兰州交通大学
课程设计
中文题目：自由空间光通信网络拓扑形成及路由算法研究英文题目：Free Space Optical Communication Network Topolopy Formation and Routing Algorithm Research
课程：现代传输技术
学院：电子与信息工程学院
专业：通信工程
姓名：任一峰
学号： 201109646
指导教师：高丽
二零一四年七月
摘要
自由空间光通信（free space optical communication FSO）是一种采用红外激光承载高速信号的无线传输技术，具有成本低、容量大、设计简单、接入方便等优势。FSO网络既具有传统移动Ad Hoc网络的自组织性、独立组网能力、无中心抗毁性强等优点，又能利用FSO高质量的定向无线传输特性，实现网络物理层的收发控制。因此，在无线通信领域，FSO网络技术受到了越来越多的关注。
本文在研究传统移动Ad Hoc网络拓扑及路由的基础上，结合当前FSO网络技术发展前沿，深入研究了FSO网络的初始化算法。主要分析了一种分布式拓扑形成算法，它通过迭代建立连接，直至形成一颗树形拓扑结构，目的是在军事应用中提供快速连通性。本文对该算法在Visual C++环境下进行模拟与仿真，并对其结果进行分析，提出改进方案，最终得到了最优拓扑。在此基础上又提出了一种有效的路由算法，并进行了图解说明。最后通过对算法的正确性论证，得出对于度受限的FSO网络初始化，自下而上最小度生成树算法是首选方法。
关键词：自由空间光通信，初始化算法，生成树，路由算法
Abstract
Free space optical communication （FSO）is wireless transmission technology that signal convey by infrared laser, It has low cost but great capacity it is designed to be simple and expediently accessed.FSO network has the same advantages with traditional mobile Ad Hoc network self-organization, independent networking capacity, no center, and invulnerability, also taking advantage of FSO wireless transmission characteristics of high-quality directional for physical layer transceivers control.It has attracted more and more attention in wireless communication.
In this paper, based on the study of traditional Mobile Ad Hoc network topology and https://www.doczj.com/doc/0b2995036.html,bined with the cutting-edge development of the current FSO network technology, FSO network initialization algorithm is researched deeply Mainly analyzes a distributed topology formationalgorithm ,which form a connected topology by iterations.This algorithm is designed to ensure “fast connectivity“rather than optimizing other metrics.The simulation environment is implemented in Visual C++, but topology obtained is not ideal, This paper proposes the improvement program and eventually obtain the optimal topology.Also proposed an efficient routing algorithm, and had illustrated instructions.Finally, proof of correctness of the algorithm, The bottom-up Minimum-Degree Spanning Tree algorithm is a first solution for the initial configuration of Degree-constrained Free Space Optical （FSO）networks.
Keyword：Free Space Optical communication，Initialization algorithm，Spanning tree，Routing algorithm
目录
1. 绪论 (6)
1.1自由空间光通信网络的研究背景 (6)
1.2国外自由空间光通信网络的研究概况 (7)
1.3国内研究状况 (7)
1.4自由空间光通信的技术特点 (8)
2. 自由空间光通信系统原理及关键技术 (9)
2.1 FSO系统组成及各部分功能 (9)
2.2激光天线技术 (9)
2.3 APT技术 (9)
2.4高功率光源及高码率调制技术 (10)
3. 移动Ad Hoc网络拓扑及路由研究 (12)
3.1移动Ad Hoc网络简介 (12)
3.2移动Ad Hoc网络的特点 (12)
3.3移动Ad Hoc的拓扑结构 (14)
3.4移动Ad Hoc网络拓扑形成算法 (16)
3.5移动Ad Hoc网络的路由协议要求 (17)
4. FSO网络拓扑形成及路由策略 (19)
4.1 FSO网络特征分析 (19)
4.2 FSO网络拓扑形成算法 (19)
4.2.1算法模型 (19)
4.2.2算法步骤 (20)
4.3 FSO网络路由算法 (22)
5. 算法实现与分析 (24)
5.1算法实现 (24)
5.2算法正确性证明 (24)
5.2.1近似值分析 (24)
5.2.2时间复杂度 (26)
5.2.3物理复杂度 (26)
5.3算法总结 (27)
总结 (27)
参考文献 (28)
1. 绪论
1.1自由空间光通信网络的研究背景
人类对光通信的研究起源于20世纪70年代，经过一百多年的发展，光通信已经成为当今社会信息传播的最重要、最常规的手段。光通信具有灵活、经济等优点，它的迅猛发展，使得21世纪将成为无线光通信大展宏图的辉煌时代。
根据传输介质的不同，光通信又可以分为光纤通信，自由空间光通信和水下光通信。其中自由空间光通信（free space optical communication, FSO）又称为无线光通信（wireless optical communication, WOO ），是一种基于光传输方式、采用红外激光承载高速信号的无线传输技术，具有高带宽、部署迅速、费用合理等优势。它是以激光束作为信息载体，在大气中传送激光信号来实现点对点、点对多点或多点对多点间语音、数据、图像信息的双向通信技术。FSO技术具有与光纤相同的带宽传输能力，使用相似的光学发射器和接收器，甚至还可以在自由空间实现波分复用（WDM）技术，因此又有“虚拟光纤”之称。广义的FSO系统包括闷星际间光通信、星地间光通信和大气间光通信，狭义的FSO 系统就是指大气间的无线传输。
按现代网络的功能模块划分，整个电信网可以分为三个部分：接入网、交换网和传输网。在90年代的光纤网络建设浪潮中，人们把研究重点主要放在光纤骨干网上。目前，我国许多城市已基本实现光纤到路边/小区。但用户接入网仍多为模拟双绞线技术所主宰，存在信号传输速率低、管子压力大、资源利用率低、配置不便等问题。这些都限制了电信新业务的发展，成为电信网优化的“瓶颈”，即“最后一公里”问题。
为了适应这种需要，各种高数据速率的接入方式纷纷登场，其中既有传统技术又有新兴技术，如光纤电缆混合网（HFC）、数字用户环线（xDSL）、电缆调制解调器、以太网无源光网络（EPON ）、吉比特无源光网络（GPON）、光纤、直播卫星系统（DBS ）和本地多点分配业务（LMDS ）系统等。其中（HFC）和（xDSL）的接入部分是采用带宽低得多的现有铜线设施，存在严重的瓶颈问题。解决这个问题的办法就是采用光纤和光无线，但光纤敷设的较长周期及高额投资限制了其普及，并且一旦用户离开，业务提供商想要收回投资就变得十分困难;LMDS技术日渐成熟，传输距离远，但这种接入方式需要高额的初始投资（频谱许可证），对业务提供商而言，这种接入技术并不经济。相比较而言，FSO技术既能提供类似光纤的速率，又无需在频谱等稀有资源方面有很大的初始投资。另外，激光技术的进步已经使耐用可靠的器件变得很便宜，大大降低了FSO设备的造价。因此，在目前许多企业和机构都不具备光纤线路，但又需要较高速率
