Погода в Санкт-Петербурге | Pogoda78.ru
Все что вы хотели знать о беспроводной связи, но боялись спросить
Все что вы хотели знать о беспроводной связи, но боялись спросить
Еще 20 лет назад только некоторые люди в нашей стране знали, что такое Интернет, зачем он нужен и как им пользоваться. Впрочем, это были времена, когда дискам предпочитали дискеты, и большинство обычных граждан даже не представляли себе, для чего используются компьютеры.
Сейчас настали времена, когда практически каждый хорошо ориентируется и в компьютерах, и в Интернете. Но технологии постоянно развиваются, и у пользователей возникает не меньше вопросов, чем было 20 лет назад. Правда, теперь они немного иного характера. Итак, рассмотрим часто задаваемые вопросы, касающиеся беспроводного Интернета, и дадим на них детальные ответы.
Влияет ли погода на качество беспроводного Интернета?
Да, влияет, и при этом существенно. При этом главные показатели, которые снижают качество беспроводной связи – это влажность, а также электромагнитный фон в местности, где используется сеть. Капли разного размера влияют на разные спектры частот. Поэтому во время дождя качество Интернета может значительно ухудшаться; так что не следует винить провайдера в том, что у вас медленный Интернет, если на улице проливной дождь. Кстати, качестве беспроводной связи ухудшает и гроза, и прочие природные явления, которые изменяют электромагнитный фон
Но если вы обитаете там, где дождь случается очень часто – не грустите, ведь некоторые станции беспроводной связи фиксируют влияние погодных условий, и в случае необходимости усиливают сигнал.
Есть ПК с Windows XP, лэптоп с Windows Vista и роутер Wi-Fi. Как создать из них беспроводную сеть для пользования Интернетом?
Сначала нужно установить связь каждого из этих компьютеров с роутером. Нужно быть уверенными, что они оба выходят в Интернет. Сделайте ping компьютеров – как между собой, так и с роутером; а дальше можно настраивать сеть точно так же, как настраивается проводная связь – рабочая группа, пользователи и пароли, расшаривание ресурсов.
Почему-то раз в полчаса несколько компьютеров, подключенных к Wi-Fi, перезагружаются самостоятельно, в чем может быть причина?
Сначала проверьте каждый из компьютеров антивирусом: желательно чтобы это был качественный антивирус со свежими базами. Внезапные перезагрузки бывают часто и по разным причинам. Влияние Wi-Fi тут очень сомнительно. Но, на всякий случай, попробуйте установить свежие драйвера для ваших Wi-Fi устройств.
Иногда приходится работать с помощью портативного компьютера вдали от города, где-то за 20 километров от него. Покрытия Интернет тут нет, поэтому, для того чтобы отправлять или присылать файлы, приходится ездить в город – это надоедает и забирает много времени. Можно ли решить этот вопрос, сделав мне какое-нибудь беспроводное соединение за городом?
Не можно, а нужно. Установив себе беспроводное соединение, вы сэкономите не только массу времени, но и денег; но, конечно, все не так просто, все зависит от места, где вам нужно установить беспроводное соединение – какие беспроводные покрытия там есть. Поинтересуйтесь, какие провайдеры предлагают свои услуги в этой местности. Если вам просто нужно иногда отсылать файлы или принимать их, можете воспользоваться телефоном как модемом, если ваш оператор сотовой связи поддерживает такую функцию
Некоторое уже время пользуюсь беспроводным Интернетом через модем CDMA. Вроде бы все нормально, но часто бывают потери пакетов, причем происходит это часто и регулярно. Тестирование через сайт www.pingtest.net показало, что иногда исчезают больше половины пакетов; в чем может быть проблемы и как все исправить?
На самом деле проблемой это как таковой может и не являться – в беспроводной связи потеря пакетов случается часто. Выход для вас – снизить влияние потерь пакетов на скорость: это делается просто, уменьшив стандартный размер MTU-пакетов; сделать это можно через системный реестр или через контрольную панель, можно и специальным ПО
Говорят, что беспроводные сети плохо влияют на здоровье, в том числе из-за электромагнитного излучения от них; правда ли это?
На самом деле эта проблема слегка преувеличена, вообще люди часто все преувеличивают, просто чтобы о чем-то поговорить. Например, если кто-то долго сидит за лэптопом и работает через Wi-Fi, и тут у него разболелась голова – он сразу же начнет винить в этом Wi-Fi, хотя многочасовое сидение за компьютером тому причина. А возможно, эта головная боль еще от вчерашней вечеринки осталась
Более важным показателем является далеко не электромагнитное излучение, а частота волн. Но пока нету утвержденных данных на эту тему от медиков. Вообще, беспроводные сети, если вы обитаете в городе охватывают вас с утра и до вечера, поэтому странно говорить о вредности того, чего избежать нельзя; конечно, слишком долго пользоваться беспроводной связью также рискованно
Вскоре собираюсь купить лэптоп, но мне нужно, чтобы он поддерживал беспроводную связь, где бы я ни был, в том числе за границами России. Какое устройство выбрать?
Думаем, лучше всего тут подойдут портативные компьютеры со встроенными модемами 3G. На самом деле это не дает гарантии того, что у вас будет покрытие где угодно, ведь сейчас есть очень много мест, где нету покрытия вообще. Но в крупных и не очень городах у вас будет почти постоянный беспроводной Интернет, тем более что мир все больше переходит на 3G – так что покупка устройства, поддерживающего 3G, очень выгодная
Многие обходятся Wi-Fi. В данном случае он не настолько эффективен, поскольку радиус действия довольно таки ограничен. Но большинство лэптопов сейчас имеют встроенный Wi-Fi, поэтому ничто не мешает вам пользоваться иногда Wi-Fi, а иногда 3G, причем пользоваться ими с того же устройства
Тружусь на портативном компьютере, на нем установлена ОС Windows7. Программными средствами системы настроил сеть вида компьютер-компьютер. Все работает нормально, но только в данном сеансе, то есть от настройки сети до перезагрузки. Поэтому когда снова включаю компьютер, подключение исчезает. Не создавать же каждый раз соединение.
Наверное, вы были невнимательны во время подключения. Один из этапов создания беспроводной сети средствами Windows 7 – когда вам предлагают применить режим сохранения параметров этой сети, то есть чтобы настройки сети сохранялись постоянно. Просто установите этот флажок. Если он будет не установлен – каждый раз после перезагрузки сеть будет исчезать
Есть два компьютера, в разных комнатах. Нужно чтобы через один из них можно было подключаться к Интернет и иметь доступ к принтеру. Можно ли соединить их через Wi-Fi, и нужна ли точка доступа, или Wi-Fi хватит?
