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标题: 大气激光通信模块 [打印本页]

作者: xxq2055 时间: 2012-2-15 11:39
标题: 大气激光通信模块
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自由空间激光通信技术的特点主要包括：
1. 快速实施：与大多数射频电磁波不同，由于其通信设备间的信号不会产生相互干扰，因此在全球范围内可免费使用300GHz以上的电磁波频段，无需申请频率许可证和事先进行频率规划。
2. 频带宽：在传输距离为2～4千米时，可实现155Mbps～10Gbps的传输速率
3. 协议透明：以光为为信号载体，可方便的承载各类传输协议（ATM、FDDI、SONET、SDH、以太网等），对于传输数据、多媒体语音和影像等信息均是透明的。
4. 低成本：FSO技术以大气作为传输介质，免去了昂贵的光纤敷设和维护工作。
5. 安全保密性强：FSO技术安全性显著，由于其波束很窄，定向性非常好，非可视光难以探测到链路的位置。并且除非其通信链路被截断，否则数据难以外泄，安全性强。
7. 全天候工作
8. 可靠性：硬件可靠，其通信链路仅基于安装位置、设备组件和传输距离。
无线光通信的应用场合
网络可以有多种拓扑，包括点对点、点对多点（星型）、环形和网格型结构，也可以将这些结构组合使用，根据用户需求和实际应用进行选择[10]。
其中，FSO网络中最基本的网络拓扑结构是点对点结构，这种结构的优点是链路独立，结构简单，适用于接入网络。如图1所示。

图1 点对点拓扑结构示意图

点到多点（星型）结构的优点是可以把业务集中到一点（集线器或中心节点），再接入核心网，这种组网结构效率较高、较经济。有一种点到多点结构实际上是点到点传输，只不过在中心节点集中放置了多个针对不同方向的终端，因此其好处是有专用的带宽，可进行拓展，能为单个用户提供服务。如图2所示。

图2点对多点拓扑结构示意图

环形结构是指所有节点间的光链路首尾相接自成封闭回路的网络结构。这种结构的优点是故障发生后，在不需要人工干预的情况下，网络可在较短的时间里从故障中自动恢复服务。如图3所示。

图3环形拓扑结构示意图

网格型结构的主要优点是通过多个网络节点可以提供实时性很好的迂回路由，使服务得到保护，即具有服务恢复、服务冗余的特点。在这种结构下，FSO通信既可作为有线光纤通信的补充备份，也可独立用于提供部分接入，并可以实现把业务汇聚到选定的接入点，再集中接入光纤网络，适合电信级使用需求。一种网格型的组网方式是：将网络中心节点的集线器设置在中央区域的建筑上，并与光纤环相连，此类集线器与设在附近建筑物上的其它节点通过FSO设备进行视距传输（速率10Mbps～1Gbps）。采用此结构，每一中心节点既可作为用户接入点，也可作为下一网络中心节点的中继节点。如图4所示。

图4 网格形拓扑结构示意图

FSO系统在点到点连接用于“最后一公里” 的应用已经得到充分证实，例如用作LAN的回程链路、应急备用和灾害恢复时的备份等。

图5 FSO通信结构图

激光光源
对于半导体激光器，选择输出功率为几百mW ～几W 的激光器, 并要求输出光束质量好, 工作频率高(可达到几十MHz～几十GHz) 。
光学收发天线
为完成系统的双向互逆跟踪,大气激光通信系统均采用收、发合一的光学天线,总体结构要紧凑、轻巧、稳定可靠。
高灵敏度、强抗干扰性的微弱光信号接收技术
在大气激光通信系统中,我们采取两方面的措施: 一是提高接收端机的灵敏度, 达到pW 量级;二是对所接收信号进行处理, 在光信道上采用光窄带滤波器(干涉滤光片或原子滤光器等) , 以抑制背景杂散光的干扰, 在电信道上则采用微弱信号检测与处理技术。
、系统指标参数
本系统设计的系统性能指标如表1所示。
表1 系统性能指标参数
通信距离    5km,5km需要定制

传输速率    (100M1.2G)bps

误码率    10-6（最坏条件下）

通信光发散角 1. 5mrad
通信光接收视场角 3mrad
纠错方式 RS码、Turob码、LDPC码可选
对准方式自动对准或人工瞄准可选
电源电压 220伏10%
功耗 10瓦
信号电平 TTL电平或订制
模块重量 1kg
激光器波长 850nm

如图所示为我们研制的大气激光通信系统试验样机