的情况下不失为一种解决“最后一公里”瓶颈问题的最可行的解决方案。
自由空间光通信最初的研究，主要是用于科学研究目的，而在商业方面的应用最近几年才兴起。作为当今十大电信热点技术之一，FSO技术受到越来越多企业以及运营商的重视，将成为今后构筑电信网的一项重要技术。
1.2国外自由空间光通信网络的研究概况
国际上自由空间光通信技术的研究是综合地面、飞机、卫星等方面进行的，从事这方面研究的主要机构在欧洲、日本、美国、韩国、俄罗斯等一些国家。比较有代表性的有欧洲航天局（European Space Agency）、美国宇航局（NASA），Light point公司、Astro Terra公司、Tera beam公司、Airfiber公司等。
美国是世界上最早研究星际与自由空间光通信系统的国家，也是技术最前沿的国家。主要研究组织是美国空军和美国国家航空航天局（NASA）。从20世纪80年代到1994年期间，美国空军支持麻省理工学院林肯实验室建立起了高速星间光通信实验装置LITE （Laser Inter-Satellite Transmission Experiment）。该实验采用8英寸口径的望远系统和30mw的半导体激光器，模拟星际间通信距离可达40000km，数据率达220Mb/s。由空间与导弹防御司令部和弹道导弹防御组织共同资助的STRV2星一地激光通信计划的两个地面实验终端已加工装配完成。计划在低轨道卫星与固定地面站间建立光链路，数据率将达到1Gb/s。美国宇航局于70年代初也开始了激光通信的研究，主要从事GEO-GEO 链路高码率通信和低空链路的低码率通信的研究。在低码率通信中涉及到定位系统、光信道、激光器、探测器等技术领域，以后逐步扩展到LEO-LEO, LEO-GEO, LEO一地面站和LEO-飞机的光通信链路，又进行了一些其他演示系统和关键技术的研究，其代表性光通信演示系统LCDS-Laser传输数据率750Mbps，空对地演示系统、大气能见度监测计划等。目前正在进行光通信演示系统以及窄带激光滤波器、高功率激光器及空间和地面的激光卫星跟踪网络的研制。
1.3国内研究状况
和国际相比，我国的研究相对单一，就目前的水平来说，相距国外还有一段距离，特别是在移动中的FSO技术，还没完成突破。但对激光大气通信技术的研究起步并不晚，早在20世纪70年代就开始了大气激光通信的研究。进入90年代后，随着国际上大气激光通信的复苏以及市场的需求，大气激光通信得到有关专家和决策者的重视，也逐渐加紧了这方面的研究。
1971年，中国电子科技集团公司第三十四所开始了激光大气通信技术的研究，1974
年推出了ND。YAG激光大气通信系统实验样机并成功进行了外场实验，通信距离约13Km。1997年4月三十四所曾派人员到俄罗斯，就激光大气通信技术及应用情况进行了实地考察。它的样机在2001年2月由主管部门进行设计定型，现在已经有部分投入试用。中国电子科技集团公司第三十四研究所经过近几年的努力，已成功开发出了一系列的FSO设备，如：专用网接入系列、以太网专用系列、图像传输专用系列、GSM信号传输系列等。随后，北京邮电大学、电子科技大学，武汉邮电研究院以及合肥、大连、长春、北京等地的部分单位也相继展开了对大气激光通信的研究。
目前，中国宽带服务供应商长城宽带网络公司（GWBN）宣布将选用Terabeam的自由空域光通信产品FSO来拓展其在中国的15个城市的宽带网络，通过Terabeam的系统，GWBN将为大中型商业用户和大型住宅社区提供可靠的宽带服务，尤其是光纤和光缆很难到达或者敷设起来成本昂贵的地方。中科院成都光电技术研究所引进外国公司先进的激光器及其附属电路，利用自己在光学器件上的优势，研发出了工作波长为850nm、能够传输1公里和4公里两种距离的两款产品。
1.4自由空间光通信的技术特点
相比于微波通信、铜缆、光纤等其他通信方式，FSO的主要优势是：
（1）频带宽、速率高、容量大
（2）频谱资源丰富、无需频率许可
（3）透明的传输协议
（4）传输安全、保密性好
（5）部署链路
（6）成本低廉
自由空间光通信技术的不足：
（1）传输距离有限
（2）天气影响通信质量
（3）对准困难
（4）激光信号对人体安全的威胁
2. 自由空间光通信系统原理及关键技术
2.1 FSO系统组成及各部分功能
一个FSO通信系统的设备组成，根据通信距离，激光器调制方式的不同而有所不同，结构的繁简程度也有很大差别。根据自由空间光通信的技术特点及要求，光学通信终端主要由激光发射系统、接收系统、光学天线、ATP系统等组成。本文所研究的FSO系统主要由链路信道设备、通信控制器、交换机和用户终端等组成。信道设备包括激光波段的发射机、接收机、天线及APT系统，对应每个链路一套，主要实现物理层的功能；通信控制器主要实现链路层的功能；交换机主要实现网络层的功能；用户终端实现运输层和应用层的功能。
2.2激光天线技术
作为空间光通信中光束控制系统的重要组成部分之一的光学天线，直接影响空间光通信的工作质量。光学天线是一个通过折射一反射光学实现的物镜系统，可视为一个能够接收自由空间特定波长微弱光信号的物镜。其基本要求是：
（1）光天线有较大的入口直径，能最大限度地收集来自光源的信号。
（2）光学天线的分辨率与探测器的分辨率应该相匹配。
（3）选择合适的视场，大视场加大口径，使得通光口径更大，有利于接收更多的光辐射。
（4）光探测器是一个具有低通特性的装置，所以光学天线应该具有较好的低频响应特性。
（5）光天线应该有消除杂散光的设置。
系统要维持通信链路的高质量通信，需要较高的发射功率，但从人眼的安全方面考虑，激光的发射功率又不能太大。综合考虑简单易实现的单发单收和抗衰减干扰不易实现的多发多收等情况，我们采用多个发射天线一个接收天线，即同一基带信号调制到多个功率较低的光束上同时发射。由于发射的光束具有一定的发散角，这几个光束在较远的地方合在一起能满足通信要求的功率，而在较近的地方光束是相互分开的，也就不会对人眼造成伤害。多个发射光束还有其他好处，如可以减小障碍物（如鸟）的阻挡，降低大气湍流闪烁效应的影响等。
2.3 APT技术
自由空间光通信链路是点到点的链路，它可以作为固定设备安装在高楼之间进行通
信，也可作为无线移动设备随时开通。一个自由空间光通信系统在进行数据传送之前，必须确定发送端光信号被接收端光检测器正确接收，这意味着在需要克服传输通道上的各种效应之的同时，还必须使被发送的光场正确对准接收机。同样接收机探测器也必须按照发送光场的到达角度进行调节。接收机确定入射光束到达方向的操作被称为捕获（Acquisition），使发送机瞄准一个恰当方向的操作叫做瞄准（Pointing），在接下来的整个通信期间保持对准和捕获的操作称作跟踪（Tracking），三者简称为APT技术。APT 系统的主要技术指标要求有：系统搜索范围、搜索对准时间、信标光束散角、信号光束散角、光束对准精度，系统频率响应（带宽）以及天线安装初始误差。APT技术是保证实现空间远距离光通信的核心技术之一。
2.4高功率光源及高码率调制技术
（1）光源的选择
激光器光源用来产生激光信号，并形成激光束射向向量空间。为提高通信性能指标，往往采用加大光源发射功率的方式。但这样也会带来很多坏处，如对人眼的伤害以及光源使用寿命等问题。所以，光源的选择非常关键，一般在选择时主要考虑以下几个方面：波长应该选择在通过率良好的大气窗口；发射光功率要考虑到人眼的安全；要考虑激光器的输出频率稳定性、光束方向稳定性、输出光功率的稳定性；光源的工作寿命；出射光束窄、质量好、工作频率高等。
目前用于空间光通信的激光器主要有三类：二氧化碳气体激光器，输出功率最大，但体积大，寿命短，比较适合于卫星与地面之间的无线光通信；激光泵浦ND：YAG固体激光器，工作波长1064nm，但难于实现，是未来光通信的研究方向之一；二极管激光器，具有高效率、体积小、重量轻、结构简单等优点，可以采用直接调制方式，并且可以借助于已经成熟的光纤通信技术。所以目前很多自由空间光通信系统都采用这种激光器作为光源，但因其发射光功率低，所以只适合短距离的无线光通信系统使用。
（2）调制方式的选择
目前，无线光通信系统可采用的调制方式主要有两类，即广泛采用的内部IM/DD 制式和相干调制制式。现分述如下：
内部IM/DD制式
采用此种调制方式的无线光通信系统设备是在其光发射机中直接用准备传输的信号调制光源的某个参数，即用准备传输的信号去调制半导体激光器的电流，从而实现对光源的直接调制;在接收端则对接收信号做直接检测。
相干调制制式
相干调制是相干光通信系统的核心技术，相干光通信是在发送端采用相干调制，在接收端采用外差解调的光通信系统。也即外调制/外差检测制式。
3. 移动Ad Hoc网络拓扑及路由研究
3.1移动Ad Hoc网络简介
