無線激光通信是指利用激光束作為信道在空間(陸地或外太空)直接進行語音、數(shù)據(jù)、圖像信息雙向傳送的一種技術(shù)，又稱為“自由空間激光通信",“無纖激光通信”或“無線激光網(wǎng)絡(luò)”。無線激光通信以激光作為信息載體，不使用光纖等有線信道的傳輸介質(zhì)，屬于新型應用技術(shù)，早期的研究應用主要是在軍用和航天上,隨著技術(shù)的發(fā)展，近年來逐漸應用于商用的地面通信，技術(shù)也在逐步完善。
不久前，美國國家航空航天局宣布，該機構(gòu)利用新型激光通信裝置成功從國際空間站向地球傳送高清晰度視頻，這段175兆比特的視頻名為“你好，世界”，僅用3.5秒就完成傳送，數(shù)據(jù)傳輸速率達到目前通用的太空通信方式——無線電波通信的10倍到1000倍。
激光無線通信技術(shù)源于“烽火臺”
我國光通信與光網(wǎng)絡(luò)專家、華中科技大學劉德明教授接受記者采訪時表示，此次美國國家航空航天局采用的是一種光無線通信技術(shù)。光無線通信并不神秘，其歷史可以追溯到中國的遠古時期的“烽火臺”，人們利用在山頭上一站一站接力點燃“烽火”的方式，將千里之外的邊關(guān)戰(zhàn)事信息傳至內(nèi)地。二十世紀六十年代激光發(fā)明之后，人們開始研究利用激光來進行光無線通信。
據(jù)介紹，光無線通信是光通信的兩種方式之一，光通信的另一種方式是人們熟知的光纖通信。與傳統(tǒng)的以電波作為載波的電通信不同，光通信是以光波作為載波的一種通信方式，也就是將數(shù)據(jù)信號調(diào)制到光載波上進行傳輸。由于數(shù)據(jù)傳輸速率與通信的載波頻率成正比，而光波的頻率是常規(guī)電波的數(shù)千倍，所以光通信的數(shù)據(jù)傳輸速率可以是電通信的數(shù)千倍。因此，對于高清晰度視頻傳輸這樣的業(yè)務應用，光通信無疑具有十分顯著的優(yōu)越性，例如，美國這段175兆比特的視頻僅用3.5秒就完成傳送，若采用傳統(tǒng)下行鏈路方式，則需要10多分鐘時間。
劉德明說：“此次美國國家航空航天局的新型激光通信實驗，就是在三個方面取得了重要技術(shù)突破：一是空地激光通信的距離達到了400公里;二是解決了高速運動的空間站(時速約2.8萬公里)與地面接收站之間的激光束的高精度瞄準、跟蹤和定位;三是在減小激光通信系統(tǒng)的體積、重量和能耗方面取得重大進展。”
據(jù)介紹，我國在光無線通信與國外先進水平的差距并不大。例如，我國已經(jīng)實現(xiàn)了地面激光水平傳輸距離10公里，這與美國空地激光通信400公里技術(shù)相當，因為空地垂直傳輸大氣層也就是10公里左右，另外的390公里基本上可以看成為太空傳輸，衰耗很小。不過我國在光無線通信系統(tǒng)的高精度瞄準、跟蹤和定位方面的研究水平和美國尚有差距。
光無線通信在地面上應用會受阻
雖然光無線通信在太空中可以暢通無阻，但在日常生活中，卻并不常見。
劉德明表示，這是因為太空中沒有空氣，呈近乎“真空”狀態(tài)，導致光在太空中幾乎不衰減，其傳輸距離可以達到幾千公里甚至幾萬公里。但在地面，無線通信的信號通道是大氣空間，而光的大氣衰減很大，且受環(huán)境影響極為嚴重，所以地面上的應用受到很大制約。
劉德明說：“例如，在晴朗天氣里，光的傳輸距離可以達到數(shù)十公里，而在霧霾天氣，光的傳輸距離大概幾米。另外，大氣空間對于光無線通信的信號傳輸性能也有很大影響，致使數(shù)據(jù)傳輸速率只能達到幾十到幾百兆比特，無法與光纖通信相比擬。在一些無法鋪設(shè)通信光纜的特殊應用場合，例如海島之間的通信、城市大樓之間的通信、野外應急通信等，光無線通信倒是可以起到光纖通信所無法替代的作用。”
光無線通信將來或可應用于互聯(lián)網(wǎng)
光無線通信在未來會有哪些應用呢?
劉德明表示，光無線通信技術(shù)在下一代互聯(lián)網(wǎng)或者未來互聯(lián)網(wǎng)中也可以發(fā)展一些重要應用。例如短距離光無線通信接入網(wǎng)技術(shù)，在提升無線通信接入速率方面與現(xiàn)有的3G/4G比較，具有顯著優(yōu)越性。此外，光無線通信是真正的“綠色通信”技術(shù)，非常符合人們追求健康生態(tài)環(huán)境的理念，如果能夠解決一些關(guān)鍵的制約技術(shù)問題，相信能夠發(fā)掘更多的典型應用。
成都信息工程學院王天寶教授介紹，美國國家航空航天局目前正在利用光無線通信技術(shù)，開發(fā)一套新型激光太空通信系統(tǒng)，以此來實現(xiàn)“太空—地球”遠距、大數(shù)據(jù)通信。美國研究的這一套系統(tǒng)的主要部件包括激光器、望遠鏡、光學系統(tǒng)、探測器組合以及信號處理線路。一旦建立激光太空互聯(lián)網(wǎng)，人類或?qū)㈤_啟至月球的快速可靠的數(shù)據(jù)連接網(wǎng)絡(luò)，甚至還可以連接至火星和更遙遠的星球。將來在太空生活的人們，將可以利用激光太空通信系統(tǒng)與地球上的家人、朋友進行高清晰視頻聊天等。
有了激光無線通信技術(shù)為人類探索太空提供了更多有利的條件，想象以下人類可以和太空互聯(lián)，能了解到其他星球的情況是不是很令人期待!
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