7. FSO技术
具有“虚拟光纤”美誉的FSO技术以激光为载体,用点对点或点对多点的方式在空气中实现连接,FSO技术不是一项新技术,30多年前就被美国军方以及美国太空总署用在偏远的地方提供高速连接, FSO技术具有与光纤技术相同的带宽传输能力,使用相似的光学发射器和接收器,甚至还可以在自由空间实现波分复用(WDM)技术。
FSO作为一种宽带接入方式,可以传输数据、语音和影像等内容。目前市场上的产品最高支持2.5Gbps的传输速率,最大传输距离为4000m。不过FSO技术在理论上没有带宽上限,160Gbps的设备正在研制当中。FSO具有高带宽、低误码率、安装快速、使用方便、伸缩性好、安全性高等特点,但是也受诸如受恶劣天气(雾、散射和风雪等)等的影响。
FSO技术以前更多是作为一种宽带接入的补充方式出现,其用以城市密集区的短距离连接方面有很大的优势(其施工方便、工期短、价格低廉),因此,在有难以逾越的布线障碍物或对建网速度要求快的情况下,FSO可在建筑物之间成为替代光纤的一种网络连接方案。
对于那些没有光纤连接的中小企业,用FSO进行通信也很不错。FSO技术还可用于建筑物比较分散的企业局域网子网之间的连接,尤其是在一些不宜布线的场所,如古建筑、具有危险性的工厂及车间等。据不同的国际机构预测,FSO市场在2005年将达到8.65亿~20亿美元。
而FSO最新的应用不断拓展,如对于银行、证券、政府机关等需要稳定服务的商业应用来说,FSO产品可以作为预防服务中断的光纤备份设备。由于FSO产品安装快速简易,因此可在展览会、短期租用的建筑、野外的临时工作场所或地震等突发事件的现场作为一种临时的通信连接。
3G移动通信的升温更使FSO行业欣喜不已,因为FSO可用于蜂窝式基站的建设,由于3G需要密集的基站布置,而FSO可以比微波更能实现新建基站和已有基站间的互连。“蜂窝互连挽救了行业,”FSO新兴公司Holoplex的创办人莫辉博士如是说。
8. 软件无线电技术
1992年,美国国家远程系统会议上首次提出软件无线电(Software Radio)概念,其基本原理是将DSP芯片或通用CPU芯片作为无线通信的基本硬件平台,将尽可能多的无线通信功能用软件实现。由于系统的升级基于软件,代价小,同时不同系统容易兼容和互联,因此软件无线电已被看成是无线通信领域继固定到移动、模拟到数字之后的第三次革命。
ITU制定的第三代移动通信系统(3G)的空中接口没有达成统一的标准,欧洲的WCDMA、美国的CDMA2000和我国提出的TD-SCDMA的分别应用可能给移动用户的全球漫游和未来个人通信带来限制,而软件无线电最有希望解决这些问题。在一个完全可以编程的硬件平台上,注入不同的软件就形成不同标准的移动用户终端和基站,从而保证各种移动设备之间的无缝集成。其中我国提出的TD-SCDMA就融合了软件无线电技术。
软件无线电技术还可以利用不同软件适应不同的标准,调节软件设置来改变信道接入方式或调制方式,从而可以设计出适应多频/多模移动终端,以接入不同的网络,同时还能满足不同接续时间的要求,市场上已经有类似产品出现,如美国已经制成可在全频段工作的SPEAKeasy无线通信机,日本NEC公司和Anritsu公司合作开发的能适应多种调制方式的全能接收机也已问世。
此外,软件无线电的自适应频谱管理还有望大幅度提高无线频谱的综合利用效率,而且对于运营商而言,开发更具活力、更低成本的新业务将变得更为方便。
目前,软件无线电技术在无线电通信领域的重要性日益受到重视,世界各国都在积极深入研究和实验,我国也已将其纳入国家863高科技发展计划。虽然其宽带天线和射频模块、宽带A/D变换、高速DSP器件等技术难题还在研究之中,但无庸置疑,软件无线电将成为移动通信的主流技术,为移动通信带来一场深刻的变革。
9. 光交换技术
