自由空间光通信FSO

无线激光通信FSO技术与应用自由空间光通信（Free Space Optical，简称FSO）是一种以小功率红外激光承载高速信号，以空气为传输介质，用点对点方式进行语音、数据、图像的宽带传输技术。

FSO是一对虚拟的光纤；是一种透明传输产品，不处置协议，既能够传输IP数据业务，也能够传输TDM业务。

在固定无线宽带接入（Fixed Wireless Broad band Access）技术中，无线激光通信技术具有其独到的优势，为宽带接入的快速部署提供了一种解决方案。

无线激光通信是指利用激光束作为信道在空间（陆地或外太空）直接进行语音、数据、图像信息双向传送的一种技术，又称为“自由空间激光通信”（Free Space Optical communication FSO）,“无纤激光通信”或“无线激光网络（Wireless Optical ）”。

无线激光通信以激光作为信息载体，不使用光纤等有线信道的传输介质，属于新型应用技术，早期的研究应用主要是在军用和航天上,随着技术的发展，近年来逐渐应用于商用的地面通信，技术也在逐步完善。

一、无线激光通信的优势相比于微波通信等其他几种接入方式，无线激光通信主要优势包括：1．无须授权执照无线激光通信工作频段在365～326 THz（目前提供无线激光通信设备的厂商使用的光波长范围多在820nm～920nm），设备间无射频信号干扰，所以无需申请频率使用许可证。

2．安全保密激光的直线定向传播方式使它的发射光束窄，方向性好, 激光光束的发散角通常都在毫弧度，甚至微弧度量级，因此具有数据传递的保密性，除非其通信链路被截断，否则数据不易外泄。

3．实施成本相对低廉无须进行昂贵的管道工程铺设和维护，其造价约为光纤通信工程的五分之一。

4．建网快速无线激光通信建网速度快，只须在通信点上进行设备安装，工程建设以小时或天为计量单位，适合临时使用和复杂地形中的紧急组网。

对于重新撤换部署也很方便容易。

自由空间光通信系统自由空间光通信（Free Space Optics communication，简称FSO，也称无线光网（WON）系统或光无线系统），是以激光为载波、自由空间为传输介质的通信技术， FSO是目前光纤通信技术和无线通讯技术的结合，与光纤通信一样，它也是利用光作为信号载体，能够发送和接收声音、视频和数字信号，并且以很高的速率（10M～2.5G）进行传输。

在网络拓扑方面，它同样能够提供点到点、点到多点、以及网状的结构。

FSO具有高保密、毋须频率许可、成本低廉、全天候工作、可以独立组网或作为光纤通信的补充和接入延伸、可用性可达99.9%等其它通信方法所不具有的独特优点。

在应急通信、战术通信、快速业务提供、密集商业区通信、高速本地网组建、现有光纤网络备份、宽带城域网和接入网等领域有广阔的应用前景。

由于光纤通信近年在半导体激光器、光电检测器、光放大器、波分复用、千兆比和万兆比以太网、多协议波长交换、弹性分组环等领域的飞速发展，使自由空间光通信比早期激光大气通信具备更坚实的基础和明确的应用目标，而被评为2001年度全球10大热点通信技术。

本公司采用自适应窄带滤波、快速反应机构等多项技术研制的高速可靠灵活“快速反应高速自由空间光通信系统”，可有效地解决目前通信建设中最后一公里宽带接入的问题和满足其它特殊环境和场合的需要，其传输速率覆盖电信接入和企事业局域网常用的2Mb/s～155Mb/s。

并因此得到了江苏省信息化建设专项资金的资助和总参通信部的支持。

技术优势光纤通信与无线通信是当前的热门技术，自由空间光通信系统是二者结合的产物，它既具有光纤通信的一些优点，也兼有无线通信的一些长处。

与这两种技术相比，其独特之处如下：与无线电通信（如微波）相比：a)不占用宝贵的无线电频率资源；b)电磁兼容性好、抗电磁干扰能力强、保密性好；c)信息容量大；d)体积小、重量轻、功耗低；e)具有比特率透明性，对传输信息的比特率、信号格式和编码都是透明的。

