自由空间光通信(FSO)简述-文档资料

1、光网络产品课程开发室光网络产品课程开发室1SpaceLink-系统概述2第第1课课 主要课题主要课题l自由空间光传输自由空间光传输(FSO)系统概述系统概述 l场地选择和系统安装选项场地选择和系统安装选项 l安装步骤安装步骤 l校准步骤校准步骤 liManager Flight2000 软件软件 l系统维护系统维护 l系统故障排除和诊断系统故障排除和诊断 l课程总结课程总结 3自由空间光传输自由空间光传输 l自由空间光（自由空间光（FSO）传输是数字信号沿光束通过自由空间）传输是数字信号沿光束通过自由空间传输的过程传输的过程 。光纤电话光纤电话 光纤电话光纤电话 1880年由年由A.G.贝尔提

2、出贝尔提出 4FSO的是与否的是与否 lFSO是一种免授权技术，其部署方便迅速，成本效益高 。lFSO是单层结构： l协议和带宽透明，可以替代光缆或射频光谱。 lFSO是网络管理员当前或未来部署计划的加速器，是提高服务速度 的一次机会。 lFSO借助激光传输，载送光波带宽通过大气层，是可靠灵活的网络 “间隙”填充体，也是最后一哩的访问工具。 lFSO不是： l一种新的访问体系结构或拓扑结构； l一种新的路由、交换或城域光纤网络策略。 5SpaceLink系统系统FlightManagerFMG PA/2FlightManagerFMG PA/28Flight ManagerFMG LDXFli

3、ght ManagerFMG HDX6系统输入和输出系统输入和输出远距离继电器（切断电源）MM （50或62.5）光纤跳接线1310 nm GBIC- w/SC 连接器850 Nm GBIC- w/SC 连接器TX 和RX 数据输入SC 连接器-14至-8 输入电源接到连接头的12-18伏直流电源90-240伏交流电源商业电源电路接到集线器/交换器的Cat 5/6MM （50 或 62.5）或SM 光纤跳接线连接头标准安装直流电源FlightManager商业电源电极OMI 输入/输出SC 连接器路由器或交换器UPS7SpaceLink系统的优点系统的优点 l成本低于陆基方式成本低于陆基方式

4、l部署快速部署快速 l与管理机构无关与管理机构无关 ( (无需授权无需授权) ) l带宽高带宽高 l协议透明协议透明 l安装开支一劳永逸安装开支一劳永逸 l可靠性高和移动性强可靠性高和移动性强 8开放式系统互联开放式系统互联 (OSI) 层次模型层次模型 物理层数据链接网络传输会晤演示应用9障碍区的点到点连接障碍区的点到点连接 l障碍区的点到点连接障碍区的点到点连接 10典型的典型的 SpaceLink系统系统拓扑结构拓扑结构 网状网状点点到到点点多点多点点点到到点点点点点点刺状环路刺状环路11SpaceLink传送传送 位置位置 1 位置位置 2In OutRJ 45In OutRJ 45T

5、X和和RX光纤电缆光纤电缆IR 连接头连接头IR 连接头连接头可选信号变换器可选信号变换器交换器、网络集线器或路由器交换器、网络集线器或路由器TX 和和RX光纤电缆光纤电缆12特点特点 l传输保密性高传输保密性高l高带宽和超高带宽高带宽和超高带宽(目前为目前为1.5 Mbps 2.5 Gbps) l网络管理能力网络管理能力协议透明：协议透明： l以太网、令牌环、以太网、令牌环、FDDI、快速以太网、千兆位以太网；、快速以太网、千兆位以太网； lATM/ SDH 网络连接；网络连接；lT1/E1连接连接 (单路单路/多路多路T1/E1)13通信链路边际极限通信链路边际极限接收器接收器动态范围动态

6、范围固定损耗固定损耗+10+5-5-10-15-20-25-30-35-40-45发送器输出发送器输出BER = 1 x 10-10接收器下限-50接收器过载接收器过载 （饱和）（饱和）BER衰减1 mW = 0 dBm0-55-60+15-45 dBm+7 dBm-11 dBm-45 dBmdBmmW0.11x10-31x10-411x10-631.6系统边际系统边际Tx 电平减去减去固定系统损耗 减去减去最低Rx电平1x10-50.01 固定系统损耗固定系统损耗10+3 dBm34 dB48 dB4 dB动态范围动态范围总总 TX/RX 动态范围动态范围14系统变量和功率损耗系统变量和功率