Да, маршрутизатор использовать не обязательно. К одному из компьютеров, который в данном случае будет выступать master’ом, подключаете обычный кабельный Интернет, а также принтер. Заходите в настройки Wi-Fi, и там выбираете либо автоматический режим, либо режим точка-точка. Первый компьютер будет как бы роутером; его IP-адрес для Wi-Fi карты должен быть таким - 192.168.0.1. На втором компьютере, конечно, 192.168.0.2. Поэтому для решения вашей задачи вполне хватит двух адаптеров Wi-Fi
Некоторые утверждают, что Wi-Fi отходит в прошлое и все переходят на более современные технологии беспроводной связи? Если это так, то возможно не надо покупать лэптоп, который поддерживает Wi- Fi
На самом деле Wi-Fi действительно не так часто используется, и при этом появляются новые, более качественные технологии. Хотя все равно у нас процесс устаревания Wi-Fi очень медленный и долгий, и, тем более, никто ни в коем случае не говорит об его исчезновении, по крайней мере ближайшее время. В столичных городах технология WiMAX поколения 4G уже является обычным делом
Но технология Wi-Fi все равно является очень удобной во многих случаях, например дома, или при создании сетей. Но искать лэптоп без Wi-Fi смешно, поскольку сейчас эта технология включена практически во все современные портативные компьютеры. Другое дело – купить устройство, в котором кроме Wi-Fi есть, например, 3G или 4G
Хотим создать локальную сеть у себя дома. Что для этого лучше выбрать – кабельное соединение или Wi-Fi?
Тут нету единого ответа, все зависит от того, для чего вы будете использовать эту сеть в дальнейшем, и какие именно компьютеры или устройства вы хотите объединить в эту сеть. Проводная связь более надежна, более простая в обслуживании, вообще для стационарных решений она часто подходит лучше всего. Также проводная сеть позволяет высокие скорость передачи данных, а также ней не сможет воспользоваться никто другой, в отличии от Wi-Fi. Для соединения нескольких компьютеров более дешевой и удобной является обычная связь по кабелям
Но если вам нравится ходить по квартире с портативным компьютером и при этом общаться по Интернету, просматривать почту, и пересылать файлы, тут подходит Wi-Fi. Конечно, это будет дороже, да и скорость не настолько большая, но комфортное использование компьютеров при работе с Интернет обеспеченно. Также вам нужно знать, что если вы хотите объединить более чем 5 компьютеров, то покупайте хорошую и мощную точку доступа – иначе можете получить медленный Интернет на всех устройствах
Настроена беспроводная сеть компьютер-компьютер. Оба работают на разных ОС – XP SP3 и Vista, расстояние между компьютерами 3 метра. Между ними нет преград, кроме деревянной двери 1,5 сантиметра толщиной, да и открыта она почти всегда. Но связь между ними постоянно пропадает, и непонятно почему – что можно сделать?
Сначала просканируйте оба компьютера антивирусами и антишпионами – вполне вероятно, что это какая-то зараза. Но возможно, проблема аппаратная – например, вышел из строя адаптер Wi-Fi. Проверьте, нормально ли все с антеннами, и работают ли они. Если все нормально – смените канал, в большинстве случаев это помогает
Влияние окружающей среды на качество беспроводной оптической связи Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»
Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Стеценко Георгий Алексеевич
Предпринята попытка систематизировать воздействие окружающей среды на беспроводной оптический канал связи. Рассматриваются и оцениваются основные факторы среды, влияющие как на сами устройства ( лазеры , фотодиоды), так и на канал связи атмосферу .
Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Стеценко Георгий Алексеевич
Environmental influences on the quality of wireless optical communications
This article describes the impact of the environment on the wireless optical channel of communication. I will review the main factors of the environment, affecting how the device lasers, photodiodes, and on the communication channel the atmosphere .
Текст научной работы на тему «Влияние окружающей среды на качество беспроводной оптической связи»
существенное сокращение объема передаваемой информации по сравнению с традиционной разверткой. Так, для ТВ формата 1080р (1920 пикселей в строке, 16:9 - отношение сторон, 24 кадра в секунду) предельные значения объемов информации отличаются более чем в 750 тысяч раз при передаче разверткой или способом пространственного совмещения однотонного фона; столь же многократны и соотношения скоростей передачи. Безусловно, рассчитать выигрыш в объеме и скорости передачи реальных подвижных изображений просто невозможно, поэтому в работе исследуются простейшие модели - вертикальные разноцветные полосы, вложенные друг в друга прямоугольники разного цвета, различные скорости обновления разных участков кадра. Кроме того, моделируются разные траектории опроса пикселей, способов их нумерации, применение равномерного и неравномерного кодов при передаче адресов пикселей. Все эти модели и способы передачи рассматриваются для 18 телевизионных форматов - от HDTV (телевидение высокой четкости -объем видеоинформации 49,8 Мбит, скорость битового потока 1493 Мбит/с) до малокадрового телевидения (объем видеоинформации 3,1 Мбит, скорость битового потока 77,5 Мбит/с). В рассматриваемых примерах объем видеопотока и скорость передачи отличаются в сотни и тысячи раз в пользу систем с пространственным совмещением, причем наибольшим выигрыш оказывается для высококачественных форматов.
В работе рассматривается лишь возможный подход к построению новой системы ТВ и не затрагиваются вопросы технической и программной реализации такой системы, хотя трудности, возникающие при ее реализации, не представляются автору непреодолимыми.
УДК 210.100.62 Г.А. Стеценко
СТЕЦЕНКО Георгий Алексеевич - студент кафедры электроники и средств связи Инженерной школы (Дальневосточный федеральный университет, Владивосток). E-mail: goha-bolshoy@mail.ru © Стеценко Г.А., 2012
Влияние окружающей среды
на качество беспроводной оптической связи
Предпринята попытка систематизировать воздействие окружающей среды на беспроводной оптический канал связи. Рассматриваются и оцениваются основные факторы среды, влияющие как на сами устройства (лазеры, фотодиоды), так и на канал связи - атмосферу.
Ключевые слова: оптический канал, лазер, атмосфера, беспроводной доступ, АОЛС.
Environmental influences on the quality of wireless optical communications. George A. Stecenko - School of Engineering (Far Eastern Federal University, Vladivostok).
This article describes the impact of the environment on the wireless optical channel of communication. I will review the main factors of the environment, affecting how the device - lasers, photodiodes, and on the communication channel - the atmosphere.
Key words: optical channel, laser, atmosphere, wireless Internet access, FSO.
Основные работы по созданию атмосферной оптической линии связи (АОЛС) начались с 1970-х годов. Результаты опытной эксплуатации АОЛС в течение трех лет показали, что коэффициент готовности (относительное время возможного использования) атмосферного канала при эксплуатации аппаратуры АОЛС составлял от 0,72-0,73 (28 км) до 0,96-0,97 (1,6 км). Основной причиной отказов были сильные туманы и, частично, сильные снегопады. Сегодня благодаря развитию техники удалось обеспечить практически бесперебойную работу канала АОЛС [2].