Ad Hoc一词源于拉丁语，是“特殊的，临时的”意思。无线Ad Hoc网络是一种特殊的没有类似蜂窝移动通信系统中预先部署的网络基础设施支持的，完全由一组带有无线收发装置的移动终端组成的一个多跳、临时性自治系统。Ad Hoc网络的前身是分组无线网（PRNET, Packet Radio Network）。Ad Hoc网络最初应用于军事领域，对它的研究源于战场环境下分组无线网数据通信项目的需要，在1972年，美国DARPA （Defense Advanced Research Project Agency）启动了分组无线网（PRNET, Packet Radio Network）项目，研究分组无线在战场环境下数据通信中的应用。在1983年和1994年进行了抗毁可适应网络SURAN（Survivable Adaptive Network）和全球移动信息系统GoMo （Global Information System）项目的研究。主要研究如何将PRNET的成果加以扩展，以支持更大规模、更高抗毁性的网络。此外，还要开发能够适应战场快速变化环境需要的自适应网络协议等。1991年5月，IEEE 802。11标准委员会采用了“Ad Hoc网络”一词来描述这种特殊的自组织、对等式、多跳、临时的无线移动通信网络，Ad Hoc网络就此诞生。
Ad Hoc网络中，每个移动终端兼具路由器和主机两种功能，可以通过无线连接构成任意的网络拓扑。作为路由器，终端需要执行相应的路由协议，并根据路由选择策略参与报文的转发和路由表的维护工作;作为主机，终端需要运行面向用户的应用程序。这种网络可以独立工作，也可以接入Internet或无线蜂窝通信网络中。但Ad Hoc网络一般不适于做中继网络，它只允许信息收发于网络内部的节点，而不会让来自外界的信息穿越本网络。Ad Hoc网络同时具备移动通信网络和计算机网络的特点，可以看作是一种特殊的移动计算机网络。
3.2移动Ad Hoc网络的特点
无线Ad Hoc网络继承了一般无线移动网络的特性。和常见的无线局域网及有线固定网络相比，具有以下特征：
（1）无中心和自组织性
Ad Hoc网络没有严格的控制中心，所有节点地位平等，是一个对等式网络。网络中的节点通过分布式算法来协调各自的行为，无需人工干预和任何其它预置的固定网络设施，网络中的节点可以随时随地的加入或离开网络，任何节点的故障都不会影响网络
的整体运行，具有很强的抗毁性。
（2）动态变化的网络拓扑
Ad Hoc网络中，节点能够以任意速度和任意方式在网中移动，并可以随时关闭电台，加上无线传播条件随时间和空间不断改变，无线发送装置的天线类型多种多样、无线信道间的互相干扰、发送功率的变化、地形和天气等综合因素的影响，这些都使网络拓扑结构变化频繁和不可预测。移动终端间通过无线信道形成的网络拓扑随时可能发生变化，而且变化的方式和速度都难以预测。
（3）有限的无线链路带宽
由于Ad Hoc网络采用无线传输技术作为底层通信手段，而无线信道本身的物理特性决定了它所能提供的网络带宽要远低于有线信道。此外，考虑到竞争共享无线信道产生碰撞、多址接入、多径信号衰减、噪音干扰和信道间干扰等因素，移动终端最终得到的实际带宽远远小于理论上的最大带宽值，以致在网络中出现拥塞情况。
（4）安全性较差
由于采用无线信道、有限电源、分布式控制等技术，无线移动Ad Hoc网络更加容易受到被动窃听、主动入侵、拒绝服务、剥夺“睡眠”等网络攻击。这些情况在军事应用中都要得到高度的重视。因此，信道加密，抗干扰，用户认证，密钥管理，访问控制和其它安全措施都需要特别考虑。
（5）移动终端的有限性
Ad Hoc网络中的移动终端具有便携、轻便灵巧等优点，但是也存在固有缺陷。例如依赖电池供电、能量十分有限、内存较小、CPU处理能力低，从而给应用程序设计开发带来一定的难度。同时屏幕等外设较小、功能受限，不利于开展功能较复杂的业务。
（6）网络的可扩展性不强
Internet网络由于采用了TCP/IP协议中的子网技术，使其具有很强的网络可扩展性。而动态变化的拓扑结构使得具有不同子网地址的移动节点可以同时处于一个Ad Hoc网络中，所以，子网技术所带来的可扩展性无法应用于Ad Hoc网络环境中。
（7）多跳路由
Ad Hoc网络的节点因发射功率的限制，节点的覆盖范围有限。当它要与其通信覆盖范围之外的节点进行通信时，需要中间节点的多跳转发。不需要专用的路由设备，每个节点都可以充当路由器。
3.3移动Ad Hoc的拓扑结构
随着移动网络技术的迅速发展，网络功能越来越强大，网络规模和网络结构越来越复杂。那么，对一个移动Ad Hoc网络实现网络管理如系统配置、性能、故障处理等情况，首先就要知道整个网络的全局拓扑图。拓扑结构图作为一个系统的重要模型，在整个网络的控制和管理上起到重要的基础性作用。
根据Ad Hoc网络的特点和作战环境需求，有中心控制节点的拓扑结构显然不适合，所以Ad Hoc网络不适合采用集中式控制结构，一般采用两种分布式结构：平面结构（如图3-1）和分级结构（如图3-2、图3-3）。在平面结构中，所有节点地位平等，也被称为是对等式结构。与之相对的分级结构中，网络被划分为很多个簇（cluster），每个簇由一个簇头和多个簇成员组成。这些簇头又构成了一个高一级的网络，在高一级的网络中，又可以分簇，形成更高一级的网络，直至最高级。任意两个不在同一个簇内的簇成员之间的通信都要通过各自的簇头中继。簇头可以预先指定，也可以由节点使用算法自动选举产生。
图3-1 平面结构
图3-2 单频分级结构
图3-3 多频分级结构
平面结构
平面结构的无线移动Ad Hoc网络比较简单，无需任何的结构维护过程。源节点和目的节点之间可以存在多条路径，因此可以选择最佳路由进行数据传输，进而能够将网络带宽充分利用。网络中所有节点对等，不存在瓶颈，健壮性也很好。但其最大的缺点是网络规模受限。在平面结构中，每一个节点都需要知道到全网节点的路由信息，如果网络的规模很大，节点很多，那么要进行网络的管理和路由维护等工作需要耗费大量的开销。当网络的规模到达一定程度时，几乎网络的所有带宽都用于拓扑维护，使得网络的扩充性很差。
分级结构
分级结构的网络又可以分为单频分级和多频分级两种。单频率分级网络所有节点使用同一个频率通信，为了实现簇头之间的通信，要有网关节点（同时位于两个簇头通信范围内的节点）的支持。不同级采用的通信频率不同。高级的节点同时处于多个级中，有多个通信频率，用不同的频率实现不同级的通信。在一个两级网络中，簇头节点都有两个频率。一个频率用于簇头与本簇成员之间的通信。而另一频率用于簇头之间的通信。分级网络中的每个节点地位平等，都可以通过适当的簇头选举算法成为簇头。
分级结构的优点是，网络规模不受限，可扩展性好，必要时可以通过增加簇头的个数和级数来扩充网络容量。在分级结构中，节点的功能简单，不需要维护到全网所有结点的路由信息，所以进行网络管理的开销小。但其也有缺点，首先，网络要执行簇头节点选举算法，这就增加了计算复杂性;其次，普通节点之间通信是通过簇头来进行中继转发，这样得到的路由不一定是最佳路由;再者，簇头作为中继转发节点可能成为网络的瓶颈。
综上所述，当网络的规模小时，可以采用简单的平面结构；网络规模较大，
需要实现的功能复杂时，可以采用分级结构。
3.4移动Ad Hoc网络拓扑形成算法
拓扑形成算法是指发现网络中的各个元素单元，且确定各个元素单元之间的互连关系，包括路由器、网桥、交换机、以及主机和子网等各种互连设备，也称为网络初始化算法。拓扑形成首先要发现如下的信息：节点地位置信息、每个节点与其邻节点的关系、节点所属的簇、簇头之间的关系、节点的剩余电源情况、数据链路情况以及节点的失效状况等信息。
拓扑形成算法应该使网络拓扑满足以下一个或几个特征：
（1）连通性
连通性是拓扑形成算法中优先考虑的问题，为了实现节点间的互相通信，生成的拓扑必须保证连通性，即任意两个节点之间都存在用于发送消息的路径。连通性是任何拓扑形成算法都必须保证的一个性质。目前，对连通性的研究主要有两种方法：基于概率统计的方法和基于图论的方法。
（2）对称性
对称性指如果从节点s到节点d有一条边，那么一定存在从节点d到节点S的边。
（3）平面性
平面性指生成的拓扑中没有两条边相交。
（4）节点度数有上界
度数是指在生成的拓扑中节点的邻居个数。结点度为n意味着该结点得有n套收发信机。n值大，系统成本高；n值小，网络的连通性就差，网络出现隔离的概率也大。因此需要研究在给定网络结点总数N的情况下，每个结点的度n为多少比较合适的问题。
（5）健壮性
由于Ad Hoc网络的拓扑是动态变化的，故要求拓扑形成算法不仅能在初始时建立满足某种优化目标的网络拓扑结构，而且在拓扑发生变化时，算法能够重构网络，保障网络的连通性，这一点对于移动Ad Hoc网络尤其重要。常用的拓扑形成算法有：RNG （constrained Relative Neighborhood Graph），GG（Gabriel Graph），MST （minimum spanning tree）等。
3.5移动Ad Hoc网络的路由协议要求
Ad Hoc网络是一个多跳的临时性自治系统，具有动态拓扑、有限带宽、终端受限、存在单向信道等特点。网络中结点的无线通信覆盖范围有限，但每个节点都具有路由器的功能，可以为两个无法直接通信的移动结点进行分组转发来实现数据通信。网络内结点之间通过多跳数据转发机制进行数据交换，需要路由协议进行分组转发决策。所以，路由问题成为Ad Hoc网络研究与应用的关键和难点，路由协议的设计也提出了许多具体而严格的要求，主要有以下几点：
