无线光纤介绍

事实上，近年来FSO在技术方面已经有了较大的突破。对于大气衰减、稳定性等问题，目前业界可通过以下几种方式进行解决:

无线光纤选用适合的波长

对基于FSO的系统来说，最常用的光学波长是近红外光谱中的850纳米(nm)。在这个频率上，有足够的能量将电流信号高效地转换成光信号。除了具有快速调制能力之外，高能量密度对获得高指向性同样有帮助。接收器负责将高容量的调制光信号高效率地转换成电子信号。

除此之外，还有一些基于FSO的系统使用1500纳米的波长，可以支持更大的系统功率，但只有在通信距离超过1000米的情况下，才能显示出优势。 最近，人们倾向于开发能在近红外光谱之外工作的FSO系统，例如2.2微米左右的中红外光谱，甚至包括量子级联激光(约10微米)。然而，不管使用的是什么波长，在雨雪等天气中(具有较大的悬浮物颗粒)，所有基于FSO的系统都具有类似的表现。在大雾天气，长波系统更有优势，因为它受大气衰减的影响较小。图1展示了FSO在不同波长和能见度下的衰减曲线。

使用自动功率控制和定位跟踪技术提高稳定性

为了开发面向未来的基于FSO的系统，使其具有更高的可用性和在线时间，需要采取全新的方式。例如，为无线光纤系统配备自动功率控制(automatic power control，APC)和自动跟踪特性。APC允许产品的发射功率自动调节，使接收器永远不会出现过度调变的情况。其优点在于，用户可以使用功率更高的发射器，保证无线光纤系统能在雾天使用。在附表展示的例子中，2个基于FSO的系统相距500米部署。其中，系统A的发射功率是1 mW，且不具备自动功率控制特性;系统B则集成了自动功率控制特性。在这种情况下，系统B的优势是显而易见的。由于系统A只能在1 mW的功率下工作，所以在天气晴朗的时候可能出现过度调变的情况。相反，系统B能控制功率，一旦因为天气原因造成能见度低，它有超过15dB的附加功率可供利用。

在无线光纤系统中，发射器和接收器的镜头设计必须在以下几个方面取得平衡：大光圈(接收器大光圈有助于获得较大的光线入射)、较短的焦距(由设备的体积决定)以及更容易的调节功能。相应地，在商业应用中，人们采取各种不同的方式来取得这种平衡。

一方面，有些基于FSO的系统使用的是Fresnel(菲涅尔)镜头，它的特点是具有一个较大的接收角和镜面，但缺点在于直射光的高入射会显著影响接收器的敏感性; 另一方面，有些基于FSO的系统采用多镜头设计，它们的累积光学信号能显著增强发射质量，但是，这种系统的低发射和接收角(1～5 mrad)对调节和系统稳定性提出了更高的要求，尤其是用于超出2000米的远距离通信时。考虑到这个原因，一些FSO产品的领先厂商(如LightPointe)进行了一项意义深远的技术革新，即“自动跟踪”，采用可以在x和y轴上移动的万向支架，可以主动调整接收器，在任何情况下都能处在一个理想的位置上。对FSO系统进行控制的软件能够补偿1ms～10ms内的大气波动，并能在极短的1～10s内完成补偿。

无线光纤无线光纤的行业应用

一般来说，凡是需要高带宽连接而又无法敷设光缆/电缆的情况下，均可使用 FSO技术。它的优点包括：

◆ 低成本——安装简便，不需预先估计线路成本; ◆ 不需施工许可证;

◆ 无干扰;

◆ 高带宽—从100Mbps 到2.5Gbps;

◆ 灵活(容易缩放);

◆ 适用于任何环境(不依赖某种协议)。

只有网络连接得到充分的扩展，延伸到足够广泛的客户群体时，信息产业令人激动的各种可能性才会成为现实。通过结合无线光纤与光纤技术，网络能够迅速地建立起来，并为渴望高带宽的最终用户提供价格合理、易于扩展的连接。