Работа канала связи АОЛС (ББО-системы) прежде всего зависит от климатических условий и физических характеристик места установки. В целом погодные условия и параметры установки, воздействующие на видимость, оказывают влияние и на качество связи ББО-системы. Типичная ББО-система работоспособна на расстоянии, в два-три раза превышающем расстояние прямой видимости в любых условиях окружающей среды.
Главные факторы, воздействующие на ее работу, - атмосферное поглощение, сцинтилляция, потери на оконных стеклах, наклоны или движение здания, солнечная засветка и перекрытие прямой видимости - описаны в [1].
Цель статьи: выявить основные уязвимости ББО-систем для их учета при проектировании подобных систем.
Факторы окружающей среды
Затухание в атмосфере. Ослабление в атмосфере обычно связывается с туманом, но может быть также вызвано низкой облачностью, дождем, снегом, различными частицами, находящимися в воздухе. Конкретные значения указаны в табл. 1.
Зависимость затухания оптического сигнала от состояния погоды
Погода Затухание, dB/км
Туман 50-300 ( = 1030 раз)
Сцинтилляция. Атмосферная сцинтилляция может быть определена как временное и пространственное изменение интенсивности излучения в плоскости приемника, который обнаруживает сигнал от удаленного передатчика. Уровень принимаемого сигнала колеблется в результате перепадов температуры воздуха на пути прохождения излучения. Эти изменения связаны с тем, что атмосфера воздействует на свет подобно ряду маленьких линз, которые отклоняют часть излучения, направляя его как наружу, так и внутрь канала передачи. Временной масштаб данных флуктуаций имеет порядок миллисекунд, что приблизительно равно времени, которое требуется объему воздуха, соразмерному с поперечным размером луча, чтобы пересечь линию связи, и, следовательно, определяется скоростью ветра [1].
Сцинтилляция может изменяться больше чем на порядок величины в течение дня, будучи максимальной в полдень, когда температура наиболее высока [2].
Некоторые эксперименты показали, что в зависимости от атмосферных условий на пути изучения амплитуда сцинтилляционных колебаний достигает максимума, который не возрастает с увеличением расстояния [2].
В целом сцинтилляция вызывает быструю флуктуацию принимаемой мощности и в самом плохом случае приводит к высокому уровню ошибок ББО-систем. Однако на расстояниях меньше 1 км большинство ББО-систем имеют достаточный динамический диапазон или запас, чтобы компенсировать воздействие сцинтилляции. Кроме того, ББО-системы, обеспечивающие 99,9% или лучшую доступность, обычно имеют достаточный запас, чтобы компенсировать сильное ослабление в атмосфере, и, таким образом, имеют более чем достаточный запас для компенсации сцинтилляции. Для больших дистанций связи с меньшим уровнем готовности существенное снижение влияния сцинтилляции может быть обеспечено конструктивными решениями приемопередатчиков, такими как использование нескольких лазерных передатчиков.
Потери на окнах. Одно из преимуществ ББО-систем - они позволяют осуществлять связь через окна помещений, без необходимости установки антенн на крыше. Это особенно выгодно для заказчиков, которые не имеют доступа на крышу здания, а также должны оплачивать монтаж необходимой аппаратуры [1].
Хотя окна пропускают оптический сигнал, они его ослабляют. Стеклянные окна без покрытий обычно уменьшают сигнал на 4% на каждой поверхности из-за отражения. Это означает, что совершенно чистое окно с двойным стеклом уменьшает уровень всех оптических сигналов по крайней мере на 15% (четыре поверхности, каждая с отражением 4%). Окрашенные стекла и стекла с покрытием могут иметь намного большее ослабление, и его величина обычно сильно зависит от длины волны [2].
Для установки ББО-систем с высоким уровнем доступности внутри помещений рекомендуется предварительно провести измерения фактического ослабления окон, что позволит точно рассчитать качество связи. Кроме того, при планировании инсталляции на высоких зданиях необходимо соотносить влияние низкой облачности на систему, установленную на крыше, с уменьшением уровня сигнала, вызванным поглощением в окне, расположенным значительно ниже. Во многих случаях ослабление окна может иметь меньший эффект на доступность линии связи.
Юстировка. Одна из основных проблем ББО-систем - поддержание заданного направления оси приемопередатчика, передающего узконаправленные пучки излучения, которые должны попадать в приемную апертуру приемника на противоположном конце линии связи. Типичный приемопередатчик передает один
или несколько световых пучков, каждый составляет 5-8 см в диаметре непосредственно на передатчике и обычно расширяется примерно до 1-5 м в диаметре на расстоянии 1 км [1].
В добавление к этому ББО-приемники имеют ограниченный угол зрения, который может быть представлен как «конус приема» приемника и подобен конусу света, проецируемому передатчиком.
Для работы ББО-системы очень важно согласование передаваемого пучка и угла зрения приемника с теми же параметрами приемопередатчика на противоположной стороне линии связи.
Несмотря на общепринятые представления, здания фактически находятся в постоянном движении. Это движение - результат ряда факторов, включая тепловое расширение, влияние ветра, а также вибрации. Из-за узкой направленности излучения и ограниченного угла зрения приемника движение зданий может влиять на юстировку приемопередатчика и нарушать связь. Это влияние обычно упоминается как «движение опоры». В большинстве случаев угловые движения (по азимуту и склонению), в противоположность прямолинейному движению, составляют основную проблему для юстировки приемопередатчика. Движение опоры обычно классифицируется как низко-, средне- и высокочастотное. Низкочастотное - это движение с периодом колебаний от минут до месяцев, определяется суточными и сезонными колебаниями температуры. Средне-частотное движение имеет период масштаба секунд и связано с движением зданий под воздействием ветра. Высокочастотные колебания с периодом меньше чем 1 с, обычно называемые вибрацией, вызываются работой крупного оборудования (например, больших вентиляторов), деятельностью человека (ходьба, закрытие дверей). Каждый из перечисленных типов колебаний обсужден более подробно ниже [2].
Низкочастотные колебания. Температурные градиенты приводят к изгибу и скручиванию зданий. Амплитуда этих деформаций очень сильно зависит от размеров зданий, их формы и конструкции. Это движение настолько малое и медленное, что незаметно для жителей зданий. Была показана корреляция между низкочастотным движением и ежедневными температурными изменениями. Как и ожидалось, отклонение имеет тенденцию к увеличению с высотой здания и может быть существенно для оборудования, установленного на крыше, даже для невысоких зданий. Кроме того, отмечено, что данные отклонения влияют больше на углы возвышения, чем на азимутальные углы [1].
