中国联通携手烽火通信完成陆地自由空间光通信创新试点

近日，中国联通研究院与烽火通信联合完成陆地自由空间光通信创新试点，为未来通信开启新篇，具有里程碑意义。

自由空间光通信技术

特点与优势

自由空间光通信技术是一种利用光波作为载波，通过大气进行高速数据传输的先进通信方式，以其与光纤通信相同的波段范围，结合微波通信的灵活性与光纤通信的高带宽优势，不仅使通信速率高、传输速度快，还具有带宽大、抗电磁干扰等特性，是实现点对点、点对多点组网通信的理想选择。

试点实践

应对B5G和6G时代的通信挑战

随着移动通信技术的不断进步，特别是B5G和6G时代的到来，特殊地理环境下的高速通信需求日益凸显。湖泊、江河、山区等地形对光缆铺设提出了巨大挑战，而微波通信在带宽上又存在限制。自由空间光通信技术无需物理介质，能够迅速在大气中建立高速传输通道，有效解决“最后一公里”通信瓶颈问题。

在江苏联通和苏州联通的联合支持下，本次试点在陆地短距接入场景下展开。测试采用了烽火通信提供的集成化、便携式自由空间光通信设备，场景为跨湖传输，湖面宽度约1.5公里，通过单模光纤耦合，设备能够直接与商用光模块兼容，实现高速自由空间光通信。

创新突破

测试成果显著

本次测试创新性地提出了具备低成本、低延时、结构简单等优势的C波段透传解决方案，通过优化低噪声掺珥光纤放大器参数，采用商用DWDM SFP+光模块，实现了45dB以上的超大功率预算。

测试结果显示，数据传输速率高达10.3125Gbps，长时间误码率满足接入场景要求，充分证明了自由空间光通信技术在跨水域稳定传输方面的可行性和优势。

a）岸端自由空间光通信设备b）岛上自由空间光通信设备

此次联合试点的成功，标志着在空天地一体化光传输领域的技术创新与突破，也验证了自由空间光通信技术的高速率和高带宽潜力。烽火通信将助力中国联通持续深化技术攻关和应用研究，积极推动这一技术的成果推广和应用，为光纤未覆盖区域提供经济、高效且灵活的通信解决方案。

END

责编/版式：王禹蓉

审校：王 涛 梅雅鑫

监制：刘启诚

【通信世界新媒体矩阵】

央视频 | 微软MSN | 视频号 | 微博 | 今日头条 | 百家号 | 网易号 | 搜狐 | 腾讯新闻

新浪看点 | 雪球号 | 抖音 | 快手 | 爱奇艺 | 知乎 | 哔哩哔哩 | 咪咕视频 | CSDN | 36氪

【新媒体团队】监制｜刘启诚审校｜王涛 梅雅鑫编辑｜王禹蓉 盖贝贝视频剪辑｜黄杨洋 卢瑞旭运营｜林嵩 点分享 点收藏

便携光通信系统实现高速自由空间光通信

Advanced Photonics Nexus 2023年第6期文章：

来百度APP畅享高清图片

Hua-Ying Liu, Yao Zhang, Xiaoyi Liu, et al. High-speed free-space optical communication using standard fiber communication components without optical amplification[J]. Advanced Photonics Nexus, 2023, 2(6): 065001

自由空间光通信（FSO）可以在无需物理线缆的条件下，实现高速、安全的通信，近年来受到了广泛关注。一方面， FSO是实现高速卫星网络，进而推动高速光通信全球化覆盖的关键。另一方面，FSO也可以用于建立低空光通信网络，为光纤未覆盖区域提供了一种经济、高效且灵活的通信解决方案，实现光通信“最后一公里”的覆盖。而低空FSO的实际应用，离不开FSO系统的集成化，它需要具备极高的便携性，同时保持稳定且准确的跟瞄能力，从而快速、灵活地实现通信链路部署。

近日，南京大学固体微结构物理国家重点实验室的谢臻达教授和祝世宁院士团队 开发了一套便携光通信系统，重量仅9.5 kg。基于这套系统，他们建立了1 km距离的低损耗光通信链路，并利用商业的光纤光通信模块，在无光放大的前提下直接实现了9.16 Gbps通信带宽的自由空间光通信。

该实验展示了这套FSO系统与商用光纤光通信模块的兼容性，可以用于即插即用的高速光通信链路构建，这种灵活便携的FSO系统，对推动未来自由空间光通信网络实用化起到重要作用。相关成果以“High-speed Free Space Optical Communication using a portable and fast-deployable FSO system”为题发表于Advanced Photonics Nexus 2023年第6期。

FSO系统

该实验设计如图1（a）所示，在通信两节点所使用的FSO系统光学口径和机械设计完全一致，并且使用单模光纤进行耦合，因此仅需一对光通信系统就可以实现双向高速光通信。

如图1（b）和（c）所示，每套光通信系统由一个光通信收发模块，一个捕获、指向和跟踪（APT）系统及其电学控制模块构成。其中，APT系统使用了四级闭环反馈控制，首先通过GPS和惯性导航等多传感器融合实现初始捕获，使目标跟踪点进入光学跟瞄视场，进而通过三级光学跟瞄实现高精度光学建链。整套反馈控制实现了全自动化，可以在10分钟时间内自动在任意节点间建立光通信链路。