浅谈自由空间光通信技术及其应用作者：韩睿来源：《中国新通信》 2018年第17期【摘要】自由空间光通信技术(FS0) 是一种新型的宽带无线接入的技术，利用激光束作为信道，从而在大气空间中直接完成信息的双向传送。

本文简要地介绍了自由空间光通信技术的起源与发展历程，分析了自由空间光通信技术的基本工作原理以及技术本身的优缺点，阐述了自由空间光通信技术在实际操作中的应用领域，并对未来自【关键词】带宽自由空间光最后一公里一、关于FSO 技术1.1FS0 的基本工作原理FSO 是一种以大气为媒质来进行光信号传送的技术，覆盖了光、机、电等多个领域，一个FS0 系统由三个基本部分组成，分别是光学天线及光路系统，光发射端机以及光接收端机。

在进行精确传输的过程中，在每一端都分别设置了光发射机与光接收机，使双向同时通信得以实现。

由于大气窗口的存在，FSO 系统在通常情况下会选用波段通由空间光通信技术的发展趋势做了讨论。

过率较高的窗口，近红外光谱中的850 nm 是目前最常用的光学波长; 还有一些FSO 系统会使用1500nm 波长频段，来支持更大的系统功率，但如果使用1500nm 波长频段，那么只有在通信距离超过一千米的情况下，才能显示出优势[1]。

1.2 FS0 技术的优点FS0 技术与其他接入技术相比具有如下优点:(1) 速率较高，频带较宽。

理论上讲，FSO 技术与光纤通信都具备着同样的带宽，只不过二者的传输媒介不同，所以会有微小的差别。

FS0 设备在大多情况下的传输速率可达2M~2.5Gb/s，理论上，还可以实现更高速率的业务传输。

(2) 频谱的资源丰富。

FS0 设备多采用红外传输的方法，有着十分广阔的频谱资源，所以不会和其他的无线通信系统，如卫星通信等发生干扰，也就不需要向有关管理管理部门申请相关执照，增加额外的支出。

(3) 快速链路部署。

由于不需要埋设光纤和等待手续办理方面的问题，FSO 可以在短短几天内完成连接。

无线光通信(FSO)是指无线激光通信(OWC)，又称自由空间激光通信(FSO)。

自从1960年激光的出现以来，许多学科的发展都得到极大地促进了，而其在通讯领域的表现尤为突出。

激光良好的单色性、方向性、相干性及高亮度性等特点正是光通信所需的理想光源，将激光用于通信的想法随之产生，从此掀开了现代光通信史上崭新的一页，经过近40年的努力，各项基本技术有了很大的发展，在当今的信息传递中占有非常重要的地位。

激光通信是利用激光光束作为信息载体来传递信息的一种通信方式，和传统的电通信一样，激光通信可分为有线激光通信和无线激光通信两种形式。

有线激光通信就是近二、三十年来迅猛发展起来的以光导纤维作为传输媒质的光纤通信，目前己成为高速有线信息传输的骨干，具有了相当的规模，正在逐步取代传统的电缆通信。

但必须有安装光缆用的各种基本敷设条件，当遇到恶劣地形条件时，工程施工难度大，建设周期长，费用高。

无线激光通信也称自由空间激光通信，它不使用光纤等导波介质，直接利用激光在大气或外太空中进行信号传递，可进行语音、数据、电视、多媒体图像的高速双向传送，不仅包括深空、同步轨道、低轨道、中轨道卫星间的光通信，还包括地面站的光通信，是目前国际上的一大研究热点，世界上各主要技术强国正投入大量人力和物力来争夺这一领域的技术优势。

根据其使用情况，无线光通信可分为:点对点、点对多点、环形或网格状通信。

而从光可以有一定穿透能力的介质来看，光在自由空间的传播介质有近地面大气层、远离地面的深空和水三种，因此，根据其传输信道特征则又可分为:大气激光通信、星际(深空)激光通信和水下激光通信。

