При построении систем корпоративной технической связи, у начальников филиалов и подразделений связи совсем нередко возникает вопрос пред избранием типов каналов связи. Необходимо подметить, что на данный момент на практике имеют место проводные каналы связи (медный кабель, ВОЛС), радио решения (радиорелейные каналы, широкополосный радиодоступ) и, естественно, никак еще не знаменитые атмосферные оптические линии связи - АОЛС. Ясно, что, избирая технологию организации каналов связи, интуитивно отдаётся предпочтение стандартным решениям. На сегодняшний день к ним можно отнести беспроводные и проводные радиолинии.
Одним из нестандартных решений является технология Free Space Optics (FSO). FSO - это технология на базе которой разработаны АОЛС. Она базируется на передаче данных в оптическом спектре через атмосферу. Внедрение оснащения АОЛС никак не нуждается в проектных, согласовательных разрешениях, в том числе и оплаты за применение радиочастотного диапазона. Непременно, это одна из важных причин в выгоду внедрения данной технологии и оборудования в телекоммуникационных системах.
Данную сеть связи можно осуществить в кротчайшие сроки. Гарантирует высокую степень сохранности и скорость передачи данных. Отсутствует надобность получения разрешений на частоты. Отсутствие воздействия располагающихся рядом каналов и электромагнитного шума, физиологические преграды, такие как транспортные и железнодорожные магистрали. Строения в промышленной зоне, считаются главной причиной применения систем беспроводной связи. Данную технологию могут использовать практически все организации и предприятия, для того чтобы произвести быструю организацию канала связи, высокую степень безопасности с малыми затратами.
Лазерные сети взаимосвязи обширно используются для преодоления трудных участков, экономии средств на проектных работах, времени и установки канала связи. Лазерные сети соперничают со стационарным радиорелейным и кабельным оборудованием, при организации скоростного доступа на последней миле. В качестве решения последней мили, операторы развертывают данные системы, для того чтоб подключить сооружение к находящемуся неподалеку узлу доступа в городскую сеть. Еще сотовые операторы нередко пользуются лазерными каналами для быстрого включения неосвоенных районов, пока не проложат оптоволокно. Операторы сотовой и иной беспроводный связи используют лазерные каналы связи для включения базовых станций, область внедрения данной технологии распространяется на беспроводные телефонные сети.
Области применения АОЛС - распределенные кампусные и корпоративные сети (LAN), городские мультисервисные высокоскоростные сети (MAN), телефонные сети общего пользования [1].
Виды осуществление лазерной связи:
а) использование атмосферной оптической линии связи в качестве магистрали;
Стандарт Ethernet (IEEE 802.3) обозначил, что меж двумя узлами локальной сети имеет возможность находиться не наиболее четырех функциональных приборов: повторителей, хабов. Но это ограничение можно устранить при помощи наиболее интеллектуальных приборов: коммутаторов, мостов, маршрутизаторов.
Оборудование инфракрасных каналов (для локальных сетей), никак не относится к классу функциональных (активных), либо пассивных приборов Ethernet, а считается конвертером электрических сигналов в оптические сигналы. Если, в точке соединения двух отрезков трассы для связи двух приемо передатчиков применяется cross-over кабель, то при разработке магистрали лимит на 4 функциональных прибора никак не будет действовать. При соблюдении данного правила длина трассы (магистрали) теоретически никак не ограничена (рисунок 1.1).
б) использование атмосферной оптической линии связи в качестве «последней мили»;
Проблема “последней мили” заключается в последующем – организациям, дающим сервисы доступа к Internet конечным пользователям (эти организации нередко называют ISP - Internet Service Provider) нужно осуществить каналы взаимосвязи почти всех территориально разобщенных пользователей с единой точкой доступа. При этом расположение пользователей на территории может быть таким, что каждому из них может понадобиться собственный индивидуальный канал доступа. Традиционно в данном случае применятся доступ по телефонным каналам (dial-up) и проводным выделенным каналам. Разработка АОЛС дает альтернативную схему включения, FSO channels - каналы АОЛС, main channel - основной канал (рисунок 1.2).
Рисунок 1.2 - Использование
АОЛС в качестве «последней
мили»
Рассмотрим требования, выдвигаемые к системе АОЛС в предоставленном случае:
- пользователи имеют все шансы размещаться на дальнем расстоянии от точки доступа, потому нужна большая дальность взаимосвязи (около нескольких км);
- ширина канала ограничена потребностями одного пользователя, потому может быть использование условно низкоскоростных приборов;
- запросы к доступности канала могут колебаться в больших пределах, однако, как правило, доступность канала порядка 98% - 99% времени полностью удовлетворяет потребностям пользователя. Это позволяет увеличить дальность взаимосвязи.