7、损耗+10+5-5-10-15-20-25-30-35-40-45发送器输出发送器输出接收器下限-500-55-60+15-45 dBm+7 dBmdBmmW11x10-631.61x10-510几何损耗几何损耗衰减边际极限衰减边际极限（用于克服雾、薄雾等影响的额外功率）随随能见度能见度变化变化（气候，随时间变化） -20 dBm 固定系统损耗+3 dBm随随距离距离变化变化 23 dB25 dB4 dB 衰减衰减 边际极限边际极限是影响系统性能 的关键因素 （光束发散、 渐晕、视差等）15SpaceLink光传送方案光传送方案 lFlight2000网络管理网络管理lOptiX SpaceL

8、ink400-155/1000lOptiX SpaceLink400-155/4000lOptiX SpaceLink400-622/1000lOptiX SpaceLink400-GE/1000传送系统传送系统16SpaceLink连接头连接头 17SpaceLink多光束发送器的设计多光束发送器的设计 四片80mm接收透镜 四片30mm发送透镜 弯曲形透镜防结冻装置 内置望远镜 万向接头 罩壳 18多光束发送器的设计多光束发送器的设计 冗余信号 空间分流发送器 数字信号 134数据分路器 数据输入 发送器输出 O/EE/O（SpaceLink的设计中未使用任何光学放大器。） 激光器 衬片

9、透镜 21342克服断续性实物障碍克服断续性实物障碍( (飞鸟飞鸟) )、闪、闪烁、雨雪，烁、雨雪，保证保证 安全安全 运行运行* * 。19光束发散和投射模式光束发散和投射模式 100 米米光束光束发散发散 束宽束宽500米米 束宽束宽1000米米 束宽束宽2000米米 2毫弧度毫弧度 1 m2 m4 m3毫弧度毫弧度 1.5 m3 m6 m6毫弧度毫弧度 3 m6 m12 m20同步多束激光同步多束激光 - 6.0 dB- 3.0 dB- 1.2 dB20002000米时的米时的2mr2mr投射模式投射模式 （按比例）发散角发散角 = 2 毫弧度毫弧度- 6.0 dB- 3.0 dB- 1

10、.2 dB3.79 米4 4根平行光束根平行光束 15 cm21 cm15 cm21 cm21FlightNavigatorFlightNavigator计算器计算器 结果结果免责声明免责声明/使用条款使用条款计算并评估其有效性计算并评估其有效性地点：美国亚利森那州地点：美国亚利森那州菲尼克斯市空港国际机场菲尼克斯市空港国际机场距离距离= 800米米 光谱光谱 52/2000100 %光谱 52/4000100 %光谱 155/100099.9735 %光谱 155/200099.9782 %光谱 155/400099.9787 %光谱 622/100099.9739 %光谱 1.25G/10

11、0099.9678 %光谱 2.5G/100099.948 %这些结果产生于 9/30/2002 4:32:09 PM （美国西部标准时间）。22关键性的安装规划事项关键性的安装规划事项 l光学连接障碍的潜在来源光学连接障碍的潜在来源 - 物理性的损害物理性的损害 - 气候性的损害气候性的损害 -室内外辐射效应和大气紊动干扰室内外辐射效应和大气紊动干扰 l室内室内/室外室外 l安装位置安装位置 l安装选择安装选择 l网络光纤铺设长度网络光纤铺设长度 lFlight200023SpaceLink 系统的保密性系统的保密性 24SpaceLink系统的保密性系统的保密性 侵权接收器实物位置必然位于

12、圆形光束圈内其它必要条件相同的视场相同的接收器波长相同的数据传输速率没有明显的实物证据，光束就不能被窃听或反射25安全注意事项安全注意事项 l电气电气 l高度高度 l屋面穿透屋面穿透 l激光激光 26激光安全规范激光安全规范 我们为什么要制定激光安全规范： l对不可见光没有对不可见光没有“亮光亮光”反应。反应。 l850 nm的激光束聚焦在没有痛觉的视网膜极小区间。的激光束聚焦在没有痛觉的视网膜极小区间。 l1550激光器发送功率比激光器发送功率比 850激光器大激光器大20dB左右，能产生有感左右，能产生有感的眼部不适。的眼部不适。 各项标准对FSO制造商的意义： l所有所有FSO系统制造商均受到同一功率极限的制约。系统制造商均受到同一功率极限的制约。 27激光安全性分级激光安全性分级 国际相关标准为IEC60825-1，美国的对等机构CDRH（器械和辐射卫生中心）目前正处在采纳IEC规范的过程中。 1类类 在可以预见