无线光纤什么是无线光纤技术(FSO)"para" label-module="para">

FSO技术利用小功率的红外激光束为载体在位于楼顶或窗外的收发器间传输数据，红外波段比微波波段更小，更加灵活和方便。FSO系统的工作频段在300GHz以上，该频段的应用在全球不受管制，而且可以免费使用。FSO产品目前最高速率可达2.5G，最远可传送4km。

FSO（Free Space Optical自由空间光通信系统，简称“无线光通信”，又称无线光纤或者是虚拟光纤）系统，

是利用激光作为载体传输数据，提供无线高速点对点或点对多点通信的一种方式，其传播介质不是光纤而是空气，因此FSO也称之为“虚拟光纤”通信。FSO系统可传输数据、视频、语音等的信息，具有抗干扰能力强、极高的带宽、安装简便快捷、安全及成本低的特点。它同光纤通信一样可以构建高质量的通信系统，可广泛应用于军事保密通信、城域网路由保护和接入、基站连接等。

无线光纤---FSO系统特点 性能卓越：

频带宽，速率高，容量大。

快速部署：

FSO可以远设郊外、翻山越岭、在江河湖海上进行通信，可完成地对空、空对空等多种光纤通信无法完成的通信任务。系统架设方便，施工简便。

低成本应用：

激光技术的进步已经使耐用可靠的器件成本降低，在不损失性能的情况下降低了FSO设备的造价，为用户带来实惠。

支持任何一种协议传输：通信协议透明，任意传输协议均易叠加上去，对语音、数据、图像等业务可透明传送，适用于任何一种通信协议。

无需频谱许可证：不受频谱管制的束缚，因为无线光通信其设备间无信号的相互干扰，故无需像无线电通信（如微波、LMDS）那样申请频率许可证。

保密性好：

FSO的波束很窄，定向性非常好，并且用户到集线器之间的链路通常是加密的，形成通信链路后很难发现，安全保密性较强。适用于军队保密通信系统及商业商务保密通信系统。

体积较小：

机载、舰载、卫星承载均十分理想。若使FSO与定位系统和激光跟踪系统相结合，有望实现“动中通”。

满足短距离和长距离应用符合眼部安全标准

应用领域:

军事通信的部署：符合军事战争对通信设备的要求，设备轻巧、灵活、便携，架设与使用方便。

局域网的扩展：可用于扩展已有的城域网或连到新网络，这些链路通常不到达最终用户，而是为网络核心服务。

企业应用：FSO的灵活性使它可以应用于许多企业和学校，例如企业LAN到LAN的连接及校园网的连接。

作为光纤的补充：目前大多数电信运营商都采用两条光纤连接来保证所构建的商业应用网的安全。现在，运营商无需部署两条光纤链路，可以选择FSO系统作为备份光纤的冗余链路，以节省投资。

接入应用：FSO也可用在接入网中，例如吉比特以太网接入。业务提供商可以使用FSO去旁路本地环路系统，或当作LMDS或蜂窝网的回程链路。

DWDM业务：想要构建属于自己的光纤网络的独立运营商，可以结合使用WDM与FSO来完成部分链路的传输，以节省光纤租赁费用。

军用、民用，陆地、海洋、太空，均十分便利。

FSO与RF无线电系统备份

FSO与RF无线电有着不同的系统特点，高频无线电雨衰较为严重而穿透浓雾的能力较强，FSO系统与RF系统正相反。因此，将两种设备互为备份，可以很好地解决由恶劣气候对无线通信系统带来的影响。

无线光纤无线光纤的质疑

◆ FSO 的可用性和网络在线时间比较差;

◆ FSO技术对于天气比较依赖，如大气的分子吸收、折射率会造成射束偏转;

◆ 因为大气分子和悬浮颗粒会发生散射(不适用于雾、雨、雪天气);