按传输信道特征，目前研究开发的范畴可划分如下:现代社会信息的日益膨胀，使信息传输容量剧增，现行的无线微波通信出现频带拥挤，资源缺乏现象，开发大容量、高码率的无线激光通信是未来空间通信发展的主要趋势，和光纤通信对常规电缆通信的逐步替代相类似，有关专家认为，无线激光通信是今后发展卫星高码率通信的最佳解决方案，在商业上，未来的“无线”激光通信将提供一个立体的交叉光网络，在大气层内外和外太空卫星上形成庞大的高速率、大容量的通信，再与地面的光纤通信网相连接，提供未来所需的各种通信业务需求。

自由空间光通信技术的发展现状与未来趋势1.前言自由空间光通信技术（Free Space Optical Communication，FSO）是一项基于光波传输的通信技术，其通信原理类似于无线电通信，但相对于无线电技术，FSO具有更高的传输速率、更高的带宽、更安全的通信等优点。

随着数字经济和5G应用的发展，FSO技术正在成为人们关注的焦点，本文将就FSO技术的发展现状与未来趋势作一探讨。

2.现状分析FSO技术的优点显著，但其实现存在一些难点，例如信号传输距离短、天气条件的限制等。

当前，FSO技术已经可以实现短距离、小场景的通信，如城市中建筑物之间的通信、机场等开阔区域内的通信等。

但在广阔的宏观场景、不同大洲之间的长距离的通信等方面，FSO技术还有待于进一步发展。

此外，FSO技术实现的应用场景还不够丰富，需要进一步挖掘和探索。

3.发展趋势针对FSO技术发展中的难点和现状，相关领域的研究者正在不断探索和发展。

下面从以下几个方面展开讨论：3.1技术及应用的发展FSO技术的发展需要在技术上取得突破，以满足众多应用场景的需求。

在此基础上，需要进一步挖掘FSO技术的应用场景，例如军事应用、互联网接入等，同时也需要与其他通信技术进行融合发展。

3.2研究与实验的发展FSO技术的研究与实验也是FSO技术发展中重要的一环，其主要任务是探索FSO技术中存在的技术难点，提高技术的可靠性、稳定性和可用性。

同时，在FSO技术的研究和实验的过程中需要进一步减小其成本，以提高商业化应用的可行性。

3.3产业化进程的加速产业的发展是FSO技术的重要节点。

现阶段，FSO技术在智能制造产业、智能交通和数字经济等领域的市场需求已逐渐呈现出爆发式增长。

要加速FSO技术的产业化进程，需要进一步推动技术研究、系统开发、生产制造等各方面的投入，以打造先进的FSO技术产业链。

4.总结FSO技术有着广阔的应用前景，是未来数字经济和5G应用中的一种重要通信技术。

光通信分为有线光通信和无线光通信两种。

其中，有线光通信即光纤通信，已成为广域网、城域网的主要传输方式之一；无线光通信又称自由空间光通信(FSO，Free Space Optical communication)。

近年来，随着“最后一公里”对高带宽、低成本接入技术的迫切需求，FSO 在视距传输、宽带接入中有了新的发展机遇，同时由于光通信器件制造技术的飞速发展，无线光通信设备的制造成本大幅下降，FSO得到越来越多的应用。

虽然目前FSO的使用无需通过政府的频率许可（目前无线电频率划分至300GHz，而光波远远超过该频率），但对于无线电管理部门来说，了解这种全新的通信技术的特征和发展趋势是大有裨益的。

1 无线光通信系统的构成无线光通信系统以大气作为传输媒质来进行光信号的传送。

只要在适当距离的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，即可实现无线光通信。

无线光通信系统的一般原理如图1所示，由激光源、掺铒光纤放大器、发射光学系统、接收光学系统和接收机等组成，具体仪器包括专用望远物镜、标准光收发机和高功率的Er/Yb光放大器等，其中望远物镜和光收发送机组合在一起。

