การส่งข้อมูลโดยใช้ตัวชี้เลเซอร์ การสื่อสารด้วยเลเซอร์บรรยากาศ ถ่มน้ำลายลงในบ่อ

E.N. Chepusov, S.G. Sharonin

ทุกวันนี้ เป็นไปไม่ได้เลยที่จะจินตนาการถึงชีวิตของเราโดยปราศจากคอมพิวเตอร์และเครือข่ายที่มีพื้นฐานอยู่บนสิ่งเหล่านี้ มนุษยชาติยืนอยู่บนธรณีประตูของโลกใหม่ที่เดียว พื้นที่ข้อมูล- ในโลกนี้ การสื่อสารจะไม่ถูกขัดขวางด้วยขอบเขตทางกายภาพ เวลา หรือระยะทางอีกต่อไป

ปัจจุบันมีเครือข่ายจำนวนมากทั่วโลกที่ทำงานอยู่ ฟังก์ชั่นต่างๆและแก้ไขปัญหาต่างๆมากมาย ไม่ช้าก็เร็ว แต่ก็ต้องมาถึงจังหวะนั้นเสมอ ปริมาณงานโครงข่ายหมดและต้องวางสายสื่อสารใหม่ ซึ่งทำได้ค่อนข้างง่ายภายในอาคาร แต่ความยากลำบากจะเริ่มต้นขึ้นเมื่อเชื่อมต่ออาคารสองหลังที่อยู่ติดกัน จำเป็นต้องมีใบอนุญาตพิเศษ การอนุมัติ ใบอนุญาตในการดำเนินงาน เช่นเดียวกับการปฏิบัติตามข้อกำหนดทางเทคนิคที่ซับซ้อนจำนวนหนึ่ง และความพึงพอใจของการร้องขอทางการเงินจำนวนมากจากองค์กรที่จัดการที่ดินหรือท่อน้ำทิ้ง ตามกฎแล้วจะชัดเจนทันทีว่าเส้นทางที่สั้นที่สุดระหว่างอาคารสองหลังไม่ใช่เส้นตรง และไม่จำเป็นเลยที่ความยาวของเส้นทางนี้จะเทียบได้กับระยะห่างระหว่างอาคารเหล่านี้

แน่นอนว่าทุกคนรู้จักโซลูชันไร้สายโดยใช้อุปกรณ์วิทยุต่างๆ (โมเด็มวิทยุ สายรีเลย์วิทยุช่องเล็ก เครื่องส่งสัญญาณดิจิตอลไมโครเวฟ) แต่จำนวนความยากไม่ลดลง คลื่นวิทยุมีความอิ่มตัวมากเกินไปและการได้รับอนุญาตให้ใช้อุปกรณ์วิทยุเป็นเรื่องยากมากและบางครั้งก็เป็นไปไม่ได้ด้วยซ้ำ และปริมาณงานของอุปกรณ์นี้ขึ้นอยู่กับต้นทุนอย่างมาก

เราเสนอให้คุณใช้ประโยชน์จากรูปแบบประหยัดใหม่ การสื่อสารไร้สายซึ่งเกิดขึ้นไม่นานมานี้ คือ การสื่อสารแบบเลเซอร์ เทคโนโลยีนี้ได้รับการพัฒนาที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในสหรัฐอเมริกาซึ่งได้รับการพัฒนา การสื่อสารด้วยเลเซอร์เป็นวิธีแก้ปัญหาที่คุ้มค่าสำหรับปัญหาการสื่อสารระยะสั้นความเร็วสูงที่เชื่อถือได้ (1.2 กม.) ที่อาจเกิดขึ้นเมื่อเชื่อมต่อระบบโทรคมนาคมจากอาคารต่างๆ การใช้งานจะช่วยให้สามารถรวมเครือข่ายท้องถิ่นเข้ากับเครือข่ายทั่วโลก การรวมเครือข่ายท้องถิ่นที่อยู่ห่างไกลจากกัน และเพื่อตอบสนองความต้องการของระบบโทรศัพท์ดิจิทัล การสื่อสารด้วยเลเซอร์รองรับอินเทอร์เฟซทั้งหมดที่จำเป็นสำหรับวัตถุประสงค์เหล่านี้ ตั้งแต่ RS-232 ไปจนถึง ATM

การสื่อสารด้วยเลเซอร์เกิดขึ้นได้อย่างไร?

การสื่อสารด้วยเลเซอร์ ต่างจากการสื่อสาร GSM ตรงที่อนุญาตให้มีการเชื่อมต่อแบบจุดต่อจุดด้วยอัตราการถ่ายโอนข้อมูลสูงสุด 155 Mbit/s ในเครือข่ายคอมพิวเตอร์และโทรศัพท์ การสื่อสารด้วยเลเซอร์ช่วยให้มั่นใจในการแลกเปลี่ยนข้อมูลในโหมดฟูลดูเพล็กซ์ สำหรับการใช้งานที่ไม่ต้องการ ความเร็วสูงการส่งสัญญาณ (ตัวอย่างเช่นสำหรับการส่งสัญญาณวิดีโอและสัญญาณควบคุมในระบบโทรทัศน์เทคโนโลยีและความปลอดภัย) มีโซลูชันประหยัดพิเศษพร้อมการแลกเปลี่ยนฮาล์ฟดูเพล็กซ์ เมื่อคุณต้องการรวมไม่เพียงแต่คอมพิวเตอร์เท่านั้น แต่ยังรวมถึงด้วย เครือข่ายโทรศัพท์, รุ่นของอุปกรณ์เลเซอร์ที่มีมัลติเพล็กเซอร์ในตัวสามารถใช้สำหรับการรับส่งข้อมูล LAN และสตรีมระบบโทรศัพท์กลุ่มดิจิทัลพร้อมกัน (E1/ICM30)

อุปกรณ์เลเซอร์สามารถส่งกระแสข้อมูลเครือข่ายใด ๆ ที่ส่งถึงพวกเขาโดยใช้สายไฟเบอร์ออปติกหรือสายทองแดงในทิศทางไปข้างหน้าและย้อนกลับ เครื่องส่งจะแปลงสัญญาณไฟฟ้าเป็นรังสีเลเซอร์แบบมอดูเลตในช่วงอินฟราเรดที่มีความยาวคลื่น 820 นาโนเมตรและมีกำลังสูงถึง 40 มิลลิวัตต์ การสื่อสารด้วยเลเซอร์ใช้บรรยากาศเป็นสื่อในการแพร่กระจาย จากนั้นลำแสงเลเซอร์จะกระทบกับตัวรับที่มีความไวสูงสุดภายในช่วงความยาวคลื่นของการแผ่รังสี เครื่องรับจะแปลงรังสีเลเซอร์เป็นสัญญาณจากอินเทอร์เฟซทางไฟฟ้าหรือออปติคอลที่ใช้ นี่คือวิธีการสื่อสารโดยใช้ระบบเลเซอร์

ครอบครัว รุ่น และคุณลักษณะของพวกเขา

ในส่วนนี้ เราอยากจะแนะนำให้คุณรู้จักกับสามตระกูลของระบบเลเซอร์ที่ได้รับความนิยมมากที่สุดในสหรัฐอเมริกา ได้แก่ LOO, OmniBeam 2000 และ OmniBeam 4000 (ตารางที่ 1) กลุ่มผลิตภัณฑ์ LOO เป็นผลิตภัณฑ์พื้นฐานและอนุญาตให้มีการถ่ายโอนข้อมูลและ ข้อความเสียงสูงถึง 1,000 ม. กลุ่มผลิตภัณฑ์ OmniBeam 2000 มีความสามารถคล้ายกัน แต่ทำงานในระยะไกลกว่า (สูงสุด 1200 ม.) และสามารถส่งภาพวิดีโอและข้อมูลและเสียงรวมกันได้ กลุ่มผลิตภัณฑ์ OmniBeam 4000 สามารถให้การถ่ายโอนข้อมูลความเร็วสูง: ตั้งแต่ 34 ถึง 52 Mbit/s ในระยะทางสูงสุด 1200 ม. และจาก 100 ถึง 155 Mbit/s ถึง 1,000 ม. มีระบบเลเซอร์ตระกูลอื่น ๆ ในท้องตลาด ครอบคลุมระยะทางที่สั้นกว่าหรือรองรับโปรโตคอลน้อยลง

ตารางที่ 1.

แต่ละตระกูลมีชุดรูปแบบที่รองรับโปรโตคอลการสื่อสารที่แตกต่างกัน (ตารางที่ 2) กลุ่มผลิตภัณฑ์ LOO ประกอบด้วยรุ่นประหยัดที่ให้ระยะการส่งข้อมูลสูงสุด 200 ม. (ตัวอักษร "S" ที่ท้ายชื่อ)

ตารางที่ 2.

ข้อได้เปรียบที่ไม่ต้องสงสัยของอุปกรณ์สื่อสารด้วยเลเซอร์คือความเข้ากันได้กับอุปกรณ์โทรคมนาคมส่วนใหญ่เพื่อวัตถุประสงค์ต่างๆ (ฮับ เราเตอร์ เครื่องทวนสัญญาณ บริดจ์ มัลติเพล็กเซอร์ และ PBX)

การติดตั้งระบบเลเซอร์

ขั้นตอนสำคัญในการสร้างระบบคือการติดตั้ง การเปิดสวิตช์จริงใช้เวลาเพียงเล็กน้อยเมื่อเทียบกับการติดตั้งและการกำหนดค่าอุปกรณ์เลเซอร์ ซึ่งจะใช้เวลาหลายชั่วโมงหากดำเนินการโดยผู้เชี่ยวชาญที่ผ่านการฝึกอบรมและมีอุปกรณ์ครบครัน ในขณะเดียวกันคุณภาพการทำงานของระบบจะขึ้นอยู่กับคุณภาพของการปฏิบัติงานเหล่านี้ด้วย ดังนั้น ก่อนที่จะนำเสนอตัวเลือกการรวมทั่วไป เราอยากจะให้ความสำคัญกับปัญหาเหล่านี้เสียก่อน

เมื่อวางกลางแจ้ง สามารถติดตั้งตัวรับส่งสัญญาณบนหลังคาหรือพื้นผิวผนังได้ เลเซอร์ถูกติดตั้งบนส่วนรองรับที่มีความแข็งเป็นพิเศษ ซึ่งมักจะเป็นโลหะ ซึ่งติดอยู่กับผนังของอาคาร ส่วนรองรับยังให้ความสามารถในการปรับมุมเอียงและมุมราบของลำแสง

ในกรณีนี้ เพื่อความสะดวกในการติดตั้งและบำรุงรักษาระบบ การเชื่อมต่อจะทำผ่านกล่องกระจาย (RK) โดยทั่วไปสายเชื่อมต่อจะเป็นไฟเบอร์ออปติกสำหรับวงจรส่งข้อมูล และสายทองแดงสำหรับวงจรไฟฟ้าและวงจรควบคุม หากอุปกรณ์ไม่มีอินเทอร์เฟซข้อมูลแบบออปติคอล ก็สามารถใช้รุ่นที่มีอินเทอร์เฟซทางไฟฟ้าหรือโมเด็มแบบออปติคัลภายนอกได้

หน่วยจ่ายไฟ (PSU) ของตัวรับส่งสัญญาณจะถูกติดตั้งในอาคารเสมอ และสามารถติดตั้งบนผนังหรือในชั้นวางที่ใช้สำหรับอุปกรณ์ LAN หรือโครงสร้างแบบไขว้ ระบบเคเบิล- สามารถติดตั้งเครื่องตรวจสอบสภาพในบริเวณใกล้เคียงซึ่งทำหน้าที่ได้ การควบคุมระยะไกลการทำงานของตัวรับส่งสัญญาณของตระกูล OV2000 และ OV4000 การใช้งานนี้ช่วยให้สามารถวินิจฉัยช่องเลเซอร์ การระบุขนาดของสัญญาณ รวมถึงการวนซ้ำสัญญาณเพื่อตรวจสอบ

เมื่อติดตั้งตัวรับส่งสัญญาณเลเซอร์ภายใน จำเป็นต้องจำไว้ว่าพลังของการแผ่รังสีเลเซอร์จะลดลงเมื่อผ่านกระจก (อย่างน้อย 4% ในแต่ละกระจก) ปัญหาอีกประการหนึ่งคือหยดน้ำจะไหลลงมาด้านนอกกระจกเมื่อฝนตก พวกมันทำหน้าที่เป็นเลนส์และอาจทำให้เกิดการกระเจิงของลำแสงได้ เพื่อลดผลกระทบนี้ แนะนำให้ติดตั้งอุปกรณ์ใกล้กับด้านบนของกระจก

เพื่อให้แน่ใจว่าการสื่อสารมีคุณภาพสูง จำเป็นต้องคำนึงถึงข้อกำหนดพื้นฐานบางประการด้วย

สิ่งสำคัญที่สุดหากปราศจากการสื่อสารที่เป็นไปไม่ได้ก็คืออาคารจะต้องอยู่ในระยะที่มองเห็นได้ และไม่ควรมีอุปสรรคทึบแสงในเส้นทางการแพร่กระจายของลำแสง นอกจากนี้ เนื่องจากลำแสงเลเซอร์ในบริเวณตัวรับสัญญาณมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 2 ม. จึงจำเป็นที่ตัวรับส่งสัญญาณจะตั้งอยู่เหนือคนเดินถนนและการจราจรที่ความสูงอย่างน้อย 5 ม. ทั้งนี้เนื่องมาจากการรับรองกฎระเบียบด้านความปลอดภัย การขนส่งยังเป็นแหล่งของก๊าซและฝุ่นซึ่งส่งผลต่อความน่าเชื่อถือและคุณภาพของการส่งผ่าน จะต้องไม่ฉายลำแสงในบริเวณใกล้หรือข้ามสายไฟ มีความจำเป็นต้องคำนึงถึงการเจริญเติบโตที่เป็นไปได้ของต้นไม้การเคลื่อนไหวของมงกุฎในช่วงที่มีลมกระโชกตลอดจนอิทธิพลของการตกตะกอนและการหยุดชะงักที่อาจเกิดขึ้นจากนกที่บิน

