为低轨道道卫星与与地面站站间的卫卫星光通通信打下下良好的的技术基基础低轨道卫卫星与地地面站
3、的的通信会会受到天天气的影影响,选选择干旱旱少雨地地区建立立地面站站在相当当程度上上缓解了了这一矛矛盾,再再通过地地面站之之间的光光纤网可可以把卫卫星上信信息送到到所需地地点,这这从技术术上牵涉涉到空间间光通信信网与光光纤网连连接问题题,这方方面问题题已经基基本得到到解决。3. 空间光通通信具有有巨大的的潜在市市场和商商业价值值l 可以克服服一些通通常容易易碰到的的自然因因素障碍碍当河流、湖湖泊、港港湾、马马路、立立交桥和和其它自自然因素素阻碍铺铺设光纤纤时,无无线光通通信系统统可跨越越宽阔的的河谷,繁繁华的街街道,将将两岸或或者岛屿屿与陆地地连接起起来。l 提供大容容量多媒媒体宽带带网接入入
4、用无线光光通信系系统作为为接入解解决方案案,不需需耗资、耗耗时地铺铺设光纤纤就能满满足对办办公大楼楼或商业业集中区区大容量量接入的的需要。l 可为大企企业、大大机关提提供内部部大容量量宽带网网无线光通通信系统统能在企企业、机机关范围围内为建建筑物与与建筑物物之间的的大容量量连接提提供一种种开放空空间传送送的解决决方案。l 为公安、军军队等重重要部门门提供高高速宽带带保密通通信。l 支持灾难难抢救的的应急系系统无线光通通信系统统可为灾灾难抢救救提供一一种大容容量的临临时通信信解决方方案l 为一时性性大规模模的重要要活动提提供临时时的大规规模通信信系统例如,奥奥运会和和其他体体育运动动会、音音乐会
5、、大大型会议议以及贸贸易展览览会等专专门活动动往往需需要大容容量宽带带媒体覆覆盖。无无线光通通信系统统能提供供一种迅迅速、经经济而有有效的解解决方案案,不受受原有通通信系统统的带宽宽限制,也也不用再再去办理理光纤铺铺设许可可证。二、 空空间光通通信的优优势1. 组网机动动灵活无线光通通信设备备将来可可广泛适适用于数数据网(Ethernet,Token Ring,Fast Ethernet,FDDI,ATM,STM-x等)、电话网、微蜂窝及微微蜂窝(E1/T1E3/T3,OC-3等)、多媒体(图像)通信等领域。可以把这些网上信息加载在光波上,在空气中直接传输出去,这种简便的通信方式对于频率拥挤的
6、环境是非常理想的,例如:城市、大型公司、大学、政府机构、办公楼群等。2. 克服天气气对激光光传输的的影响,实实现全天天候通信信不同的恶恶劣天气气对无线线光通信信有不同同的影响响,但由由于器件件及技术术的进步步,且通通过对大大气特性性研究的的进展,无无线光通通信技术术已基本本上可以以克服或或者大大大减轻了了这种影影响,一一些公司司的无线线光通信信产品可可以实现现全天候候通信。3. 无需频率率许可证证据20000年55月266日新闻闻报导,无无线通信信频率资资源紧张张,电磁磁环境恶恶劣。而而无线光光通信的的载波为为光频,高高于目前前广泛应应用的微微波频率率344个量级级,而且且光束发发散角很很小,
7、在在毫弧度度量级。因因此,不不存在电电磁干扰扰的问题题,也就就无需申申请频率率许可证证。同时时它也就就具有了了更好的的保密性性与可靠靠性。4. 无需铺设设光缆或或电缆,安安装迅捷捷、使用用方便,成成本低廉廉建立通信信信道无无需铺设设光缆或或者电缆缆,只需需将光发发射和接接收天线线(望远远镜)对对准即可可。可以以迅速建建立楼群群之间的的通信联联系,特特别在施施工现场场还没有有基础设设施,或或地势奇奇特(山山顶和山山脚要实实现高码码率通信信),或或不能立立即在地地下挖设设管道铺铺设光纤纤,如街街道,江江河(挖挖设管道道必须经经过市政政有关部部门的批批准),无无线光通通信的优优势更是是巨大的的。5.
8、 光、电、机机一体化化、小型型化现在使用用轻便小小巧的半半导体激激光器,替替代过去去的气体体或者固固体激光光器,使使得无线线光通信信得以小小型化、实实用化。6. 军事上应应用潜力力巨大由于无线线光通信信产品具具有上述述所说的的保密性性好、可可靠性高高、建设设安装迅迅捷、方方便等优优点,该该产品还还特别受受军方的的重视,在在边防哨哨所、人人烟稀少少的山区区,铺设设电话线线、数据据线(电电缆火光光缆)成成本太高高,而且且建设周周期太长长,不适适合军方方的要求求。甚至至在舰艇艇与岛屿屿、舰艇艇与舰艇艇之间也也需要进进行高码码率通信信,这就就非无线线光通信信莫属。无无线光通通信系统统在几公公里到十十几
9、公里里的范围围内几乎乎全天候候工作,能能很好地地满足军军事需求求。其发发散角小小、无电电磁泄漏漏的特性性增加了了军事应应用前景景。三、空间间光通信信国内外外研究开开展状况况这里主要要介绍大大气光通通信的情情况,有有关卫星星光通信信的介绍绍参见另另文。目前,无无线光通通信已成成为发达达国家宽宽带通信信的关键键技术,美美国在政政府花巨巨资开展展该领域域应用基基础研究究之后,AT&T、Cisco和Nortel已投入数十亿美金研发该类技术和产品。AT&T已成立庞大的光无线通信服务公司,在全球推广该类产品。在北美和欧洲,光无线通信被公认为未来最有前途的通信技术之一。1. 从卫星光光通信的的副产品品发展成
10、成独立的的热门产产业卫星光通通信是目目前通信信领域的的研究热热点,前前些年由由各国军军方控制制该项技技术,近近年来已已形成为为商业公公司的投投资热点点,如TTeleedessic子子系统集集资900亿美元元,以光光和微波波混合通通信方式式覆盖全全球。国国际上几几家搞卫卫星光通通信多年年的大公公司或实实验室都都有自己己的卫星星光通信信的地面面演示系系统,而而且最近近一两年年从卫星星光通信信中分出出一部精精力专门门搞地面面无线光光通信,它它既是卫卫星光通通信的基基础,但但专门用用于地面面时,又又有其不不同之处处,由于于广阔的的经济效效益,目目前已从从卫星光光通信的的副产品品发展成成一个独独立的热热
11、门产业业。 SSPIEE协会的的FSLLCT文文集中已已开始有有大量的的文章讨讨论无线线光通信信,并且且从19998年年开始,SSPIEE专门组组织了一一个无线线光通信信(Oppticcal Wirreleess Commmunnicaatioon)会会议,每每年在美美国召开开一次,并并出版会会议文集集。无线线光通信信逐渐在在全球通通信行业业中热起起来,例例如,美美国军方方支持的的喷气动动力实验验室(JJPL)在在19999年做做了一项项相距445公里里水平面面光链路路实验,其其用了44个7880nmm信标光光建立链链路,8840nnm激光光通信,在在20000米高高度,空空气质量量为4级级的
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