Az információtovábbítás fénysugarak útján nem új ötlet - ókori írások, mint a Euclid Optica és Hero Catopricia című művében megemlítette, hogy az ókori görögök fémlemezek segítségével használták a fény visszaverődését üzenetek küldésére nagy távolságokra.

Az 1970-es években Claude Chappe francia mérnök feltalálta az "optikai telegráfot", amely egy sor tornyokon elhelyezett szemaforból állt, ahol emberek közvetítettek üzeneteket egyik toronyból a másikba. Ezt váltotta fel a XIX. Század közepén az elektronikus telegráf.

A XIX. Század végén Alexander Graham Bell feltalálta a Fotofont, amely fény segítségével igyekezett továbbítani az emberi hangot. A Fotofon azonban háttérbe szorult Bell másik találmányával szemben, aminek továbbfejlesztett változata a mai vezetékes telefonrendszer.

A következő évtizedekben a fénynek csak kevés speciális alkalmazása volt használatos, például hajók közötti jelzésre alkalmazták.

Az 1950-es évek végén, az 1960-as évek elején több tudós is foglalkozott azzal a témával, amit ma lézernek hívunk. 1954-ben Charles Townes és Arthur Schawlow kifejlesztette a "maser"-t (microwave amplification by stimulated emission of radiation) ammónia gázt és mikrohullámú sugárzást használva. Néhány évvel később Theodore Maiman kifejlesztette az első működő lézert, a rubinlézert. Bár, amióta lézert használnak sokféle alkalmazását fejlesztettek ki, Maiman úgy gondolta, hogy elsők között a kommunikációban fogják felhasználni. Bár a korai találmánya csak alacsony teljesítményre volt képes, a későbbi fejlesztések lehetővé tették, hogy a lézerrel rendkívül nagy teljesítményt érjünk el.

A '60-as évek közepén a NASA kísérletekbe kezdett, hogy a lézert, mint kommunikációs eszközt használják a Goddard Space Flight Center és a Gemini-7 föld körüli pályán keringő űrhajó között. Bár kezdetben nem jártak sikerrel, az évtized vége felé hélium-neon lézerrel sikerült kapcsolatot teremteniük földi állomások és műholdak, illetve repülőgépek között.

Ezeknek a bemutatókat hatására az Air Force Avionics Laboratory elkezdett érdeklődni a lézeres adatátvitel iránt, mivel az alacsony elektromágneses kisugárzása miatt, miközben érzékeny adatokat továbbít. A '80-as években elindítottak egy 405B névre hallgató programot, melyhez állami és magán vállalatok is csatlakoztak, és célul tűzték ki egy életképes rendszer kidolgozását. Eközben Az Egyesült Államok Haditengerészete kísérleteket végzett a lézereken, titkos összeköttetés kialakítására tengeralattjárókkal.

A lézersugár szabad terjedésén alapuló kommunikáció fejlesztését nem tették félre, csak az Egyesült Államokban és hadseregében. Számos más országban, mint Németországban, Franciaországban, Japánban jelentős fejlődést értek el a lézeres adatátvitelben a műholdas kommunikáció területén.

Az 1990-es évek elején több cég is elkezdett kísérletezni annak az ötletével, hogy átvigyék a lézeres adatátvitel technológiát a magánszektorba. Ezek a cégek az egyre növekvő sávszélesség iránti igény kielégítését irányozták meg, a hagyományos telekommunikációban nem elérhető megoldásokkal és hálózati lehetőségekkel. A kezdeti alkalmazások olyan vállalkozások voltak, melyek két épület helyi hálózatát kötötték össze.

Az 1990-es évek közepén a Telecommunications Act a competitive local exchange carriers (CLECs)-szel elkezdték kiépíteni saját hálózatukat. Erőfeszítéseket tettek annak érdekében, hogy csökkentsék a költségeket, néhány CLECs-t vezeték nélküli technológiákkal váltottak fel, mint például a mikrohullám és a lézeres adatátvitel.