ตัวเลือกตัวรับส่งสัญญาณที่ถูกต้องรับประกันการทำงานที่มั่นคงของช่องสัญญาณในทุกสภาพอากาศในรัสเซีย ตัวอย่างเช่น เส้นผ่านศูนย์กลางลำแสงที่ใหญ่ขึ้นจะช่วยลดโอกาสที่จะเกิดความเสียหายจากการตกตะกอน

อุปกรณ์เลเซอร์ไม่ใช่แหล่งกำเนิด รังสีแม่เหล็กไฟฟ้า(เอมี่). อย่างไรก็ตาม หากวางไว้ใกล้อุปกรณ์ที่มี EMR อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ของเลเซอร์จะจับการแผ่รังสีนี้ ซึ่งอาจทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของสัญญาณทั้งในตัวรับและตัวส่งสัญญาณ ซึ่งจะส่งผลต่อคุณภาพการสื่อสาร จึงไม่แนะนำให้วางอุปกรณ์เลเซอร์ใกล้กับแหล่ง EMR เช่น สถานีวิทยุกำลังแรง เสาอากาศ ฯลฯ

เมื่อติดตั้งเลเซอร์ แนะนำให้หลีกเลี่ยงตัวรับส่งสัญญาณเลเซอร์ในทิศทางตะวันออก-ตะวันตก เนื่องจากรังสีดวงอาทิตย์สามารถปิดกั้นรังสีเลเซอร์ได้หลายวันต่อปี และการส่งผ่านจะเป็นไปไม่ได้ แม้ว่าจะมีตัวกรองแสงแบบพิเศษใน ผู้รับ เมื่อรู้ว่าดวงอาทิตย์เคลื่อนผ่านท้องฟ้าในพื้นที่เฉพาะอย่างไร คุณจะสามารถแก้ไขปัญหานี้ได้อย่างง่ายดาย

การสั่นสะเทือนอาจทำให้ตัวรับส่งสัญญาณเลเซอร์เลื่อนได้ เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหานี้ ไม่แนะนำให้ติดตั้งระบบเลเซอร์ใกล้กับมอเตอร์ คอมเพรสเซอร์ ฯลฯ

รูปที่ 1 การวางตำแหน่งและการเชื่อมต่อตัวรับส่งสัญญาณเลเซอร์

วิธีการรวมทั่วไปหลายวิธี

การสื่อสารด้วยเลเซอร์จะช่วยแก้ปัญหาการสื่อสารระยะสั้นในการเชื่อมต่อแบบจุดต่อจุด เป็นตัวอย่าง ลองดูตัวเลือกหรือวิธีการทั่วไปหลายประการในการรวม ดังนั้น คุณมีสำนักงานกลาง (CO) และสาขา (F) ซึ่งแต่ละแห่งมีเครือข่ายคอมพิวเตอร์

รูปที่ 2 แสดงรูปแบบการจัดช่องทางการสื่อสารในกรณีที่จำเป็นต้องรวม F และ DSO โดยใช้อีเทอร์เน็ตเป็นโปรโตคอลเครือข่าย และใช้สายโคแอกเซียล (หนาหรือบาง) เป็นสื่อทางกายภาพ ใน CO มีเซิร์ฟเวอร์ LAN และใน F มีคอมพิวเตอร์ที่ต้องเชื่อมต่อกับเซิร์ฟเวอร์นี้ ด้วยระบบเลเซอร์ เช่น รุ่น LOO-28/LOO-28S หรือ OB2000E คุณสามารถแก้ไขปัญหานี้ได้อย่างง่ายดาย มีการติดตั้งบริดจ์ไว้ที่ศูนย์กลางตรงกลาง และรีพีทเตอร์อยู่ใน F หากบริดจ์หรือรีพีทเตอร์มีอินเทอร์เฟซแบบออปติคัล ก็ไม่จำเป็นต้องใช้มินิโมเด็มแบบออปติคอล ตัวรับส่งสัญญาณเลเซอร์เชื่อมต่อกันผ่านใยแก้วนำแสงคู่ รุ่น LOO-28S จะช่วยให้คุณสามารถสื่อสารได้ไกลถึง 213 ม. และ LOO-28 - สูงถึง 1,000 ม. ด้วยมุมการรับ "มั่นใจ" ที่ 3 mrad รุ่น OB2000E ครอบคลุมระยะทางสูงสุด 1200 ม. โดยมีมุมรับสัญญาณ "มั่นใจ" ที่ 5 มราด โมเดลทั้งหมดนี้ทำงานในโหมดฟูลดูเพล็กซ์และให้ความเร็วการถ่ายโอน 10 Mbit/s

รูปที่ 2 การเชื่อมต่อเซ็กเมนต์ Ethernet LAN แบบรีโมตตาม สายโคแอกเซียล.

ตัวเลือกที่คล้ายกันสำหรับการรวมสองรายการเข้าด้วยกัน เครือข่ายอีเธอร์เน็ตโดยใช้เป็นสื่อทางกายภาพ คู่บิด(10BaseT) แสดงในรูปที่ 3 ข้อแตกต่างคือแทนที่จะใช้บริดจ์และทวนสัญญาณ คอนเซนเตอร์เตอร์ (ฮับ) จะถูกใช้ซึ่งมีตัวเชื่อมต่อ 10BaseT ตามจำนวนที่ต้องการและอินเทอร์เฟซ AUI หรือ FOERL หนึ่งรายการสำหรับเชื่อมต่อตัวรับส่งสัญญาณเลเซอร์ ในกรณีนี้ จำเป็นต้องติดตั้งตัวรับส่งสัญญาณเลเซอร์ LOO-38 หรือ LOO-38S ซึ่งให้ความเร็วในการส่งข้อมูลที่ต้องการในโหมดฟูลดูเพล็กซ์ รุ่น LOO-38 สามารถรองรับระยะการสื่อสารได้ไกลถึง 1000 ม. และรุ่น LOO-38S สามารถรองรับระยะการสื่อสารได้ไกลถึง 213 ม.

รูปที่ 3 การเชื่อมต่อเซ็กเมนต์ Ethernet LAN ระยะไกลโดยใช้คู่บิด

รูปที่ 4 แสดงรูปแบบการรับส่งข้อมูลแบบรวมระหว่าง LAN สองตัว (อีเทอร์เน็ต) และสตรีมดิจิทัลกลุ่ม E1 (PCM30) ระหว่าง PBX สองตัว (ใน CO และ F) เพื่อแก้ไขปัญหานี้ รุ่น OB2846 จึงเหมาะสม ซึ่งให้ข้อมูลและเสียงที่ความเร็ว 12 (10+2) Mbit/s ในระยะทางสูงสุด 1200 ม. LAN เชื่อมต่อกับตัวรับส่งสัญญาณโดยใช้ใยแก้วนำแสงคู่ ผ่านขั้วต่อ SMA มาตรฐาน และการรับส่งข้อมูลโทรศัพท์จะถูกส่งผ่านสายโคแอกเชียล 75 โอห์มผ่านขั้วต่อ BNC ควรสังเกตว่าการทำมัลติเพล็กซ์ของข้อมูลและสตรีมเสียงพูดไม่จำเป็นต้องใช้อุปกรณ์เพิ่มเติมและดำเนินการโดยตัวรับส่งสัญญาณโดยไม่ลดปริมาณงานของแต่ละอุปกรณ์แยกกัน

รูปที่ 4 การรวมเครือข่ายคอมพิวเตอร์และโทรศัพท์

ตัวเลือกสำหรับการถ่ายโอนข้อมูลความเร็วสูงระหว่าง LAN สองตัว (LAN "A" ที่ศูนย์กลางส่วนกลางและ LAN "B" ใน F) โดยใช้สวิตช์ ATM และตัวรับส่งสัญญาณเลเซอร์แสดงไว้ในรูปที่ 5 รุ่น OB4000 จะแก้ปัญหาเรื่องความเร็วสูง - สื่อสารระยะสั้นด้วยความเร็วอย่างเหมาะสม คุณจะมีโอกาสส่งสัญญาณสตรีม E3, OC1, SONET1 และ ATM52 ด้วยความเร็วที่ต้องการในระยะทางสูงสุด 1200 ม. และ 100 Base-VG หรือ VG ANYLAN (802.12), 100 Base-FX หรือ Fast Ethernet (802.3) , FDDI, TAXI 100/ 140, OC3, SONET3 และ ATM155 ด้วยความเร็วที่ต้องการ - ในระยะทางสูงสุด 1,000 ม. ข้อมูลที่ส่งจะถูกส่งไปยังตัวรับส่งสัญญาณเลเซอร์โดยใช้ใยแก้วนำแสงคู่มาตรฐานที่เชื่อมต่อผ่านตัวเชื่อมต่อ SMA

รูปที่ 5 การรวมเครือข่ายโทรคมนาคมความเร็วสูง

ตัวอย่างที่ให้ไว้ไม่ครบถ้วนสมบูรณ์ ตัวเลือกที่เป็นไปได้การใช้อุปกรณ์เลเซอร์

อันไหนทำกำไรได้มากกว่ากัน?

ลองกำหนดตำแหน่งของการสื่อสารด้วยเลเซอร์ระหว่างโซลูชันแบบมีสายและไร้สายอื่น ๆ โดยประเมินข้อดีและข้อเสียโดยสังเขป (ตารางที่ 3)

ตารางที่ 3.

ระบบส่งข้อมูลเลเซอร์ได้รับการออกแบบมาเพื่อจัดระเบียบการสื่อสารทางเดียวและดูเพล็กซ์ระหว่างวัตถุที่อยู่ในระยะการมองเห็น
Free Space Optics - เทคโนโลยี FSO ซึ่งรวมถึงการสื่อสารด้วยแสงในบรรยากาศ (AOLC) และช่องทางการสื่อสารด้วยแสงไร้สาย (BOX) เป็นวิธีหนึ่ง การส่งสัญญาณไร้สายข้อมูลในส่วนคลื่นสั้นของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า เป็นไปตามหลักการโอน สัญญาณดิจิตอลผ่านชั้นบรรยากาศ (หรืออวกาศ) โดยการปรับรังสี (อินฟราเรดหรือที่มองเห็นได้) และการตรวจจับในภายหลังโดยเครื่องตรวจจับแสงด้วยแสง
สถานะปัจจุบันของการสื่อสารด้วยแสงไร้สายทำให้สามารถสร้างช่องทางการสื่อสารที่เชื่อถือได้ในระยะทางตั้งแต่ 100 ถึง 1,500-2,000 ม. ในชั้นบรรยากาศและสูงถึง 100,000 กม. ในอวกาศ เช่น สำหรับการสื่อสารระหว่างดาวเทียม สิ่งมีชีวิต ทางเลือกอื่นในส่วนที่เกี่ยวข้องกับไฟเบอร์ออปติก สายส่งข้อมูลออปติกในบรรยากาศ (AODL) ช่วยให้คุณสร้างช่องทางการสื่อสารแบบออปติกไร้สายได้อย่างรวดเร็ว