В случае территориальной общности пользователей можно объединить с помощью скоростной ЛВС. В данном случае АОЛС имеет возможность использоваться для связи различных сегментов сети.
Лазерная линия связи состоит из 2-ух схожих станций, устанавливаемых напротив друг друга, в пределах непосредственной видимости.
Построение всех станций фактически идентично: интерфейсный блок передатчика, лазер, модулятор, оптическая система передатчика и приемника, демодулятор и интерфейсный блок приемника. Передатчик представляет, излучатель на базе импульсного полупроводникового лазерного диода.
Системы лазерной связи - двунаправленные, они способны одновременно как принимать, так и передавать сигнал.
Недостатки атмосферно-оптических линий связи:
Отсутствие алгоритмических систем повышения помехоустойчивости в большинстве АОЛС представляют собой продолжение проводного канала.
Влияние гидрометеоров на работу системы:
- Релеевское рассеяние оптического сигнала в атмосфере. Энергетические потери оптического сигнала из-за аэрозольного и молекулярного (релеевского) рассеяния являются одним из главных факторов, определяющих искажение сигнала. Существуют таблицы, по которым энергетические потери оптических сигналов, обусловленные молекулярным рассеянием, могут быть определены с большой точностью [2].
- Аэрозоли. Наиболее часто встречающиеся в атмосфере аэрозоли представляют собой капли воды в жидком и твердом состояниях, объединяемые общим понятием - гидрометеоры (дождь, туман, снег и т.д.).
Ослабление энергии волны видимого и ИК - диапазонов объясняется тем, что волна наводит в каплях токи смещения. Кроме того, токи смещения являются источниками вторичного рассеянного излучения, что также создает эффект ослабления в направлении распространения волны, причем в видимом диапазоне основные потери энергии создаются за счет явления рассеяния.
Аэрозоли - это нормальная составляющая атмосферы; у поверхности Земли ее содержание меняется от нескольких мкг/м3 в очень чистом воздухе, до величины более 100 мкг/м3 в загрязненной атмосфере. К аэрозолям в атмосфере относятся переносимые ветром частицы пыли и морской соли, продукты сгорания (сажа, пепел), конденсированные органические остатки и вещества, образующиеся в результате химических реакций в атмосфере.
Влияние молекулярного поглощения. Каждый химический элемент имеет свой набор частот поглощения электромагнитной и световой энергии, называемый спектром поглощения. Зная спектры поглощения различных молекул, входящих в состав атмосферы, и концентрацию данных веществ, можно определить, коэффициент пропускания атмосферного излучения заданной длины волны. На практике учет всех линий поглощения молекул в атмосфере - весьма сложная задача. Учесть молекулярное поглощение можно двумя путями: составить физическую модель атмосферы и снять экспериментальные данные и экстраполировать их.
С узкой диаграммой оптических антенн связано еще одно существенное превосходство АОЛС - защищенность канала взаимосвязи от несанкционированного доступа. Сообразно данному аспекту предоставленная разработка считается уникальной. Во всех других вариантах (волоконные и медные кабели, радиолинии) для охраны информации потребуется внедрение особых кодов. В открытой оптической линии защита гарантируется за счет узкой диаграммы направленности излучения. При помощи наружных ИК - устройств можно обнаружить присутствие канала связи, однако для перехвата информации нужно установить приемник конкретно в канал связи, что практически невыполнимо.
Концепция передачи данных на основе использования инфракрасных (ИК) каналов прорабатывалась в течение многих лет и интерес к ней в настоящее время только расширяется в связи с возрастающими потребностями в высокоскоростных беспроводных каналах связи [2].
Надежность системы. Лазерные системы связи могут работать в трудных метеорологических условиях. Для них не является помехой дождь, кой ограничивает способности радиорелейных установок, ни атмосферное электричество, которое грозит медным телефонным, Ethernet и ADSL линиям.
Существенным достоинством АОЛС является нечувствительность к помехам радиодиапазона. Это позволяет использовать оптические линии в местах с большой насыщенностью радиосистем [3].
Оптические системы действуют при любых радиопомехах и находящихся поблизости высоковольтных линий электропередач. Опыт эксплуатации АОЛС показал, что дожди, дымки и снег средней интенсивности мало влияют на работоспособность линий связи, обладающих достаточным динамическим потенциалом [4].
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- Милютин Е.Р. Современные направления развития АОЛС // Вестник связи. 2011, № 4. С. 49-51
- Клюков А.В. Беспроводная оптическая связь - Мифы и реальность. Технология и средства связи, 2000, № 6. с.12-13
- Николаев А.Ю. Расчет надежности работы атмосферной оптической линии связи.-М, 2001, № 4(17), с.26.
- Фокин В.Г., Оптические системы передачи и транспортные сети. Учебное пособие. – М., 2008, c. 235.