Колебания средних частот. Данные виды колебаний вызываются ветром и могут быть весьма существенны для высоких зданий. К счастью, устойчивость зданий при сильных ветрах - обычно основная цель при проектировании небоскребов. Таким образом, данные колебания могут быть вызваны только очень сильным ветром и, вероятно, только на высоких зданиях. Прерывание связи у ББО-систем по данной причине будет кратковременным, поскольку, когда прекращается порыв ветра, здание возвращается в исходное положение. Приемопередатчики с достаточно широким пучком, а также достаточно эффективной системой автоматического наведения и слежения способны компенсировать даже эти редкие и сильные отклонения без прекращения связи [1].
Высокочастотные колебания. Высокочастотные колебания вызываются вибрацией, имеют частоту выше нескольких герц и сильно зависят от способа установки терминала ББО. Установка на этаже, стене или крыше (т.е. на поверхности кровли или парапетной стенки) может дать различные уровни колебаний [1].
Исследования показывают большой разброс в амплитудах вибрации различных строений. Кроме того, величина вибрации зависит от действий жителей (например ходьба, закрытие дверей) и может сильно меняться в течение некоторого времени для одного здания. Интересно отметить, что почти все интегрированное движение находится в пределах полосы частот ниже 10 Гц.
Измерения показали, что максимум углового отклонения из-за вибрации с частотой выше 1 Гц редко превышает 1 мрад и во многих случаях редко приближается к половине этого значения. Однако установка оборудования должна быть тщательно спланирована таким образом, чтобы не усиливать колебания, испытываемые ББО-терминалом.
Влияние солнца. В ББО-системах используются высокочувствительный приемник в сочетании с линзами большой апертуры. В результате естественное освещение может потенциально воздействовать на прием сигнала. Это особенно сказывается в случае высокой интенсивности фонового излучения за счет солнечных лучей. В некоторых случаях прямое солнечное излучение может вызвать перерывы связи на период до нескольких минут, когда Солнце попадает в поле зрения приемника. Однако такие ситуации легко предсказуемы. В том случае, когда не удается избежать прямой засветки, работа системы может быть улучшена за счет сужения угла зрения, а также применения узкополосных световых фильтров. Важно также помнить о возможном воздействии солнечных лучей, отраженных от различных стеклянных поверхностей [1].
Ухудшение связи из-за колебаний опоры. Движение опоры может вызывать прекращение связи двумя способами: за счет увеличения геометрических потерь при ошибке прицеливания и/или большими потерями на поглощение в приемной системе, вызванными неверным наведением. Геометрические потери - это
оптические потери на пути от апертуры передатчика в апертуру приемника. Ошибки наведения лазерного луча в приемную апертуру противоположного терминала (пространственный угол связи) увеличивают геометрические потери. Потери на приемнике - это отношение мощности сигнала в плоскости приема к мощности, которая попадает в активную зону приемника. Потери данного типа растут по мере смещения пятна принимаемого излучения от центра приемника и могут выражаться как ошибка наведения. Когда эта ошибка наведения достигает величины, равной половине угла зрения приемника, эти потери резко возрастают [1].
Имеются два подхода к компенсации влияния колебаний опоры: системы без наведения и системы с автоматическим определением направления и наведением. При проектировании системы без наведения стремятся оптимизировать угол расходимости передатчика для уменьшения геометрических потерь и согласования с углом зрения приемника, чтобы отработать движение опоры. Системы с автоматическим наведением (автотрекингом) могут в значительной степени компенсировать колебания опоры до того, как они скажутся в ошибках наведения. Это дает возможность свести к минимуму геометрические потери (за счет узконаправленных передатчиков), а также потери на приеме (даже при малых углах зрения приемника). В связи с тем что системы с автотрекингом значительно более сложны и дорогостоящи, выбор между ними и системами без автонаведения заставляет пользователя выбирать между качеством связи и стоимостью решения.
В целом ошибки наведения и прицеливания должны определяться комбинированным движением опоры (как описано выше) с использованием таких критериев, как исходное поле ошибок отклонения (для систем без автонаведения), ошибки соосности и тепловой дрейф.
В табл. 2 приведены бюджеты ошибок наведения и слежения для ББО-терминалов без автонаведения и с ним. Движение опоры, которое должно быть компенсировано системой наведения, рассматривается как функция от частоты перемещения опоры. Колебания разных частот не являются независимыми. Следовательно, бюджет, напрямую добавляемый к компонентам движения опоры, можно использовать как увеличение низкочастотных колебаний при малом уровне колебаний средней и высокой частоты.
Бюджет ошибок наведения и слежения для FSO-терминалов [2]
Источник ошибок Ошибки наведения Ошибки слежения
без автотрекинга с автотрекингом без автотрекинга с автотрекингом
Исходная расстройка 0.2 Отсутствует 0.2 Отсутствует
Несооснось приемника и передатчика 0.2 0.05 Отсутствует Отсутствует
Температурный дрейф 0.1 0.02 0.1 0.02
Низкочастотные колебания 1.5 0.01 1.5 0.01
Колебания средней частоты 0.5 0.02 0.5 0.02
Высокочастотные колебания 0.5 0.05 0.5 0.05
Всего 3 0.15 2.8 0.1
Перечисленные виды нестабильности опоры можно ввести в своего рода правила, позволяющие оценить, в каких случаях возможно влияние данных факторов.
• Низкие (до 3 этажей) каменные здания обычно движутся меньше, чем высокие здания или деревянные сооружения.
• Перемещение приемопередатчика может быть более существенным, чем движение здания.
• За годовой период здания отклоняются: более чем на 4 мрад - менее 15%; более чем на 6 мрад - менее 5%; более чем на 10 мрад - менее 1%.
Подводя итог, отметим, что, несмотря на множество влияющих факторов, на сегодняшний день прогресс в разработках позволяет использовать БОЛС практически в любых условиях, в основном благодаря применению гибридных технологий (оптика+радио), а также технологии увеличения мощности передачи, жертвуя при этом скоростью. Так как оптический диапазон сейчас очень активно осваивается, стоит ожидать в этой области большого числа инноваций.
1. Блум C., Шустер Дж. Принципы работы FSO-систем // J. of Optical Networking. 2003. Вып. 2. С. 178-200. URL: http:// www.moctkom.ru/articles/fso-osa/fso-osa.htm (дата обращения: 01.06.2012).
2. Кулик Т.К., Прохоров Д.В., Сумерин В.В., Хюппенен А.П. Особенности применения оптических линий связи // Лазер-информ. 2001. Вып. 9-10. С. 216-217.
Оптические системы беспроводной связи.
Беспроводные оптические линии связи используют спектральный диапазон лазерного инфракрасного излучения (как правило, от 400 до 1400 нм). Этот участок спектра соответствует так называемому "окну прозрачности" атмосферы, благодаря чему поглощение излучаемого сигнала атмосферными газами пренебрежимо мало. Предельные скорости передачи информации по инфракрасному каналу не превышают 5-10 Мбит/с.