1. ลิงค์การสื่อสารด้วยแสงบรรยากาศ

การพัฒนาอย่างรวดเร็วของตลาดโทรคมนาคมจำเป็นต้องมีสายส่งข้อมูลความเร็วสูง อย่างไรก็ตาม การวางเส้นใยแก้วนำแสงต้องใช้เงินลงทุนจำนวนมาก และโดยหลักการแล้วไม่สามารถทำได้เสมอไป
ทางเลือกที่เป็นธรรมชาติในกรณีนี้คือสายสื่อสารไร้สายในช่วงไมโครเวฟ แต่ปัญหาในการขออนุญาตความถี่อย่างรวดเร็วจำกัดโอกาสในการใช้งานโดยเฉพาะในเมืองใหญ่
วิธีการสื่อสารไร้สายอีกวิธีหนึ่งคือสายการสื่อสารด้วยแสง (การสื่อสารด้วยเลเซอร์หรือแสง) โดยใช้โทโพโลยีแบบจุดต่อจุดหรือโหมดการเข้าถึงแบบจุดต่อหลายจุด การสื่อสารด้วยแสงทำได้โดยการส่งข้อมูลโดยใช้คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในช่วงแสง ตัวอย่างของการสื่อสารด้วยแสงคือการส่งข้อความที่ใช้ในอดีตโดยใช้กองไฟหรือตัวอักษรสัญญาณ ในช่วงทศวรรษที่ 60 ของศตวรรษที่ 20 เลเซอร์ถูกสร้างขึ้น และเป็นไปได้ที่จะสร้างระบบการสื่อสารด้วยแสงบรอดแบนด์ สายสื่อสารบรรยากาศ (ALC) สายแรกในมอสโกปรากฏในช่วงปลายยุค 60: เปิดตัวแล้ว สายโทรศัพท์ระหว่างอาคาร Moscow State University บน Lenin Hills และ Zubovskaya Square ที่มีความยาวมากกว่า 5 กม. คุณภาพ สัญญาณที่ส่งปฏิบัติตามมาตรฐานอย่างสมบูรณ์ ในปีเดียวกันนั้นมีการทดลองกับ ALS ในเลนินกราด กอร์กี ทบิลิซี และเยเรวาน โดยทั่วไป การทดสอบประสบความสำเร็จ แต่ในเวลานั้นผู้เชี่ยวชาญพิจารณาว่าสภาพอากาศเลวร้ายทำให้การสื่อสารด้วยเลเซอร์ไม่น่าเชื่อถือ และถือว่าไม่มีท่าว่าจะดี
การใช้สัญญาณที่มีการมอดูเลตแบบต่อเนื่อง (แอนะล็อก) ซึ่งใช้กันในหลายปีที่ผ่านมา ส่งผลให้สัญญาณแสงอ่อนลงอย่างผิดปกติเนื่องจากอิทธิพลของบรรยากาศ
การใช้ ALS อย่างแพร่หลายในปัจจุบันในหลายประเทศทั่วโลกเริ่มต้นขึ้นในปี 1998 เมื่อมีการสร้างเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ราคาไม่แพงที่มีกำลัง 100 mW ขึ้นไป และการใช้การประมวลผลสัญญาณดิจิทัลทำให้สามารถหลีกเลี่ยงการลดทอนสัญญาณที่ผิดปกติและส่งแพ็คเก็ตอีกครั้ง ข้อมูลเมื่อตรวจพบข้อผิดพลาด
ในเวลาเดียวกัน ความต้องการการสื่อสารด้วยเลเซอร์ก็เพิ่มขึ้น เนื่องจากเริ่มมีการพัฒนาอย่างรวดเร็ว เทคโนโลยีสารสนเทศ- จำนวนผู้ใช้บริการที่ต้องการให้บริการโทรคมนาคม เช่น อินเทอร์เน็ต ระบบโทรศัพท์ IP เคเบิลทีวีพร้อมช่องรายการมากมาย เครือข่ายคอมพิวเตอร์เป็นต้น ส่งผลให้เกิดปัญหา "ไมล์สุดท้าย" (การเชื่อมต่อช่องทางการสื่อสารบรอดแบนด์กับผู้ใช้ปลายทาง) เกิดขึ้น การวางเครือข่ายเคเบิลใหม่ต้องใช้เงินลงทุนจำนวนมาก และในบางกรณี โดยเฉพาะอย่างยิ่งในเขตเมืองที่หนาแน่น เป็นเรื่องยากมากหรือเป็นไปไม่ได้เลยด้วยซ้ำ
ทางออกที่ดีที่สุดสำหรับปัญหาในส่วนสุดท้ายคือการใช้สายส่งสัญญาณไร้สาย
ข้อดีของสายสื่อสารไร้สายนั้นชัดเจน: คุ้มค่า (ไม่จำเป็นต้องขุดร่องเพื่อวางสายเคเบิลและเช่าที่ดิน) ต้นทุนการดำเนินงานต่ำ ปริมาณงานสูงและคุณภาพของการสื่อสารดิจิทัล การใช้งานอย่างรวดเร็วและการเปลี่ยนแปลงการกำหนดค่าเครือข่าย เอาชนะอุปสรรคได้อย่างง่ายดาย - ทางรถไฟ แม่น้ำ ภูเขา ฯลฯ
การสื่อสารไร้สายในช่วงวิทยุถูกจำกัดด้วยความแออัดและการขาดแคลนช่วงความถี่ ความลับไม่เพียงพอ ความไวต่อการรบกวน รวมถึงการรบกวนโดยเจตนาและจากช่องสัญญาณที่อยู่ติดกัน และการใช้พลังงานที่เพิ่มขึ้น นอกจากนี้ การสื่อสารทางวิทยุจำเป็นต้องได้รับอนุมัติและลงทะเบียนเป็นระยะเวลานาน โดยมีการกำหนดความถี่โดยหน่วยงานกำกับดูแลการสื่อสารแห่งรัฐของสหพันธรัฐรัสเซีย การเช่าช่องสัญญาณ และการรับรองอุปกรณ์วิทยุบังคับโดยคณะกรรมาธิการแห่งรัฐด้านความถี่วิทยุ การใช้เลเซอร์ช่วยขจัดปัญหาที่ยากลำบากนี้ นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าประการแรกความถี่ของการแผ่รังสีจากระบบสื่อสารด้วยเลเซอร์นั้นอยู่นอกเหนือช่วงที่จำเป็นในการประสานงาน (ในรัสเซีย) และประการที่สองคือการขาดความเป็นไปได้ในทางปฏิบัติสำหรับการตรวจจับและระบุตัวตนเป็นวิธีการแลกเปลี่ยนข้อมูล .
คุณสมบัติพื้นฐานของระบบเลเซอร์:
การรักษาความปลอดภัยเกือบทั้งหมดของช่องสัญญาณจากการเข้าถึงโดยไม่ได้รับอนุญาตและเป็นผลให้ภูมิคุ้มกันทางเสียงและภูมิคุ้มกันทางเสียงในระดับสูงเนื่องจากความเป็นไปได้ในการรวมพลังงานสัญญาณทั้งหมดในมุมจากเศษส่วนของอาร์คนาที (ในระบบการสื่อสารอวกาศเลเซอร์) ถึงสิบ องศา (ระบบการสื่อสารภายในอาคารที่เข้าถึงได้อย่างเต็มที่);
สูง ภาชนะข้อมูลช่องสัญญาณ (สูงสุดหลายสิบ Gbit/s)
ไม่มีความล่าช้าในการส่งข้อมูล (ping<1ms) как у радиолиний
การไม่มีสัญญาณการเปิดโปงที่เด่นชัด (ส่วนใหญ่เป็นรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่เป็นหลักประกัน) และความเป็นไปได้ของการอำพรางเพิ่มเติมซึ่งทำให้สามารถซ่อนได้ไม่เพียง แต่ข้อมูลที่ส่งเท่านั้น แต่ยังรวมถึงข้อเท็จจริงของการแลกเปลี่ยนข้อมูลด้วย
นอกจากนี้ผู้เชี่ยวชาญหลายคนยังตั้งข้อสังเกตถึงความปลอดภัยทางชีวภาพของระบบเหล่านี้เนื่องจากความหนาแน่นของพลังงานรังสีโดยเฉลี่ยในระบบเลเซอร์เพื่อวัตถุประสงค์ต่าง ๆ นั้นน้อยกว่าการฉายรังสีที่สร้างโดยดวงอาทิตย์ประมาณ 3-6 เท่ารวมถึงความเรียบง่ายของหลักการของพวกเขา การก่อสร้างและการดำเนินงานและต้นทุนที่ค่อนข้างต่ำเมื่อเปรียบเทียบกับวิธีการส่งข้อมูลแบบเดิมเพื่อจุดประสงค์ที่คล้ายคลึงกัน
ออกแบบ:
สายสื่อสารด้วยเลเซอร์ประกอบด้วยสถานีที่เหมือนกันสองสถานีซึ่งติดตั้งตรงข้ามกันภายในระยะการมองเห็น (รูปที่ 1)

ข้าว. 1. การออกแบบ ALS

โครงสร้างของสถานี ALS ทั้งหมดเกือบจะเหมือนกัน: โมดูลอินเทอร์เฟซ, โมดูเลเตอร์, เลเซอร์, ระบบออปติคัลของเครื่องส่งสัญญาณ, ระบบออปติคัลของตัวรับ, เดโมดูเลเตอร์ และโมดูลอินเทอร์เฟซของตัวรับ เครื่องส่งเป็นตัวส่งสัญญาณที่ใช้ไดโอดเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์แบบพัลซ์ (บางครั้งอาจเป็น LED ธรรมดา) ในกรณีส่วนใหญ่ ตัวรับสัญญาณจะขึ้นอยู่กับโฟโตไดโอดแบบพินความเร็วสูงหรือโฟโตไดโอดแบบถล่ม
สตรีมข้อมูลที่ส่งจากอุปกรณ์ของผู้ใช้ไปที่โมดูลอินเทอร์เฟซ จากนั้นไปยังโมดูเลเตอร์ของตัวส่งสัญญาณ จากนั้นสัญญาณจะถูกแปลงโดยการฉีดเลเซอร์ที่มีประสิทธิภาพสูงให้เป็นรังสีอินฟราเรด จากนั้นเลนส์จะปรับให้เข้ากันเป็นลำแสงแคบ และส่งผ่านชั้นบรรยากาศไปยังเครื่องรับ ที่จุดตรงข้าม การแผ่รังสีแสงที่ได้รับจะถูกโฟกัสโดยเลนส์รับไปยังตำแหน่งของเครื่องตรวจจับแสงความเร็วสูงที่มีความไวสูง (โฟโตไดโอดถล่มหรือพิน) ซึ่งเป็นที่ที่ตรวจพบ หลังจากการขยายและประมวลผลเพิ่มเติม สัญญาณจะถูกส่งไปยังอินเทอร์เฟซของตัวรับสัญญาณ และจากที่นั่นไปยังอุปกรณ์ของผู้ใช้ ในทำนองเดียวกัน ในโหมดดูเพล็กซ์ จะมีการไหลสวนทางของข้อมูลพร้อมกันและเป็นอิสระ
เนื่องจากลำแสงเลเซอร์ถูกส่งระหว่างจุดสื่อสารในชั้นบรรยากาศ การกระจายแสงจึงขึ้นอยู่กับสภาพอากาศ การมีอยู่ของควัน ฝุ่น และมลพิษทางอากาศอื่นๆ อย่างไรก็ตาม แม้จะมีปัญหาเหล่านี้ การสื่อสารด้วยเลเซอร์ในชั้นบรรยากาศได้รับการพิสูจน์แล้วว่ามีความน่าเชื่อถือในระยะทางหลายกิโลเมตร และมีแนวโน้มว่าจะแก้ปัญหา "ไมล์สุดท้าย" ได้ดีเป็นพิเศษ
ลองพิจารณาอิทธิพลของบรรยากาศที่มีต่อคุณภาพของการสื่อสารอินฟราเรดไร้สาย การแพร่กระจายของรังสีเลเซอร์ในบรรยากาศนั้นมาพร้อมกับปรากฏการณ์หลายประการของการโต้ตอบเชิงเส้นและไม่เชิงเส้นของแสงกับตัวกลาง จากลักษณะเชิงคุณภาพล้วนๆ ปรากฏการณ์เหล่านี้สามารถแบ่งออกเป็นสามกลุ่มหลัก:
1. การดูดซับ (ปฏิกิริยาโดยตรงของลำแสงโฟตอนกับโมเลกุลในชั้นบรรยากาศ)
2. กระจายโดยละอองลอย (ฝุ่น, ฝน, หิมะ, หมอก)
3. ความผันผวนของรังสีเนื่องจากความปั่นป่วนของชั้นบรรยากาศ

การสื่อสารด้วยลำแสงเลเซอร์ผ่านชั้นบรรยากาศกลายเป็นความจริงแล้ว ช่วยให้มั่นใจในการส่งข้อมูลจำนวนมากด้วยความน่าเชื่อถือสูงในระยะทางสูงสุด 5 กม. และแก้ไขปัญหายาก ๆ มากมาย ดังนั้นความสนใจในการสื่อสารประเภทนี้จึงเพิ่มขึ้นเมื่อเร็ว ๆ นี้

¹ความผันผวน (จากความผันผวนของภาษาละติน - ความผันผวน) การเบี่ยงเบนแบบสุ่มของปริมาณทางกายภาพจากค่าเฉลี่ย
²แหล่งอินเทอร์เน็ต: http://laseritc.ru/?id=93

2. ช่องทางการสื่อสารด้วยแสงไร้สาย

ช่องสัญญาณสื่อสารด้วยแสงไร้สาย (BOX) เป็นอุปกรณ์ที่ส่งข้อมูลผ่านชั้นบรรยากาศ ได้รับการออกแบบเพื่อสร้างช่องทางการรับส่งข้อมูลมาตรฐานอีเธอร์เน็ต BOXING ประกอบด้วยตัวรับส่งสัญญาณที่เหมือนกันสองตัว (ท่อแสง) ที่ติดตั้งอยู่ที่ทั้งสองด้านของช่องสื่อสาร แต่ละยูนิตประกอบด้วยโมดูลตัวรับส่งสัญญาณ กระบังหน้า สายเคเบิลอินเทอร์เฟซ (ยาว 5 ม.) ระบบนำทาง ตัวยึด แหล่งจ่ายไฟ และยูนิตเข้าถึง
โมดูลตัวรับส่งสัญญาณประกอบด้วยตัวส่งสัญญาณของการแผ่รังสีแสงที่มีทิศทางสูงในช่วง IR (ประกอบด้วย LED เซมิคอนดักเตอร์อินฟราเรด) และตัวรับ - LED ที่มีความไวสูง LED ทำงานที่ความยาวคลื่น 0.87 ไมครอน ตัวอย่างของผู้ผลิตระบบ BOX ในประเทศและคุณลักษณะต่างๆ ได้อธิบายไว้ในตารางที่ 1
ตารางที่ 1. อุปกรณ์สำหรับสร้างช่องสัญญาณสื่อสารด้วยแสง

รูปที่ 2 แสดง BOX-10M อย่างชัดเจน

ข้าว. 2.กล่อง-10M

หลักการทำงาน:
พิจารณากระบวนการส่งข้อมูลโดยใช้ช่องสัญญาณออปติคอล (รูปที่ 3) สัญญาณไฟฟ้าจากพอร์ตอีเธอร์เน็ตเดินทางผ่านสายเคเบิลอินเทอร์เฟซไปยังตัวส่งสัญญาณ โดยที่ LED จะแปลงเป็นรังสีอินฟราเรด ซึ่งผ่านตัวแยกลำแสงและถูกเลนส์โฟกัสให้เป็นลำแสงแคบ เมื่อผ่านชั้นบรรยากาศ ส่วนหนึ่งของรังสีกระทบเลนส์ของตัวรับส่งสัญญาณอื่น จะถูกโฟกัสและส่งไปยังเครื่องรับโดยตัวแยกลำแสง เครื่องรับจะแปลงรังสีอินฟราเรดเป็นสัญญาณไฟฟ้า ซึ่งจะถูกส่งผ่านสายเคเบิลอินเทอร์เฟซไปยังพอร์ตอีเธอร์เน็ต แหล่งจ่ายไฟจ่ายไฟให้กับเครื่องส่ง เครื่องรับ หน่วยแสดงผล และระบบป้องกันฝ้า/น้ำแข็งของเลนส์

