Статьи

К списку статей

Передача данных по беспроводным оптическим каналам

О "кирпичиках" телекоммуникационной отрасли - каналах связи - каналах передачи информации говорят бесконечно и, кажется, сказано все, что только можно. Однако прогресс не стоит на месте, постоянное появление новых технологий передачи данных возвращает нас к этой теме.
Можно констатировать наличие трех равноправных транспортов для передачи данных:
  • медный кабель или волоконная оптика,
  • радиорешения "точка-точка" или широкополосный доступ,
  • безволоконная оптика (FSO-технология).
Технология FSO - Free Space Optics - основана на передаче данных в оптическом диапазоне через атмосферу. Верхняя граница радиочастотного спектра, требующая получения разрешения на его использование, составляет 400 ГГц. Частоты беспроводной оптики - около 400 ТГц - на три порядка выше. И как следствие - использование FSO оборудования не требует никаких проектных, согласовательных, разрешительных мероприятий. Равно как и оплаты использования радиочастотного спектра.
Принцип действия:
Входной сигнал из электрического преобразуется в излучение в ближнем инфракрасном диапазоне длин волн, оптической системой формируется в узконаправленное излучение, передается через атмосферу, принимается детектором и превращается опять в электрический сигнал. Изменяется только среда передачи. Никакого активного преобразования сигнала не происходит. Оборудование протоколонезависимо, однако, настроено на определенный стандарт: Ethernet, Fast Ethernet, G.703. Подобная "свобода" и необычайно широкая полоса пропускания позволяют, кроме всего прочего, использовать институт криптографирования без потери скорости передачи данных. Сигнал, передаваемый через атмосферу, может быть только цифровым.
Основные преимущества использования систем FSO:
  • быстрая организация канала связи между базовыми станциями или подключение микросот, соединение сегментов локальных сетей зданий, подключение выделенных каналов к Интернет;
  • отсутствие необходимости получения разрешений на частоты;
  • отсутствие влияний соседних каналов и электромагнитного шума;
  • отсутствие арендной платы за канал.
Основные характеристики FSO:
"Абсолютно чистая атмосфера"
Термин, определяющий состояние атмосферы, при котором ослабление оптических сигналов в ней составляет 0dB/km. Так как локальные показатели воздействия атмосферы на оптическое излучение существенно зависят от специфики и конкретного географического места, сравнение и оценку систем беспроводной оптической связи необходимо производить по единому критерию.
"Максимальная дальность связи"
Интегральная, комплексная характеристика энергетического бюджета системы в километрах. Расчетная величина, получаемая при измерении энергетического запаса конкретной системы беспроводной оптической связи на эталонной трассе при нормальном состоянии атмосферы с помощью оптических аттенюаторов, фильтров и диафрагм. Уменьшение коэффициента пропускания излучения проводится до заданного уровня BER (обычно 10-6). При этом диаметр пятна освещенности на приемнике должен быть больше диаметра приемника. Рассчитывается по формуле:
Lmax = Lэт.тр. * 1 / K,
где - Lmax - максимальная дальность связи, км; Lэт.тр. - длина эталонной трассы, км; K - коэффициент пропускания оптического аттенюатора на излучаемой длине волны.
Следует отметить, что именно эта характеристика уже включает в себя все виды реальных потерь, имеющихся при реализации подобных систем за счет: расходимости, размера апертуры, поля зрения, потерь на оптических элементах и фильтрах, разрешающей способности, размеров источников и фоточувствительных элементов и т.д. При отсутствии данной характеристики расчет энергетики и доступности в системах беспроводной оптической связи становится некорректным.
"Приведенное воздействие атмосферы"
Для корректного применения систем беспроводной оптической связи необходимо учитывать статистику наблюдений, метеорологическую дальность видимости (МДВ) в конкретном географическом месте, собираемую локальными метеослужбами. Другой статистики просто нет, разве только в лично Вашем жизненном опыте. Однако данные измерения являются верными для излучения с длиной волны 550%5нм (зеленый свет). Во всех системах беспроводной оптической связи используются разные источники ближнего инфракрасного диапазона. Например, используются светодиоды с длиной волны 870%50нм, а в гибридных передатчиках еще и лазерные диоды с l= 780%5нм. Отличие от длины волны, используемой для МДВ почти в 2 раза!
К тому же без учета ширины спектра и когерентности. Поэтому статистику МДВ, собираемую метеослужбами, необходимо увязать с используемым в конкретной беспроводной оптической системе излучением. Такие данные может дать только производитель каждой конкретной системы, на основе собственных наблюдений.
Аспекты применения
После количественной оценки вышеописанных характеристик становится возможным расчет доступности связи для конкретной модели на конкретном расстоянии в конкретном регионе. Для удобства такого расчета мы предлагаем семейство номограмм. Как показывает опыт, при выборе систем беспроводной оптической связи для использования как канал передачи данных следует ориентироваться на график приведенного воздействия атмосферы с МДВ > 100м. В корпоративном использовании эта планка поднимается до МДВ > 200м. При этом вхождение в номограммы (после выбора интерфейса) производится по реальной дистанции на трассе, а результатом является оптимальная модель для получения необходимого уровня доступности (см. Рис. 1-3 "Номограммы").
Рис. 1. Номограмма для подбора моделей работающих в стандарте Ethernet - 10 Мбит/сек
Е. Виноградов, НПК "Катарсис"
Рис. 2. Номограмма для подбора моделей работающих в стандарте Ethernet - 100 Мбит/сек
Технология FSO - Free Space Optics