Инфракрасные каналы делятся на две группы:
- каналы прямой видимости, в которых связь осуществляется на лучах, идущих непосредственно от передатчика к приемнику. При этом связь возможно только при отсутствии препятствий между компьютерами сети. (протяженность канала прямой видимости может достигать нескольких километров);
- каналы на рассеянном излучении, которые работают на сигналах, отраженных от стен, потолка, пола и других препятствий (препятствия в данном случае не страшны, но связь может осуществляться только в пределах одного помещения).
Установка широкополосных линий связи между коммерческими, муниципальными и жилыми зданиями может быть очень необходимой с одной стороны, но проблемной с другой. Есть несколько способов подключения и объединения в единую сеть локальных вычислительных сетей (ЛВС), расположенных в разных зданиях. В том числе можно использовать волоконно-оптический кабель, арендовать «темное» оптоволокно, воспользоваться услугами оператора связи и установить беспроводные системы. Дороги, улицы, автомобильные стоянки, водные преграды, железнодорожные линии, системы и блоки кабельной канализации часто создают серьезные препятствия для прокладки проводных магистральных линий между зданиями. Да и надо учитывать то, что прокладка кабелей по улице может обойтись заказчику довольно дорого. Широкополосные арендованные линии, несмотря на простоту реализации, также являются дорогостоящим вариантом.
Беспроводные системы приобрели широкую популярность из-за простоты реализации и надежности, которая не уступает по надежности решению на основе проводных сетей. В отличие от проводных и арендованных линий связи, беспроводную систему можно быстро развернуть и устанавить в случае необходимости. Не существует технологии или решения, которое было бы в равной степени пригодно во всех ситуациях, и каждое средство связи имеет как преимущества так и недостатки. Эта статья посвящена атмосферной оптической линии связи (Free Space Optics, FSO) (русский аналог АОЛС – атмосферная оптическая линия связи), технологии двунаправленной передачи данных, основанной на излучении и приеме пучка световых лучей. Эта технология является привлекательной, надежной и по приемлемой цене. В статьей также приводится сравнение оптических беспроводных систем: атмосферной оптической линии связи и более широко известной радиочастотной.
Что такое система FSO?
В системах FSO для широкополосной передачи данных, голоса и видео от одной точки доступа к другой применяют лазерный луч, распространяемый в зоне прямой видимости по воздуху. Эту технологию можно считать беспроводным эквивалентом проводной оптической связи, осуществляемой по оптическому волокну. Модули FSO подключаются к локальной вычислительной сети с помощью медных или волоконно-оптических кабельных линий, которые отвечают требованиям стандартов TIA и EIA. Любое приложение, данные которого можно передавать через Интернет, а именно речь, данные и видео, может использовать систему FSO.
Системы FSO предлагаются в двух модификациях, в каждой из которых окно передачи имеет разный диапазон длин волн: одно окно работает в диапазоне 780-850 нм, а другое использует длины волн 1520—1600 нм. Системы FSO с длиной волны 780-850 нм надежны, экономически целесообразны и пригодны для большинства приложений, в том числе для сетей 1 Gb/s Ethernet. Системы атмосферной оптической линии связи с длиной волны 1520—1600 нм подходят для передачи данных с более высокой мощностью и на большие расстояния.
Есть много статей о влиянии атмосферных явлений на беспроводные средства связи и в том числе о влиянии тумана на рабочие параметры систем FSO. Отметим, что там, где расстояние между точками доступа меньше 500 м (типичная длина линии связи между зданиями), нет никаких видимых различий между этими двумя технологиями, независимо от оптической плотности воздуха. Однако надо помнить то, что системы, работающие на длинах волн 1520—1600 нм могут стоить в несколько раз больше, чем системы с длинами волн от 780 до 850 нм.
Стандартные системы FSO имеют скорость передачи данных от 6 Мб/с до 1.25 Гб/с. На реальном объекте в большинстве систем скорость передачи ограничивается пропускной способностью локальной сети, которую она может поддерживать. Пропускная способность линии FSO не определяется частотой передачи сигнала, а зависит от способности отправлять и принимать оптический сигнал с максимально возможной скоростью. Если передается и принимается достаточная мощность пучка света в системе FSO, то скорость передачи данных остается высокой.
Давайте сравним систему FSO с волоконно-оптической линией связи. В волоконно-оптической сети скорость передачи данных не уменьшается из-за ослабления сигнала, а данные либо не передаются вообще, либо передаются с большим количеством ошибок. Если уровень вносимых потерь (затухания) в волоконно-оптической линии связи будет слишком высоким, передача данных будет невозможна. Наоборот, беспроводная система FSO реагирует на ослабление мощности принимаемого сигнала уменьшением скорости передачи данных. Канал на оборудовании FSO, который в ясную погоду работает со скоростью 24 Мб/с, будет передавать данные во время непогоды со скоростью 18 Mб/с, 12 Mб/с или 6 Mб/с.
При передаче света атмосферные факторы могут вызывать рассеивание и ослабление лазерного луча, передваемого между двумя устройствами, и приводить к потере сигнала или, в худшем случае, к ошибкам передачи. Самым сильным атмосферным фактором, который влияет на передачу данных системы FSO, является туман. Поскольку туман является непостоянным природным явлением, возможность работы системы оценивают с помощью предельного расстояния (видимость), на котором система может работать в ясную погоду. В условиях тумана, расстояние, на которое передаются инфракрасные лучи, приблизительно в два раза меньше. Поэтому при плохих погодных условиях видимость уменьшается почти в два раза. Если система FSO установлена с учетом того, что видимость упадет во время тумана в два раза, то система будет поддерживать связь и во время непогоды. Дождь, снег и загрязняющие вещества могут также влиять на затухание сигнала, но обычно они имеют намного меньшее влияние, чем туман. Кстати, в дождливую погоду системы FSO работают лучше, чем радиочастотные системы. Эффективным средством противодействия погодным условиям является использование сфокусированного пучка в сочетании с функцией автоматического выравнивания.
Корректировка пучка света
Корректировка пучка является важным фактором производительности системы FSO. Даже при надлежащей установке, приемник FSO очень восприимчив к перемещению или смещению пучка света. Смещение могут вызывать такие обычные погодные явления как ветер, но оно может также быть связано с изменением температуры. Для корректировки пучка света в системах FSO применяют два основных способа:
узкий, сфокусированный пучок света с автоматической корректировкой смещения
широкий пучок света без корректировки.
Системы с автоматической корректировкой в состоянии устранять смещение, до того как неделательное смещение приведет к нарушению передачи. Расстояние и скорость передачи являются главными факторами при определении необходимости автоматической корректировки. Короткие, до 200 метров, линии со скоростью передачи 10 Мб/с менее уязвимы, чем 500 метровые линии со скоростью передачи 1.25 Гб/с. Широкий пучок увеличивает зону приема. Однако серьезным недостатком является то, что более широкий пучок в большей степени подвержен затуханию и поэтому более восприимчив к погодным условиям.
