Инфракрасные
системы связи
Большая
часть беспроводных сетей,
развертываемых в России и
за рубежом, использует
радиоволны, а решения,
основанные на оптических
технологиях, пока остаются
на вторых ролях. Между тем
развитие последних
стимулируется как
достижениями в
проектировании и
производстве
твердотельных лазеров, так
и возрастающими
потребностями
пользователей в
защищенных
высокоскоростных каналах
связи. Системы,
функционирующие в
инфракрасном (ИК)
диапазоне, имеют целый ряд
преимуществ перед
альтернативными
разработками.
Во-первых,
за счет перехода в
оптическую область длин
волн такие системы не
претендуют на какую-либо
часть радиодиапазона, не
создают помех в РЧ-спектре
и сами не чувствительны к
подобным помехам. Для их
эксплуатации не нужно
получать разрешений на
использование дефицитного
радиочастотного ресурса.
Во-вторых, инфракрасные
каналы связи обеспечивают
высокую защищенность
пересылаемой информации.
Передаваемые по ним потоки
не могут быть
просканированы
анализаторами спектра или
контрольным оборудованием
радиосетей. К тому же они,
как правило, кодируются с
помощью патентованных
алгоритмов. В-третьих, сами
по себе беспроводные
оптические системы не
накладывают никаких
принципиальных
ограничений на скорость
транспортировки данных.
Наконец, немаловажным
фактором является малое
время их развертывания.
В
последние годы
инфракрасные системы
передачи информации
вызывают все больший
интерес у операторов,
Internet-провайдеров и
корпоративных заказчиков.
К возможным вариантам их
применения относятся
формирование физических
соединений в
корпоративных сетях
передачи данных (Ethernet/Fast
Ethernet, ATM, FDDI) и магистральных
сетях операторов наземной
связи (SDH, PDH), создание
резервных каналов,
построение каналов
доступа для решения
проблемы «последней мили»,
обеспечение соединений с
базовыми станциями и их
контроллерами в сетях
мобильной связи,
развертывание временных
сетей на период
модернизации основной
кабельной инфраструктуры
или в районах стихийных
бедствий, передача данных
от систем видеонаблюдения
и телеметрии при
невозможности прокладки
кабеля.
Члены
большого семейства
Прежде
всего отметим, что
основной принцип
внедрения ИК-систем
связи состоит в замене
определенного участка
физической линии (которую
зачастую попросту
невозможно проложить)
беспроводным каналом. Этот
принцип имеет два важных
следствия:
- ИК-системы
позволяют
устанавливать только
соединения типа
«точка—точка», причем
приемник и передатчик
должны находиться в
зоне прямой видимости;
- ИК-системы
формируют
транспортную среду
физического уровня и
никак не влияют на
протоколы,
относящиеся к
канальному, сетевому и
более высоким уровням
модели OSI.
Последнее
обстоятельство означает,
что беспроводные
оптические каналы могут
служить для связи самых
разных сетевых
инфраструктур.
Общими
свойствами всех
перечисленных систем
являются высокая
энерговооруженность
лазерного луча (средняя
мощность 300 мВт, уровень ИК-излучения
7 Вт/м2) и
значительное время
наработки на отказ (для
лазеров оно составляет 130
тыс. часов, т.е. без малого 15
лет). Мощность,
потребляемая каждым из
устройств, равна примерно
20 Вт, поэтому даже при сбое
в сети электропитания
приемопередатчик может
работать от
бесперебойного источника
в течение нескольких
часов.
Особенностью
ИК-оборудования
является быстрота его
развертывания: среднее
время, затрачиваемое на
инсталляцию, не превышает 4
ч. Отсутствие привязки к
кабельной инфраструктуре
обеспечивает возможность
многократного
использования одной и той
же системы путем ее
демонтажа и установки на
новом месте. Еще важнее
высокая
ремонтопригодность
данного оборудования. Оно
спроектировано так, что
замена передатчика,
сопровождающаяся
переходом на новую длину
волны из диапазона 860—920
нм, не требует
модернизации приемника
(ибо последний работает с
длинами волн от 750 до 950 нм).