光交换是指对光纤传送的光信号直接进行交换。长期以来,高速全光网的梦想一直受到交换问题的困扰。因为传统的交换技术需要将数据转换成电信号进行交换,然后再转换为光信号传输。虽然传统的交换技术与光技术结合,在带宽和速度上有十分积极的意义,但是其中的光电转换设备体积过于庞大且费用昂贵。光交换不存在这些问题,而光纤传输技术与光交换技术的融合更能相得益彰,因此光交换技术必然是通信网交换技术未来的发展方向。
随着通信网络逐渐向全光平台发展,网络的优化、路由、保护和自愈功能在光通信领域中越来越重要。光交换技术能够保证网络的可靠性和提供灵活的信号路由平台,光交换技术可以克服纯电子交换的容量瓶颈,还可以大量节省建网和网络升级成本,例如若采用全光网技术,将使网络的运行费用节省70%,设备费用节省90%,此外,光交换还可以大大提高网络的重构灵活性和生存性,以及加快网络恢复的时间。
武汉邮电科学研究院副院长兼总工程师毛谦指出:“光交换代表着人们对光通信技术发展的一种希望。虽然其对器件和控制技术的依赖性较强,但在未来10年将有很大的进步和发展”。
作为全光网络系统的重要支撑技术,世界各国都在着手研究开发全光网络产品,据CIR市场报告预测,到2005年,美国光交换技术将创造11亿美元的市场机会。目前市场上出现的光交换机大多数是基于光电和光机械的,随着光交换技术的不断发展和成熟,基于热学、液晶、声学、微机电技术的光交换机将会逐步被研究和开发出来,其中将以纳米技术为基础的MEMS应用于光交换产品的开发更是加速了光交换技术的发展。
应该指出,光交换技术并不会抛弃目前比较成熟的电交换技术,而是与之有机的结合,充分发挥电子技术与光子技术的各自优点,可以相信,光电融合的发展将愈来愈使光交换在交换领域占据越来越重要的地位。
10. Wireless Mesh
WLAN在接入领域的发展有目共睹,但是由于其基站覆盖范围的限制使得用其建设公众宽带网成本很大,而近来发展的Wireless Mesh(无线网状网格)技术有望给无线宽带领域带来重大变革。
在使用Wireless Mesh技术建设的网络中,网络中的每个节点都具备路由的功能,每个节点只和邻近节点进行通信,因此是一种自组织和自管理的网络。实际上,Wireless Mesh网络更像是Internet本身的一种无线版本,分包数据从一个路由到另一个路由进行传递直至到达其目的地,这些特点使Wireless Mesh网络与传统的蜂窝通信网络和固定通信网络有着显著区别。
这种技术比起传统的点对多点来具有诸如节能、自动配置和易扩容等很多优势,很多公司开始将Wireless mesh技术用以宽带网络接入,并且相关的无线路由器等产品也已开始商用。如诺基亚公司推出的无线路由器可以安装在屋顶上,从而形成没有基地站的网络,其产品目前已经获得超过50家运营商青睐,他们将借此建立以订户为基础的高速无线网络。
美国的SkyPilot公司将智能天线技术应用于Wireless Mesh网络,可以使频谱再利用,从而大大提高了频谱的利用效率。美国MeshNetworks公司也已经开发出了相关的无线硬件和智能路由软件,其构建的Wireless Mesh网络支持诸如手机和笔记本等移动装置,这些装置可以自由加入或退出网络,当两个或更多装置退出网络范围时,还可以组成自己的微网。
实际上,Wireless Mesh可以看作是Ad hoc技术的简化版本,Ad hoc网络仍然处于研究阶段,而Wireless mesh网络已经获得了初步应用,比如在日本的Nankoku市已经使用Wireless Mesh连接了13个小学、4个中学和18个市政建筑。未来,Wireless Mesh在军事、救灾和无线组网等领域的应用更是无可限量。另外,Wireless Mesh、智能天线和UWB技术的融合更是将深刻影响无线宽带接入的未来。