無(wú)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(jìn)行語(yǔ)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(wú)纖激光通信”或“無(wú)線激光網(wǎng)絡(luò)”。無(wú)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(yīng)用技術(shù)，早期的研究應(yīng)用主要是在軍用和航天上,隨著技術(shù)的發(fā)展，近年來(lái)逐漸應(yīng)用于商用的地面通信，技術(shù)也在逐步完善。

　　不久前，美國(guó)國(guó)家航空航天局宣布，該機(jī)構(gòu)利用新型激光通信裝置成功從國(guó)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(dá)到目前通用的太空通信方式——無(wú)線電波通信的10倍到1000倍。

　　激光無(wú)線通信技術(shù)源于“烽火臺(tái)”

　　我國(guó)光通信與光網(wǎng)絡(luò)專(zhuān)家、華中科技大學(xué)劉德明教授接受記者采訪時(shí)表示，此次美國(guó)國(guó)家航空航天局采用的是一種光無(wú)線通信技術(shù)。光無(wú)線通信并不神秘，其歷史可以追溯到中國(guó)的遠(yuǎn)古時(shí)期的“烽火臺(tái)”，人們利用在山頭上一站一站接力點(diǎn)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(jì)六十年代激光發(fā)明之后，人們開(kāi)始研究利用激光來(lái)進(jìn)行光無(wú)線通信。

　　據(jù)介紹，光無(wú)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(hào)調(diào)制到光載波上進(jìn)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(duì)于高清晰度視頻傳輸這樣的業(yè)務(wù)應(yīng)用，光通信無(wú)疑具有十分顯著的優(yōu)越性，例如，美國(guó)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(shí)間。

　　劉德明說(shuō)：“此次美國(guó)國(guó)家航空航天局的新型激光通信實(shí)驗(yàn)，就是在三個(gè)方面取得了重要技術(shù)突破：一是空地激光通信的距離達(dá)到了400公里;二是解決了高速運(yùn)動(dòng)的空間站(時(shí)速約2.8萬(wàn)公里)與地面接收站之間的激光束的高精度瞄準(zhǔn)、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(jìn)展。”

　　據(jù)介紹，我國(guó)在光無(wú)線通信與國(guó)外先進(jìn)水平的差距并不大。例如，我國(guó)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了地面激光水平傳輸距離10公里，這與美國(guó)空地激光通信400公里技術(shù)相當(dāng)，因?yàn)榭盏卮怪眰鬏敶髿鈱右簿褪?0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(guò)我國(guó)在光無(wú)線通信系統(tǒng)的高精度瞄準(zhǔn)、跟蹤和定位方面的研究水平和美國(guó)尚有差距。

　　光無(wú)線通信在地面上應(yīng)用會(huì)受阻

　　雖然光無(wú)線通信在太空中可以暢通無(wú)阻，但在日常生活中，卻并不常見(jiàn)。

　　劉德明表示，這是因?yàn)樘罩袥](méi)有空氣，呈近乎“真空”狀態(tài)，導(dǎo)致光在太空中幾乎不衰減，其傳輸距離可以達(dá)到幾千公里甚至幾萬(wàn)公里。但在地面，無(wú)線通信的信號(hào)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(yán)重，所以地面上的應(yīng)用受到很大制約。

　　劉德明說(shuō)：“例如，在晴朗天氣里，光的傳輸距離可以達(dá)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(duì)于光無(wú)線通信的信號(hào)傳輸性能也有很大影響，致使數(shù)據(jù)傳輸速率只能達(dá)到幾十到幾百兆比特，無(wú)法與光纖通信相比擬。在一些無(wú)法鋪設(shè)通信光纜的特殊應(yīng)用場(chǎng)合，例如海島之間的通信、城市大樓之間的通信、野外應(yīng)急通信等，光無(wú)線通信倒是可以起到光纖通信所無(wú)法替代的作用。”

　　光無(wú)線通信將來(lái)或可應(yīng)用于互聯(lián)網(wǎng)

　　光無(wú)線通信在未來(lái)會(huì)有哪些應(yīng)用呢?

　　劉德明表示，光無(wú)線通信技術(shù)在下一代互聯(lián)網(wǎng)或者未來(lái)互聯(lián)網(wǎng)中也可以發(fā)展一些重要應(yīng)用。例如短距離光無(wú)線通信接入網(wǎng)技術(shù)，在提升無(wú)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(wú)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(wèn)題，相信能夠發(fā)掘更多的典型應(yīng)用。

　　成都信息工程學(xué)院王天寶教授介紹，美國(guó)國(guó)家航空航天局目前正在利用光無(wú)線通信技術(shù)，開(kāi)發(fā)一套新型激光太空通信系統(tǒng)，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)“太空—地球”遠(yuǎn)距、大數(shù)據(jù)通信。美國(guó)研究的這一套系統(tǒng)的主要部件包括激光器、望遠(yuǎn)鏡、光學(xué)系統(tǒng)、探測(cè)器組合以及信號(hào)處理線路。一旦建立激光太空互聯(lián)網(wǎng)，人類(lèi)或?qū)㈤_(kāi)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(yuǎn)的星球。將來(lái)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(jìn)行高清晰視頻聊天等。

　　有了激光無(wú)線通信技術(shù)為人類(lèi)探索太空提供了更多有利的條件，想象以下人類(lèi)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!