（1）收敛迅速
Ad Hoc网络的拓扑结构是动态变化的，这就要求所设计的路由协议必须对拓扑的变化具有快速反应能力，路由算法能够快速收敛，收敛是所有路由器对最佳路径达成一
致的过程。收敛的快慢就决定了目的节点是否可达。
（2）控制管理开销小
Ad Hoc网络中无线传输带宽有限，实现分组转发的控制管理难免会消耗掉一部分带宽资源，为了有限资源的有效利用，路由协议应能高效的提供其功能，尽量减少不必要的开销。
（3）避免无穷计算
由于移动Ad Hoc网络的特殊性，网络中会经常出现链路中断或链路连接失败的情况，这就要求需要多次执行的路由算法能够避免无穷计算。
（4）满足稳定性、健壮性
稳定性是指当网络出现超负荷或者因局部出现故障某条路径不通时，依然可以通过其他路径进行数据通信，不会造成网络拥塞或虚电路中断的情况。健壮性（鲁棒性）是网络系统生存的关键，是指网络在异常和危险情况下，网络中的某些参数发生摄动，但网络仍能维持某些性能不变的特性。
（5）提供无环路由
Ad Hoc网络拓扑结构的动态变化，会使网络中节点路由信息更新不一致，这时运行路由算法会容易产生路由环路。所设计的路由协议应能尽量避免这种情况。
（6）对终端性能无过高要求
Ad hoc网络中的移动终端具有便携、轻便灵巧等优点，但也有能量有限、内存较小、CPU处理能力低等缺点，因此，所设计的路由协议不能对终端性能要求过高。
4. FSO网络拓扑形成及路由策略
4.1 FSO网络特征分析
在FSO网络中，网络的每一个结点都有n套收发设备。结点每发现一个相邻结点或跟某个相邻结点建立连接后就跟踪不放，直到结点移动出天线的射程范围。
本文考虑网络规模小，网络结点之间的相对移动性缓慢的情况，由此，我们得出FSO网络的特征：
（1）网络规模比较小；
（2）拓扑动态变化，但变化比较缓慢；
（3）采用无中心网络结构；
（4）能随时随地以自组织的方式进行独立组网；
（5）具有良好的隐蔽性，不易被敌方截获；
我们知道，FSO网络采用移动Ad Hoc网络的组网方式，但它与传统的移动Ad Hoc 网络不完全相同。FSO网络采用方向性强的自由空间光通信技术实现网络物理层信号的收发，而传统的Ad Hoc网络的物理层则采用信号功率全向散布的RF技术来实现信号收发的。这种物理层技术的不同使得网络特性也不同，以下我们对FSO网络和传统的基于RF的移动Ad Hoc网络两种网络技术进行了深入分析，并以表格的形式给出两者之间对比关系如表4-1所示。
4.2 FSO网络拓扑形成算法
4.2.1算法模型
在现代通信领域，通过激光器发出的直线激光束进行的通信被称为无线光通信或自由空间光通信。这种技术的主要优点是高数据率和安全性。实验证明，一个结点的发射机可以发射波长非常小、方向性好的窄激光束（如1550nm的光波），通过APT技术指向接收机。根据不同的天气和大气的遮盖，激光束可以从几米到数公里。并且具有很强的抗截获性。
我们将整个FSO网络抽象成由基站和基站间的点到点的光链路组成。在这个模型里：最初，在网络中的任何点之间没有点到点的激光链路；每个结点能够接收和发射简单的由信标光（全向或定向信标）或其他的信号系统（GPS）发射的信号，来检测潜在邻居结点的位置。每个网络节点有个鱼眼镜头，用来检测指定距离内的信标（beacons）。利用信标和GPS系统的目的是为了建立潜在链路图，从其中推导出最小度生成树；
表4.1 FSO网络与传统Ad Hoc网络对比
每个结点可以通过它的鱼眼镜头发现那些能够接收到它的信标信号发出的Hello信息的节点。根据尺寸、重量、功率以及与移动平台有关的成本参数的情况,每个结点的收发器数量是受限的。如果每个节点代表一个飞机或其它移动物体，度的限制更严格;
每个发射机与接收机配对，并且每对发射机和接收机指向同一方向，这样使得每条链路都是双向的。
FSO网络的连通性问题可以转换成图表问题，就是最小度生成树问题。给定一个可行的图表G=（V，E）（V代表顶点个数，E代表潜在的链路数），来建立一棵生成树，并且这棵生成树的最大度数在G的所有生成树里最小。
4.2.2算法步骤
“自下而上”的算法fuel解决使用定向天线进行网络初始化的问题。首先我们做如下假设：
（1）所有节点都有一个全网唯一的ID；
空间光通信技术简介 空间光通信又称为激光无线通信或无线光通信。根据用途又可分为卫星光通信和大气光通信两大类。自从60年代激光器问世开始，人们就开研究激光通信，这时的研究也主要集中在地面大气的传输中，但因各种困难未能进入实际应用。低损耗光纤波导和实用化半导体激光器的诞生为激光通信的实际应用打开了大门，目前光纤通信已经遍布世界各国的各个城市。由于对无线通信的需求的增长，再有卫星激光通信的快速发展，自从90年代开始，人们又开始重新对地面无线光通信感兴趣，进行了大量的研究，并且开发出可以实用的商业化产品。 一、开展空间光通信研究的意义及应用前景 1.作为卫星光通信链路地面模拟系统的技术组成部分 卫星光通信链路系统在上卫星前必须有地面模拟演示系统，以保障电子系统、光学系统、机械自动化控制系统等各子系统的良好工作。在链路捕捉完成以后，与以太网相连的无线光通信系统借助于光链路的桥梁，源源不断地输送以太网上的信息，这是考验光链路稳定性能的重要指标。 2.为低轨道卫星与地面站间的卫星光通信打下良好的技术基础 低轨道卫星与地面站的通信会受到天气的影响，选择干旱少雨地区建立地面站在相当程度上缓解了这一矛盾，再通过地面站之间的光纤网可以把卫星上信息送到所需地点，这从技术上牵涉到空间光通信网与光纤网连接问题，这方面问题已经基本得到解决。 3.空间光通信具有巨大的潜在市场和商业价值 ●可以克服一些通常容易碰到的自然因素障碍 当河流、湖泊、港湾、马路、立交桥和其它自然因素阻碍铺设光纤时，无线光通信系统可跨越宽阔的河谷，繁华的街道，将两岸或者岛屿与陆地连接起来。 ●提供大容量多媒体宽带网接入 用无线光通信系统作为接入解决方案，不需耗资、耗时地铺设光纤就能满足对办公大楼或商业集中区大容量接入的需要。 ●可为大企业、大机关提供部大容量宽带网 无线光通信系统能在企业、机关围为建筑物与建筑物之间的大容量连接提供一种开放空间传送的解决方案。 ●为公安、军队等重要部门提供高速宽带通信。 ●支持灾难抢救的应急系统 无线光通信系统可为灾难抢救提供一种大容量的临时通信解决方案 ●为一时性大规模的重要活动提供临时的大规模通信系统 例如，奥运会和其他体育运动会、音乐会、大型会议以及贸易展览会等专门活动往往需要大容量宽带媒体覆盖。无线光通信系统能提供一种迅速、经济而有效的解决方案，不受原有通信系统的带宽限制，也不用再去办理光纤铺设许可证。 二、空间光通信的优势 1.组网机动灵活 无线光通信设备将来可广泛适用于数据网（Ethernet，Token Ring，Fast Ethernet，FDDI，ATM,STM-x等）、网、微蜂窝及微微蜂窝（E1/T1—E3/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。
本技术新型公开了一种自由空间光通信系统的光学天线，属于光通信技术领域。该光学天线包括可360°旋转的设置于一伸缩杆顶部的天线传输头外壳，该伸缩杆通过可沿底座表面旋转的转轴链接于底座表面；其中，天线传输头外壳内部远离伸缩杆顶部一侧依次设有消杂光光阑、瞄准器、副镜开孔的卡塞格伦天线、预准直装置和激光发射接受装置；所述激光发射接受装置包括半导体激光器和接收器；瞄准器包括三个呈中心对称的探测器，该探测器内设有激光光强感应器。本技术新型光学天线的激光束采用空间转直角坐标变换初步对准后，利用以探测器形成的等边三角形的三个顶点为基础，逐一进行对准的方法进行精确对准，可以针对任何变形和信息丢失的波形。 技术要求
1.一种自由空间光通信系统的光学天线，包括天线传输头外壳（1），其特征在于：天线传输头外壳（1）可360°旋转的设置于一伸缩杆（2）顶部，该伸缩杆（2）通过可沿底座（4）表面旋转的转轴（3）链接于底座（4）表面；所述天线传输头外壳（1）内部远离伸缩杆（2）顶部一侧依次设有消杂光光阑（7）、瞄准器（8）、卡塞格伦天线（9）、预准直装置（10）和激光发射接受装置（11）；所述激光发射接受装置（11）包括半导体激光器（11-1），半导体激光器（11-1）靠近预准直装置（10）一侧底部设有接收器（11-3），半导体激光器（11-1）与接收器（11-3）之间设有半透半反玻璃（11-2），接收器（11-3）接收到的激光信息输入电脑进行解码分析；所述卡塞格伦天线（9）包括主镜（9-1）和副镜（9-2），其中副镜（9-2）开孔；所述瞄准器（8）包括三个呈中心对称的探测器（8-1），该探测器（8-1）由可在天线传输头外壳（1）径向移动的支撑柱（8-2）和支撑柱（8-2）底部的激光光强感应器（8-3）构成，整个光学天线系统的控制电路设于各部件内部由电脑控制。 2.根据权利要求1所述的一种自由空间光通信系统的光学天线，其特征在于：所述天线传输头外壳（1）前端设有防尘玻璃（6），前端顶部设有遮光檐（5）。 3.根据权利要求1所述的一种自由空间光通信系统的光学天线，其特征在于：所述消杂光光阑（7）由若干内孔径依次减小的遮光圈构成。 技术说明书 一种自由空间光通信系统的光学天线 技术领域 本技术新型属于光通信技术领域，具体是一种自由空间光通信系统的光学天线。 背景技术