图1（a）FSO链路示意图；（b）FSO系统实物图；（c）FSO系统设计图；（d）链路衍射损耗

同时，这套系统配备有主动增稳装置，为后续移动平台的搭载打下基础。该系统选择了90 mm的光学直径，如图1（d）所示，这可以将千米级光链路的衍射损耗控制在极低的水平。基于这套高精度、大光学口径的APT系统，链路损耗可以被控制在极低的水平，因而无需光学放大器，便可直接通过光纤光通信模块实现高速自由空间光通信。这使得FSO系统的体积和功耗大大降低，单个FSO系统重量为9.5 kg，体积为45×40×35 cm3，总功耗小于10 W。

外场测试

最终的外场实验示意图如图2（a）所示，Alice系统被放置在一栋大楼的楼顶，Bob系统被安装在一辆电动小车上，这样可以灵活控制Bob位置建立不同距离的FSO链路。

首先，他们在1 km的FSO链路中测试了APT系统性能。如图2（b）所示，跟瞄平均角度误差为3 μrad。如图2（c）所示，此时跟瞄链路的平均损耗为13.7 dB。在该链路中，他们利用10 Gbps带宽的商用光纤光通信模块进行了通信测试。结果如图2（d）所示，在100 s测试时间内，平均通信带宽为9.16 Gbps。

图2（a）外场实验图。（b）跟瞄误差图，其中0~30 s光学精跟踪仅开启第一级，在第30 s时一、二级同时开启；（c）有/无二级精跟踪时的1 km链路损耗；(d)光通信模块通过光纤直接连接和经过1 km自由空间链路时的通信带宽；（e）4 km链路损耗

此外，该工作还在最远4 km的自由空间光链路中测试了APT系统的性能，链路平均损耗为18 dB。该链路损耗的增加主要来自于大气吸收损耗，未来通过光放大或者挑选更好的实验天气，这套FSO系统有望实现更远距离的自由空间光通信。

综上，该团队建立了1km的FSO链路，并利用商业光纤光通信模块实现了无光放大的自由空间光通信，通信带宽达到了9.16 Gbps。该工作的核心是开发了一套重量仅9.5 kg的便携式光通信系统， 可以在10分钟时间内自动构建低损耗的自由空间光链路。基于这套系统，未来标准光纤光通信器件和网络技术可以被直接应用到自由空间光通信网络中。这种集成化、高效率的便携APT系统，不仅可以用于FSO通信，未来也可以用于构建低损耗的量子通信链路，用于实现量子信息的传输。

南京大学博士后刘华颖和硕士张峣为该项成果的共同第一作者，南京大学谢臻达教授和刘华颖博士后为共同通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、国家创新人才博士后培养计划等项目的支持。

相关问答

光电效应生活中适用范围?

外光电效应中最常用的就是PMT,光电倍增管,主要用于探测弱光,如荧光分析。内光电效应中常用的器件有Photodiode,简称PD,一般叫光电二极管,还有比较常见的器...

微波通信的两种形式_作业帮

[回答]1.根据通信方式和确定信道主要性质的传输媒质的不同,微波通信可分为视距地面微波通信、超视距散射通信、自由空间的卫星通信.2.按基带信号形式的不...

磁场到底是什么东西?对于通讯有多大影响?_作业帮

[最佳回答]磁场分静磁和交变磁场,静磁的磁场不随时间的变化而变化,最常见的就是永磁体或由直流电引起的电磁铁.静磁对自由空间的通讯没有影响,它只对通讯机的...

为啥量子纠缠不受空间影响呢?

量子纠缠不能用于信息传递,一般用于信息的加密和校验。所以当然需要卫星信号进行普通的信号传递。远距离的自由空间量子通信潘组之前在地面上是有过很多的成...

什么叫光链路?光链路原理是什么???急-懂得

光链路opticallink:利用光纤通信技术传输声音、图像和数据信号的链路。光链路原理是用各种不同的光学方法来实现网络的互连级,就可得到各种不同拓扑...

通信距离计算方式?

这里给出自由空间传播时的无线通信距离的计算方法:所谓自由空间传播系指天线周围为无限大真空时的电波传播,它是理想传播条件。电波在自由空间传播时,其能量既...

通信自由，通信秘密的区别?

1.指代不同通信自由:是指公民与其他主体之间传递消息和信息不受国家非法限制的自由。通信秘密:指公民的通信(包括电报、电传、电话和邮件等信息传递形式),...

激光通信是什么?

激光通信是一种利用激光作为通信载体的通信技术,它利用激光发射器将信息转换为激光信号,并通过自由空间或光纤传输到接收端。由于激光具有方向性强、传输速度...

未来有没有新的无线通信介质来代替电磁波，你怎么看?

引力波通信2016年2月11日,激光干涉引力波观测台(LIGO)的科学家们在宣布首次探测到引力波时,创造了历史。在物理学中,引力波是指时空弯曲中的涟漪,通过波的...

无线电通信方式是什么?

1、无线通信是利用电波信号可以在自由空间中传播的特性进行信息交换的一种通信方式。在移动中实现的无线通信又通称为移动通信,人们把二者合称为无线移动通信...