自由光通信技術(shù)簡介

　　自由空間光通信是以激光作為信息載體，不需要任何有線信道為傳輸媒介的通信方式，可用于空間及地面間通信。其傳輸特點是光束以直線傳播。

　　一項名為“1999科技預(yù)測”的報告稱，互聯(lián)網(wǎng)上的信息流量每100天就要翻一倍。另悉,英國電信監(jiān)管局日前最新公布數(shù)字顯示，目前英國每4秒鐘就售出一部移動電話機(jī),由此不難窺見移動電話用戶市場也正在以迅猛勢頭發(fā)展起來。隨著通信信息量的增大,網(wǎng)絡(luò)愈發(fā)顯得擁擠了。因此,網(wǎng)絡(luò)帶寬資源匱乏成了當(dāng)今人們談?wù)摰慕裹c。用什么方法能擴(kuò)充通信流量呢？目前最主要的通信傳輸手段有微波、光纖等。

　　微波通信與有線通信相比，可節(jié)省大量有色金屬，并易于跨越復(fù)雜地形�！般灐毕到y(tǒng)便是基于微波的個人通信系統(tǒng)，但相對于光纖通信系統(tǒng)，微波通信的線路容量又比較小。光纖通信雖然有大通信容量的優(yōu)勢，但需要鋪設(shè)光纜。怎樣將二者的優(yōu)勢進(jìn)行完美的結(jié)合呢？自由空間光通信技術(shù)由此應(yīng)運(yùn)而生。

　　自由光通信綜合了微波通信和光纖通信的優(yōu)點

　　微波通信是本世紀(jì)50年代開始實際應(yīng)用的一種先進(jìn)通信技術(shù)。由于它建設(shè)速度快，質(zhì)量穩(wěn)定，通信可靠，維護(hù)方便，費(fèi)用相對較低，與有線通信相比可節(jié)省大量有色金屬并易于跨越復(fù)雜地形等特點，目前已迅速發(fā)展成為現(xiàn)代化通信的一種重要傳輸手段。微波通信可以較靈活地組成點、線結(jié)合的通信網(wǎng)，使一些海島、山區(qū)、農(nóng)村的用戶較方便地利用干線進(jìn)行信息交換。但與光纖通信相比，其最大的缺點就是頻帶窄，碼率低。

　　光纖通信系統(tǒng)的線路容量比微波系統(tǒng)大，不易受外界干擾，但其缺陷是必須有安裝光纜用的公用通道，當(dāng)遇到惡劣地形條件時，這種要求會給施工帶來很大的困難，而且建設(shè)周期長，費(fèi)用高。

　　自由光通信結(jié)合了光纖通信與微波通信的優(yōu)點，既具有大通信容量的優(yōu)點,但又不需要鋪設(shè)光纖,自由光通信在空間中傳播要受到天氣的影響，而在太空中傳播則不存在這個問題，可以認(rèn)為太空是自由光通信充分展示其優(yōu)勢和魅力的舞臺。

　　“銥”系統(tǒng)體系的提出為我們勾畫出了依靠衛(wèi)星通信系統(tǒng)就可讓人們享受到聯(lián)絡(luò)全球的個人通信服務(wù)的美妙前景。而“銥”系統(tǒng)是基于微波的個人全球通信系統(tǒng)。目前地面上以光纖為基礎(chǔ)的“信息高速公路”通信系統(tǒng)的帶寬比較寬。而衛(wèi)星之間無法鋪設(shè)光纖，目前只能以微波進(jìn)行通信。微波的物理特性決定了它不可能達(dá)到像地面的光纖通信一樣的帶寬。這樣就造成地面的通信“通道”比較寬，而上天之后的“通道”比較窄，地面與衛(wèi)星聯(lián)通時就出現(xiàn)了瓶頸。因此，如何拓寬星間鏈路是解決問題的關(guān)鍵。

　　一種解決方法是多發(fā)射衛(wèi)星，然而空間資源有限，發(fā)射衛(wèi)星要受到一定的限制。衛(wèi)星間又不可能用光纜連接，必須是無線通信。所以發(fā)展自由光通信成了當(dāng)務(wù)之急。

　　衛(wèi)星間通信——激光和微波孰優(yōu)孰劣

　　早在80年代末衛(wèi)星間使用激光或微波通信就開始了大辯論。支持衛(wèi)星間使用激光通信的一派根據(jù)光學(xué)基本原理充分闡述衛(wèi)星光通信高碼率、大通信容量的優(yōu)點，而反對者則強(qiáng)調(diào)微波通信的可靠性。光通信之所以能達(dá)到高碼率大通信容量，關(guān)鍵原因在于其狹窄的發(fā)射光束（約十到幾十微弧度），而這又是接收端捕捉發(fā)射光束的困難之處。因此瞄準(zhǔn)、捕捉、跟蹤（Pointing．Acquisition．Tracking）即PAT技術(shù)就成了衛(wèi)星光通信首先要解決的問題。隨著各種解決PAT技術(shù)方案的提出，在1993年,衛(wèi)星通信兩派專家達(dá)成共識，衛(wèi)星間大容量通信的矛盾只能是通過發(fā)展衛(wèi)星光通信來解決。

　　將“光纖”鋪到天上去