《光纤通信》课程设计报告 设计名称：光纤中光孤子传输特性 专业：08光信息科学与技术 成员姓名：张XX、胡X、 成员学号： 指导老师：李X
光纤中光孤子传输特性 光孤子理论的出现，对于现代通信技术的发展起到了里程碑的作用。因为现代通信技术的发展一直朝着两个方向的努力：一是大容量的传输，二是延长中继距离。光孤子传输不变形的特点决定了他在通信领域的应用前景。普通的光纤通信必须每隔几十千米设立一个中继站，经对信号的脉冲整形放大误码检查后再发射出去，而用光孤子通信则可不设中继站，只要对光纤损耗进行增益补偿，即可把光信号无畸变的传输到很远的地方。 光孤子形成的机理 光孤子是光纤中两种最基本的物理现象，即群速度色散和SPM 共同的作用形成的。光纤中的强度引起的折射率非线性ＳＰＭ效应（光学柯尔效应），在反常区导致的光脉冲压缩可以抵消ＧＶＤ效应形成的光脉冲展宽，从而保持光脉冲传输过程中的形状不变。光孤子的形成机理是光纤中群速度色散和自相位调制效应在反常区的精确平衡。二而光纤耗损造成的脉冲能量的损失，则用每一段传输距离后的光放大器来补偿，保持其非线性效应作用的存在。 光孤子传输 １．系统的构成 将光孤子作为信息的载波可实现光孤子通信，其传输系统如下图： 图 光纤孤子传输系统的基本构成 该系统由5个基本功能组成： １．光孤子发送终端（TX ） ２．光孤子接受终端（RX ） ３．光孤子传输光纤（STF ） ４．光孤子能量补偿放大器（ＯＡ，ＯＡ１－ＯＡｎ） ５．光孤子传输控制装置（ＴＣＳ） 图中ＳＳ为光孤子源，ＭＯＤ为光调制器，ＴＳ为测试设备。 系统中的ＴＸ由超短脉冲半导体或掺饵光纤激光器，光调制器，信息源和光纤功率放大器构成，用于产生光孤子脉冲信号；ＲＸ由宽带光接收机或频谱分析仪，误码仪与条纹相机构成，用于测试系统的传输特性或通信能力；ＳＴＦ由普通单模光纤或色散位移光纤ＤＳＦ构成，OA1--ＯＡｎ由ＥＤＦＡ或ＳＯＡ组成，ＴＣＳ由导频滤波器，强度或相位调制器，非线性元件和色散补偿光纤等组成，设置在沿传输系统不同的区域，用于克服或降低由放大器放大带来的放大自 ｓｓ ｍｏｄ ＯＡ ＯＡ1 STF ＯＡ2 STF STF TCS ＯＡn STF TS TX RX
自由空间光通信的现状与发展趋势 自由空间光通信的现状与发展趋势（一） 1 前言 20世纪90年代后期，随着全光接入网的发展，人们对传输速率的要求越来越高；随着通信范围的延伸，人们对快捷通信链路建立的兴趣进一步提高。自由空间光通信技术因其具有独到的优势，在固定无线宽带技术中，能为宽带接入的快速部署提供一种灵活的解决方案，又得到了极大的关注。其应用范围已从军用和航天逐渐迈入民用领域，其技术本身也在不断的完善中。 自由空间光通信可在以下一些范围发挥重要作用。1）可以作为光纤通信和微波通信冗余链路的备份；2）可以应用于移动通信基站间的互连，无线基站数据回传；3）应用于城域网的建设以及最后一公里接入；4）在技术上或经济上不宜敷设光缆的地区，在不宜采用或限制使用无线电通信的地方；5）在军事设施或其他要害部门需要严格保密的场合6）在企业内部网互连和数据传输。 2 自由空间光通信的基本原理及其特点
自由空间光通信系统（FSO）是以大气作为传输媒质来进行光信号的传送的。只要在收发两个端机之间存在无遮挡的视距路径和足够的光发射功率，通信就可以进行。 系统所用的基本技术是光电转换。在点对点传输的情况下，每一端都设有光发射机和光接收机，可以实现全双工的通信。光发射机的光源受到电信号的调制，并通过作为天线的光学望远镜，将光信号经过大气信道传送到接收端的望远镜。高灵敏度的光接收机，将望远镜收到的光信号再转换成电信号。由于大气空间对不同光波长信号的透过率有较大的差别，可以选用透过率较好的波段窗口。光的无线系统通常使用850nm或1550nm的工作波长。同时考虑到1500nm的光波对于雾有更强的穿透能力，而且人眼更安全，所以1550nm波长的FSO系统具有更广阔的使用前景。 自由空间光通信与微波技术相比，它具有调制速率高、频带宽、不占用频谱资源等特点；与有线和光纤通信相比，它具有机动灵活、对市政建设影响较小、运行成本低、易于推广等优点。自由空间光通信可以在一定程度弥补光纤和微波的不足。它的容量与光纤相近，但价格却低得多。它可以直接架设在屋顶，由空中传送。既不需申请频率执照，也没有敷设管道挖掘马路的问题。使用点对点的系统，在确定发收两点之间视线不受阻挡的通道之后，一般可在数小时之内安装完
光通信技术实验报告 实验一光通讯系统WDM系统设计 实验目的 1.熟悉Optisystem实验环境，练习使用元件库中的常用元件组建光纤通信系统。 2.使用OptiSystem模拟仿真WDM系统的各项性能参数，并进行分析。 实验原理 光波分复用系统简介 光波分复用是指将两种或多种各自携带有大量信息的不同波长的光载波信号，在发射端经复用器汇合，并将其耦合到同一根光纤中进行传输，在接收端通过解复用器对各种波长的光载波信号进行分离，然后由光接收机做进一步的处理，使原信号复原，这种复用技术不仅适用于单模或多模光纤通信系统，同时也适用于单向或双向传输。 波分复用系统的工作波长可以从0.8μm到1.7μm，由此可见，它可以适用于所有低衰减、低色散窗口，这样可以充分利用现有的光纤通信线路，提高通信能力，满足急剧增长的业务需求。 WDM光通信结构组成 1)滤波器：在WDM系统中进行信道选择，只让特定波长的光通过，并组织其他光波长 通过。可调谐光滤波器能从众多的波长中选出某个波长让其通过。在WDM系统的光接收机中，为了选择所需的波长，一般都需依赖于其前端的可调谐滤波器。要求其有宽的谱宽以传输需要的全部信号谱成分，且带宽要窄以减小信道间隔。 2)复用器/解复用器（MUX/DEMUX）：将多个光波长信号耦合到一路信道中，或使混合 的信号分离成单个波长供光接收机处理。一般，复用/解复用器都可以进行互易，其结构基本是相同的。实际上即是一种波长路由器，使某个波长从指定的输入端口到一个指定的输出端口。 实验软件介绍 OptiSystem是一款创新的光通讯系统模拟软件包，它集设计、测试和优化各种类型宽带光网络物理层的虚拟光连接等功能于一身，从长距离通讯系统到LANS和MANS都使用。一个基于实际光纤通讯系统模型的系统级模拟器，OptiSystem具有强大的模拟环境和真实的
自由空间光通信技术的 发展现状与未来趋势 易成林 (华中科技大学武昌分校,湖北武汉430070) 摘 要:自由空间光通信(Free2Space Optical Columniation,简称FSO)是一种通过激光在大气信道中实现点对点、点对多点或多点对多点间语音、数据、图像信息的双向通信技术,介绍了自由空间光通信的国内外研究现状,分析了应用现状和未来发展趋势。 关键词:自由空间;光通信技术;现状;趋势 中图分类号:F623 文献标识码:A 文章编号:167223198(2007)0920263202 1 自由空间光通信的研究现状 1.1 基于光电探测器直接耦合的FSO系统 早在30多年前,自由空间光通信曾掀起了研究的热潮,但当时的器件技术、系统技术和大气信道光传输特性本身的不稳定性等诸多客观因素却阻碍了它的进一步发展。与此同时,随着光纤制作技术、半导体器件技术、光通信系统技术的不断完善和成熟,光纤通信在20世纪80年代掀起了热潮,自由空间光通信一度陷入低谷。然而,随着骨干网的基本建成以及最后一公里问题的出现,以及近年来大功率半导体激光器技术、自适应变焦技术、光学天线的设计制作及安装校准技术的发展和成熟,自由空间光通信的研究重新得到重视。 在国外,FSO系统主要在美英等经济和技术发达的国家生产和使用。到目前为止,FSO己被多家电信运营商应用于商业服务网络,比较典型的有Terabeam和Airfiber公司。在悉尼奥运会上,Terabeam公司成功地使用FSO设备进行图像传送,并在西雅图的四季饭店成功地实现了利用FSO设备向客户提供10OMb/s的数据连接。该公司还计划4年内在全美建设100个FSO城市网络。而Airfiber公司则在美国波士顿地区将FSO通信网与光纤网(SON ET)通过光节点连接在一起,完成了该地区整个光网络的建设。 目前商用的FSO系统(见图1)通常采用光源直接输出、光电探测器直接耦合的方式,这种系统有以下几点缺点: (l)半导体激光器出射光束在水平方向和垂直方向的发散角不同,且出射光斑较粗,因此我们需要先将出射光束整形为圆高斯光束再准直扩束后发射,这样发射端的光学系统就较为复杂,体积也会相应增大。 (2)在接收端,光斑经光学天线会聚之后直接送入PD 转化为电信号。通常,我们需要提供点到点的,双向的通信系统,这样,FSO系统的每个终端都包括了激光器,探测器,光学系统,电子元器件和其中有源器件所需要的电源。这种系统的体积通常比较大,重量大,成本也比较高。从FSO 系统终端的内部结构图中可以看出,完成一个简单的点到点的链路需要6个OE转换单元。