◆ 飞鸟、吊塔或者其他高空障碍物会造成射束中断

室内无线通信技术原理与工程实践目录目录第1章概论1

1.1无线通信室内覆盖方案的技术要素1

1.1.1信源种类1

1.1.2信源属性2

1.1.3传输介质3

1.1.4天线布局4

1.1.5典型场景下的方案选择6

1.2典型室内信号分布系统7

1.2.1室内电缆分布系统7

1.2.2室内光纤（光电混合）分布系统10

1.3无线通信室内覆盖的发展趋势11

1.3.1共建共享11

1.3.2无线光纤分布系统12

1.3.3室内外协同通信13

本章参考文献13

第2章无线通信理论基础14

2.1无线通信频谱分配14

2.1.1无线电频谱简介14

2.1.2陆地公众移动通信可用频谱分配15

2.2室内环境的电磁传播18

2.2.1无线通信环境和传播信道19

2.2.2室外信号向室内的电磁传播20

2.2.3室内电磁传播的经验模型29

2.2.4室内电磁传播的确定性模型35

2.2.5室内电磁传播的影响因素39

2.2.6室内信号向室外的电磁传播43

2.2.7特定空间的电磁传播44

2.2.8沿泄漏电缆的电磁传播46

2.3室内可见光通信48

本章参考文献49

第3章无线通信技术体制53

3.1无线通信组网基础技术53

3.1.1小区与大区53

3.1.2双工技术55

3.1.3复用技术57

3.1.4多址技术59

3.2GSM系统基本原理61

3.2.1GSM系统网络结构61

3.2.2GSM帧结构和信道61

3.3TDSCDMA系统基本原理64

3.3.1TDSCDMA网络结构64

3.3.2TDSCDMA帧结构与物理信道65

3.4WCDMA系统基本原理68

3.4.1WCDMA网络结构68

3.4.2WCDMA信道69

3.5cdma2000 1x系统基本原理70

3.5.1cdma2000 1x网络结构71

3.5.2cdma2000 1x物理信道71

3.6cdma2000 1x EVDO系统基本原理72

3.6.1cdma2000 1x EVDO网络结构72

3.6.2EVDO物理信道73

3.7LTE系统基本原理74

3.7.1LTE网络结构74

3.7.2LTE帧结构和物理信道76

3.7.3LTE系统的吞吐量分析80

3.8WLAN基本原理83

3.8.1WLAN的网络结构83

3.8.2WLAN技术原理与参数84

3.9CMMB基本原理85

3.9.1CMMB网络结构85

3.9.2CMMB信道85

3.10CATV基本原理86

本章参考文献87

第4章无线通信中的噪声与干扰88

4.1无线通信中的噪声88

4.1.1噪声的分类88

4.1.2噪声系数91

4.1.3接收机灵敏度93

4.2无线通信中的干扰95

4.2.1与收/发信机性能指标有关的干扰95

4.2.2系统组网中出现的射频干扰103

本章参考文献119

第5章信源设备120

5.1概述120

5.2一体式基站120

5.2.1宏基站121

5.2.2微蜂窝122

5.2.3一体化微站122

5.3分布式基站123

5.3.1系统原理123

5.3.2主要特点124

5.3.3应用场景125

5.3.4三层架构分布式基站126

5.4小基站127

5.4.1系统原理127

5.4.2主要特点128

5.4.3应用场景129

5.4.4Nanocell130

5.4.5超小型室内点系统132

5.5中继站132

5.6LTEHi设备135

5.7WLAN设备136

5.7.1系统原理136

5.7.2WLAN AP及AC设备137

5.7.3胖AP和瘦AP139

5.7.4应用场景140

5.8信源设备的工程应用技术140

5.8.1室分系统的信源功率141

5.8.2分布式基站与GRRU比较分析142

5.8.3LTE信源设备的演进与升级143

本章参考文献145

第6章有源设备的性能指标与应用147

6.1概述147

6.1.1简述147

6.1.2直放站的分类147

6.1.3直放站的性能指标147

6.1.4直放站行业标准149