Влияние преград в пределах прямой видимости
Преграды в пределах прямой видимости могут уменьшать скорость передачи данных. Однако опытный установщик может учитывать преграды для уменьшения потенциальной возможности прерываний передачи. Временные преграды, например птицы, обычно не являются причиной прерывания передачи. Если птица пересечет лазерный луч, мощность принятого сигнала уменьшится, но все-таки будет достаточной для передачи данных. Если большой объект полностью преградит путь лучу, передача данных будет временно прервана. Если в сети используются протокол TCP/IP, эта проблема будет решена с помощью повторной передачи пакета данных.
Безопасность имеет особое значение во всех системах беспроводной связи. Поскольку радиочастотные системы излучают сигналы во всех направлениях, то сигналы можно просто и легко перехватывать. Поэтому для повышения безопасности радиочастотных сетей обычно применяют кодирование и различные средства защиты передаваемой информации. Однонаправленный луч света атмосферной оптической линии связи перехватить трудно. Поскольку системы FSO обычно устанавливают на крышах, то нарушителю нужно преодолеть физическую преграду и попасть на крышу. Да еще нужно перехватить луч света и постараться при этом не прервать передачу данных. У многих производителей систем FSO простые модели точек доступа очень похожи на камеры слежения, что является сдерживающим фактором для потенциальных вредителей.
В своих пределах система FSO является выгодной альтернативой проводным системам. Фактически, для решения одной и той же задачи системы FSO могут стоить в несколько раз меньше, чем прокладка волокон-оптических кабелей. Они могут быть достаточно быстро развернуты на объекте, в течение нескольких дней. Рытье траншей является не только дорогостоящим мероприятия, но и наносящим вред окружающей среде. В нескольких городах США собираются даже принять мораторий на прокладку волоконно-оптических кабелей в траншеях. Линии FSO обходятся дешевле и более выгодны, чем аренда линий связи у провайдера.
Сравнение FSO и радиочастотной системы
При условии, что система FSO имеет указанные выше способности в различных условиях, важно сравнить (ее) с системами беспроводной связи, основанными на радиосигналах. В таблице 1 показаны преимущества каждой системы.
| ФАКТОР | АТМОСФЕРНАЯ ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА | РАДИОЧАСТОТНАЯ СИСТЕМА |
| Полоса пропускания | 10 Мб/с — 1.25 Гб/с | 11Мб/с – 100 Мб/с |
| Скорость передачи | Определяется сетью | Определяется частотой |
| Погода | Лучше при дожде | Лучше при тумане |
| Препятствия в прямой видимости | Не допустимы | Допустимы |
| Безопасность | Сигнал трудно перехватить | Сигнал легко перехватить |
| Стоимость систем | $15,000-$35,000 | $1,000-$50,000 |
Беспроводные оптические каналы
При расстояниях до 1-5 км во многих случаях становятся привлекательны каналы с открытым лазерным лучом.
Следует иметь в виду, что лазерному лучу из-за поглощения в атмосфере проще преодолеть расстояние от Земли до Луны, чем от ТВ-башни в Останкино до шуховской башни.
Беспроводная оптика рассматривается в качестве решения: -когда прокладка кабеля невозможна (промзоны, горная местность, железная дорога) или стоимость этой прокладки велика;
-когда необходимо срочно организовать канал связи;
-когда требуется закрытый канал связи, не восприимчивый к радиопомехам и не создающий их (аэропорты, близость радиолокаторов, линий электропередач).
7.2 Организация связи посредством оптической беспроводной связи. Компоненты и элементы оптической беспроводной связи.
Типы устройств. Построение всех инфракрасных систем передачи практически одинаково: они состоят из интерфейсного модуля, модулятора излучателя, оптических систем передатчика и приемника, демодулятора приемника и интерфейсного блока приемника. В зависимости от типа используемых оптических излучателей различают лазерные и полупроводниковые инфракрасные диодные системы, имеющие разные скорости и дальность передачи. Первые обеспечивают дальность передачи до 15 км со скоростями до 155 Мбит/с (коммерческие системы) или до 10 Гбит/с (опытные системы). Главное преимущество полупроводниковых диодов заключается в высоком времени наработки на отказ. Кроме того, такие каналы менее чувствительны к резонансному поглощению в атмосфере. Недостатки полупроводниковых диодов и, соответственно преимущества лазерных, заключаются в том, что из-за широкой полосы излучения существуют теоретические сложности в передаче высокоскоростного сигнала. Передатчик должен передавать как можно более узкополосный сигнал с наименьшим количеством мод. Лазерные диоды как раз и обладают такими свойствами, но чем уже полоса сигнала, тем больше потенциальная вероятность того, что сигнал попадет в атмосфере в резонансную полосу поглощения какого-нибудь газа и качество сигнала снизится.
ИК-технология
Эта технология является, пожалуй, одной из “древнейших” беспроводных технологий “последнего дюйма” и наиболее отработанной в настоящее время. Она нашла широкое
применение для оперативной беспроводной связи между офисными компьютерами, в
пультах дистанционного управления бытовой техники (телевизоров, музыкальных
центров, кондиционеров) и т.п. Сегодня она активно используется для связи цифровых
фотоаппаратов и мобильных радиотелефонов с компьютером и для ряда других применений.
ИК-технология позволяет осуществлять в инфракрасном (ИК) диапазоне беспроводную
связь между устройствами, удаленными на расстояние нескольких метров.
Инфракрасная связь – IR (InfraRed) Connection – безопасна для здоровья, не создает помех в радиочастотном диапазоне и обеспечивает конфиденциальность передачи. В настоящее время различают инфракрасные системы низкой (до 115,2 кбит/с), средней (1,152 Мбит/с) и высокой (4 Мбит/с) скорости. Низкоскоростные системы служат для обмена короткими сообщениями, высокоскоростные – для обмена файлами между компьютерами, подключения к компьютерной сети, вывода на принтер, проекционный аппарат и т.п. В ближайшее время ожидается появление более высоких скоростей обмена, которые позволят передавать “живое видео”. Для обеспечения совместимости оборудования от различных производителей в 1993
году создана ассоциация разработчиков систем инфракрасной передачи данных IrDA (Infrared Data Association). В настоящее время действует стандарт IrDA 1.1, наряду с которым всё ещё существуют и собственные системы фирм Hewlett Packard (HP-SIR) и Sharp (ASK IR).
Излучателем для ИК-связи является светодиод, имеющий пик спектральной характеристики мощности на длине волны 880 нм. Этот светодиод при передаче дает конус эффективного излучения с углом около 30 град. В качестве приёмника используют PIN-диоды, эффективно принимающие ИК-лучи в конусе 15 град.