其关键技术是多径发射和使用放大器补偿光通道损耗。

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，可以实现全双工通信。

系统所用的基本技术是光电转换。

光发射机的光源受到电信号的调制，通过作为天线的发射光学系统，将光信号通过大气信道传送到接收机望远镜；接收机望远镜收集接收到光信号并将它聚焦在光电检测器中，光电检测器将光信号转换成电信号。

由于大气空间对不同光波长信号的透过率有较大的差别，FSO系统一般选用透过率较好的波段窗口，最常用的光学波长是近红外光谱中的850nm；还有一些FSO系统使用1500nm波长频段，可以支持更大的系统功率。

无线光通信的应用无线光通信的主要应用可归结为如下几个方面。

(1)在不具备有线接入条件或原带宽不足时提供高效的接入方案无线光通信可以不必在城市内破路埋线而快速地在楼宇间实现宽带数字通信，也可在不便铺设光缆地区、没有桥梁的大河两岸之间实现宽带数据通信传输。

自由空间光通信技术的研究现状和发展方向综述一、概括自由空间光通信技术，作为现代通信领域的一项前沿技术，以其高带宽、低成本、抗电磁干扰等独特优势，在军事、航天、城域网等多个领域展现出广阔的应用前景。

随着光电器件性能的不断提升以及光通信理论的深入发展，自由空间光通信技术取得了显著的研究进展。

本文旨在综述自由空间光通信技术的研究现状，分析其关键技术问题，并探讨未来的发展方向。

在研究现状方面，自由空间光通信技术已经实现了从理论探索到实际应用的重要跨越。

光发射与接收技术、光束控制技术、信道编码与调制技术等关键技术不断取得突破，使得自由空间光通信系统的性能得到了显著提升。

随着光网络的不断发展，自由空间光通信技术在组网技术、协议设计等方面也取得了重要进展。

自由空间光通信技术仍面临一些挑战和问题。

大气衰减、散射、湍流等环境因素对光信号传输的影响；光束对准、跟踪与捕获技术的实现难度；以及光通信系统的安全性、可靠性等问题。

这些问题的解决需要进一步深入研究相关技术，并推动技术创新和产业升级。

自由空间光通信技术将继续向高速度、大容量、智能化等方向发展。

通过研发更高效的光电器件、优化光通信算法，提升系统的传输速度和容量；另一方面，借助人工智能、大数据等技术手段，实现光通信系统的智能化管理和运维。

随着5G、物联网等新一代信息技术的快速发展，自由空间光通信技术将与这些技术深度融合，共同推动通信领域的创新发展。

1. 自由空间光通信技术的定义与特点自由空间光通信（Free Space Optical Communications），又称自由空间光学通讯，是一种利用光波作为信息载体，在真空或大气中传递信息的通信技术。