随着人们对带宽的需求越来越高,PD的成本也越来越高,6个O E转换单元大大增加了成本闭。 (3 )FSO终端设备一般安装于楼顶,如果终端中含有大量的有源设备,会给我们的安装带来了很多不方便。 (4)系统的可扩展性很小。如果用户所需要的带宽增加,那么封装在一起的整个FSO系统终端都需要被新的终端取代,安装新设备的过程需要再次对准,整个升级过程所需要的时间很长,给人们带来巨大的损失。 图1 基于PD直接接受的FSO系统 1.2 基于光纤耦合技术的FSO系统 光纤输出、光纤输入的自由空间光通信系统(见图2 ),激光器输出的高斯光束耦合至光纤再经准直出射,传输一定距离后,光束通过合适的聚焦光学系统聚焦在光纤纤芯上,沿着光纤传输后经PD接收还原信号。这样我们通过在发射和接收端都采用光纤连接的方式,只需要在楼顶放置光学天线系统,而将其他的控制系统通过光纤放置于室内就可以实现点到点的连接,整个系统结构简单,易于安装。 图2 基于光纤的FSO系统 这种新型的FSO系统具有以下优点:①减少了不必要的E一O转换,一条链路现在只需要2个O E接口即可,大大降低了成本。②光学系统较为简单,光纤出射的光束一般为圆高斯光,不需要整形,简化了光学系统,减小了体积,易于安装。③易于升级及维护,当用户的带宽增加时,我们只需要对放置在室内的系统进行升级即可,免去了复杂繁琐的对准过程。④基于光纤耦合的空间光通信系统能够很 — 3 6 2 —
课程设计报告 课程名称光纤通信 课题名称通信系统综合实验 一、设计内容与设计要求 1、设计内容 1）多路数据＋多路电话光纤综合传输系统的实现 2）多路数据＋多计算机＋单路图像/语音全双工光纤综合传输系统的实现3）*多路计算机＋双路图像/语音全双工光纤综合传输系统的实现 2、设计目的 掌握变速率时分复用的原理、实现方法； 学习并掌握计算机RS232通信技术； 掌握时分复用技术和波分复用技术的灵活搭配使用； 实现数字和语音同时通信。 3、实验仪器与设备 1.光纤通信实验系统2台。 2.示波器1台。 3.波分复用器2个。 4.电话2部。 I
5.FC/FC光纤跳线2根。 6.计算机若干台串口通信电缆若干根。 7.1310nm/1550nm波长波分复用器2个。 8.摄像头1个。 9.监视器1个（或用电话代替）。 4、设计原理 《多路数据＋多路电话光纤综合传输系统》综合了固定速率时分复用、解固定速率时分复用、PCM编译码、波分复用等几个子系统，具体的实验原理可以参看《光纤通信原理教学系统实验指导书》中的实验二十一、实验二十四、实验二十五、实验二十的方法； 《多路数据＋多计算机＋单路图像图像/语音全双工光纤综合传输系统》拟实现模拟图像、数据在同一光纤中传输。即在光纤中同时传输数字数据和模拟信号。一种解决方案综合了《光纤通信原理教学系统实验指导书》中的实验二十六、实验二十七、实验十六的知识； 《多路计算机＋双路图像/语音全双工光纤综合传输系统》综合了固定速率时分复用、解固定速率时分复用、变速率时分复用、解变速率时分复用、位时钟提取（数字锁相环DPLL）原理及实现五个实验，具体的实验原理可以参看《光纤通信原理教学系统实验指导书》中的实验二十一、实验二十三、实验二十四、实验二十五、实验二十六、实验二十七。 5、设计要求 掌握结构化系统设计的主体思想，以自下而上逐步完善的方法实现指定的通信系统功能，并按要求测试相关参数、波形等实验数据，以积累一些典型的通信子系统的功能、性能、参数等知识以及系统集成的知识。 (1)在规定的时间内以小组为单位完成相关的系统功能实现、数据测试和记录并进行适当的分析。 (2)按本任务书的要求，编写《课程设计报告》（Word文档格式）。并用A4纸打印并装订； II
自由空间光通信及可见光通信市场分析 什么是自由空间光通信? 无线通信经常面临带宽限制和低速数据传输等难题。但是，作为航空和国防领域有名的无线技术，自由空间光通信(FSO)则消除了传统无线通信系统所面临的诸多问题。该技术目前适用于卫星连接、深空探测器、偏远地区通信、无人机(UAVs)以及飞行器等。自由空间光通信适用于视线内的点对点通信。它使用不同的调制技术，如振幅与相位调制，用于将输入信息转化为数字信号，进而实现进一步传输。自由空间光通信的最新趋势受限于旨在改善通信传输数据流程和质量的先进编码方案的引入和发展。 自由空间光通信：市场推动力和限制因素 自由空间光通信由于其提供的诸多好处而越来越受欢迎，包括安装成本低、带宽利用率高、数据传输速度快、连接性提高等。此外，自由空间光学技术也适用于军事和商业应用，如电信。自由空间光通信的工作原理与光纤技术相同，只不过它使用空气作为传输信息的媒介，而不是光纤光缆。与此同时，自由空间光学通信的设置只需几个小时的安装。这些都是影响自由空间光通信市场发展的重要因素。然而，自由空间光学通信市场面临着一些挑战。例如，在两点之间部署自由空间光学通信设置之前，两者之间的视线内必须没有任何障碍物，如树木或建筑物等。此外，由于雾和大气湍流等因素，自由空间传播可能会受到干扰。由于光波的吸收、散射和反射，雾的存在会严重阻碍光波的传播特性。大气湍流可以引起闪烁，从而进一步增加比特误码率。这也是制约自由空间光通信市场发展的一些因素。 自由空间光通信：市场细分 自由空间光通信市场可以根据组件、数据类型、调制类型、应用、终端用户和区域进行细分。从组件方面来看，可以将市场细分为发射机、接收器、收发器、调制器、解调器等。发射器和接收器用于单向通信，而收发器则用于双向通信。使用自由空间光通信传输的不同类型的数据包括图像、声音以及视频等。从调制方面来看，自由空间光通信市场可以分割为振幅、频率、相位和偏振。此外，从应用方面来看，可以将市场细分为航空航天和国防、电信、医疗保健、灾害管理、存储区域网络(SAN) 等。从终端用户方面来看，可以将市场细分为企业和商业
自由空间光通信技术的发展现状与未来趋势 自由空间光通信（Free-Space Optical Columniation，简称FSO）是一种通过激光在大气信道中实现点对点、点对多点或多点对多点间语音、数据、图像信息的双向通信技术，介绍了自由空间光通信的国内外研究现状，分析了应用现状和未来发展趋势。 标签：自由空间；光通信技术；现状；趋势 1 自由空间光通信的研究现状 1.1 基于光电探测器直接耦合的FSO系统 早在30多年前，自由空间光通信曾掀起了研究的热潮，但当时的器件技术、系统技术和大气信道光传输特性本身的不稳定性等诸多客观因素却阻碍了它的进一步发展。与此同时，随着光纤制作技术、半导体器件技术、光通信系统技术的不断完善和成熟，光纤通信在20世纪80年代掀起了热潮，自由空间光通信一度陷入低谷。然而，随着骨干网的基本建成以及最后一公里问题的出现，以及近年来大功率半导体激光器技术、自适应变焦技术、光学天线的设计制作及安装校准技术的发展和成熟，自由空间光通信的研究重新得到重视。 在国外，FSO系统主要在美英等经济和技术发达的国家生产和使用。到目前为止，FSO己被多家电信运营商应用于商业服务网络，比较典型的有Terabeam 和Airfiber公司。在悉尼奥运会上，Terabeam公司成功地使用FSO设备进行图像传送，并在西雅图的四季饭店成功地实现了利用FSO设备向客户提供10OMb/s 的数据连接。该公司还计划4年内在全美建设100个FSO城市网络。而Airfiber 公司则在美国波士顿地区将FSO通信网与光纤网（SONET）通过光节点连接在一起，完成了该地区整个光网络的建设。 目前商用的FSO系统（见图1）通常采用光源直接输出、光电探测器直接耦合的方式，这种系统有以下几点缺点： （l）半导体激光器出射光束在水平方向和垂直方向的发散角不同，且出射光斑较粗，因此我们需要先将出射光束整形为圆高斯光束再准直扩束后发射，这样发射端的光学系统就较为复杂，体积也会相应增大。 （2）在接收端，光斑经光学天线会聚之后直接送入PD转化为电信号。通常，我们需要提供点到点的，双向的通信系统，这样，FSO系统的每个终端都包括了激光器，探测器，光学系统，电子元器件和其中有源器件所需要的电源。这种系统的体积通常比较大，重量大，成本也比较高。从FSO系统终端的内部结构图中可以看出，完成一个简单的点到点的链路需要6个OE转换单元。随着人们对带宽的需求越来越高，PD的成本也越来越高，6个OE转换单元大大增加了成本闭。
光通信技术课程设计 一、系统功能描述 此系统是一个通过红外通信进行简单信号传输的装置，分为发送和接收两部分。发送装置接有简易键盘，按下按键后，单片机采集信号处理后通过红外发送出去。接收装置收到信号后，进行解析，然后通过数码管显示出相应的码型。 二、系统所用元器件及设备 发送端： AT89C52×1、红外发射二极管×1、8050×1、按键开关×10、11.0592M晶振×1 电容：10μF×1、20pF×2 电阻：1k?×2、100?×1 接收端： 74LS273×1、AT89C52×1、按键开关×1、7段共阳极数码管×2、8550×2、11.0592M晶振×1、红外接收器SM0038×1 电容：10μF×2、20pF×2 电阻：100?×2、1k?×1、4.7k?×2 设备： 稳压电源5v 示波器 三、系统实现功能原理 发送端： 输入方式采用3×3阵列（9按键）键盘，一共6根信号线，接入单片机P1口。每个按键在单片机P1口上对应唯一8位2进制值。当按下键盘上的不同按键时，通过编码器产生与之相应的特定的二进制脉冲码信号。将此二进制脉冲码信号先调制在38KHz的载波上，经过放大后，激发红外发光二极管转发成波长940nm的红外线光传输出去。 接收端： 红外接收器采用一体化红外遥控接收器SM0038,红外线数字信号则经过红外接收器取出数字信号数据经单片机译码，最后送到显示电路。 主要芯片AT89C51： 引脚图： 功能介绍： AT89C51是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含4K BYTES的可反复擦写的只
