第四章航天器通信内容之深空光通信概述.pptVIP

* 接入方式各种性能 光纤接入 微波接入 大气F S O 带 宽 Gbps以上 较 低 100Mbps-2.5Gbps 保 密 性 好 较 差 好 传 输 距 离 120公里以上 60公里 4公里 成 本 10-20万美元/公里 2-3万美元/套 2-3万美元/套 建 设 速 度 4-12月 2-3天 2-3天 市 政 许 可 有 无 无 频 率 许 可 无 有 无 便 携 性 困 难 一 般 方 便 维 护 复 杂 一 般 简 便 * 大气光通信的应用 大气光通信可在以下一些范围发挥重要作用： 1、可以作为预防服务中断的光纤通信和微波通信的备份 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、用于近距离高速网的建设以及最后一英里接入 4、用于不宜布线或是布线成本高、施工难度大、经市政部门审批困难的地方 5、在军事设施或其他要害部门需要严格必威体育官网网址的场合 6、用于企业内部网互连和数据传输 * * 军事应用：蓝绿光通信 * 1981年5月，美国在圣地亚哥海域上空，采用530nm的激光束从一架飞行在1.3万米高度的飞机与巡航在300米深度的核潜艇成功的实现无线光通信 。 通过星载激光系统、机载激光系统、陆基反射镜系统还可以实现潜艇与卫星、潜艇与飞机、潜艇与地面指挥所的实时必威体育官网网址通信。 美国当前正在研制的深潜航母就计划采用先进的蓝绿光通信与中微子通信相结合的通信方式。 蓝绿光通信 * 它是一种使用波长介于蓝光与绿光之间的激光，在海水中传输信息的通信方式，是目前较好的一种水下通信手段。 利用450－570nm的激光束在深海里进行通信 波长459 nm的蓝绿光在大气中的透过率是65%，在2000米深度的海水中，其透光程度平均可达90％－95％。 蓝绿激光水下通信 * 基于无线光通信的高清晰数字传输系统 * * 无线光通信系统存在的问题 视距问题 FSO是一种视距宽带通信技术，发射机与接收机之间需要严格的视线传播，当通信设备安装在高楼的顶部时，在风力的作用下建筑物会发生摆动，这样便会影响激光器的对准。由于大楼结构中某些部分的热胀或轻微的地震等原因，有时也会导致发射机和接收机无法对准。 * 无线光通信系统存在的问题 * 天气影响 恶劣的天气情况，会对传播信号产生衰耗。空气中的散射粒子，会使光线在空间、时间和角度上产生偏差。大气中粒子还会吸收激光的能量，衰减信号的发射功率。 无线光通信系统存在的问题 * 因此晴天对传输质量的影响最小，而雨、雪和雾对传输质量的影响则较大。据测试FSO受天气影响的衰减经验值分别为：晴天5-15dB/Km，雨天20-50dB/Km，雪天为50-150dB/Km，雾天为50-300 dB/Km。国外为解决这个问题，一般会采用高功率的激光器二极管，更先进的光学器件和多光束来解决。 　　 无线光通信系统存在的问题 * 影响FSO性能指标的另外两个因素是大风和地震。风力和大气温度的梯度变化会产生气穴，气穴密度的变化将带来光折射率的变化，这会造成光束强度的瞬时突变，即所谓的“闪光”，严重影响FSO的通信传输质量。同时，由于FSO系统的收发设备一般都安装在高楼之上，因此，大风引起的建筑物的晃动或地震也会造成光路的偏移，目前已有“偏光法”和“动态跟踪法”两种手段可以解决这一问题。 无线光通信系统存在的问题 * 空中障碍物 小鸟或冰雹、雨雪可以阻断链路产生毫秒级的中断。城市内，由于建筑物的阻隔、晃动也会影响两个点之间的激光对准。 无线光通信系统存在的问题 * 传输距离 传输距离与信号质量的矛盾非常突出，传输距离越大，光束就会越宽，接收的光信号质量越差。 安全问题 激光的安全问题必须考虑。发射功率必须限制在保证眼睛安全的功率范围内。 FSO发展趋势 * FSO技术原理比较简单，关键的问题是如何提高传输的可靠性，使其尽量达到电信运营商的要求。所以现在的研究方向是大多是提高可靠性，然后提高传输距离与速率。 大致有以下一些方面。 发射、接收的瞄准的研究 减小大气对通信的影响 传输速率的提高 * 研究发展趋势一 发射、接收的瞄准的研究 在大风中或因地震引起大楼的摆动，发射机发送的光信号对不准接收机，产生的误差大，甚至通信无法实现。目前的研究方向在于提高激光的瞄准，怎样利用非机械装置来实现精确的对准和快速瞄准；在接收机方面，散射光线也带有信息，接收散射光线越多，接收