ข้าว. 3. หลักการทำงานทั่วไปของอุปกรณ์ตระกูล BOX

ความน่าเชื่อถือในการส่งผ่านทำได้โดยอาศัยการนำทางที่ถูกต้องและพลังงานสำรองเป็นหลัก ด้วยการเล็งที่เหมาะสม พลังงานสำรองของระบบควรเป็นสี่เท่าสำหรับรุ่น BOX-10ML และ BOX-10M (กล่าวอีกนัยหนึ่ง ด้วยการครอบคลุม 4/5 ของเลนส์ใกล้วัตถุ เราจึงมีช่องทางที่เชื่อถือได้ 100% ในสภาพอากาศที่ดี) รุ่น BOX-10MPD มีพลังงานสำรอง 16 เท่า ในกรณีนี้ความพร้อมใช้งานของช่องตลอดทั้งปีจะอยู่ที่ 99.7-99.9% ยิ่งพลังงานสำรองของระบบสูงเท่าใด ความน่าเชื่อถือของช่องสัญญาณก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น ซึ่งตามหลักการแล้วจะสูงถึง 99.99%
นอกจากนี้ การทำงานของระบบที่เชื่อถือได้นั้นเนื่องมาจากวิธีการเข้าถึงสื่อ CSMA/CD ที่ใช้ในเครือข่ายอีเทอร์เน็ต การชนกันใด ๆ - สภาพอากาศที่เลวร้ายลงหรือการปรากฏตัวของสิ่งกีดขวางในระยะสั้นจะนำไปสู่การส่งสัญญาณซ้ำของแพ็กเก็ตในระดับกายภาพ แต่ถึงแม้ว่ามันจะเกิดขึ้นก็ตามการชนจะไม่ได้ยิน (เป็นไปได้เช่นใน BOX- รุ่น 10ML และ BOX-10M เนื่องจากแน่นอนว่าเวลาในการเปลี่ยนจากการรับสัญญาณไปสู่การส่งสัญญาณเท่ากับ 4 μs) และแพ็กเก็ตสูญหาย ดังนั้นโปรโตคอลระดับสูงกว่าที่ทำงานกับการรับประกันการจัดส่งจะติดตามเหตุการณ์นี้ และคำขอนั้นจะถูกทำซ้ำ
การเชื่อมต่อผ่านชั้นบรรยากาศไม่เคยรับประกันการเชื่อมต่อ 100% ดังนั้นจึงเป็นไปได้ที่ช่องสัญญาณจะไม่ทำงาน เช่น ในสภาพอากาศเลวร้าย (หิมะตกหนัก หมอกหนามาก ฝนตกหนัก ฯลฯ) แต่ในกรณีนี้ การหยุดการสื่อสารจะเกิดขึ้นชั่วคราว และหลังจากเงื่อนไขต่างๆ ดีขึ้น การเชื่อมต่อจะกลับคืนมาเอง เพื่อลดโอกาสที่จะสูญเสียการสื่อสารเนื่องจากสภาพอากาศ จำเป็นต้องติดตั้งโมเดลที่มีระยะการทำงานที่มากขึ้น ซึ่งจะเพิ่มพลังงานของฟลักซ์แสงและเป็นผลให้ความน่าเชื่อถือของระบบโดยรวม
เงื่อนไขอีกประการหนึ่งสำหรับการทำงานที่เชื่อถือได้และมีเสถียรภาพของระบบคือความบังเอิญที่จุดศูนย์กลางของจุดทางเรขาคณิตของการส่องสว่างของเครื่องส่งสัญญาณกับศูนย์กลางของเลนส์ตัวรับ แรงลม รวมถึงแรงสั่นสะเทือนทางกลและตามฤดูกาลของส่วนรองรับอาจทำให้ระบบหลุดออกจากบริเวณจุดไฟ ซึ่งส่งผลให้การเชื่อมต่อหายไป การออกแบบระบบทั้งหมดและขนาดของจุดส่องสว่างจากเครื่องส่งสัญญาณได้รับการประสานงานในลักษณะที่จะลดโอกาสที่จะสูญเสียการสื่อสารเนื่องจากสาเหตุข้างต้นให้เหลือน้อยที่สุด เมื่อชี้ปัญหาทางเรขาคณิตต่อไปนี้จะได้รับการแก้ไข: จากจุดที่ได้รับระหว่างการชี้อย่างคร่าวๆ จะต้องย้ายระบบไปยังศูนย์กลางทางเรขาคณิตของจุดส่องสว่างจากฟลักซ์แสงของตัวปล่อยและในที่สุดก็แก้ไขระบบชี้ตำแหน่งในตำแหน่งนี้ เมื่อใช้ระบบนำทางมาตรฐาน ปัญหานี้ได้รับการแก้ไขด้วยการวนซ้ำ 35 ครั้ง
การติดตั้ง:
สามารถติดตั้งตัวรับส่งสัญญาณบนหลังคาหรือพื้นผิวผนังได้ BOX ติดตั้งอยู่บนส่วนรองรับโลหะซึ่งช่วยให้คุณปรับมุมเอียงในแนวนอนและแนวตั้ง (รูปที่ 4) ตัวรับส่งสัญญาณเชื่อมต่อผ่านหน่วยการเข้าถึงพิเศษ โดยปกติจะใช้สายคู่บิดเกลียว 5 (UTP) เป็นสายเชื่อมต่อ ที่ด้านช่องสัญญาณออปติคอล ยูนิตการเข้าถึงจะเชื่อมต่อกับตัวรับส่งสัญญาณด้วยสายเคเบิลอินเทอร์เฟซ ซึ่งใช้สายคู่บิดเกลียวปกติที่มีขั้วต่อพิเศษ ในทางกลับกัน หน่วยการเข้าถึงจะเชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์หรืออุปกรณ์เครือข่าย (เราเตอร์หรือสวิตช์)
หน่วยการเข้าถึงและแหล่งจ่ายไฟของตัวรับส่งสัญญาณจะติดตั้งอยู่ในอาคารติดกันเสมอ สามารถติดตั้งบนผนังหรือวางในชั้นวางเดียวกับที่ใช้สำหรับอุปกรณ์ LAN
เพื่อการทำงานที่เชื่อถือได้ ต้องคำนึงถึงคำแนะนำต่อไปนี้:
อาคารต้องอยู่ในระยะสายตา (คานต้องไม่เจอสิ่งกีดขวางทึบตลอดเส้นทาง)
จะดีกว่าถ้าอุปกรณ์ตั้งอยู่สูงเหนือพื้นดินมากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้และอยู่ในสถานที่ที่เข้าถึงยาก
เมื่อติดตั้งระบบคุณควรหลีกเลี่ยงการวางตัวรับส่งสัญญาณในทิศทางตะวันออก - ตะวันตก (ข้อกำหนดเฉพาะนี้อธิบายได้ค่อนข้างง่าย: รังสีของดวงอาทิตย์เมื่อพระอาทิตย์ขึ้นหรือพระอาทิตย์ตกสามารถปิดกั้นรังสีได้เป็นเวลาหลายนาทีและการส่งสัญญาณจะหยุด)
ไม่ควรมีมอเตอร์ คอมเพรสเซอร์ ฯลฯ ใกล้กับจุดยึด เนื่องจากการสั่นสะเทือนอาจทำให้ท่อขยับและขาดการเชื่อมต่อ

ข้าว. 4. แผนผังระบบนำทาง

ประเภทการเชื่อมต่อ:
รูปที่ 5 แสดงประเภทการเชื่อมต่อ BOX ที่เป็นไปได้

ข้าว. 5. ประเภทของการเชื่อมต่อ BOX

ในแหล่งต่างๆ มีชื่ออุปกรณ์จำนวนมากสำหรับการส่งข้อมูลไร้สายในช่วงความยาวคลื่นอินฟราเรด ในต่างประเทศ ระบบประเภทนี้มักเรียกว่า FSO - Free Space Optics ในพื้นที่หลังโซเวียต มีการกำหนดไว้หลายประการสำหรับระบบการสื่อสารด้วยแสงไร้สาย โดยพื้นฐานแล้วคุณควรใช้ตัวย่อ BOX - ช่องการสื่อสารด้วยแสงไร้สายดังที่แสดงในใบรับรองของระบบการสื่อสาร (CCS)

E.N. Chepusov, S.G. Sharonin

ทุกวันนี้ เป็นไปไม่ได้เลยที่จะจินตนาการถึงชีวิตของเราโดยปราศจากคอมพิวเตอร์และเครือข่ายที่มีพื้นฐานอยู่บนสิ่งเหล่านี้ มนุษยชาติอยู่บนธรณีประตูของโลกใหม่ที่พื้นที่ข้อมูลเดียวจะถูกสร้างขึ้น ในโลกนี้ การสื่อสารจะไม่ถูกขัดขวางด้วยขอบเขตทางกายภาพ เวลา หรือระยะทางอีกต่อไป

ปัจจุบันมีเครือข่ายจำนวนมากทั่วโลกที่ทำหน้าที่ต่างๆ และแก้ไขปัญหาต่างๆ มากมาย ไม่ช้าก็เร็ว มักจะถึงเวลาที่ความจุของเครือข่ายหมดและจำเป็นต้องวางสายการสื่อสารใหม่ ซึ่งทำได้ค่อนข้างง่ายภายในอาคาร แต่ความยากลำบากจะเริ่มต้นขึ้นเมื่อเชื่อมต่ออาคารสองหลังที่อยู่ติดกัน จำเป็นต้องมีใบอนุญาตพิเศษ การอนุมัติ ใบอนุญาตในการดำเนินงาน เช่นเดียวกับการปฏิบัติตามข้อกำหนดทางเทคนิคที่ซับซ้อนจำนวนหนึ่ง และความพึงพอใจของการร้องขอทางการเงินจำนวนมากจากองค์กรที่จัดการที่ดินหรือท่อน้ำทิ้ง ตามกฎแล้วจะชัดเจนทันทีว่าเส้นทางที่สั้นที่สุดระหว่างอาคารสองหลังไม่ใช่เส้นตรง และไม่จำเป็นเลยที่ความยาวของเส้นทางนี้จะเทียบได้กับระยะห่างระหว่างอาคารเหล่านี้

แน่นอนว่าทุกคนรู้จักโซลูชันไร้สายโดยใช้อุปกรณ์วิทยุต่างๆ (โมเด็มวิทยุ สายรีเลย์วิทยุช่องเล็ก เครื่องส่งสัญญาณดิจิตอลไมโครเวฟ) แต่จำนวนความยากไม่ลดลง คลื่นวิทยุมีความอิ่มตัวมากเกินไปและการได้รับอนุญาตให้ใช้อุปกรณ์วิทยุเป็นเรื่องยากมากและบางครั้งก็เป็นไปไม่ได้ด้วยซ้ำ และปริมาณงานของอุปกรณ์นี้ขึ้นอยู่กับต้นทุนอย่างมาก

เราเสนอให้ใช้การสื่อสารไร้สายรูปแบบใหม่ที่ประหยัดซึ่งเกิดขึ้นเมื่อไม่นานมานี้ - การสื่อสารด้วยเลเซอร์ เทคโนโลยีนี้ได้รับการพัฒนาที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในสหรัฐอเมริกาซึ่งได้รับการพัฒนา การสื่อสารด้วยเลเซอร์เป็นวิธีแก้ปัญหาที่คุ้มค่าสำหรับปัญหาการสื่อสารระยะสั้นความเร็วสูงที่เชื่อถือได้ (1.2 กม.) ที่อาจเกิดขึ้นเมื่อเชื่อมต่อระบบโทรคมนาคมจากอาคารต่างๆ การใช้งานจะช่วยให้สามารถรวมเครือข่ายท้องถิ่นเข้ากับเครือข่ายทั่วโลก การรวมเครือข่ายท้องถิ่นที่อยู่ห่างไกลจากกัน และเพื่อตอบสนองความต้องการของระบบโทรศัพท์ดิจิทัล การสื่อสารด้วยเลเซอร์รองรับอินเทอร์เฟซทั้งหมดที่จำเป็นสำหรับวัตถุประสงค์เหล่านี้ ตั้งแต่ RS-232 ไปจนถึง ATM

การสื่อสารด้วยเลเซอร์เกิดขึ้นได้อย่างไร?

การสื่อสารด้วยเลเซอร์ ต่างจากการสื่อสาร GSM ตรงที่อนุญาตให้มีการเชื่อมต่อแบบจุดต่อจุดด้วยอัตราการถ่ายโอนข้อมูลสูงสุด 155 Mbit/s ในเครือข่ายคอมพิวเตอร์และโทรศัพท์ การสื่อสารด้วยเลเซอร์ช่วยให้มั่นใจในการแลกเปลี่ยนข้อมูลในโหมดฟูลดูเพล็กซ์ สำหรับแอปพลิเคชันที่ไม่ต้องการอัตราการส่งข้อมูลสูง (เช่น สัญญาณวิดีโอและสัญญาณควบคุมในกระบวนการและระบบโทรทัศน์วงจรปิด) ก็มีโซลูชันฮาล์ฟดูเพล็กซ์พิเศษและคุ้มค่าให้เลือก เมื่อจำเป็นต้องรวมไม่เพียงแต่คอมพิวเตอร์เท่านั้น แต่ยังรวมถึงเครือข่ายโทรศัพท์ด้วย รุ่นของอุปกรณ์เลเซอร์ที่มีมัลติเพล็กเซอร์ในตัวสามารถใช้เพื่อส่งทราฟฟิก LAN และกระแสข้อมูลโทรศัพท์กลุ่มดิจิทัล (E1/ICM30) พร้อมกัน

อุปกรณ์เลเซอร์สามารถส่งกระแสข้อมูลเครือข่ายใด ๆ ที่ส่งถึงพวกเขาโดยใช้สายไฟเบอร์ออปติกหรือสายทองแดงในทิศทางไปข้างหน้าและย้อนกลับ เครื่องส่งจะแปลงสัญญาณไฟฟ้าเป็นรังสีเลเซอร์แบบมอดูเลตในช่วงอินฟราเรดที่มีความยาวคลื่น 820 นาโนเมตรและมีกำลังสูงถึง 40 มิลลิวัตต์ การสื่อสารด้วยเลเซอร์ใช้บรรยากาศเป็นสื่อในการแพร่กระจาย จากนั้นลำแสงเลเซอร์จะกระทบกับตัวรับที่มีความไวสูงสุดภายในช่วงความยาวคลื่นของการแผ่รังสี เครื่องรับจะแปลงรังสีเลเซอร์เป็นสัญญาณจากอินเทอร์เฟซทางไฟฟ้าหรือออปติคอลที่ใช้ นี่คือวิธีการสื่อสารโดยใช้ระบบเลเซอร์

ครอบครัว รุ่น และคุณลักษณะของพวกเขา

ในส่วนนี้ เราอยากจะแนะนำให้คุณรู้จักกับสามตระกูลของระบบเลเซอร์ที่ได้รับความนิยมมากที่สุดในสหรัฐอเมริกา ได้แก่ LOO, OmniBeam 2000 และ OmniBeam 4000 (ตารางที่ 1) กลุ่มผลิตภัณฑ์ LOO เป็นผลิตภัณฑ์พื้นฐานและอนุญาตให้มีการสื่อสารข้อมูลและเสียงได้ไกลถึง 1000 ม. กลุ่มผลิตภัณฑ์ OmniBeam 2000 มีความสามารถคล้ายกัน แต่ทำงานในระยะทางที่ไกลกว่า (สูงสุด 1200 ม.) และสามารถส่งภาพวิดีโอรวมทั้งข้อมูลและเสียงรวมกันได้ กลุ่มผลิตภัณฑ์ OmniBeam 4000 สามารถให้การถ่ายโอนข้อมูลความเร็วสูง: ตั้งแต่ 34 ถึง 52 Mbit/s ในระยะทางสูงสุด 1200 ม. และจาก 100 ถึง 155 Mbit/s ถึง 1,000 ม. มีระบบเลเซอร์ตระกูลอื่น ๆ ในท้องตลาด ครอบคลุมระยะทางที่สั้นกว่าหรือรองรับโปรโตคอลน้อยลง

ตารางที่ 1.