Az első lézeres adatátviteli kísérletre műholdak között 2001. november 21-én került sor. A kísérletben két európai hold vett részt: az ESA majdnem geostacionárius pályán lévő Artemis holdjának SILEX rendszere, illetve a CNES SPOT 4 távérzékelési holdja, amely 832 km magasságban kering a Föld körül. A kísérlet során SPOT 4 képeket juttattak mindenféle késedelem nélkül az Artemisen keresztül a toulouse-i képfeldolgozó központba. Az adattovábbítás 50 Mb/sec sebességgel, kiváló minőségben történt.

A lézeres adatátviteli eszközök piaca

Még Amerikában is az irodaházaknak mindössze 10%-a rendelkezik optikai kapcsolattal. Ennek fő oka a kábelezés magas költségeiben keresendő. Egy épület optikai kapcsolatának kiépítése mintegy 100.000 - 200.000 dollárba kerül, és az elhelyezkedésétől függően akár 4-12 hónapig is eltarthat a kiépítése. A lézeres adatátviteli megoldás ennek mindössze egyharmadába-egytizedébe kerül, körülbelül 20.000 dollár, és az installálás mindössze 2-3 napot vesz igénybe. a lézeres adatátvitel nem csak költséghatékony és könnyen alkalmazható, hanem gyors is. Jelenleg az OC-3-as (155 Mbit/sec) kapcsolattól az OC-12-es (622 Mgit/sec) kapcsolatig támogatott, de már elérhető a gigabites Ethernet kapcsolat is.
De ez a technika nem érhető el mindenki számára. A legfőbb oka, hogy a cégek nem alkalmazzák az a lézeres adatátvitelt az, hogy lakott területekre korlátozódik a használata, ugyanis a lézeres adatátvitel készülékeknek relatív közel kell elhelyezkedniük a nagy hubokhoz.

Ezeknek az akadályoknak az ellenére a lézeres adatátvitel a helyi szélessávú elérések piacának legnagyobb szereplőjévé válhat, különösképpen a kis- és középvállalkozások között, amelyek tipikusan azok, akiknek nincs optikai kapcsolatuk. A The Yankee Group óvatos becslései szerint ez a piac több százezer dollárosra, közel egy milliárd nőhet 2005-re. A The Strategis Group 2 milliárd körüli növekedést jelez 2005-re. Néhány forgalmazó ennél jóval magasabb összeget fog mondani. De abban mind egyetértenek, hogy egy-két évre van a tömeges piaci bevezetéstől.

A lézeres adatátviteli technológia már bizonyított más alkalmazásoknál, elsősorban olyan esetekben, amikor taktikai pont-pont kapcsolatra van szükség. A hálózati támogató alkalmazások terén, mint például egy már létező hálózat (pl. LMDS) elérésére, vagy a kapacitás növelésére. Szélessávú megoldást nyújt vészhelyzet, és katasztrófa esetén, abban az esetben, ha az elsődleges optikai kábelt elvágják, vagy megsérül a hálózat az időjárás, baleset, vagy más okok miatt. a lézeres adatátvitelt szintén fel lehet installálni különleges események esetén, mint például, amikor egy építkezéskor átkelnek egy folyón, vagy hegyen, és szükségük van optikai kapcsolatra.

A lézeres adatátvitel a legsikeresebb alkalmazás mióta a LAN/campus piacon van. Alkalmazásával lehetőség nyílik összekötni egy hírstúdiót és egy műsorszóró állomást, vagy egy dedikált kapcsolatot kialakítani két nagy forgalmú csomópont között egy nagy épületkomplexusban.