其核心技术在于以激光光波作为载波，通过空气这一传输介质，实现设备间的宽带数据、语音和视频传输。

自由空间光通信技术不仅继承了光纤通信与微波通信的优势，如大容量、高速传输等特性，更在铺设成本、机动灵活性以及环境适应性方面表现出显著优势。

通信电子中的自由空间光通信技术自由空间光通信技术（Free Space Optics，FSO）是指直接使用光在空气中进行传输的通信技术。

和传统的光纤通信技术不同，FSO可以通过自由空间直接进行传输，避免了光纤维护、铺设等问题。

目前，FSO技术已经在点对点、点对多点、多点对多点等场景中应用，为人们的生活和工作带来了巨大便利。

下面将从技术原理、情况应用、发展前景等方面，介绍FSO技术。

一、技术原理FSO技术主要基于激光光源的工作原理，通过激光光源产生的可见或近红外光，在空气中进行传输，达到光通信的目的。

一般情况下，FSO使用的光源为红外激光二极管，其波长一般为850nm-1550nm。

激光光源将光信号转化为激光光束，经过空气传输，最终被接收器接收并译码成数字信号。

此过程需要光器件、控制电路、数字信号处理单元等组成。

但是，空气对光的传输有很多干扰，比如大气折射、散射等，因此FSO技术在使用过程中，会出现丢包、抖动等问题，需要通过技术手段进行解决。

二、FSO在实际应用中的情况目前，FSO技术已经在军事、民用、商业等多个领域中应用。

其中，FSO在军事领域的应用最为广泛，主要用于战地通信、前沿侦察、卫星与地面设备连接、飞机激光导航等场景。

FSO技术可以在战场等危险环境中，用极高的速度传输大量数据，具有网络防护、对抗干扰、保密性强等特点。

在民用领域，FSO技术主要用于高速数据传输、节能环保、无线电波死角覆盖等应用场景。

由于FSO技术不需要线缆和光纤，所以具有节能环保、易安装、用户体验好、接入速度快等特点。

目前，FSO技术已经在广播、电视、互联网等领域中应用。

在商业领域，FSO技术主要用于高速宽带、移动通信、数据中心等场景。

在高速宽带方面，FSO技术能够满足企业对大量数据传输的需求，具有带宽大、稳定性高等特点。

在数据中心方面，FSO技术可用于数据中心间的互通、异地备份等场景，有效提高数据的传输速度和备份速度。

此外，FSO技术还可以用于移动通信方面，这一领域的应用潜力巨大。

浅议超宽带业务自由空间光通信FSO摘要：自由空间光通信（FSO）是下一代网络技术，是代替光纤、射频、微波在大气中传输光信号的光通信技术，可以为多用户提供超宽带业务。

本文主要介绍了空间光通信的概念，与传统无线电通信相比有哪些特点和应用，并对实现超宽带业务空间光通信的瓶颈问题进行了讨论。

关键词：空间光通信一、空间光通信（FSO）概念提到光通信，大家可能首先会想到光纤、光缆、光端机等等这些词汇，其实，光通信有着几千年的悠久历史。

早在西周时期，我们就有了用于军事用途的光通信系统---烽火台。

也有了周幽王“烽火戏诸侯”的典故。

公元前800年，古希腊和罗马人也采用了烽火传递信号，18世纪90年代，旗语开始应用于航海。

不论烽火、旗语，都是采用人的眼睛来接收信息，这些可以理解为目视空间光通信。

第一个真正意义上的空间光通信是1880年亚历山大.格拉汉姆.贝尔的光电话实验。

在发明了电话的4年之后，贝尔用太阳光作为光源，并通过透镜将光聚焦在话筒的振动片上，当人对着话筒讲话时，振动片在声波的激励下振动，进而使反射光的强弱随着话音的强弱产生相应变化，从而完成了将声音信息调制到光波上。

