光通信分為有線光通信和無線光通信兩種,其中有線光通信即光纖通信,而無線光通信是一種將光通信技術和無線通信技術相結合的寬帶無線傳輸與接入技術,它以光波作為載波,以大氣、水或外層空間為信道進行信息傳遞,又稱為自由空間光通信FSO(Free Space Optical Communication)。FSO系統主要是由發(fā)射系統、信道與接收系統構成。
無線光通信的終端是由激光器、光放大器、光學收發(fā)天線、探測器、調制\解調器、編碼\解碼器和APT子系統等組成。通常情況下,無線光通信采用LED或激光作為發(fā)射器,利用光電器件接收信號并轉換成電信號,在接受端完成數據解碼。無線光通信系統由發(fā)射器和接收器兩部分組成。發(fā)射器通常使用LED或激光二極管來產生光信號,并通過光學透鏡將其聚焦到一個小區(qū)域內,形成所謂的光“載體”(optical carrier)。信息信號通過調制光負載從而被傳輸到接收端。在接收端,光信號被光檢測器接收,并轉換成與發(fā)送端信號相同的電信號。數據解碼后就可以得到原始信息。無線光通信終端是無線光通信系統的核心部件,負責實現電/光轉換和光/電轉換,以及數據的編碼和解碼等功能。
無線光通信的傳輸速率受到多種因素的影響,如激光器的調制速率、大氣衰減、天氣條件等。目前,一些先進的無線光通信系統已經可以實現Gbps級別的傳輸速率。例如,日本的NTT公司在2019年展示了一種基于1550nm波長的無線光通信系統,該系統在晴朗的天氣條件下可以實現10Gbps的傳輸速率,而在多云的天氣條件下也可以實現2Gbps的傳輸速率。此外,美國的一家公司也在2020年展示了一種基于紅外波段的無線光通信系統,該系統可以實現10Gbps的傳輸速率,并且可以在霧霾、雨雪等惡劣天氣條件下正常工作。
需要注意的是,無線光通信的傳輸速率受到天氣條件的影響較大,如霧霾、雨雪等惡劣天氣條件下,傳輸速率會受到較大的衰減。因此,在實際應用中需要根據具體情況選擇合適的無線光通信系統,以滿足不同的傳輸速率需求。
無線光通信的技術特點主要包括以下幾個方面:
無需頻譜許可:無線光通信不需要申請頻率資源,從而避免了復雜的頻率申請和管理流程。
高速傳輸:無線光通信利用激光作為信息載體,可以實現高速的數據傳輸,速率可以達到Gbps級別。
保密性好:無線光通信的激光束具有很強的方向性,不易被竊取或干擾,因此具有很強的保密性。
無需布線:無線光通信不需要鋪設光纖或電纜,可以減少基礎設施的建設和維護成本。
靈活性強:無線光通信可以迅速部署和重新配置,適用于各種應急通信和臨時通信場景。
無線光通信的應用主要包括以下幾個方面:
最后一公里接入:無線光通信可以作為光纖接入的補充,解決最后一公里接入的問題,提供高速、靈活的接入方案。
無線網絡回程:無線光通信可以作為無線網絡的回程傳輸手段,提供高速、穩(wěn)定的回程連接。
應急通信:無線光通信可以迅速部署和重新配置,適用于各種應急通信場景,如災害救援、突發(fā)事件等。
臨時通信:無線光通信適用于各種臨時通信場景,如會展、演唱會等。
軍事通信:無線光通信具有保密性好、靈活性強等優(yōu)點,適用于軍事通信場景。
太空通信:光通信在太空通信中的軍事應用主要是在星際間建立長距離、干線通信鏈路。衛(wèi)星光通信具有誘人的應用前景,可廣泛應用于高軌道衛(wèi)星與高軌道衛(wèi)星(GEO-GEO)通信、高軌道衛(wèi)星與低軌道衛(wèi)星(GEO-LEO)通信、低軌道衛(wèi)星與低軌道衛(wèi)星(LEO-LEO)通信及空間與地面(GEO-Ground)通信,也可應用于深空探測、載人航天空間站通信。尤其是近年來發(fā)展的低軌道小衛(wèi)星星座,更迫切需要使用光鏈路。
水下通信:水下通信的軍事應用主要包括衛(wèi)星、飛機及陸地目標與水下潛艇之間的通信。如果采用通常的無線電通信手段,被敵方發(fā)現的可能性很大。波長為0.46-0.53微米的藍綠激光能穿透幾百到幾千米深的海水,這就為深海通信帶來了曙光。
總的來說,無線光通信作為一種新型的通信技術,具有廣闊的應用前景和發(fā)展空間。