A helyi hurok elérések néhány lézer terminált foglalnak magukba, mindegyik egy hálózati csomópontban található, hogy egy önálló pont-multipont kapcsolatot alkosson; optikai hálózat architektúrát, vagy egy csillag topológiát, amely általában pont-multipont kapcsolat. Ezek a lézer terminálok, vagy csomópontok a felhasználók házának tetejére, vagy ablakon belül vannak felinstallálva. A jeleket hubokba, vagy központi csomópontokba sugározzák szerte a városban, vagy lakott területen. Minden csomópontnak hub látósugarába kell esni.

Pont-pont konfigurációban a lézeres adatátvitel 155 Mbit/sec-10 Gbit/sec közötti sebességre képes 2-4 kilométer távolságra. Pont-multipont szerkezetben azonos sebességet 1-2 kilométeres távolságra tud garantálni. Szövevényes hálózat esetében 622Mbits/sec-es sebesség érhető el 200-400 méteres távolságra.
A TeraBeam sikeresen tesztelte 160 Gbit/sec sebességen a laboratóriumában, de ez a sebesség a gyakorlatban csak egy-két év múlva lesz elérhető.

Mivel a lézeres adatátvitel LOS (Line-Of-Sight) technológia, ez a vonal hatással van mind az átviteli távolságra, mind a jel minőségére. A szolgáltatás minőségének fenntartása érdekében a felhasználó és a legközelebbi hub közötti távolságnak viszonylag rövidnek kell lennie. A DFI International egyik kutatójával nemrég készített riport szerint "ha a sugárnyaláb hossza eléri a néhány kilométeres hosszúságot, akkor túl nagy kiterjedésűvé válik ahhoz, hogy megfelelően olvasható legyen a vevő egység számára. Bár néhány gyártó kínál 2,5 km-es szolgáltatásokat, a tesztek azt mutatják, hogy az optimális teljesítményt és minőséget 1 km-es távolság alatt lehet elérni vele, jelentősen függve az időjárástól.
Az AirFiber PR menedzsere a következőket mondta: "Hacsak nem használ megfizethetetlenül drága eszközöket - ami már a optikai kábel installálásával vetekszik - komoly megbízhatósági problémái lesznek 500 méteresnél nagyobb távolságnál. Ködös városokban ez a távolság 200 méter körül van. Nem érdekel, hogy más cégek mit próbálnak mondani speciális lézerekről, a fizikai jellemzők befolyásolják ezt a határértéket, és szabják meg, hogy mit tud csinálni bizonyos időjárási körülmények között.

A lézeres adatátvitel előnyei
Mink fentebb láthattuk, a lézeres adatátvitelnek vannak előnyei és hátrányai. Először léssuk, hogy a nagy sávszélességen kívül milyen előnyökkel rendelkezik.

-A lézeres adatátvitel egy nem szabályozott frekvencia spektrumon (THz) működik, hasonlóan az LMDS-hez és a MMDS-hez. Miután ebben a terjedelemben kicsi, vagy egyáltalán nincs forgalom, 600 GHz felett nincs szükség frekvenciaengedélyre. Ez azt jelenti, hogy a lézeres adatátvitelt nem fog más adás zavarni. Előfordulhat, hogy a jövőben ezt a frekvenciatartományt is szabályozni fogják, amennyiben a lézeres átviteli hordozók elkezdik kitölteni.

-Másik nagy előnye az ára. Az AirFiber készített egy ár modellt egy lézeres adatátviteli hálózat kiépítésére Bostonban. Az elemzés szerint épületenként körülbelül 20.000 dollárba kerülne átlagosan 55 méteres szakaszokkal, és a leghosszabb is mindössze 200 méter lenne. Összehasonlítva optikai kábellel ugyanez a hálózat 50.000-200.000 dollár közötti összeg lenne épületenként.

-Nincs szükség nagy tőkeberuházásokra a potenciális vevők bekapcsolására, csak abban az esetben kell kiépíteni a rendszert, ha a megrendelő aláírta a szerződést.