А
за окном то дождь, то снег
Зависимость
качества передачи от
погодных условий — вот та
цена, которую должны
заплатить пользователи
инфракрасных беспроводных
систем за уход из
радиодиапазона. Влияние
атмосферных явлений
лимитирует максимальную
протяженность канала
связи (при фиксированном
уровне его доступности), а
требование прямой
видимости накладывает
дополнительные
ограничения на высоту
установки
приемопередающих
устройств и их
направленность.
Что
касается подъема
оборудования над земной
поверхностью, оптимальным
оказывается диапазон
высот от уровня крыш самых
высоких зданий и
сооружений до нижней
границы зоны облачности.
Важность минимизации
апертуры и обеспечения
точной направленности
излучения передатчика
определяется тем, что по
мере распространения
лазерного луча его границы
размываются, а приемники и
передатчики монтируются
на опорах конечной
жесткости.
Из-за того
что погодные условия
влияют на надежность
передачи, перед началом
эксплуатации системы в
каждой конкретной
местности необходимо
проводить ее тестирование.
Общее правило заключается
в том, что важен не столько
тип осадков, сколько время
их непрерывного
воздействия на канал,
поэтому, скажем, туман в
большей степени влияет на
состояние ИК-канала,
чем дождь или снег.
Зависимость
от состояния атмосферы
приводит к тому, что
доступность канала
обратно пропорциональна
дальности передачи. Так,
при дальности 40 км
доступность в среднем за
год составит всего 40—50%,
хотя летом значение этого
показателя будет
несколько выше. И наоборот,
сближение приемника и
передатчика на расстояние
500 м обеспечит доступность
до 99,9%. Впрочем, на практике
беспроводные каналы
обычно организуются для
соединения узлов,
разнесенных на несколько
километров. По словам
Дмитрия Водостоева,
сотрудника московского
офиса MicroMax, при дальности
связи 3 км доступность
одиночного ИК-канала
E1 составляет 99,1%, а для 1
мили (1,6 км) она равна 99,7%.
Приведенные цифры следует
воспринимать как верхние
граничные значения;
реальные параметры могут
оказаться несколько ниже
— в зависимости от
особенностей конкретной
территории. Скажем, с
учетом суммарной
продолжительности туманов
в Москве (около 24 ч в год)
среднегодовая доступность
канала составит 98,6%, а в
районе Шереметьево, где
туманы наблюдаются в два
раза чаще, значение этого
показателя будет еще ниже.
Приведенные
данные о снижении уровня
доступности канала при
уменьшении коэффициента
прозрачности атмосферы
позволяют предположить,
что приемники и
передатчики не
обязательно выносить на
улицу: они могут быть
установлены и внутри
помещений. Наличие
стеклянной преграды
удается учесть на стадии
расчета технических
характеристик монтируемой
системы, и серьезные
проблемы возникают только
при наличии светофильтров
или специального
противосолнечного
затемнения.
Влияние
погодных условий на
инфракрасный канал
Уменьшение
прозрачности атмосферы
при изменении погодных
условий негативно влияет
на доступность
инфракрасного канала либо
(при заданной доступности)
приводит к уменьшению
дальности связи.
С точки
зрения визуального
восприятия приведенные
значения соответствуют:
- моросящему
дождю (около 2 мм/ч);
- легкому
дождю (5 мм/ч);
- дождю
средней интенсивности
(12,5 мм/ч);
- сильному
дождю (около 25 мм/ч);
- ливню
(более 40 мм/ч).
Интенсивность
тумана при этом
определяется по размеру
зоны видимости:
- слабый
туман (1—2 км);
- туман
средней плотности
(0,4—1 км);
- плотный
туман (200—400 м);
- очень
плотный туман (менее 200
м).
назад
содержание
вперед
|