6.2典型有源设备150

6.2.1干线放大器150

6.2.2模拟无线直放站152

6.2.3模拟光纤直放站153

6.2.4数字光纤直放站155

6.2.5射频接入型光纤分布系统158

6.2.6数字无线直放站162

6.2.7微波拉远系统164

6.2.8飞地压扩系统166

6.2.9CMMB直放站167

6.3有源设备工程应用关键技术168

6.3.1干线放大器的使用168

6.3.2无线直放站的信号源选择169

6.3.3无线直放站的隔离度估算170

6.3.4模拟光纤直放站的拉远距离171

6.3.5直放站对基站上行噪声的影响分析 171

6.3.6GSM时间色散174

6.3.7CDMA直放站引入与搜索窗优化175

6.4直放站的优化和维护178

6.4.1直放站的优化178

6.4.2直放站的维护180

6.5直放站的监控技术181

6.5.1概述181

6.5.2监控组网结构181

6.5.3监控传输方式182

6.5.4监控系统的接口182

本章参考文献183

第7章无源器件的性能指标与应用184

7.1概述184

7.2射频与微波的基本概念184

7.2.1射频常用计算单位184

7.2.2无源器件指标定义185

7.3典型室内分布无源器件190

7.3.1天线190

7.3.2功分器197

7.3.3定向耦合器198

7.3.4电桥199

7.3.5滤波器201

7.3.6合路器203

7.3.7衰减器和负载205

7.3.8其他常用器件206

7.4无源器件关键指标的测试方法210

7.4.1腔体功分器插损和波动测试210

7.4.23dB电桥隔离度测试212

7.4.3无源互调测试212

7.5无源器件工程应用的热点分析215

7.5.1无源器件的性能影响因素215

7.5.2合路器、功分器和电桥的辨析217

7.5.3高品质和普通品质无源器件的应用218

7.5.4集成预置室分无源器件218

本章参考文献221

第8章室分系统的规划设计222

8.1规划设计概述222

8.2规划设计流程223

8.3规划设计指标224

8.3.1GSM224

8.3.2WCDMA225

8.3.3cdma2000226

8.3.4TDSCDMA226

8.3.5LTE227

8.3.6WLAN227

8.3.7CMMB228

8.4规划设计输出228

8.5候选站点的选取229

8.6勘察及测试230

8.6.1楼宇结构勘察230

8.6.2楼宇机房勘察231

8.6.3网络信号勘察232

8.6.4室内覆盖模拟测试233

8.6.5室内传播模型校正235

8.7信源规划设计236

8.7.1信源类型选择236

8.7.2业务容量规划237

8.7.3小区频率规划 238

8.7.4分区和分簇规划240

8.7.5切换区域规划241

8.8覆盖规划设计244

8.8.1室内链路预算分析244

8.8.2天线口功率及电磁照射强度分析246

8.8.3室内天线典型位置设计247

8.9室内外协同规划设计249

8.10特殊场景的规划设计251

8.10.1大型场馆251

8.10.2机场251

8.10.3地铁252

8.10.4隧道253

8.11WLAN系统的规划设计254

8.11.1覆盖方式254

8.11.2覆盖范围257

8.11.3频率规划258

8.11.4干扰控制261

8.11.5接入能力262

8.12CMMB系统的规划设计262

8.12.1覆盖方式262

8.12.2技术要求264

8.12.3设计原则264

8.12.4信源选取265

8.12.5室内分配系统举例265

8.12.6天线选型与安装267

8.12.7传播预测267

8.13室分系统的设计工具268

本章参考文献271

第9章LTE室分系统的规划设计272

9.1LTE室分系统的网络规划272

9.1.1建设方案272

9.1.2规划要点277

9.2LTE室分系统的方案设计280

9.2.1双路天线布放间距设计280

9.2.2双路功率平衡设计281

9.2.3无源器件建设及改造282