-További előnye, hogy a lézeres hálózati architektúrán nem szükséges változtatni, amikor újabb csomópontokat (épületeket) adnak hozzá.

-Sokan azt gondolhatják, hogy biztonsági problémákat jelenthet a rendszer kábelnélküli mivolta, de a valósságban a lézeres adatátviteli rendszereket nehéz "lehallgatni". Mivel a sugarak láthatatlanok és keskenyek, és irányítottak, valamint egy egyedi vevőt igényelnek, meghackelésükhöz szükség lenne valakire, aki az ablakon kívül lebeg egy másik vevővel, ami közvetlen kapcsolatban áll az adóval, és rendelkezik azokkal az ismeretekkel, hogy hogyan tudja összegyűjteni a jeleket. Mindezeken túl hamar kiderül, ha valaki megpróbál beavatkozni, ugyanis megszakad a hálózati kapcsolat. Továbbá a felhasználó és a hub közötti kapcsolat tipikusan titkosított.



A lézeres adatátvitel hátrányai
Mint korábban említettük a lézeres adatátviteli LOS technológia, ami azt jelenti, hogy a csomópontoknak akadálytalan rálátással kell rendelkezniük. Ez azt jelenti, hogy az interferencia bármely típusa problémákat okozhat.

A zord időjárás a legnagyobb fenyegetés. Bár az eső és a hó torzíthatja a jelet, a köd a legveszélyesebb az átvitelre. A köd nagyon kicsi nedvességszemekből áll, amelyek olyan hatással vannak a lézerre, mint a prizma a fénysugárra: szétszórja és megtöri a jeleket. A legtöbb gyártó tudja, hogy be kell bizonyítania, hogy a rossz időjárású városokban is megbízhatóan működik a termékük, annak érdekében, hogy elnyerjék a vevők bizalmát, főleg abban az esetben, ha a vevő hang továbbítására szeretné használni. Így ezek a gyártók megpróbálják megkülönböztetni magukat azáltal, hogy teszteket végeznek ködös városokban. A TeraBeam például Seattleben végez vizsgálatokat, hogy megmutassa, hogy ott is és máshol is megvalósítható. De annak ellenére, hogy egységesen próbálják a gyártók megnyugtatni a kételkedőket, és a sikeres tesztek száma egyre nő, nem győznek meg mindenkit.

Az időjárási problémákra kínál megoldást a LightPointe és az Optical Access, és néhány további gyártó, akik mikrohullámú biztonsági hálózatot kínálnak kiegészítésképpen a lézeres eszközök mellé. A mikrohullám jobban ellenáll a ködnek, de érzékenyebb az esőre.

Néhány gyártó azt állítja, hogy a távolság és termék ajánlásaik az adott városok időjárási statisztikán alapulnak.

Az interferencia más formában is jelentkezhet, például egy madár akadályozhatja a sugarat. A gyártók azt állítják, hogy megoldották ezt a problémát: ha valami blokkolja a lézert, akkor az automatikusan csökkenti a teljesítményét 1%-kal, és visszaáll teljes teljesítményre, amikor az akadályoztatás megszűnik. A gyártók szerint, egy madár átrepülése a sugáron csak néhány milliszekundumig tart, ami a csomag lassulását okozza, de nem vezet adatvesztéshez.

Az épületek általában mozognak és kilengnek. Kétségkívül a lézer csomópontoknak szuperérzékeny automata követő képességekkel kell rendelkezniük, hogy kiegyenlítse ezeket az elmozdulásokat. Az elemzők szerint a gyártók rendelkeznek ennek megoldásával, de mindenképpen érdemes megvizsgálni ezeket a tulajdonságokat és tesztelni szélben is.

Végül sok ember egyszerűen nem szereti, hogy egy lézer zümmög a kezei között, attól tartva, hogy eltalál egy madarat, vagy megvakít valakit. A gyártók azt állítják, hogy a lézereik biztonságosak és alacsony teljesítményűek.