แต่ละตระกูลมีชุดรูปแบบที่รองรับโปรโตคอลการสื่อสารที่แตกต่างกัน (ตารางที่ 2) กลุ่มผลิตภัณฑ์ LOO ประกอบด้วยรุ่นประหยัดที่ให้ระยะการส่งข้อมูลสูงสุด 200 ม. (ตัวอักษร "S" ที่ท้ายชื่อ)

ตารางที่ 2.

ข้อได้เปรียบที่ไม่ต้องสงสัยของอุปกรณ์สื่อสารด้วยเลเซอร์คือความเข้ากันได้กับอุปกรณ์โทรคมนาคมส่วนใหญ่เพื่อวัตถุประสงค์ต่างๆ (ฮับ เราเตอร์ เครื่องทวนสัญญาณ บริดจ์ มัลติเพล็กเซอร์ และ PBX)

การติดตั้งระบบเลเซอร์

ขั้นตอนสำคัญในการสร้างระบบคือการติดตั้ง การเปิดสวิตช์จริงใช้เวลาเพียงเล็กน้อยเมื่อเทียบกับการติดตั้งและการกำหนดค่าอุปกรณ์เลเซอร์ ซึ่งจะใช้เวลาหลายชั่วโมงหากดำเนินการโดยผู้เชี่ยวชาญที่ผ่านการฝึกอบรมและมีอุปกรณ์ครบครัน ในขณะเดียวกันคุณภาพการทำงานของระบบจะขึ้นอยู่กับคุณภาพของการปฏิบัติงานเหล่านี้ด้วย ดังนั้น ก่อนที่จะนำเสนอตัวเลือกการรวมทั่วไป เราอยากจะให้ความสำคัญกับปัญหาเหล่านี้เสียก่อน

เมื่อวางกลางแจ้ง สามารถติดตั้งตัวรับส่งสัญญาณบนหลังคาหรือพื้นผิวผนังได้ เลเซอร์ถูกติดตั้งบนส่วนรองรับที่มีความแข็งเป็นพิเศษ ซึ่งมักจะเป็นโลหะ ซึ่งติดอยู่กับผนังของอาคาร ส่วนรองรับยังให้ความสามารถในการปรับมุมเอียงและมุมราบของลำแสง

ในกรณีนี้ เพื่อความสะดวกในการติดตั้งและบำรุงรักษาระบบ การเชื่อมต่อจะทำผ่านกล่องกระจาย (RK) โดยทั่วไปสายเชื่อมต่อจะเป็นไฟเบอร์ออปติกสำหรับวงจรส่งข้อมูล และสายทองแดงสำหรับวงจรไฟฟ้าและวงจรควบคุม หากอุปกรณ์ไม่มีอินเทอร์เฟซข้อมูลแบบออปติคอล ก็สามารถใช้รุ่นที่มีอินเทอร์เฟซทางไฟฟ้าหรือโมเด็มแบบออปติคัลภายนอกได้

หน่วยจ่ายไฟ (PSU) ของตัวรับส่งสัญญาณจะถูกติดตั้งในอาคารเสมอ และสามารถติดตั้งบนผนังหรือในชั้นวางที่ใช้สำหรับอุปกรณ์ LAN หรือระบบสายเคเบิลที่มีโครงสร้าง สามารถติดตั้งตัวตรวจสอบสภาพในบริเวณใกล้เคียงได้ ซึ่งทำหน้าที่ตรวจสอบการทำงานของตัวรับส่งสัญญาณตระกูล OB2000 และ OB4000 จากระยะไกล การใช้งานนี้ช่วยให้สามารถวินิจฉัยช่องเลเซอร์ การระบุขนาดของสัญญาณ รวมถึงการวนซ้ำสัญญาณเพื่อตรวจสอบ

เมื่อติดตั้งตัวรับส่งสัญญาณเลเซอร์ภายใน จำเป็นต้องจำไว้ว่าพลังของการแผ่รังสีเลเซอร์จะลดลงเมื่อผ่านกระจก (อย่างน้อย 4% ในแต่ละกระจก) ปัญหาอีกประการหนึ่งคือหยดน้ำจะไหลลงมาด้านนอกกระจกเมื่อฝนตก พวกมันทำหน้าที่เป็นเลนส์และอาจทำให้เกิดการกระเจิงของลำแสงได้ เพื่อลดผลกระทบนี้ แนะนำให้ติดตั้งอุปกรณ์ใกล้กับด้านบนของกระจก

เพื่อให้แน่ใจว่าการสื่อสารมีคุณภาพสูง จำเป็นต้องคำนึงถึงข้อกำหนดพื้นฐานบางประการด้วย

สิ่งสำคัญที่สุดหากปราศจากการสื่อสารที่เป็นไปไม่ได้ก็คืออาคารจะต้องอยู่ในระยะที่มองเห็นได้ และไม่ควรมีอุปสรรคทึบแสงในเส้นทางการแพร่กระจายของลำแสง นอกจากนี้ เนื่องจากลำแสงเลเซอร์ในบริเวณตัวรับสัญญาณมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 2 ม. จึงจำเป็นที่ตัวรับส่งสัญญาณจะตั้งอยู่เหนือคนเดินถนนและการจราจรที่ความสูงอย่างน้อย 5 ม. ทั้งนี้เนื่องมาจากการรับรองกฎระเบียบด้านความปลอดภัย การขนส่งยังเป็นแหล่งของก๊าซและฝุ่นซึ่งส่งผลต่อความน่าเชื่อถือและคุณภาพของการส่งผ่าน จะต้องไม่ฉายลำแสงในบริเวณใกล้หรือข้ามสายไฟ มีความจำเป็นต้องคำนึงถึงการเจริญเติบโตที่เป็นไปได้ของต้นไม้การเคลื่อนไหวของมงกุฎในช่วงที่มีลมกระโชกตลอดจนอิทธิพลของการตกตะกอนและการหยุดชะงักที่อาจเกิดขึ้นจากนกที่บิน

ตัวเลือกตัวรับส่งสัญญาณที่ถูกต้องรับประกันการทำงานที่มั่นคงของช่องสัญญาณในทุกสภาพอากาศในรัสเซีย ตัวอย่างเช่น เส้นผ่านศูนย์กลางลำแสงที่ใหญ่ขึ้นจะช่วยลดโอกาสที่จะเกิดความเสียหายจากการตกตะกอน

อุปกรณ์เลเซอร์ไม่ใช่แหล่งกำเนิดรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า (EMR) อย่างไรก็ตาม หากวางไว้ใกล้อุปกรณ์ที่มี EMR อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ของเลเซอร์จะจับการแผ่รังสีนี้ ซึ่งอาจทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของสัญญาณทั้งในตัวรับและตัวส่งสัญญาณ ซึ่งจะส่งผลต่อคุณภาพการสื่อสาร จึงไม่แนะนำให้วางอุปกรณ์เลเซอร์ใกล้กับแหล่ง EMR เช่น สถานีวิทยุกำลังแรง เสาอากาศ ฯลฯ

เมื่อติดตั้งเลเซอร์ แนะนำให้หลีกเลี่ยงตัวรับส่งสัญญาณเลเซอร์ในทิศทางตะวันออก-ตะวันตก เนื่องจากรังสีดวงอาทิตย์สามารถปิดกั้นรังสีเลเซอร์ได้หลายวันต่อปี และการส่งผ่านจะเป็นไปไม่ได้ แม้ว่าจะมีตัวกรองแสงแบบพิเศษใน ผู้รับ เมื่อรู้ว่าดวงอาทิตย์เคลื่อนผ่านท้องฟ้าในพื้นที่เฉพาะอย่างไร คุณจะสามารถแก้ไขปัญหานี้ได้อย่างง่ายดาย

การสั่นสะเทือนอาจทำให้ตัวรับส่งสัญญาณเลเซอร์เลื่อนได้ เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหานี้ ไม่แนะนำให้ติดตั้งระบบเลเซอร์ใกล้กับมอเตอร์ คอมเพรสเซอร์ ฯลฯ

รูปที่ 1 การวางตำแหน่งและการเชื่อมต่อตัวรับส่งสัญญาณเลเซอร์

วิธีการรวมทั่วไปหลายวิธี

การสื่อสารด้วยเลเซอร์จะช่วยแก้ปัญหาการสื่อสารระยะสั้นในการเชื่อมต่อแบบจุดต่อจุด เป็นตัวอย่าง ลองดูตัวเลือกหรือวิธีการทั่วไปหลายประการในการรวม ดังนั้น คุณมีสำนักงานกลาง (CO) และสาขา (F) ซึ่งแต่ละแห่งมีเครือข่ายคอมพิวเตอร์

รูปที่ 2 แสดงรูปแบบการจัดช่องทางการสื่อสารในกรณีที่จำเป็นต้องรวม F และ DSO โดยใช้อีเทอร์เน็ตเป็นโปรโตคอลเครือข่าย และใช้สายโคแอกเซียล (หนาหรือบาง) เป็นสื่อทางกายภาพ ใน CO มีเซิร์ฟเวอร์ LAN และใน F มีคอมพิวเตอร์ที่ต้องเชื่อมต่อกับเซิร์ฟเวอร์นี้ ด้วยระบบเลเซอร์ เช่น รุ่น LOO-28/LOO-28S หรือ OB2000E คุณสามารถแก้ไขปัญหานี้ได้อย่างง่ายดาย มีการติดตั้งบริดจ์ไว้ที่ศูนย์กลางตรงกลาง และรีพีทเตอร์อยู่ใน F หากบริดจ์หรือรีพีทเตอร์มีอินเทอร์เฟซแบบออปติคัล ก็ไม่จำเป็นต้องใช้มินิโมเด็มแบบออปติคอล ตัวรับส่งสัญญาณเลเซอร์เชื่อมต่อกันผ่านใยแก้วนำแสงคู่ รุ่น LOO-28S จะช่วยให้คุณสามารถสื่อสารได้ไกลถึง 213 ม. และ LOO-28 - สูงถึง 1,000 ม. ด้วยมุมการรับ "มั่นใจ" ที่ 3 mrad รุ่น OB2000E ครอบคลุมระยะทางสูงสุด 1200 ม. โดยมีมุมรับสัญญาณ "มั่นใจ" ที่ 5 มราด โมเดลทั้งหมดนี้ทำงานในโหมดฟูลดูเพล็กซ์และให้ความเร็วการถ่ายโอน 10 Mbit/s

รูปที่ 2 การเชื่อมต่อเซ็กเมนต์ Ethernet LAN ระยะไกลโดยใช้สายโคแอกเซียล

ตัวเลือกที่คล้ายกันสำหรับการรวมเครือข่ายอีเธอร์เน็ตสองเครือข่ายโดยใช้สายเคเบิลคู่บิด (10BaseT) เป็นสื่อทางกายภาพจะแสดงในรูปที่ 3 ข้อแตกต่างคือแทนที่จะใช้บริดจ์และทวนสัญญาณ คอนเซนเตอร์เตอร์ (ฮับ) จะถูกใช้ซึ่งมีจำนวน 10BaseT ที่ต้องการ ตัวเชื่อมต่อและอินเทอร์เฟซ AUI หรือ FIORL หนึ่งอันสำหรับเชื่อมต่อตัวรับส่งสัญญาณเลเซอร์ ในกรณีนี้ จำเป็นต้องติดตั้งตัวรับส่งสัญญาณเลเซอร์ LOO-38 หรือ LOO-38S ซึ่งให้ความเร็วในการส่งข้อมูลที่ต้องการในโหมดฟูลดูเพล็กซ์ รุ่น LOO-38 สามารถรองรับระยะการสื่อสารได้ไกลถึง 1000 ม. และรุ่น LOO-38S สามารถรองรับระยะการสื่อสารได้ไกลถึง 213 ม.