Спецификация IrDA обеспечивает уровень битовых ошибок не более 10 -9 при дальности до 1 м и дневном свете (освещенность – до 10 клюкс). Для передачи сигналов используют двоичную модуляцию и различные схемы кодирования.
Программное обеспечение позволяет устанавливать соединение с локальной сетью
(для выхода в Интернет, использования сетевых ресурсов), выводить данные на печать, синхронизировать данные PDA, мобильного телефона и настольного компьютера, выгружать отснятые изображения из фотокамеры в компьютер и выполнять ряд других полезных действий, не думая о кабельном хозяйстве.
Контрольные вопросы
1. Каким образом передается сигнал в системе беспроводной оптической связи?
2. Перечислите преимущества беспроводной оптической связи.
3. Назовите недостатки беспроводной оптической связи.
4.Типы беспроводной оптической связи
5. Возможные области применения беспроводных оптических систем.
6.Оптическая беспроводная связь, ее особенности.
7. На какие группы делятся инфракрасные каналы связи?
8. Основные технические характеристики системы инфракрасной передачи данных IrDA.
Дата добавления: 2016-07-22 ; просмотров: 4759 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
Беспроводная оптическая связь. Мифы и реальность
Пожалуй, ни одна технология беспроводной связи в нашей стране не обросла таким количеством мифов и не сопровождается таким недоверием, как технология беспроводной оптической связи. Вместе с тем, в других странах мира продвижение ее на рынок телекоммуникаций идет существенно более быстрыми темпами. Причем это относится не только к таким технологически продвинутым регионам и странам, как западная Европа, США, Южная Африка, но и ко многим развивающимся странам, например, Египет, Малайзия, Кувейт, Китай, Танзания и прочие.
Основная причина востребованности этой технологии заключается в огромном потенциале передавать большие объемы данных на высоких скоростях 1) в инфракрасном диапазоне длин волн далеко за принятым диапазоном радиочастот (до 400 ГГц), существенно снижая таким образом административные издержки. Среди всемирно известных операторов и разработчиков телекоммуникационных сетей, принявших на вооружение беспроводную оптическую технологию — Vodafone, Sprint, Nextel, Verizon (в прошлом Bell Atlantic), Вымпелком, Motorola, Siemens. Некоторые операторы уже развернули по несколько сотен оптических систем в своих сетях. Только за последний год одна из самых успешных компаний-производителей в этой отрасли PAV Data Systems поставила в одну лишь Англию оборудования на сумму свыше 1.5 миллионов долларов США, несмотря на то, что в этой стране весьма тяжелые погодные условия для атмосферной передачи данных (частые туманы). В абсолютных значениях для всей телекоммуникационной отрасли это немного, но для зарождающегося направления это весьма заметная величина.
В чем же дело, в чем причина такого недоверия у нас? Разве мы находимся на другой планете, или туманы у нас гуще, чем в Англии, а снег идет сильнее, чем в Канаде? На наш взгляд, причина недоверия кроется в мифах, опутывающих технологию беспроводной оптической связи. Основной миф состоит в широко бытующем (но, как мы покажем далее, необоснованном) мнении, что качество оптических каналов находится под якобы неприемлемо сильным влиянием погодных условий. На самом деле, работа оптических каналов действительно зависит от состояния атмосферы, как, впрочем, и работа радиосистем. Но правильно рассчитанные и установленные оптические системы обеспечивают качество канала не хуже, а в условиях высоких радиопомех значительно лучше, чем радиосистемы. Это подтверждается опытом работы большого количества действующего оборудования и, как результат, интенсивным внедрением оптических систем связи в мире.
Мифы возникают не на пустом месте. Многие производители и продавцы этого оборудования, стремясь продать свой товар во что бы то ни стало, обещают невозможное — рабочие дистанции, на которых оптические каналы оказываются неработоспособными при плохих погодных условиях просто в силу физических законов. Объясняется это тем, что большинство компаний-производителей и тем более продавцов данного оборудования не имеют достоверных методик расчета качества оптического канала. В лучшем случае в спецификациях приводится допустимая рабочая дистанция для некоторых величин затуханий сигнала в атмосфере. В большинстве случаев вообще указывается только дистанция для хороших погодных условий. С практической точки зрения это слишком мало для проектировщиков. Ведь нужно иметь представление о том, как сопоставить эти величины затуханий с реальными погодными условиями в данном регионе.
Для того, чтобы прогнозировать поведение беспроводных оптических каналов с хорошей достоверностью, необходимо учесть весь комплекс конструктивных особенностей оборудования и использовать общепризнанную модель атмосферы. Сочетая опыт в области физики атмосферы с опытом в области телекоммуникаций, специалисты MicroMax Computer Intelligence, Inc. решили данную задачу, создав компьютерную программу моделирования инфракрасных систем.
Важно отметить, что MicroMax осознанно выбрал системы SkyCell и SkyNet после анализа всего спектра доступного в мире оборудования атмосферной оптической передачи. Именно энергетические характеристики канала передачи, построенного на оборудовании PAV, обусловили этот выбор.
| Для примера рассмотрим энергетический запас Рэ оптического канала: | |||
| Рэ = Рпер — Рпр | где: | Рпер | – уровень мощности излучения передатчика |
| Рпр | – уровень мощности излучения на входе приемника | ||
Этот параметр для систем с интерфейсом G.703/Е1, как наиболее востребованных на российском рынке телекоммуникаций, представлен в Таблице 1.
| Система | Рпер, дБм | Рпр, дБм | Рэ, дБ |
| SkyCell E1-T6000 | 24,8 | -60.0 | 84,8 |
| SkyCell E1-T4000 | 24,8 | -45,0 | 69,8 |
| SkyCell E1-T338 | 20,0 | -45,0 | 65,0 |
| SkyCell E1-T456 | 14,8 | -45,0 | 59,8 |
Надо отметить, что блоки SkyCell E1-T6000 и SkyCell E1-T4000 обладают уникальными характеристиками, существенно превосходящими остальные системы, и не только от PAV. Подавляющее большинство существующих систем имеют выходную мощность не выше 50 мВт (17 дБм), а чувствительность приемника около -43 дБм. При этом производители обещают рабочие дистанции намного выше 1 км для средней полосы России. Остается только узнать — так ли это? А главное — достаточно ли энергетического запаса оптической системы в Рэ=60 дБ для работы на дистанциях выше 1 километра? Постараемся ответить на этот вопрос.
| Суммарные потери Рп в канале можно оценить по формуле: | |||
| Рn = Ропт + Ратм + Рппр | где: | Ропт | – потери оптического согласования |
| Ратм | – затухание сигнала в атмосфере | ||
| Рппр | – потери в приемнике | ||
Из всех составляющих только величина Рппр не зависит от расстояния между оптическими блоками и для большинства систем находится в диапазоне от 1 до 2 дБ. Две остальные величины, кроме прямой зависимости от расстояния, зависят от телесного угла, в котором распространяется поток, размера линзы приемника (для Ропт), и от физических характеристик атмосферы (для Ратм).
