光无线通信网按照组网的结构来说,可组成点对点、星形(点到多点)、和格形(网状网)三种结构。点到点结构是最简单的网络拓扑,目前已使用的系统多数采用此结构,其原因是大多数系统只是用来连接企业内部的各幢大楼,作为高带宽的专线连接。点到点结构的优点是独立的链路,网络规划简单;其缺点也很多,例如不能低成本有效地进行扩展,光链路没有任何保护,有一个点出故障,链路就中断。所以它不适合电信级系统。星形(点到多点结构)的优点是可以把业务集中到一点(集线器或中心节点)再接入核心网,效率较高、比较经济。缺点是能提供的带宽较少;每条链路仍无冗余保护,可靠性较差;为了在视距内连接尽可能多的大楼,集线器的位置非常关键,集线器的成本一般较高。但有一种点到多点结构实际上是点到点传输,只不过在中心节点集中放置了多个针对不同方向的终端,因此其好处是有专用的带宽、可扩展、能为单个用户提供服务。格形(网状网)结构的主要优点是通过多个网络节点可以提供几乎实时的迂回链路,使服务得到保护,即具有服务恢复或服务冗余度的特点。网状网结构还可以把业务集中到某些特定点,再有效地接入网络,比较符合电信级的要求。其缺点是传输距离短、成本高(每大楼多条链路),网络规划复杂。
3、光无线通信的存在的主要问题及解决方案
尽管光无线通信有许多优点,但也存在以下几点主要问题。
FSO(自由空间光通信)是一种视距宽带通信技术,传输距离与信号质量的矛盾非常突出,当传输超过一定距离时波束就会变宽导致难以被接收点正确接收。目前,在1km以下才能获得最佳的效果和质量,最远只能达到4km。多种因素影响其达不到99.999%的稳定性。为解决这个难题,一般会采用更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。
FSO系统性能最大的问题是大气介质对光信号的衰减,对天气非常敏感是FSO的另一个主要问题。晴天对FSO传输质量的影响最小,而雨、雪和雾的影响较大。据测试,FSO受天气影响的衰减经验值分别为:晴天,5~15dB/km、雨,20~50dB/km、雪,50~150dB/km、雾,50-300dB/km。可见影响最大是雾,这是因为他们中的散射粒子的半径与激光的波长在同一数量级上,而且散射粒子非常集中,从而使光线的传播方向发生偏转,造成空间、角度和时间上的扩展,如图2所示。对于这种大气现象处理的方式,与微波通信中对待雨衰相似。要在系统传输的计算中,为光信号的衰减,留有足够的系统功率余度。以便在出现浓雾最大衰减的情况下,仍能接收到所需的光信号功率。重要的是要获得所在地长期的气象统计资料,能够知道不同等级(能见度)的雾,即不同衰减的大气介质出现的统计规律。如果了解到衰减值大于某一指标出现的概率,就能确定光无线系统为了保证可用性的指标(比如,99.9%),需要容纳多大的大气损耗。而传送的距离为:

图2 光子大气传播示意
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