รูปที่ 3 การเชื่อมต่อเซ็กเมนต์ Ethernet LAN ระยะไกลโดยใช้คู่บิด

รูปที่ 4 แสดงรูปแบบการรับส่งข้อมูลแบบรวมระหว่าง LAN สองตัว (อีเทอร์เน็ต) และสตรีมดิจิทัลกลุ่ม E1 (PCM30) ระหว่าง PBX สองตัว (ใน CO และ F) เพื่อแก้ไขปัญหานี้ รุ่น OB2846 จึงเหมาะสม ซึ่งให้ข้อมูลและเสียงที่ความเร็ว 12 (10+2) Mbit/s ในระยะทางสูงสุด 1200 ม. LAN เชื่อมต่อกับตัวรับส่งสัญญาณโดยใช้ใยแก้วนำแสงคู่ ผ่านขั้วต่อ SMA มาตรฐาน และการรับส่งข้อมูลโทรศัพท์จะถูกส่งผ่านสายโคแอกเชียล 75 โอห์มผ่านขั้วต่อ BNC ควรสังเกตว่าการทำมัลติเพล็กซ์ของข้อมูลและสตรีมเสียงพูดไม่จำเป็นต้องใช้อุปกรณ์เพิ่มเติมและดำเนินการโดยตัวรับส่งสัญญาณโดยไม่ลดปริมาณงานของแต่ละอุปกรณ์แยกกัน

รูปที่ 4 การรวมเครือข่ายคอมพิวเตอร์และโทรศัพท์

ตัวเลือกสำหรับการถ่ายโอนข้อมูลความเร็วสูงระหว่าง LAN สองตัว (LAN "A" ที่ศูนย์กลางส่วนกลางและ LAN "B" ใน F) โดยใช้สวิตช์ ATM และตัวรับส่งสัญญาณเลเซอร์แสดงไว้ในรูปที่ 5 รุ่น OB4000 จะแก้ปัญหาเรื่องความเร็วสูง - สื่อสารระยะสั้นด้วยความเร็วอย่างเหมาะสม คุณจะมีโอกาสส่งสัญญาณสตรีม E3, OC1, SONET1 และ ATM52 ด้วยความเร็วที่ต้องการในระยะทางสูงสุด 1200 ม. และ 100 Base-VG หรือ VG ANYLAN (802.12), 100 Base-FX หรือ Fast Ethernet (802.3) , FDDI, TAXI 100/ 140, OC3, SONET3 และ ATM155 ด้วยความเร็วที่ต้องการ - ในระยะทางสูงสุด 1,000 ม. ข้อมูลที่ส่งจะถูกส่งไปยังตัวรับส่งสัญญาณเลเซอร์โดยใช้ใยแก้วนำแสงคู่มาตรฐานที่เชื่อมต่อผ่านตัวเชื่อมต่อ SMA

รูปที่ 5 การรวมเครือข่ายโทรคมนาคมความเร็วสูง

ตัวอย่างที่ให้ไว้ไม่ได้ครอบคลุมการใช้งานอุปกรณ์เลเซอร์ที่เป็นไปได้ทั้งหมด

อันไหนทำกำไรได้มากกว่ากัน?

ลองกำหนดตำแหน่งของการสื่อสารด้วยเลเซอร์ระหว่างโซลูชันแบบมีสายและไร้สายอื่น ๆ โดยประเมินข้อดีและข้อเสียโดยสังเขป (ตารางที่ 3)

ตารางที่ 3.

ทุกวันนี้ เป็นไปไม่ได้เลยที่จะจินตนาการถึงชีวิตของเราโดยปราศจากคอมพิวเตอร์และเครือข่ายที่มีพื้นฐานอยู่บนสิ่งเหล่านี้ มนุษยชาติอยู่บนธรณีประตูของโลกใหม่ที่พื้นที่ข้อมูลเดียวจะถูกสร้างขึ้น ในโลกนี้ การสื่อสารจะไม่ถูกขัดขวางด้วยขอบเขตทางกายภาพ เวลา หรือระยะทางอีกต่อไป

ปัจจุบันมีเครือข่ายจำนวนมากทั่วโลกที่ทำหน้าที่ต่างๆ และแก้ไขปัญหาต่างๆ มากมาย ไม่ช้าก็เร็ว มักจะถึงเวลาที่ความจุของเครือข่ายหมดและจำเป็นต้องวางสายการสื่อสารใหม่ ซึ่งทำได้ค่อนข้างง่ายภายในอาคาร แต่ความยากลำบากจะเริ่มต้นขึ้นเมื่อเชื่อมต่ออาคารสองหลังที่อยู่ติดกัน จำเป็นต้องมีใบอนุญาตพิเศษ การอนุมัติ ใบอนุญาตในการดำเนินงาน เช่นเดียวกับการปฏิบัติตามข้อกำหนดทางเทคนิคที่ซับซ้อนจำนวนหนึ่ง และความพึงพอใจของการร้องขอทางการเงินจำนวนมากจากองค์กรที่จัดการที่ดินหรือท่อน้ำทิ้ง ตามกฎแล้วจะชัดเจนทันทีว่าเส้นทางที่สั้นที่สุดระหว่างอาคารสองหลังไม่ใช่เส้นตรง และไม่จำเป็นเลยที่ความยาวของเส้นทางนี้จะเทียบได้กับระยะห่างระหว่างอาคารเหล่านี้

แน่นอนว่าทุกคนรู้จักโซลูชันไร้สายโดยใช้อุปกรณ์วิทยุต่างๆ (โมเด็มวิทยุ สายรีเลย์วิทยุช่องเล็ก เครื่องส่งสัญญาณดิจิตอลไมโครเวฟ) แต่จำนวนความยากไม่ลดลง คลื่นวิทยุมีความอิ่มตัวมากเกินไปและการได้รับอนุญาตให้ใช้อุปกรณ์วิทยุเป็นเรื่องยากมากและบางครั้งก็เป็นไปไม่ได้ด้วยซ้ำ และปริมาณงานของอุปกรณ์นี้ขึ้นอยู่กับต้นทุนอย่างมาก

เราเสนอให้ใช้การสื่อสารไร้สายรูปแบบใหม่ที่ประหยัดซึ่งเกิดขึ้นเมื่อไม่นานมานี้ - การสื่อสารด้วยเลเซอร์ เทคโนโลยีนี้ได้รับการพัฒนาที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในสหรัฐอเมริกาซึ่งได้รับการพัฒนา การสื่อสารด้วยเลเซอร์เป็นวิธีแก้ปัญหาที่คุ้มค่าสำหรับปัญหาการสื่อสารระยะสั้นความเร็วสูงที่เชื่อถือได้ (1.2 กม.) ที่อาจเกิดขึ้นเมื่อเชื่อมต่อระบบโทรคมนาคมจากอาคารต่างๆ การใช้งานจะช่วยให้สามารถรวมเครือข่ายท้องถิ่นเข้ากับเครือข่ายทั่วโลก การรวมเครือข่ายท้องถิ่นที่อยู่ห่างไกลจากกัน และเพื่อตอบสนองความต้องการของระบบโทรศัพท์ดิจิทัล การสื่อสารด้วยเลเซอร์รองรับอินเทอร์เฟซทั้งหมดที่จำเป็นสำหรับวัตถุประสงค์เหล่านี้ ตั้งแต่ RS-232 ไปจนถึง ATM

การสื่อสารทำงานอย่างไร?

การสื่อสารด้วยเลเซอร์ช่วยให้สามารถเชื่อมต่อแบบจุดต่อจุดด้วยอัตราการถ่ายโอนข้อมูลสูงถึง 155 Mbit/s ในเครือข่ายคอมพิวเตอร์และโทรศัพท์ การสื่อสารด้วยเลเซอร์ช่วยให้มั่นใจในการแลกเปลี่ยนข้อมูลในโหมดฟูลดูเพล็กซ์ สำหรับแอปพลิเคชันที่ไม่ต้องการอัตราการส่งข้อมูลสูง (เช่น สัญญาณวิดีโอและสัญญาณควบคุมในกระบวนการและระบบโทรทัศน์วงจรปิด) ก็มีโซลูชันฮาล์ฟดูเพล็กซ์พิเศษและคุ้มค่าให้เลือก เมื่อจำเป็นต้องรวมไม่เพียงแต่คอมพิวเตอร์เท่านั้น แต่ยังรวมถึงเครือข่ายโทรศัพท์ด้วย รุ่นของอุปกรณ์เลเซอร์ที่มีมัลติเพล็กเซอร์ในตัวสามารถใช้เพื่อส่งทราฟฟิก LAN และกระแสข้อมูลโทรศัพท์กลุ่มดิจิทัล (E1/ICM30) พร้อมกัน

อุปกรณ์เลเซอร์สามารถส่งกระแสข้อมูลเครือข่ายใด ๆ ที่ส่งถึงพวกเขาโดยใช้สายไฟเบอร์ออปติกหรือสายทองแดงในทิศทางไปข้างหน้าและย้อนกลับ เครื่องส่งจะแปลงสัญญาณไฟฟ้าเป็นรังสีเลเซอร์แบบมอดูเลตในช่วงอินฟราเรดที่มีความยาวคลื่น 820 นาโนเมตรและมีกำลังสูงถึง 40 มิลลิวัตต์ การสื่อสารด้วยเลเซอร์ใช้บรรยากาศเป็นสื่อในการแพร่กระจาย จากนั้นลำแสงเลเซอร์จะกระทบกับตัวรับที่มีความไวสูงสุดภายในช่วงความยาวคลื่นของการแผ่รังสี เครื่องรับจะแปลงรังสีเลเซอร์เป็นสัญญาณจากอินเทอร์เฟซทางไฟฟ้าหรือออปติคอลที่ใช้ นี่คือวิธีการสื่อสารโดยใช้ระบบเลเซอร์

ครอบครัว รุ่น และคุณลักษณะของพวกเขา

ในส่วนนี้ เราอยากจะแนะนำให้คุณรู้จักกับสามตระกูลของระบบเลเซอร์ที่ได้รับความนิยมมากที่สุดในสหรัฐอเมริกา ได้แก่ LOO, OmniBeam 2000 และ OmniBeam 4000 (ตารางที่ 1) กลุ่มผลิตภัณฑ์ LOO เป็นผลิตภัณฑ์พื้นฐานและอนุญาตให้มีการสื่อสารข้อมูลและเสียงได้ไกลถึง 1000 ม. กลุ่มผลิตภัณฑ์ OmniBeam 2000 มีความสามารถคล้ายกัน แต่ทำงานในระยะทางที่ไกลกว่า (สูงสุด 1200 ม.) และสามารถส่งภาพวิดีโอรวมทั้งข้อมูลและเสียงรวมกันได้ กลุ่มผลิตภัณฑ์ OmniBeam 4000 สามารถให้การถ่ายโอนข้อมูลความเร็วสูง: ตั้งแต่ 34 ถึง 52 Mbit/s ในระยะทางสูงสุด 1200 ม. และจาก 100 ถึง 155 Mbit/s ถึง 1,000 ม. มีระบบเลเซอร์ตระกูลอื่น ๆ ในท้องตลาด ครอบคลุมระยะทางที่สั้นกว่าหรือรองรับโปรโตคอลน้อยลง

ตารางที่ 1.

แต่ละตระกูลมีชุดรูปแบบที่รองรับโปรโตคอลการสื่อสารที่แตกต่างกัน (ตารางที่ 2) กลุ่มผลิตภัณฑ์ LOO ประกอบด้วยรุ่นประหยัดที่ให้ระยะการส่งข้อมูลสูงสุด 200 ม. (ตัวอักษร "S" ที่ท้ายชื่อ)

ตารางที่ 2.

ข้อได้เปรียบที่ไม่ต้องสงสัยของอุปกรณ์สื่อสารด้วยเลเซอร์คือความเข้ากันได้กับอุปกรณ์โทรคมนาคมส่วนใหญ่เพื่อวัตถุประสงค์ต่างๆ (ฮับ เราเตอร์ เครื่องทวนสัญญาณ บริดจ์ มัลติเพล็กเซอร์ และ PBX)

การติดตั้งระบบเลเซอร์

ขั้นตอนสำคัญในการสร้างระบบคือการติดตั้ง การเปิดสวิตช์จริงใช้เวลาเพียงเล็กน้อยเมื่อเทียบกับการติดตั้งและการกำหนดค่าอุปกรณ์เลเซอร์ ซึ่งจะใช้เวลาหลายชั่วโมงหากดำเนินการโดยผู้เชี่ยวชาญที่ผ่านการฝึกอบรมและมีอุปกรณ์ครบครัน ในขณะเดียวกันคุณภาพการทำงานของระบบจะขึ้นอยู่กับคุณภาพของการปฏิบัติงานเหล่านี้ด้วย ดังนั้น ก่อนที่จะนำเสนอตัวเลือกการรวมทั่วไป เราอยากจะให้ความสำคัญกับปัญหาเหล่านี้เสียก่อน

เมื่อวางกลางแจ้ง สามารถติดตั้งตัวรับส่งสัญญาณบนหลังคาหรือพื้นผิวผนังได้ เลเซอร์ถูกติดตั้งบนส่วนรองรับที่มีความแข็งเป็นพิเศษ ซึ่งมักจะเป็นโลหะ ซึ่งติดอยู่กับผนังของอาคาร ส่วนรองรับยังให้ความสามารถในการปรับมุมเอียงและมุมราบของลำแสง

ในกรณีนี้ เพื่อความสะดวกในการติดตั้งและบำรุงรักษาระบบ การเชื่อมต่อจะทำผ่านกล่องกระจาย (RK) โดยทั่วไปสายเชื่อมต่อจะเป็นไฟเบอร์ออปติกสำหรับวงจรส่งข้อมูล และสายทองแดงสำหรับวงจรไฟฟ้าและวงจรควบคุม หากอุปกรณ์ไม่มีอินเทอร์เฟซข้อมูลแบบออปติคอล ก็สามารถใช้รุ่นที่มีอินเทอร์เฟซทางไฟฟ้าหรือโมเด็มแบบออปติคัลภายนอกได้

หน่วยจ่ายไฟ (PSU) ของตัวรับส่งสัญญาณจะถูกติดตั้งในอาคารเสมอ และสามารถติดตั้งบนผนังหรือในชั้นวางที่ใช้สำหรับอุปกรณ์ LAN หรือระบบสายเคเบิลที่มีโครงสร้าง สามารถติดตั้งตัวตรวจสอบสภาพในบริเวณใกล้เคียงได้ ซึ่งทำหน้าที่ตรวจสอบการทำงานของตัวรับส่งสัญญาณตระกูล OB2000 และ OB4000 จากระยะไกล การใช้งานนี้ช่วยให้สามารถวินิจฉัยช่องเลเซอร์ การระบุขนาดของสัญญาณ รวมถึงการวนซ้ำสัญญาณเพื่อตรวจสอบ