读程序存储器（PEROM）和128 BYTES的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和FLASH存储单元，内置功能强大的微型计算机的AT89C51提供了高性价比的解决方案。 AT89C51是一个低功耗高性能单片机，40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，AT89C51可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和FLASH存储器结合在一起，特别是可反复擦写的FLASH存储器可有效地降低开发成本。 管脚说明： VCC：供电电压。 GND：接地。 P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。 P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL 门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。 P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL 门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。 P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示： 口管脚备选功能 P3.0 RXD（串行输入口） P3.1 TXD（串行输出口） P3.2 /INT0（外部中断0） P3.3 /INT1（外部中断1） P3.4 T0（记时器0外部输入） P3.5 T1（记时器1外部输入） P3.6 /WR（外部数据存储器写选通） P3.7 /RD（外部数据存储器读选通） P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。 /ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可
自由空间激光通信技术概述 06061118 刘晓彪 摘要：本文对自由空间激光通信技术经行了大体上的介绍，具体分析了其中的关键技术和研究重点，并对这一前沿技术的未来发展趋势经行了展望。 关键词：激光通信 自由传输 大气信道 空间激光通信系统是指以激光光波作为载波，大气作为传输介质的光通信系统。自由空间激光通信结合了光纤通信与微波通信的优点，既具有大通信容量、高速传输的优点，又不需要铺设光纤，因此各技术强国在空间激光通信领域投入大量人力物力，并取得了很大进展。 一、传输原理 大气传输激光通信系统是由两台激光通信机构成的通信系统，它们相互向对方发射被调制的激光脉冲信号（声音或数据），接收并解调来自对方的激光脉冲信号，实现双工通信。受调制的信号通过功率驱动电路使激光器发光，从而使载有语音信号的激光通过光学天线发射出去。另一端的激光通信机通过光学天线将收集到的光信号聚到光电探测器上，然后将这一光信号转换成电信号，再将信号放大，用阈值探测方法检出有用信号，再经过解调电路滤去基频分量和高频分量，还原出语音信号，最后通过功放经耳机接收，完成语音通信。当开关Ｋ掷向下时，可传递数据，进行计算机间通信，这相当于一个数字通信系统。它由计算机、接口电路、调制解调器、大气传输信道等几部分组成。接口电路将计算机与调制解调器连接起来，使两者能同步、协调工作；调制器把二进制脉冲变换成或调制成适宜在信道上传输的波形，其目的是在不改变传输结果的条件下，尽量减少激光器的发射总功率；解调是调制的逆过程，把接收到的已调制信号进行反变换，恢复出原数字信号将其送到接口电路；同步系统是数字通信系统中的重要组成部分之一，其作用是使通信系统的收、发端有统一的时间标准，步调一致。 二、关键技术分析 一）高功率激光器的选择 激光器用于产生激光信号，并形成光束射向空间。激光器的好坏直接影响通信质量及通信距离，对系统整体性能影响很大，因而对它的选择十分重要。空间光通信具有传输距离长，空间损耗大的特点，因此要求光发射系统中的激光器输出功率大，调制速率高。一般用于空间通信的激光器有三类：二氧化碳激光器。输出功率最大(>10kw)，输出波长有10.6m和9.6m，但体积较大，寿命较短，比较适合于卫星与地面间的光通信。 Nd:YAG激光器。波长为1064nm，能提供几瓦的连续输出，但要求高功率的调制器并保证波形质量，因此比较难于实现，是未来空间通信的发展方向之一。采用半导体泵浦的固体激光器，若使半导体发射谱线与Nd:YAG激光器吸收谱线一致，可减少热效应，改善激光光束质量，提高激光源综合性能。这种激光器适合用于星际光通信。 二极管激光器（LD）。LD具有高效率、结构简单、体积小、重量轻等优点，并且可以直接调制，所以现在的许多空间光通信系统都采用LD作为光源。例如波长为800～860nm的ALGaAs LD和波长为970～1010nm的InGaAs LD。由于ALGaAs LD具有简单、高效的特点，并且与探测、跟踪用CCD阵列具有波长兼容性，在空间光通信中成为一个较好的选择。 二）快速、精确的捕获、跟踪和瞄准（ATP）技术 这是保证实现空间远距离光通信的必要核心技术。系统通常由以下两部分组成： 1、捕获（粗跟踪）系统。它是在较大视场范围内捕获目标，捕获范围可达±1°～±20°或更大。通常采用CCD阵列来实现，并与带通光滤波器、信号实时处理的伺服执行机构共同完成粗跟踪，即目标的捕获。粗跟踪的视场角为几mrad，灵敏度约为10pW，跟踪精度为几十mrad； 2、跟踪、瞄准（精跟踪）系统。该系统是在完成目标捕获后，对目标进行瞄准和实时跟踪。通常采用四象限红外探测器（QD）或Q-APD高灵敏度位置传感器来实现，并配以相应伺服控制系统。精跟踪
光通信实验报告 实验一：测量光纤耦合效率 【实验简介】： 光线主要用于通信、光纤传感、图像传送以及光能传递等方面。由于光纤制造技术的不断进步，光线内部的损耗越来越小，因此在实际应用中提高光源与光纤之间的耦合效率是提高系统传输效率的重要技术之一。 【实验目的】： 1.了解光纤特性，种类 2.掌握光纤耦合的基本技巧及提高耦合效率的手段 3.熟悉常用的耦合方法 【实验装置示意图】： 【实验数据】： 光纤输出光功率：0.78mW 光纤输入光功率：1.9mW 耦合效率为：0.78/1.9*100%=41.1% 【实验思考总结】 耦合时，因为起始的光强较弱，用探测器检测效果不明显。可以先用目测法，观察输出光斑的亮度。等到达到一定的亮度之后，在接入探测器，观察示数。调节时，首先调节高度，然后调节俯仰角，最后在调节左右对准度与旋转方向。 实验二：测量光纤损耗 【实验目的】： 通过测量单模光纤的衰减值，了解测量光纤损耗的常用方法：插入法（实际测量中很多器件的插损、损耗都使用这种方法）。 【实验原理】： 光源发出的光通过光的注入系统输入到短光纤中，并通过光纤活动连接器与光功率计接通。首先测量短光纤的输出功率P1，然后通过光纤连接器接入被测光纤，测量长光纤的输出功率P2，则光纤的总损耗为
A=10lg P1 P2 (dB) 被测光纤的长度为L，则光纤的损耗系数为 α=A L (dB/km)【实验装置示意图】： 【实验数据】： 光纤长度L：6km 波长为1310nm的数据
实验三：测量光纤的数值孔径 【实验简介】： 光纤的数值孔径大小与纤芯折射率、纤芯-包层相对折射率差有关。光纤的数值孔径表示光纤接收入射光的能力。 【实验目的】： 了解测量数值孔径的方法，对远场法有初步了解。 【实验原理】： 远场强度有效数值孔径是通过光纤远场强度分布确定的，它定义为光纤远场辐射图上光强下降到最大值的5%处的半张角的正弦值。 【实验装置示意图】 【实验数据】 光功率最大值为162.5nW，下降到5%时对应的角度为8.5°和-8.3° 【数据处理】 光纤的数值孔径： =0.146 NA=sin8.5°??8.3° 2 实验四：测量光纤的模场直径和折射率分布曲线 【实验目的】： 1.通过近场法测量光纤的折射率分布曲线，对近场法有一定了解 2.通过近场法测量多单模光纤的模场直径，了解了解并掌握近场法测量多模光 纤模场直径的方法 【实验原理】 1.近场法是利用光纤输出端面上的光强度来测量光纤的部分几何参数的典型方