载有声音信息的光波经空气传送到接收端，在接收端利用抛物面镜将光波聚焦到光敏电池上，光敏电池将光能转换成电流并送到听筒，就可以听到从发送端传过来的声音了。

就这样，贝尔用光波“背着”声音信息，并且传送了213米。

无线通信其实是电磁波通信，光具有波粒二象性，光也是电磁波的一种。

空间光通信是以光波为信号载体，不需要使用光纤等波导介质，在大气、真空或水下等自由信道进行信息传输的一种无线通信技术。

空间光通信系统通常包括光学天线、发射光端机、信道和接收光端机组成。

光学天线是用于通信激光的发射和接收的光学系统，如果要实现对飞机、卫星等移动平台间的光通信，还要求光学天线具备对移动平台上的通信激光进行捕获、瞄准和跟踪的功能。

发射光端机用于将电信号转换成光信号，完成E-O转换。

FSO技术原理及应用前景随着信息技术的高速发展，通讯方式也越来越多样化。

其中，自由空间光学通讯技术（Free Space Optics）成为了一种备受瞩目的通讯方式。

简称为FSO，其原理和应用前景也备受关注。

一、 FSO技术是什么？FSO通讯技术，又叫无线光传输或激光通讯技术，是指通过自由空间传输光信号，实现两地间的通信。

它是一种与传统的光纤通讯技术不同的无线光学通讯技术，适用于许多环境，包括两座建筑物之间、城市之间、甚至跨越国境的连接。

FSO通讯基于光的传输，因此可以获得非常高速的数据传输速率。

此外，与传统的通讯方式相比，FSO技术不需要电子器件的介入，因此可以省去复杂的电力接口和代码的编写。

这个特点使得FSO在安全和广泛传输领域具有相比其他通讯方式更多的优势。

二、 FSO通讯的原理FSO通讯的核心原理是通过空气传输光，并且基于光的电磁波特性，实现无线的通讯。

FSO系统中，激光发生器通过调制光源来传递数字脉冲信号，这些信号在空气中向接收器传播。

在接收器处，光信号经过解调、放大和重组后被接收，并经过数字解码后转换成电信号，以向用户提供连续的高速数据流。

主要因为空气介质对激光的散射和吸收，因此FSO通讯需要在具有高透明度和干净的环境中进行。

与其它通信网络不同，FSO 不会遭受干扰和破坏，因此它具有很高的可靠性和安全性。

三、 FSO的应用前景由于FSO通讯的特殊优点，该技术在许多领域的应用都逐渐增多。

首先，由于由于FSO的数据传输速率要高于传统的有线互联网连接，它在快速数据传输、视频流和数据文件的传输等场景中都能够发挥更高的作用。

此外，在某些地点，安装光纤等有线通讯技术会比较困难，比如在一些偏远区域或者建筑物之间距离较远的情况下，光纤和其他有线通讯技术的达成将比较困难。

因此，FSO通讯在这些区域扮演着非常重要的角色，可以作为无线光学传输技术的一种替代品。

同时，由于不受限于政府管制和管理，FSO技术通常被用于已经不能使用公共电信体系的地方用于军事通讯、美国空军和陆军等机构的通讯系统等。

自由空间光通信(FSO)技术及应用分析摘要：自由空间光通信技术拥有安装快速和低投资以及保密性好等优点。

文章首先对自由空间光通信进行了阐述，然后分析了自由空间光通信(FSO)技术的优点，最后对自由空间光通信技术的应用与未来发展趋势进行了重点的探究。

关键词：自由空间；光通信；应用1.前言自由空间的光通信技术是一种以激光为主要信息载体的通信技术，按不同的传输介质可以分为大气激光通信和星际激光通信。

由于自由空间光拥有速率高、频带宽、安装方便，还有一定的高度保密性等特点，近年来已经受到了人们的重视，得到了很好的发展。

2.自由空间光通信(FSO)简介FSO技术具有与光纤技术相同的带宽传输能力，能以千兆的速度进行全双工通信且具有成本上的优势。

它的工作原理与光纤通信系统类似，包括光发送、光传输和光接收3个部分，所用的基本技术也就是光电转换。

在点对点传输的情况下，在发送端和接收端之间，必须是互相可视的，两终端之间不能有阻挡。

FSO结合了光纤通信和无线通信各自的优势，具有频带宽的特点。

由于激光具有直线性和窄波束的特点，FSO主要用于点对点视距传输。

与光纤通信不同的是，FSO以大气为媒质，光载波信号通过大气而不是通过光纤来传送。

系统还需要保证收发两点之间，光信号良好的准直稳定。

自由空间光通信系统是以大气作为传输媒质来进行光信号传送。

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。

FSO系统主要由光发送机、光接收机、光学天线（透镜组和滤波片）和大气信道以及捕获、跟踪及瞄准（ATP）子系统组成。

电信号经过调制器调制到由激光器产生的光载波上，再通过光学发射天线对光束整形将光信号发射到大气空间。

光信号经大气信道传输，到达接收端，光学天线将接收到的光信号聚焦至光电探测器并转化成电信号，经放大滤波处理，再解调成原信息。

自动跟踪系统的主要功能是确保两个通信终端的精确定向，完成通信链路的建立。

和其他无线通信相比，它具有不需要频率许可证、带宽高、成本低廉、保密性好，误码率低、链路部署快速、协议透明、抗电磁干扰组网方便灵活等优点。