無(wú)線光通信是什么？它有哪些技術(shù)特點(diǎn)及應(yīng)用？

光通信分為有線光通信和無(wú)線光通信兩種，其中有線光通信即光纖通信，而無(wú)線光通信是一種將光通信技術(shù)和無(wú)線通信技術(shù)相結(jié)合的寬帶無(wú)線傳輸與接入技術(shù)，它以光波作為載波，以大氣、水或外層空間為信道進(jìn)行信息傳遞，又稱為自由空間光通信FSO(Free Space Optical Communication)。FSO系統(tǒng)主要是由發(fā)射系統(tǒng)、信道與接收系統(tǒng)構(gòu)成。

無(wú)線光通信的終端是由激光器、光放大器、光學(xué)收發(fā)天線、探測(cè)器、調(diào)制\解調(diào)器、編碼\解碼器和APT子系統(tǒng)等組成。通常情況下，無(wú)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(hào)并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，在接受端完成數(shù)據(jù)解碼。無(wú)線光通信系統(tǒng)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(lái)產(chǎn)生光信號(hào)，并通過(guò)光學(xué)透鏡將其聚焦到一個(gè)小區(qū)域內(nèi)，形成所謂的光“載體”(optical carrier)。信息信號(hào)通過(guò)調(diào)制光負(fù)載從而被傳輸?shù)浇邮斩?。在接收端，光信?hào)被光檢測(cè)器接收，并轉(zhuǎn)換成與發(fā)送端信號(hào)相同的電信號(hào)。數(shù)據(jù)解碼后就可以得到原始信息。無(wú)線光通信終端是無(wú)線光通信系統(tǒng)的核心部件，負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)電/光轉(zhuǎn)換和光/電轉(zhuǎn)換，以及數(shù)據(jù)的編碼和解碼等功能。

無(wú)線光通信的傳輸速率受到多種因素的影響，如激光器的調(diào)制速率、大氣衰減、天氣條件等。目前，一些先進(jìn)的無(wú)線光通信系統(tǒng)已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)Gbps級(jí)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(zhǎng)的無(wú)線光通信系統(tǒng)，該系統(tǒng)在晴朗的天氣條件下可以實(shí)現(xiàn)10Gbps的傳輸速率，而在多云的天氣條件下也可以實(shí)現(xiàn)2Gbps的傳輸速率。此外，美國(guó)的一家公司也在2020年展示了一種基于紅外波段的無(wú)線光通信系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)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(wú)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(huì)受到較大的衰減。因此，在實(shí)際應(yīng)用中需要根據(jù)具體情況選擇合適的無(wú)線光通信系統(tǒng)，以滿足不同的傳輸速率需求。

無(wú)線光通信的技術(shù)特點(diǎn)主要包括以下幾個(gè)方面：

無(wú)需頻譜許可：無(wú)線光通信不需要申請(qǐng)頻率資源，從而避免了復(fù)雜的頻率申請(qǐng)和管理流程。

高速傳輸：無(wú)線光通信利用激光作為信息載體，可以實(shí)現(xiàn)高速的數(shù)據(jù)傳輸，速率可以達(dá)到Gbps級(jí)別。

保密性好：無(wú)線光通信的激光束具有很強(qiáng)的方向性，不易被竊取或干擾，因此具有很強(qiáng)的保密性。

無(wú)需布線：無(wú)線光通信不需要鋪設(shè)光纖或電纜，可以減少基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)和維護(hù)成本。

靈活性強(qiáng)：無(wú)線光通信可以迅速部署和重新配置，適用于各種應(yīng)急通信和臨時(shí)通信場(chǎng)景。

無(wú)線光通信的應(yīng)用主要包括以下幾個(gè)方面：

最后一公里接入：無(wú)線光通信可以作為光纖接入的補(bǔ)充，解決最后一公里接入的問(wèn)題，提供高速、靈活的接入方案。

無(wú)線網(wǎng)絡(luò)回程：無(wú)線光通信可以作為無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的回程傳輸手段，提供高速、穩(wěn)定的回程連接。

應(yīng)急通信：無(wú)線光通信可以迅速部署和重新配置，適用于各種應(yīng)急通信場(chǎng)景，如災(zāi)害救援、突發(fā)事件等。

臨時(shí)通信：無(wú)線光通信適用于各種臨時(shí)通信場(chǎng)景，如會(huì)展、演唱會(huì)等。

軍事通信：無(wú)線光通信具有保密性好、靈活性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，適用于軍事通信場(chǎng)景。

太空通信：光通信在太空通信中的軍事應(yīng)用主要是在星際間建立長(zhǎng)距離、干線通信鏈路。衛(wèi)星光通信具有誘人的應(yīng)用前景，可廣泛應(yīng)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(yīng)用于深空探測(cè)、載人航天空間站通信。尤其是近年來(lái)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(yīng)用主要包括衛(wèi)星、飛機(jī)及陸地目標(biāo)與水下潛艇之間的通信。如果采用通常的無(wú)線電通信手段，被敵方發(fā)現(xiàn)的可能性很大。波長(zhǎng)為0.46-0.53微米的藍(lán)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(lái)了曙光。

總的來(lái)說(shuō)，無(wú)線光通信作為一種新型的通信技術(shù)，具有廣闊的應(yīng)用前景和發(fā)展空間。