В первом приближении Ропт можно определить из простого соотношения площади пятна от луча на стороне приемника к площади линзы этого приемника, т.е. это величина постоянная для каждой конкретной дистанции.
Естественное желание некоторых производителей уменьшить Ропт путем уменьшения угла расхождения луча иногда не знает меры. При очень малых углах расхождения системы становятся чувствительными к дрожанию атмосферы в жаркий период и к стабильности положения опор. Например, при допустимом уходе положения здания в 1,5 минуты (0,43 мрад) при смене сезонов, и учитывая, что допуск на точность позиционирования систем составляет около 30 секунд (0,15 мрад), на здания можно устанавливать системы с полным углом расхождения только более 1,16 мрад. Если для компенсации нестабильности опор можно применить системы автокоррекции положения, то избавиться от влияния дрожания атмосферы можно только расширяя луч. Таким образом, оптимальная величина этого угла лежит в пределах от 2 до 10 мрад. При слишком большом угле расхождения резко увеличиваются потери Ропт.
Для нормальной работы канала необходимо, чтобы:
Рэ > Рп
Посмотрим, какой величиной Ратм располагает типовая оптическая система на дистанции, например, в 1,5 километра. Принимая угол расхождения луча в 2 мрад как минимально приемлемый и диаметр входной линзы в 100 мм, путем несложных вычислений получим Ропт = 29,5 дБ. Тогда для Рэ = 60 дБ и Рппр = 2 дБ:
Что же означают величины Ратм с практической точки зрения? Совершенно очевидно, что чем больше допустимая величина Ратм, тем более суровые погодные условия может преодолеть оптическая система. Однако, пользователям само это значение говорит только о возможностях конкретной системы по сравнению с другими. В то же время, запас в 28,5 дБ на дистанции 1,5 км может оказаться мал для хорошей работы канала в Москве и вполне достаточен для Астрахани. Сложность задачи состоит в том, чтобы выяснить соответствие этой величины конкретным погодным условиям.
| Выражение для Ратм слишком просто на первый взгляд: | |||
| Ратм = W • L | где: | L | – расстояние в км |
| W | – удельное затухание сигнала в атмосфере дБ/км | ||
Однако вычисление параметра W и составляет основную проблему, потому что в расчетах необходимо учитывать химический состав атмосферы, наличие аэрозолей, спектральные характеристики атмосферы. Необходимы специальные алгоритмы для описания различного типа осадков (дождя, снега, тумана) и других полупрозрачных сред (пыльные бури, смог). И все это с учетом конкретного региона, высот установки и еще огромного числа параметров, влияющих на конечное значение W. Значения W лежат в очень широком диапазоне от 0,2 дБ/км (для отличной погоды) до 350 дБ/км (для самых густых туманов).
Обладая необходимым набором инструментов для расчета, можно точно показать возможности систем уже в «прикладной плоскости». Расчеты показывают, что затуханию 19 дБ/км для типового полупроводникового DFB-лазера с длиной волны 890 нм соответствует легкий туман с видимостью 920 метров. Такие погодные условия, например, в районе аэропорта Шереметьево могут быть до 90 часов в году. Нетрудно посчитать, что коэффициент готовности канала в этом случае будет ниже 99%. Для операторов связи в Москве это неприемлемая величина, если нет резервных каналов.
Таким образом, можно сделать вывод, что уже на дистанции 1,5 км оптические системы с энергетическим запасом в Рэ = 60 дБ в Московском регионе не соответствуют требованиям операторов к качеству канала связи. Увеличить этот диапазон можно, улучшая чувствительность приемника и повышая выходную мощность систем. Среди систем SkyCell только системы начального уровня (Е1-Т456), позиционирующиеся на дистанцию до 1 км, имеют близкий к 60 дБ с энергетический запас. Все остальные его существенно превосходят.
Вообще, возможности оборудования SkyCell очень велики, а двух старших моделей просто уникальны. Они не имеют аналогов среди оптических систем других производителей.
Для примера приведем графики стойкости систем SkyCell к туману и дождю в зимнее время и вне мегаполисов (чтобы уменьшить влияние примесей в атмосфере):
График 1. Максимальные рабочие дистанции в зависимости от метеорологической видимости в туман.
График 2. Максимальные рабочие дистанции в зависимости от интенсивности дождя.
| Где: | Distance | – расстояние между приемо-передатчиками в метрах |
| Visibility | – метеорологическая видимость в условиях тумана в метрах | |
| Precipitation | – интенсивность осадков в мм/час |
Области, находящиеся под линиями на графиках, определяют рабочие зоны оптических систем. Сами же линии означают границу, когда уровень ошибок в канале становится BER=1.0E-9.
Из Графика 1 становится очевидным, что установленная на дистанции 2000 метров система SkyCell E1-T6000 способна нормально работать при метеорологической видимости в туман около 709 метров. А как будет вести себя канал передачи вблизи этой границы? При ухудшении погодных условий сначала будет увеличиваться уровень ошибок. Значения BER ниже 1.0Е-3 будут означать, фактически, отказ канала передачи. Дальнейшее ухудшение видимости приведет к полной блокировке канала. Реально канал будет сохранять работоспособность вплоть до падения видимости до 640 метров. Поведение систем SkyCell E1-T6000 можно проиллюстрировать Графиком 3.
Приведенные выше результаты расчетов подтверждаются данными испытаний и опытной эксплуатации систем как в России, так и за рубежом.
Для получения же самого "практического" параметра — коэффициента готовности канала, необходимо иметь статистику погоды в конкретном регионе. Опыт работы MicroMax показывает, что метеослужбы с пониманием относятся к подобным запросам и оперативно на них реагируют. Зная стойкость систем ко всем вероятным на месте установке погодным явлениям, можно с высокой достоверностью прогнозировать этот параметр и гарантировать эффективную работу системы передачи данных.
Подведем же итог вышесказанному. На этапе проектирования канала атмосферной оптической связи необходимо задать четкие требования к качеству канала (определяемому коэффициентом готовности и допустимым уровнем ошибок). Исходя из таковых требований, а также анализируя статистику погоды в конкретном регионе, где планируется установка канала, и, возможно, прочие особенности объекта, квалифицированный специалист способен (и должен) помочь заказчику в правильном и тщательном выборе подходящего оборудования. Весь набор технических характеристик оборудования должен быть рассмотрен в комплексе, но, пожалуй, наиболее важным, как было показано выше, является энергетический запас системы. При таком подходе не будет последующих разочарований, а миф о нежизнеспособности атмосферных оптических систем связи развеется сам собою.