目前光載毫米波無線電通信技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展說明

　　隨著信息通信技術(shù)在經(jīng)濟(jì)、社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，信息通信技術(shù)成為當(dāng)今世界發(fā)展速度最快、覆蓋范圍最廣、滲透性最強(qiáng)、應(yīng)用最廣泛的一個(gè)高新技術(shù)領(lǐng)域，它是推動(dòng)全球信息通信業(yè)發(fā)展的主要驅(qū)動(dòng)力量。信息通信不僅能夠減少經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的交易費(fèi)用，大大降低社會(huì)運(yùn)行成本，而且能夠促進(jìn)知識(shí)的傳播和信息的共享，改善人民的生活質(zhì)量，對(duì)于一個(gè)國家國民整體素質(zhì)提高和經(jīng)濟(jì)社會(huì)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展具有極其重大的現(xiàn)實(shí)意義。當(dāng)今世界，基于波分復(fù)用（WDM）技術(shù)的光纖通信網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為高速、大容量信息網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的理想有線平臺(tái)。國際上的跨國公司競(jìng)相開展了基于WDM技術(shù)的太比特級(jí)信息傳輸試驗(yàn)，目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)10.9 Tb/s的傳輸。網(wǎng)絡(luò)光纖化的重點(diǎn)從長(zhǎng)途骨干網(wǎng)，然后轉(zhuǎn)向中繼網(wǎng)和接入網(wǎng)的饋線段，目前正在逐漸向配線段延伸。中國長(zhǎng)途網(wǎng)的光纖化比例目前已高達(dá)82%。然而，隨著光纖逐漸向用戶推進(jìn)，光纖化的代價(jià)變得越來越高。除非技術(shù)上有重大突破，光纖到家、到用戶將是一項(xiàng)十分艱巨的任務(wù)。就中國來說，光纖到樓、光纖到小區(qū)和光纖到路邊是中近期的比較現(xiàn)實(shí)的目標(biāo)。另一方面，由于方便、個(gè)人化和無處不在的特性，無線接入成為信息時(shí)代的寵兒，發(fā)展十分迅猛，成為全球通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的另一個(gè)重要方向，是目前全球范圍內(nèi)最吸引人的一個(gè)熱點(diǎn)問題。移動(dòng)通信由目前的數(shù)字話音服務(wù)的2.5G向?qū)崿F(xiàn)視頻、多媒體服務(wù)的3G、B3G甚至4G、5G的高速、寬帶業(yè)務(wù)發(fā)展。而各種新業(yè)務(wù)和寬帶無線接入技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，如流媒體業(yè)務(wù)、射頻標(biāo)識(shí)（RFID）、傳感器聯(lián)網(wǎng)、WiMAX、本地多點(diǎn)分配業(yè)務(wù) （LMDS）等，要求網(wǎng)絡(luò)能夠安全、靈活、無所不在地、大容量地提供綜合服務(wù)。如圖1所示，未來無線通信的發(fā)展趨勢(shì)是高速率、高移動(dòng)性以及不同無線網(wǎng)絡(luò)之間多業(yè)務(wù)的無縫連接。但是，無線網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展面臨著諸多問題，典型地有：現(xiàn)有無線接入網(wǎng)的兼容性問題、數(shù)據(jù)的速率（特別是移動(dòng)情況下）仍然是無線通信的“瓶頸”問題以及現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)如何平滑地過渡到下一代無線網(wǎng)絡(luò)等。

　　縱觀各種通信技術(shù)和業(yè)務(wù)需求的發(fā)展方向，實(shí)現(xiàn)寬帶化、無線化、個(gè)人化、分組化以及多業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的融合成為全球通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展目標(biāo)使得寬帶無線信號(hào)和載波頻率向高頻毫米波（如40～60 GHz）擴(kuò)展的需求日益迫切。將光的大帶寬優(yōu)勢(shì)和毫米波無線接入的靈活性結(jié)合起來的毫米波光載無線（MM-RoF）系統(tǒng)具有體積小、重量輕、成本低、損耗小、抗電磁干擾及傳輸質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)，可解決傳統(tǒng)微波傳輸系統(tǒng)在毫米波段存在的損耗大、抗干擾能力弱等問題，克服了毫米波電子器件的電子“瓶頸”等問題。此外，MM-RoF利用光纖技術(shù)將光纖網(wǎng)絡(luò)的巨大容量和無線接入網(wǎng)絡(luò)的適應(yīng)性與移動(dòng)性有機(jī)結(jié)合，可綜合傳送各種無線業(yè)務(wù)信息，為寬帶無線網(wǎng)絡(luò)提供“最后一公里”無縫接入，以實(shí)現(xiàn)真正意義的“任何人、任何時(shí)間，于任何地點(diǎn)，以任何形式通信”的需求。

　　縱觀各種通信技術(shù)和業(yè)務(wù)需求的發(fā)展方向，實(shí)現(xiàn)寬帶化、無線化、個(gè)人化、分組化以及多業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的融合成為全球通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展目標(biāo)使得寬帶無線信號(hào)和載波頻率向高頻毫米波（如40～60 GHz）擴(kuò)展的需求日益迫切。將光的大帶寬優(yōu)勢(shì)和毫米波無線接入的靈活性結(jié)合起來的毫米波光載無線（MM-RoF）系統(tǒng)具有體積小、重量輕、成本低、損耗小、抗電磁干擾及傳輸質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)，可解決傳統(tǒng)微波傳輸系統(tǒng)在毫米波段存在的損耗大、抗干擾能力弱等問題，克服了毫米波電子器件的電子“瓶頸”等問題。此外，MM-RoF利用光纖技術(shù)將光纖網(wǎng)絡(luò)的巨大容量和無線接入網(wǎng)絡(luò)的適應(yīng)性與移動(dòng)性有機(jī)結(jié)合，可綜合傳送各種無線業(yè)務(wù)信息，為寬帶無線網(wǎng)絡(luò)提供“最后一公里”無縫接入，以實(shí)現(xiàn)真正意義的“任何人、任何時(shí)間，于任何地點(diǎn)，以任何形式通信”的需求。下一代寬帶無線通信系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)如圖2所示。結(jié)構(gòu)主要是由分布式天線網(wǎng)絡(luò)（DAN）、分布式信號(hào)傳送網(wǎng)絡(luò)（DTN）、分布式信號(hào)處理網(wǎng)絡(luò)（DPN）和分布式核心網(wǎng)絡(luò)（DCN）共同組成，其中DTN、DPN和DCN這些涉及到毫米波的信號(hào)處理和傳送網(wǎng)絡(luò)都可以通過光纖系統(tǒng)的光集成器件和技術(shù)進(jìn)行無線信號(hào)的處理和傳輸，光纖傳輸能實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有電纜無法滿足寬帶無線信號(hào)傳送的帶寬要求和傳輸質(zhì)量。預(yù)計(jì)到2010年，超過80%的毫米波無線信號(hào)基于光纖技術(shù)傳送。而DAN部分的天線系統(tǒng)采用基于光控波束形成的智能天線可以克服寬帶、大容量電控天線電子處理無法避免的“瓶頸”問題，成為數(shù)10 GHZ以上無線天線系統(tǒng)理想的方案，其應(yīng)用前景廣闊。