9.3LTE室分方案的审核要点283

9.4LTE与其他制式室分融合组网要点284

9.4.1TDLTE与TDSCDMA、GSM融合组网284

9.4.2TDLTE馈入收发分缆室分系统以实现双路的可行性286

9.4.3FDD LTE与CDMA融合组网288

9.4.4FDD LTE与WCDMA融合组网290

9.4.5LTE与WLAN融合组网292

9.4.6LTE与CATV融合组网（WOC或XOC）294

本章参考文献295

第10章POI在室内覆盖中的应用297

10.1POI基本概念297

10.2POI应用297

10.3POI分类298

10.4POI性能要求及构成300

10.5POI监控单元303

10.6POI关键指标304

10.6.1隔离度305

10.6.2无源互调307

10.7TD和WLAN系统接入308

10.7.1WLAN系统接入309

10.7.2TDSCDMA系统接入310

10.8北京地铁10号线POI系统设计实例310

10.8.1无线接入系统方案设计311

10.8.2POI指标确认313

10.8.3POI系统设计314

10.9POI常见故障处理315

10.9.1驻波比偏高315

10.9.2信号干扰316

10.9.3输出功率不平衡316

10.10POI系统建设建议317

本章参考文献318

第11章室分系统的工程建设319

11.1室分系统的施工工艺319

11.1.1有源设备的安装319

11.1.2无源器件的安装320

11.1.3天线的安装321

11.1.4线缆的安装323

11.1.5标签328

11.2室分系统的验收规范328

11.2.1验收内容328

11.2.2工艺验收328

11.2.3工艺指标验收330

11.2.4网络性能验收331

本章参考文献331

第12章室分系统的网络优化332

12.1室内分布系统常见问题332

12.1.1室分系统问题分类332

12.1.2室分问题对网络的影响332

12.2室内分布系统网络优化流程336

12.3网络评估方法336

12.3.1数据采集336

12.3.2网络评估指标337

12.4GSM室内分布系统的优化342

12.4.1覆盖问题342

12.4.2干扰问题342

12.4.3频繁切换问题345

12.4.4信号外泄问题347

12.4.5质差问题347

12.4.6案例348

12.5TDSCDMA室内分布系统的优化350

12.5.1覆盖问题350

12.5.2干扰问题 351

12.5.3切换问题352

12.5.4外泄问题352

12.5.5数据业务问题353

12.5.6案例353

12.6cdma2000室内分布系统的优化354

12.6.1覆盖问题354

12.6.2干扰问题355

12.6.3切换问题356

12.6.4参数问题356

12.6.5案例356

12.7WCDMA室内分布系统的优化358

12.7.1覆盖问题358

12.7.2干扰问题358

12.7.3切换问题359

12.7.4泄漏问题359

12.7.5案例359

12.8LTE室内分布系统的优化361

12.8.1覆盖问题361

12.8.2干扰优化362

12.8.3切换问题363

12.8.4接入优化364

12.8.5掉话优化364

12.8.6吞吐量优化365

12.8.7案例367

12.9WLAN室内分布系统的优化369

12.9.1覆盖问题369

12.9.2干扰问题370

12.9.3容量问题371

12.9.4功率调整372

12.9.5参数调整372

12.9.6SSID优化372

12.9.7案例372

本章参考文献375

全书各章习题376

习题答案389

附录AmW与dBm的对应关系397

附录B常见通信系统频点398

附录C不同制式杂散指标406

附录D爱尔兰B表408

附录E驻波比、回波损耗、传输损耗等的对应关系411

附录F常见同轴电缆参数414

附录G五类线衰减常数415

附录H断信源法和双工器法4162100433B