无线光通信在电力系统中应用的分析

2022-09-11

1 无线光通信的特点

无线光通信是一种视距传输技术, 其基础是电-光和光-电的转换, 可以实现数据、影像和等的传输, 以大气作为媒质。实际上激光出现后最先研制的就是无线光通信系统。无线光通信的优点是传输距离远、信道容量大、发射天线小、保密性好以及抗电磁干扰等。除此以外, 无线光通信不需要许可执照, 不需要铺设电缆, 不需要挖沟, 不需要租用线路, 不需要频谱规划, 建设周期短, 对环境没有影响。宽带无线光通信的电子频谱位于极高的光频段, 不存在微波等电磁干扰。无线光通信因为这些优点, 越来越受到关注。

2 无线光通信在电力通信网中的优越性

无线光通信是一种物美价廉的通信技术, 它正在逐渐吸引电信运营商, 在电力通信网服务中不断地突显其优越性。

无线光通信自身的特点决定了在一定的环境下, 它可以最大发挥自身优势, 比如可以用于不便铺设光纤的地方和不适宜使用微波的地方;又由于光纤成本过高, 用户无法在短期内实现光纤接入, 而他们却渴望享受宽带接入带来的便利, 结合我国现阶段宽带网络的实际情况——许多企业和机构都不具备光纤线路, 但又需要较高速率, 无线光通信不失为一种解决“最后一公里”瓶颈问题的有效途径。虽然DSL、LMDS和以太网是目前电力通信网宽带接入的主流方式, 但和无线光通信相比, 它们建设成本要高、建设周期要长, 所提供的带宽更是远远不及无线光通信。对于有线运营商, 无线光通信可以在城域光网之外提供高带宽连接, 而其成本只有地下埋设光缆的五分之一, 而且不需要等6个月才能拿到施工许可证。在目前这个竞争激烈的环境中, 无线光通信无疑为电信运营商以较低的成本加速网络部署, 提高“服务速度”并降低网络操作费用提供了可能。

无线光通信在电力通信网中实现了光纤到桌面, 完成语音、数据、图像的高速传输, 拉动了声讯服务业和互动影视传播, 实现了“三网融合”, 有利于电子政务、电子商务、远程教育及远程医疗的发展, 并产生了巨大的效益。可见, 无线光通信技术在电路通信网中有广泛应用前景和巨大市场潜力。

3 无线光通信在电力通信网中的关键技术

在电力通信系统中, 由于大量无线光通信信道的不可预测性, 以及电力通信网中网络结构变化、对宽带高速率通信的要求和不同异构网络之间的无缝互联等对无线光通信关键技术提出了很高的要求。

(1) MIMO技术:目前MIMO技术领域的一个研究热点就是空时编码, 具有广泛的应用价值。常见的编码方法主要有空时分组码、空时格码和BLAST码。该技术本质是一种基于空域和时域联合分集的通信信号处理方法, 有效提高无线光通信的容量。

(2) 信道和信源编码技术:信道编码技术是电力通信系统抗多径衰落的重要方法。在无线光通信系统中, 采用了卷积码和Turbo码等信道编码技术。无线光通信中信源编码包含语音编码和图像编码。为了提高系统容量无线光通信采用基于波形和参数编码的混合编码方法, 随着参数编码技术的提高, 有可能采用纯参数编码的声码器来实现语音编码。

(3) OFDM技术:OFDM是一种多载波调制技术, 其将信道分成若干正交子信道, 将高速数据信号转换成并行的低速数据流, 调制在每个子信道上进行传输。这种调制传输技术的优点在于:一方面可以提高信号的传输速率, 另一方面又可以减少无线光通信系统信道所带来的符号间干扰 (ISI) ;同时, 由于每个子载波都保持正交, 所以也避免了子信道之间的相互干扰 (ICI) 。

(4) 迭代接收技术:迭代技术极大的提高接收系统的可靠性。迭代接收是指在接收端通过多次循环迭代使得接收机的检测和解码性能达到最佳。一般而言, 前一次迭代的结果总是作为本次迭代的部分输入, 而且迭代次数越多, 接收机的解码性能越好, 但系统复杂度也相应增加, 因此在实际实现时要在性能和复杂度之间进行折衷。

4 无线光通信在电力通信网中的应用

目前, 近距离固定点间的无线光通信已经在电力通信网实际中得到了应用, 具体如下。

(1) 无线光通信在电力通信网局域网连接中的应用。在电力通信网的网络中, 在新建的大楼和原有的大楼之间的局域网中无线光通信均得到了应用。由于无线光通信设备配备有标准的RJ45接口或光接口, 对协议是透明的, 因此非常方便地完成电力通信网局域网的连接。

(2) 无线光通信在电力通信网城域网及边缘网中的应用。电力通信网城域网的建设可谓日新月异, 通信带宽可达10Gbit/s, 已基本上能够满足数据通信的需求。但随着城市的发展, 以往的效区也在逐渐被纳入城市之中来, 因此如何高效、低成本地对电力通信网城域网进行扩展及迅速占领新市场, 已成为各大电信运营商十分关注的问题。

(3) 无线光通信在电力通信网最后一公里接入的应用。随着对Internet需求不断地增长, 电力通信网要求以宽带的方式加入Internet。虽然宽带接入的方式有很多, 如A D S L、I S D N、F T T B+L A N等, 但由于受各种因互的限制, 例如公路开挖, 第三地区无法使用微波等, 现有的接入方式在解决宽带接入方面均有所不足, 因此无线光通信就成了一种可知地的解决方案。

(4) 对于新兴的电信网络运营商, 快速组建电信网络的应用。无线光通信网络可以帮助其快速组建本地网, 以较少的资金、人力和时间完成城域网建设;对于传统的电信网络运营商来讲, 无线光通信网络系统可以作为其光缆传输系统的补充, 用于不便铺设光缆的区域。无线光通信网络系统可以实现先组网再销售的商业模式。

5 展望

无线光通信技术正以低成本的快速部署能力进入众人的视线, 在城域或局域网中, 这种技术成为了光纤网络的有益补充, 开始得到广泛应用, 也孕育了巨大商机。无线的网络空间可以自由驰骋, 无线光通信技术提供了理想的畅想空间, 而这一技术也在不断探索、研究中前行发展, 以期待未来应用新的突破。

摘要：无线光通信又称自由空间光通信 (FSO, Free Space Optical communication) , 以大气为信道的宽带激光通信方式, 在当今的电力系统的通信网络中发挥了重要作用。本文主要介绍无线光通信在电力通信网中的优越性、关键技术, 应用, 并且对这一技术在电力系统中的应用前景进行了展望。

关键词：无线光通信,电力系统,应用