เมื่อติดตั้งตัวรับส่งสัญญาณเลเซอร์ภายใน จำเป็นต้องจำไว้ว่าพลังของการแผ่รังสีเลเซอร์จะลดลงเมื่อผ่านกระจก (อย่างน้อย 4% ในแต่ละกระจก) ปัญหาอีกประการหนึ่งคือหยดน้ำจะไหลลงมาด้านนอกกระจกเมื่อฝนตก พวกมันทำหน้าที่เป็นเลนส์และอาจทำให้เกิดการกระเจิงของลำแสงได้ เพื่อลดผลกระทบนี้ แนะนำให้ติดตั้งอุปกรณ์ใกล้กับด้านบนของกระจก

เพื่อให้แน่ใจว่าการสื่อสารมีคุณภาพสูง จำเป็นต้องคำนึงถึงข้อกำหนดพื้นฐานบางประการด้วย

สิ่งสำคัญที่สุดหากปราศจากการสื่อสารที่เป็นไปไม่ได้ก็คืออาคารจะต้องอยู่ในระยะที่มองเห็นได้ และไม่ควรมีอุปสรรคทึบแสงในเส้นทางการแพร่กระจายของลำแสง นอกจากนี้ เนื่องจากลำแสงเลเซอร์ในบริเวณตัวรับสัญญาณมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 2 ม. จึงจำเป็นที่ตัวรับส่งสัญญาณจะตั้งอยู่เหนือคนเดินถนนและการจราจรที่ความสูงอย่างน้อย 5 ม. ทั้งนี้เนื่องมาจากการรับรองกฎระเบียบด้านความปลอดภัย การขนส่งยังเป็นแหล่งของก๊าซและฝุ่นซึ่งส่งผลต่อความน่าเชื่อถือและคุณภาพของการส่งผ่าน จะต้องไม่ฉายลำแสงในบริเวณใกล้หรือข้ามสายไฟ มีความจำเป็นต้องคำนึงถึงการเจริญเติบโตที่เป็นไปได้ของต้นไม้การเคลื่อนไหวของมงกุฎในช่วงที่มีลมกระโชกตลอดจนอิทธิพลของการตกตะกอนและการหยุดชะงักที่อาจเกิดขึ้นจากนกที่บิน

ตัวเลือกตัวรับส่งสัญญาณที่ถูกต้องรับประกันการทำงานที่มั่นคงของช่องสัญญาณในทุกสภาพอากาศในรัสเซีย ตัวอย่างเช่น เส้นผ่านศูนย์กลางลำแสงที่ใหญ่ขึ้นจะช่วยลดโอกาสที่จะเกิดความเสียหายจากการตกตะกอน

อุปกรณ์เลเซอร์ไม่ใช่แหล่งกำเนิดรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า (EMR) อย่างไรก็ตาม หากวางไว้ใกล้อุปกรณ์ที่มี EMR อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ของเลเซอร์จะจับการแผ่รังสีนี้ ซึ่งอาจทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของสัญญาณทั้งในตัวรับและตัวส่งสัญญาณ ซึ่งจะส่งผลต่อคุณภาพการสื่อสาร จึงไม่แนะนำให้วางอุปกรณ์เลเซอร์ใกล้กับแหล่ง EMR เช่น สถานีวิทยุกำลังแรง เสาอากาศ ฯลฯ

เมื่อติดตั้งเลเซอร์ แนะนำให้หลีกเลี่ยงตัวรับส่งสัญญาณเลเซอร์ในทิศทางตะวันออก-ตะวันตก เนื่องจากรังสีดวงอาทิตย์สามารถปิดกั้นรังสีเลเซอร์ได้หลายวันต่อปี และการส่งผ่านจะเป็นไปไม่ได้ แม้ว่าจะมีตัวกรองแสงแบบพิเศษใน ผู้รับ เมื่อรู้ว่าดวงอาทิตย์เคลื่อนผ่านท้องฟ้าในพื้นที่เฉพาะอย่างไร คุณจะสามารถแก้ไขปัญหานี้ได้อย่างง่ายดาย

การสั่นสะเทือนอาจทำให้ตัวรับส่งสัญญาณเลเซอร์เลื่อนได้ เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหานี้ ไม่แนะนำให้ติดตั้งระบบเลเซอร์ใกล้กับมอเตอร์ คอมเพรสเซอร์ ฯลฯ

รูปที่ 1.
การวางตำแหน่งและการเชื่อมต่อตัวรับส่งสัญญาณเลเซอร์

วิธีการรวมทั่วไปหลายวิธี

การสื่อสารด้วยเลเซอร์จะช่วยแก้ปัญหาการสื่อสารระยะสั้นในการเชื่อมต่อแบบจุดต่อจุด เป็นตัวอย่าง ลองดูตัวเลือกหรือวิธีการทั่วไปหลายประการในการรวม ดังนั้น คุณมีสำนักงานกลาง (CO) และสาขา (F) ซึ่งแต่ละแห่งมีเครือข่ายคอมพิวเตอร์

รูปที่ 2 แสดงรูปแบบการจัดช่องทางการสื่อสารในกรณีที่จำเป็นต้องรวม F และ DSO โดยใช้อีเทอร์เน็ตเป็นโปรโตคอลเครือข่าย และใช้สายโคแอกเซียล (หนาหรือบาง) เป็นสื่อทางกายภาพ ใน CO มีเซิร์ฟเวอร์ LAN และใน F มีคอมพิวเตอร์ที่ต้องเชื่อมต่อกับเซิร์ฟเวอร์นี้ ด้วยระบบเลเซอร์ เช่น รุ่น LOO-28/LOO-28S หรือ OB2000E คุณสามารถแก้ไขปัญหานี้ได้อย่างง่ายดาย มีการติดตั้งบริดจ์ไว้ที่ศูนย์กลางตรงกลาง และรีพีทเตอร์อยู่ใน F หากบริดจ์หรือรีพีทเตอร์มีอินเทอร์เฟซแบบออปติคัล ก็ไม่จำเป็นต้องใช้มินิโมเด็มแบบออปติคอล ตัวรับส่งสัญญาณเลเซอร์เชื่อมต่อกันผ่านใยแก้วนำแสงคู่ รุ่น LOO-28S จะช่วยให้คุณสามารถสื่อสารได้ไกลถึง 213 ม. และ LOO-28 - สูงถึง 1,000 ม. ด้วยมุมการรับ "มั่นใจ" ที่ 3 mrad รุ่น OB2000E ครอบคลุมระยะทางสูงสุด 1200 ม. โดยมีมุมรับสัญญาณ "มั่นใจ" ที่ 5 มราด โมเดลทั้งหมดนี้ทำงานในโหมดฟูลดูเพล็กซ์และให้ความเร็วการถ่ายโอน 10 Mbit/s

รูปที่ 2.
การเชื่อมต่อส่วน Ethernet LAN ระยะไกลโดยใช้สายโคแอกเชียล

ตัวเลือกที่คล้ายกันสำหรับการรวมเครือข่ายอีเธอร์เน็ตสองเครือข่ายโดยใช้สายเคเบิลคู่บิด (10BaseT) เป็นสื่อทางกายภาพจะแสดงในรูปที่ 3 ข้อแตกต่างคือแทนที่จะใช้บริดจ์และทวนสัญญาณ คอนเซนเตอร์เตอร์ (ฮับ) จะถูกใช้ซึ่งมีจำนวน 10BaseT ที่ต้องการ ตัวเชื่อมต่อและอินเทอร์เฟซ AUI หรือ FIORL หนึ่งอันสำหรับเชื่อมต่อตัวรับส่งสัญญาณเลเซอร์ ในกรณีนี้ จำเป็นต้องติดตั้งตัวรับส่งสัญญาณเลเซอร์ LOO-38 หรือ LOO-38S ซึ่งให้ความเร็วในการส่งข้อมูลที่ต้องการในโหมดฟูลดูเพล็กซ์ รุ่น LOO-38 สามารถรองรับระยะการสื่อสารได้ไกลถึง 1000 ม. และรุ่น LOO-38S สามารถรองรับระยะการสื่อสารได้ไกลถึง 213 ม.

รูปที่ 3.
การเชื่อมต่อส่วน Ethernet LAN ระยะไกลโดยใช้คู่บิด

รูปที่ 4 แสดงรูปแบบการรับส่งข้อมูลแบบรวมระหว่าง LAN สองตัว (อีเทอร์เน็ต) และสตรีมดิจิทัลกลุ่ม E1 (PCM30) ระหว่าง PBX สองตัว (ใน CO และ F) เพื่อแก้ไขปัญหานี้ รุ่น OB2846 จึงเหมาะสม ซึ่งให้ข้อมูลและเสียงที่ความเร็ว 12 (10+2) Mbit/s ในระยะทางสูงสุด 1200 ม. LAN เชื่อมต่อกับตัวรับส่งสัญญาณโดยใช้ใยแก้วนำแสงคู่ ผ่านขั้วต่อ SMA มาตรฐาน และการรับส่งข้อมูลโทรศัพท์จะถูกส่งผ่านสายโคแอกเชียล 75 โอห์มผ่านขั้วต่อ BNC ควรสังเกตว่าการทำมัลติเพล็กซ์ของข้อมูลและสตรีมเสียงพูดไม่จำเป็นต้องใช้อุปกรณ์เพิ่มเติมและดำเนินการโดยตัวรับส่งสัญญาณโดยไม่ลดปริมาณงานของแต่ละอุปกรณ์แยกกัน

รูปที่ 4.
บูรณาการเครือข่ายคอมพิวเตอร์และโทรศัพท์

ตัวเลือกสำหรับการถ่ายโอนข้อมูลความเร็วสูงระหว่าง LAN สองตัว (LAN "A" ที่ศูนย์กลางส่วนกลางและ LAN "B" ใน F) โดยใช้สวิตช์ ATM และตัวรับส่งสัญญาณเลเซอร์แสดงไว้ในรูปที่ 5 รุ่น OB4000 จะแก้ปัญหาเรื่องความเร็วสูง - สื่อสารระยะสั้นด้วยความเร็วอย่างเหมาะสม คุณจะมีโอกาสส่งสัญญาณสตรีม E3, OC1, SONET1 และ ATM52 ด้วยความเร็วที่ต้องการในระยะทางสูงสุด 1200 ม. และ 100 Base-VG หรือ VG ANYLAN (802.12), 100 Base-FX หรือ Fast Ethernet (802.3) , FDDI, TAXI 100/ 140, OC3, SONET3 และ ATM155 ด้วยความเร็วที่ต้องการ - ในระยะทางสูงสุด 1,000 ม. ข้อมูลที่ส่งจะถูกส่งไปยังตัวรับส่งสัญญาณเลเซอร์โดยใช้ใยแก้วนำแสงคู่มาตรฐานที่เชื่อมต่อผ่านตัวเชื่อมต่อ SMA

รูปที่ 5.
การรวมโครงข่ายโทรคมนาคมความเร็วสูง

ตัวอย่างที่ให้ไว้ไม่ได้ครอบคลุมการใช้งานอุปกรณ์เลเซอร์ที่เป็นไปได้ทั้งหมด

อันไหนทำกำไรได้มากกว่ากัน?

ลองกำหนดตำแหน่งของการสื่อสารด้วยเลเซอร์ระหว่างโซลูชันแบบมีสายและไร้สายอื่น ๆ โดยประเมินข้อดีและข้อเสียโดยสังเขป (ตารางที่ 3)

ตารางที่ 3.

เริ่มจากสายทองแดงธรรมดาที่รู้จักกันดี คุณลักษณะบางประการทำให้สามารถคำนวณพารามิเตอร์ของช่องทางการสื่อสารที่สร้างขึ้นได้เกือบแม่นยำ สำหรับช่องทางดังกล่าว ไม่สำคัญว่าทิศทางการส่งสัญญาณจะเป็นเช่นไร และวัตถุต่างๆ จะอยู่ในระยะที่มองเห็นหรือไม่ ไม่จำเป็นต้องคำนึงถึงอิทธิพลของการตกตะกอนและปัจจัยอื่นๆ อีกมากมาย อย่างไรก็ตามคุณภาพและความเร็วในการส่งข้อมูลที่ได้รับจากสายเคเบิลนี้ยังไม่เป็นที่ต้องการมากนัก อัตราข้อผิดพลาดบิต (BER) อยู่ในลำดับ 1E-7 หรือสูงกว่า ซึ่งสูงกว่าอัตราความผิดพลาดของไฟเบอร์ออปติกหรือการสื่อสารไร้สายอย่างมาก สายทองแดงเป็นตัวเชื่อมการสื่อสารความเร็วต่ำ ดังนั้นก่อนที่จะติดตั้งสายเคเบิลใหม่ ควรพิจารณาว่าคุ้มค่าที่จะใช้หรือไม่ หากคุณมีสายเคเบิลอยู่แล้ว คุณควรพิจารณาวิธีเพิ่มความจุโดยใช้เทคโนโลยี HDSL อย่างไรก็ตามควรคำนึงว่าอาจไม่ได้คุณภาพการสื่อสารที่ต้องการเนื่องจากสภาพสายเคเบิลที่ไม่น่าพอใจ

สายไฟเบอร์ออปติกมีข้อได้เปรียบเหนือสายทองแดงอย่างมาก ปริมาณงานและคุณภาพการส่งผ่านสูง (BER)

ในปัจจุบัน การสื่อสารทางวิทยุมีการใช้กันอย่างแพร่หลาย โดยเฉพาะสายรีเลย์วิทยุและโมเด็มวิทยุ พวกเขายังมีข้อดีและข้อเสียของตัวเอง เทคโนโลยีการสื่อสารทางวิทยุที่มีอยู่เมื่อสร้างช่องทางในการรับส่งข้อมูลจะช่วยให้คุณได้รับมากขึ้น คุณภาพสูง(เบอร์