声光调制器在空间光通信系统中的应用与分析阐述了空间光通信系统中声光调制器对二氧化碳激光束调制带宽、衍射效 率和调制线性的影响及实验曲线，文中设计的声光调制器已成功应用在空间光通信发射机上，并已开通户外试验，基本达到设计要求。 标签：空间光通信，声光调制器，调制带宽，增益，衍射效率 1 引言 空间光通信是包含多项工程的交叉科学研究课题，它不仅要完成一系列重要的技术功能，还需要有步骤地从地对地、地对空、空对空中获取许多试验数据和技术考验。本文设计的声光调制器能满足的通信距离：地对空大于15km，可传输图像和语音，全双工通信，误码率小于10-9。 2声光调制器的设计与计算 对于应用在10.6μm波长的声光器件，由于受到材料和波长等因素的限制，其设计及制作工艺都比较困难[3]。本文研制的声光调制器的声光介质选用Ge单晶，对10.6μm激光的折射率为4.0，介质品质因数M2=840×10-15S2/kg。在射频源输出功率为8.4W的条件下，衍射效率达到50%，调制带宽8MHz，完全达到使用要求。 由于声光调制器是利用布拉格衍射效应，在调制带宽为时，由（1）式可求出其衍射角的摆动范围为： 在作用距离15Km处，摆动范围近30米，故无法直接使用。本系统采用外差稳频技术稳频[5]，并在声光调制器前后放置一组共焦透镜进行聚焦和准直，经稳频和准直后，从声光调制器衍射出的1级光作为信号光，经发射天线发出的光束发散角为0.03mrad。频率的稳定原理基于斯塔克吸收效应，通过改变加在斯塔克盒上的直流电压可实现吸收盒中频的连续可调，如图2所示。为得到误差信号，可在斯塔克盒上再施加一交流信号，当CO2激光器发出的光经分束器通过斯塔克盒时，如果激光器频率等于斯塔克盒的吸收中频，则探测器上的信号即为斯塔克盒上交流电压频率的二次谐波成分；如果频率不相同，探测器得到一基波成分，经激光器控制系统使激光器频率恢复到斯塔克盒吸收频率。 3实验结果 由于声光调制器的调制带宽、衍射效率和调制线性等互相制约，设计时应综合考虑，而且调制结果直接影响数据的传输速率和质量，因而是发射机部分应重点考虑的内容之一；同时，发射天线的口径极其增益对探测器可接收到的激光功率有很大的影响，并且本系统使用的是收发合一天线，空中移动目標对天线的体积和重量均有一定的要求，也需统筹考虑。以下给出了一些实验及理论曲线，结
~~~~~~学院课程设计报告 课程名称：通信系统课程设计 院部：电气与信息工程学院 专业班级： 学生姓名： 指导教师： 完成时间：2010 年12 月31日 报告成绩：
高速数字光纤通信系统的设计
目录 (3) 摘要 (4) 关键词 (4) Abstract (5) 第一章数字光纤通信系统的整体设计 (6) 1.1数字光纤通信系统的简介 (6) 1.2 数字光纤通信系统的基本设计思想 (7) 1.3 数字光纤通信系统设计的方案分析 (7) 第二章数字光纤通信系统的具体设计 (8) 2.1 A—E的工程分站设计 (8) 2.2 系统部件的选择 (8) 2.2.1光源的选择 (8) 2.2.2光纤的选择 (8) 2.2.3光电检测器的选择 (9) 2.2.4光接口规范的选择 (9) 2.3 应用代码的选择 (9) 2.4 衰耗预算 (10) 2.4.1无光放大器系统的衰耗预算 (10) 2.4.2带光放大器系统的衰耗预算 (10) 2.5色散预算 (11) 2.5.1码间干扰与频率啁啾的功率代价 (11) 2.5.2色散相关参数的确定 (12) 2.5.3色散的具体计算 (12) 第三章数字光纤通信系统设计结果 (14) 总结 (16) 参考文献 (17)
当今世界，计算机与通信技术高度结合，光纤通信有了长足发展。纵观当今电信的主要技术，光纤和广波的变革极大的提高着信息的传输。进入1993年以后，我国光纤通信已处于持续大反战时期。其特征是大量新技术，特别是网络技术、高速介质接入网（HMAV）光时分复用接入（OTMMA）和波分复用接入（WDMA）、光孤子（solition）、掺铒光纤放大器（EDFA）、SDH产品等开发实用实用化开展大量、深入研究工作。同时，各种专用光纤系统组成及其系统参数测量技术现状，无论是对光纤通信的业主、经销商，还是对光纤通信的广大用户都是重要的。 20世纪70年代末，光纤通信开始进入实用化阶段，各种各样的光纤通信系统如雨后春笋在世界各地建立起来，逐渐成为电信传送网的主要传送手段。近几年来，光纤通信中的各种新技术，新系统也日新月异地发展着，在全球信息高速公路建设中扮演重要角色。 光纤通信是以光波为载波，光纤为传输媒介的通信方式。本次课程设计论文主要介绍光纤系统的基本组成，性能指标，还要对损耗和色散进行预算，用最坏值设计方法来设计高速数字光纤系统。 关键词：光纤通信系统、光纤、损耗、色散、光缆
OptiSystem实验 一、OptiSystem简介 OptiSystem是一款创新的光通讯系统模拟软件包，它集设计、测试和优化各种类型宽带光网络物理层的虚拟光连接等功能于一身，从长距离通讯系统到LANS 和MANS都适用。OptiSystem有一个基于实际光纤通讯系统模型的系统级模拟器，并具有强大的模拟环境和真实的器件和系统的分级定义。它的性能可以通过附加的用户器件库和完整的界面进行扩展，从而成为一系列广泛使用的工具。全面的图形用户界面提供光子器件设计、器件模型和演示。丰富的有源和无源器件库，包括实际的、波长相关的参数。参数扫描和优化允许用户研究特定的器件技术参数对系统性能的影响。OptiSystem满足了急速发展的光子市场对于一个强有力而易于使用的光系统设计工具的需求，深受系统设计者、光通信工程师、研究人员的青睐。 OptiSystem软件允许对物理层任何类型的虚拟光连接和宽带光网络的分析，从远距离通讯到MANS和LANS都适用。它可广泛应用下列场合： 1．物理层的器件级到系统级的光通讯系统设计； 2．CATV或者TDM?WDM网络设计； 3．SONET?SDH的环形设计； 4．传输装置、信道、放大器和接收器的设计； 5．色散图设计； 6．不同接受模式下误码率（BER）和系统代价（Penalty）的评估； 7．放大系统的BER和连接预算计算。 实验1 OptiSystem快速入门：以“激光外调制”为例 一、实验目的 1、掌握软件的简单操作 2、了解软件的元件库 3、掌握建立新的project（新的工作界面） 4、掌握搭建系统：将元件从元件库中拖入project、连线、搭建系统 5、掌握设置参数 6、掌握软件的运行、观察结果、导出数据 二、实验过程 1.建立一个新文件。（File>New） 2.将光学器件从数据库里拖入主窗口进行布局. 3.光标移至有锁链图标出现时，进行连线。（如图1所示） 4．设置连续波激光器参数。 （1）点击frequency>mode, 出现下拉菜单，选中script。 （2）在value中输入数据并作评估。 （3）点击单位，选择“THZ”，点击OK 回主窗口。（如图2所示）
自由空间光通信（FSO） 摘要：无线光通信又称自由空间光通信（FSO），是一种以激光为载波（MHz）, 在真空或大气中传递信息的通信技术。随着“最后一公里”对高带宽、低成本接入技术的迫切需求，F S O 在视距传输、宽带接入中逐渐得到了的应用。本文简单介绍了自由空间无线光通信技术的发展现状，其基本原理、系统组成和相关的关键技术，简要分析影响自由空间光通信的几个重要因素及可能解决的方法，最后从应用的角度，分析自由空间的发展的方向和趋势。 关键词：自由空间光通信（FSO），系统组成，问题，趋势 一、背景 自由空间光通信FSO( Free space optics)或称无线光通信技术，在20 世纪80 年代就开始用于军方,随着掺饵光纤放大器EDFA、波分复用WDMA、自适应光学Adaptive Optics 等技术不断发展, 无线光通信在传输距离、可靠性、传输容量等方面有了较大改善, 适用面也越来越宽。90年代 FSO 系统的厂商围绕着技术的经济性来开发他们的产品, 因为安装屋顶到屋顶的FSO 链路比挖掘城市街道、安装光纤线路快捷便宜得多。由于无线通信所赖以生存的射频频谱正在变得十分拥挤, 很难再支撑高速宽带大容量无线通信应用。于是, 人们又将目光转向了无线光通信。 虽然无线光通信技术还有待成熟，但它却有显著的优点： (1) 频带宽，速率高：理论上，无线光通信的传输带宽与光纤通信的传输带宽相同。目前国外无线光通信系统一般使用1550n m波长，传输速率可达10Gbit/s，可完成12万个话路，其传输距离可达5k m。国内一般使用850n m波长技术，速率为10M b i t/s～155Mbit/s，传输距离可达4km。 (2) 频谱资源丰富：FSO设备多采用红外光传输方式，无需申请频率执照和交纳频率占用费，也不会和微波等无线通信系统产生相互干扰。升级容易，接口开放。 (3) 适用多种通信协议：无线光通信产品作为一种物理层的传输设备，可以用在S D H、A T M、以太网、快速以太网等常见的通信网络中，并可支持2.5 G bit/s的传输速率，适用于传输数据、声音和影像等信息。 (4)部署链路快捷：FSO设备可以直接架设在楼顶，甚至可在水域上部署，能完成地对空、空对空等多种光纤通信无法完成的通信任务，其施工周期较短，可以在数小时内建立起通信链路，