การสื่อสารด้วยเลเซอร์ - แก้ไขปัญหาการสื่อสารระยะสั้นระหว่างอาคารสองหลังที่อยู่ห่างออกไปสูงสุด 1200 ม. ได้อย่างรวดเร็วและมีประสิทธิภาพเชื่อถือได้และมีประสิทธิภาพและมองเห็นได้โดยตรง หากไม่เป็นไปตามเงื่อนไขเหล่านี้ การสื่อสารด้วยเลเซอร์ก็เป็นไปไม่ได้ ข้อดีที่ไม่ต้องสงสัยคือ:

• "ความโปร่งใส" สำหรับโปรโตคอลเครือข่ายส่วนใหญ่ (Ethernet, Token Ring, Sonet/OC, ATM, FDDI ฯลฯ );
• ความเร็วในการถ่ายโอนข้อมูลสูง (สูงสุด 155 Mbit/s ในปัจจุบัน สูงสุด 1 Gbit/s สำหรับอุปกรณ์ที่ผู้ผลิตประกาศ)
• การสื่อสารคุณภาพสูงด้วย BER=1E-10...1E-9;
• สรุป การรับส่งข้อมูลเครือข่ายไปยังตัวรับส่งสัญญาณเลเซอร์โดยใช้สายเคเบิลและ/หรืออุปกรณ์อินเทอร์เฟซไฟเบอร์ออปติก
• ไม่จำเป็นต้องขออนุญาตใช้
• อุปกรณ์เลเซอร์มีราคาค่อนข้างต่ำเมื่อเปรียบเทียบกับระบบวิทยุ

เนื่องจากตัวรับส่งสัญญาณเลเซอร์มีกำลังรังสีต่ำ จึงไม่ก่อให้เกิดอันตรายต่อสุขภาพ ควรสังเกตว่าแม้ว่าลำแสงจะปลอดภัย แต่นกก็มองเห็นและพยายามหลีกเลี่ยงซึ่งจะช่วยลดโอกาสที่จะเกิดความล้มเหลวได้อย่างมาก หากข้อมูลที่ส่งถูกส่งไปยังและจากตัวรับส่งสัญญาณเลเซอร์ผ่านสายเคเบิลไฟเบอร์ออปติกมัลติโหมดมาตรฐาน การรับส่งข้อมูลจะรับประกันโดยไม่มีคลื่นวิทยุและรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า สิ่งนี้ไม่เพียงแต่ทำให้แน่ใจได้ว่าจะไม่มีผลกระทบต่ออุปกรณ์ที่ทำงานในบริเวณใกล้เคียง แต่ยังทำให้การเข้าถึงข้อมูลโดยไม่ได้รับอนุญาตเป็นไปไม่ได้ (สามารถรับได้โดยการเข้าใกล้ตัวรับส่งสัญญาณโดยตรงเท่านั้น)

ระบบส่งข้อมูลแบบใช้สายมีคู่แข่ง - เลเซอร์

ลำแสงเลเซอร์สามารถส่งข้อมูลได้สูงสุด 10 Gbits ต่อวินาที: ความเร็วดังกล่าวเป็นไปไม่ได้ในเครือข่ายการสื่อสารทางวิทยุ การสื่อสารด้วยเลเซอร์ไม่เป็นอันตรายต่อมนุษย์โดยสิ้นเชิงและมีข้อดีอื่นๆ อีกมากมาย

จริงอยู่ ลำแสงเลเซอร์ไม่สามารถทะลุผ่านหมอกได้

การสื่อสารด้วยเลเซอร์มีช่องของตัวเอง - ใช้ในระยะทางสั้น ๆ ในสถานที่ซึ่งมีปัญหาในการวางสายเคเบิล ผู้ดำเนินการสื่อสารด้วยเลเซอร์ไม่จำเป็นต้องได้รับอนุญาตในการนำเข้าอุปกรณ์หรือใช้ความถี่

แสงสว่างในหน้าต่าง ในมอสโกและเซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก ศูนย์สำนักงานทั้งหมดจะถูกแบ่งระหว่างผู้ให้บริการโทรคมนาคมต่างๆ ตัวอย่างเช่น หาก Sovintel ให้บริการอาคาร ก็เป็นเรื่องยากมากสำหรับ Comstar ที่จะติดตั้งสายสัญญาณให้กับอาคารสำนักงานแห่งนี้ (ในกรณีที่หายากมากเท่านั้นคืออาคารเดียวที่ให้บริการโดยผู้ให้บริการโทรคมนาคมสองคน)พวกเขาเปิดทางลาดยางเพื่อซ่อมแซมการคมนาคมในเมืองเป็นบางครั้งบางคราว โดยมักจะตัดสายเคเบิลที่วางไว้ในกระบวนการนี้ สายเคเบิลที่ถูกระงับมักจะตกเป็นเหยื่อของเครนและลมพายุ

เครื่องขุดไม่กลัวลำแสงเลเซอร์ นอกจากนี้ลำแสงไม่สามารถขโมยและขายเป็นเศษโลหะที่ไม่ใช่เหล็กได้ ดังนั้นการสื่อสารด้วยเลเซอร์จึงไม่เป็นอันตรายต่อโจรที่ทำมาหากินโดยการขุดสายเคเบิลจากพื้นดิน

20 ปีโดยไม่มีการติดต่อทางวิทยาศาสตร์

ความพยายามที่จะสร้างการสื่อสารไร้สายโดยใช้ลำแสงเลเซอร์เกิดขึ้นในกรุงมอสโกในช่วงปลายทศวรรษ 1960 เครื่องส่งสัญญาณได้รับการติดตั้งในอาคารมหาวิทยาลัยแห่งรัฐมอสโก บนเนินเขาเลนิน และในบ้านหลังหนึ่งบนจัตุรัสซูบอฟสกายา ซึ่งอยู่ไม่ไกลจากสถานีรถไฟใต้ดิน Park Kultury

การติดตั้งขนาดห้องสามารถส่งสัญญาณได้สำเร็จแต่เฉพาะในสภาพอากาศแจ่มใสเท่านั้น ผู้เชี่ยวชาญตัดสินใจว่าการพึ่งพาสภาพบรรยากาศสูงเกินไป

การสื่อสารโดยใช้ลำแสงอินฟราเรดได้รับการยอมรับว่าเป็นทิศทางที่ไม่มีท่าว่าจะดี และการวิจัยก็ถูกตัดทอนลงเป็นเวลา 20 ปี การหยุดชั่วคราวนี้ทำให้วิทยาศาสตร์รัสเซียต้องเสียค่าใช้จ่ายอย่างมาก ในช่วงปลายทศวรรษ 1980 นักวิจัยโซเวียตกลับมาที่หัวข้อนี้อีกครั้ง แต่ไม่มีเวลานำการทดสอบไปสู่ตัวอย่างเชิงพาณิชย์ คู่แข่งชาวตะวันตกทำเพื่อพวกเขา ระบบส่งข้อมูลโดยใช้ลำแสงอินฟราเรดปรากฏในตลาดโลกในช่วงต้นทศวรรษ 1990 หนึ่งในผู้บุกเบิกคือ Canadian A.T. ต่อจากนี้ Jolt และ SilCom ได้เปิดตัวการพัฒนาของพวกเขา ในช่วงปลายทศวรรษ 1990 PAV Data Systems กลายเป็นผู้นำในหมู่ผู้ผลิตอุปกรณ์สื่อสารด้วยเลเซอร์ในตะวันตก ในขณะที่ผู้บุกเบิก SilCom และ A.T. นอกจากนี้ American-German Lightpointe Communications (เดิมชื่อ Eagle Optoelectronics), American Astroterra, LSA Photonics และ Lucent Technologies มีการพัฒนาของตนเองในด้านการสื่อสารด้วยเลเซอร์ฝนและหมอก

ที่ระยะสูงสุด 1600 ม. ระบบทำงานได้อย่างสมบูรณ์แบบ อย่างไรก็ตาม เมื่อส่งข้อมูลในระยะไกล คุณภาพของการสื่อสารจะลดลง นอกจากนี้ระบบเลเซอร์ไม่ได้ปราศจากการพึ่งพาสภาพอากาศ อุปสรรคที่เลวร้ายที่สุดในการสื่อสารด้วยเลเซอร์คือหมอก

ในทางกลับกัน ระบบถ่ายทอดสัญญาณวิทยุจะ "ตกลง" ในระหว่างฝนตก ในเรื่องนี้ นักพัฒนาเสนอให้สร้างช่องทางการสื่อสารที่มีความน่าเชื่อถือสูงโดยใช้สองบรรทัด โดยสายหนึ่งจะส่งข้อมูลผ่านวิทยุ และอีกสายหนึ่งจะส่งข้อมูลผ่านลำแสงเลเซอร์ ด้วยเหตุนี้ คนหนึ่งจึง "ตกลงมา" ท่ามกลางสายฝน และอีกคนก็ "ตกลงมา" ในสายฝน “ หากคุณต้องการช่องสัญญาณที่เชื่อถือได้สูงในระยะทางสูงสุด 3 กม. นี่เป็นตัวเลือกที่เหมาะสมที่สุด” Alexander Klokov ผู้อำนวยการด้านเทคนิคของสำนักงานตัวแทนของ American MicroMax ผู้จัดจำหน่ายและผู้รวมระบบไร้สายกล่าว.

ระบบแสง

ยังมีอุปสรรคทางธรรมชาติอื่นๆอีกด้วย ตัวอย่างเช่น พวกเขากล่าวว่าหนึ่งในบริษัทโทรศัพท์มือถือยังคงพิจารณาว่าจะทำอย่างไรกับต้นไม้ที่เติบโตในเส้นทางของลำแสงเลเซอร์ - ไม่ว่าจะตัดมันลงหรือจัดเรียงอุปกรณ์ใหม่...

ผู้ผลิตชาวตะวันตกและรัสเซียไม่แข่งขันกันเอง แหล่งที่มา

: MicroMax Computer Intelligence, Inc.

ถ่มน้ำลายลงในบ่อ Transtelecom ชื่นชมข้อดีของลำแสงเลเซอร์ บริษัท นี้กำลังประสบปัญหากับ Rostelecom และ Elektrosvyazy ในพื้นที่: ​​คู่แข่งที่เป็นเจ้าของโครงสร้างพื้นฐานการสื่อสารไม่อนุญาตให้ Transtelecom เข้าถึงบ่อเคเบิล เป็นผลให้ Transtelecom ยอมแพ้ในบ่อน้ำและกำลังจะเชื่อมต่อลูกค้าองค์กร

ไปยังทางหลวงของพวกเขาด้วยลำแสงเลเซอร์

นอกจากนี้ ผู้ให้บริการโทรศัพท์มือถือยังใช้ลำแสงเลเซอร์เป็นช่องทางในการส่งสัญญาณ

พวกเขาใช้เลเซอร์ในพื้นที่ที่มีการรบกวนวิทยุมาก เช่น ที่สนามบิน

รองผู้อำนวยการฝ่ายเทคนิคของ บริษัท Sonic Duo (เครือข่าย MegaFon) Igor Parfenov บอกกับ Ko ว่าระบบออพติคอลมากกว่า 10 ระบบทำงานในเครือข่าย Moscow MegaFon บริษัทตั้งใจที่จะติดตามการดำเนินงานของพวกเขาในปี 2546 และจากผลการสังเกต จะทำการตัดสินใจเกี่ยวกับความเหมาะสมในการใช้อุปกรณ์นี้เป็นจำนวนมากระบบเหล่านี้ใช้งานได้ดีที่สุดที่ระยะสูงสุด 500 ม. นอกจากหมอกแล้ว แสงแดดยังเป็นอุปสรรคสำหรับพวกเขา ดังนั้นจึงจำเป็นต้องติดตั้งตัวกรองพิเศษ” Pavlenko กล่าว

ที่ MTS ผู้สื่อข่าว Ko ได้รับแจ้งว่าขณะนี้อุปกรณ์เลเซอร์ให้บริการการสื่อสารในพื้นที่ที่มีความยาวรวมไม่เกิน 1% ของความยาวทั้งหมดของเครือข่าย เป็นไปได้มากที่การสื่อสารด้วยเลเซอร์จะไม่เกินเกณฑ์นี้ “เครือข่ายออปติกนั้นดีสำหรับการสร้างเครือข่ายขนาดเล็ก การใช้เลเซอร์ไม่จำเป็นต้องได้รับอนุญาตจากหน่วยงานกำกับดูแลการสื่อสารแห่งรัฐ แต่น่าเสียดายที่แนวทางปฏิบัติของบริษัทของเราแสดงให้เห็นว่าเลเซอร์ยังคงให้การสื่อสารที่เชื่อถือได้ในระยะไม่เกิน 500 เมตร”

ในรัสเซีย อุปกรณ์สำหรับการสื่อสารไร้สายที่ใช้ลำแสงอินฟราเรดผลิตโดยสถาบันวิจัยเครื่องมือวัดความแม่นยำ บริษัท Catharsis จากเซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก โรงงานเครื่องมือแห่งรัฐ Ryazan บริษัท NTC จากโนโวซีบีร์สค์และคทา (หลังสร้างขึ้นบนพื้นฐานของ ของสถาบันพลังงานมอสโก) และสถาบันการสื่อสาร Voronezh

ไม่มีผู้ผลิตรายใด ยกเว้น Catharsis ที่ก้าวหน้าไปไกลกว่าการผลิตนำร่อง ในรัสเซียมีวิศวกรที่ดีที่สร้างอุปกรณ์ที่เหมาะสมแต่ไม่รู้ว่าจะขายมันอย่างไร “ตัวอย่างเช่น ตัวเชื่อมต่อที่ง่ายที่สุดควรเป็นแบบมาตรฐาน และอุปกรณ์ในประเทศก็มีขั้วต่อแบบหลายพิน

แน่นอนว่านี่เป็นตัวเชื่อมต่อที่ดี แต่เหมาะสำหรับจรวดมากกว่า” Alexander Klokov กล่าว “การติดตั้งระบบของรัสเซียจำเป็นต้องบัดกรีสายเคเบิลที่ไซต์งาน แต่เจ้าหน้าที่คนไหนที่มีเหตุผลจะส่งคนงานไปบัดกรีบางอย่างบนหลังคา?”