Рис. 3. Номограмма для подбора моделей работающих в стандарте G.703 со скоростями 2 или 8 Мбит/сек
Стандарт G.703
Сегодня максимальная дальность систем в "абсолютно чистой атмосфере" (0dБ/км) составляет 320 км, что обеспечивает в реальных климатических условиях средней полосы России необходимый уровень доступности. Так для операторской доступности 0,999 (это соответствует метеорологической дальности видимости >100 м) - рекомендованная дистанция установки составит 1 км. Скорость передачи информации, достигаемая в беспроводном оптическом канале сравнима с оптоволоконным. Некоторые модели позволяют построить соединение с пропускной способностью 100/200 Мбит/с. А есть модели с пропускной способностью 155 Мбит/с. В настоящий момент НПК "КАТАРСИС" готовит модели с интерфейсом Gigabit Ethernet - 1 Гбит/с.
Когда два объекта находятся в прямой видимости и расстояние не превышает 2 км - соединение безволоконной оптикой становится не менее эффективным, чем проводное. Безусловно, когда оптоволоконное соединение возможно и экономически выгодно - ничего другого не надо. Однако, к сожалению, сложности в организации оптоволоконных соединений начинаются почти всегда при выходе за пределы зданий. Во-первых, протяженность кабельного соединения в 2-3 раза превышает реальную дистанцию между объектами, а стоимость складывается из затрат не только на кабель, но и за услуги по его прокладке за каждый метр. Во-вторых, работы за пределами здания всегда надо с кем-либо согласовывать и ожидать значительное время. В-третьих, хорошо, когда Вы - собственник зданий и территории между ними - в противном случае, такие инвестиции могут быть очень ограничены во времени и в возможности повторного применения на новом месте.
Кроме стандартных вариантов использования оборудования эти системы можно с успехом использовать, как канал связи в системах безопасности для передачи тревожных сообщений от удаленных объектов на ПЦН, когда отсутствуют проводные линии или как дополнительный канал передачи данных. Оборудование данной технологии можно использовать как канал передачи видеосигнала, так как к нему возможно подключение камер видеонаблюдения. В настоящий момент на рынке достаточно широко представлены цифровые камеры наблюдения, или Ethernet-камеры. Аналоговые камеры могут быть подключены с помощью дополнительных преобразователей. Существует широкий спектр оборудования, которое способно любой видеосигнал преобразовать в сигнал Ethernet. А скорости передачи и полосы пропускания достаточно даже для потокового видео.
Защита от несанкционированного доступа.
Одно из важнейших преимуществ технологии беспроводной оптики - высокая степень защиты передаваемой информации от несанкционированного доступа в канал связи. Данные передаются узконаправленным лучом в свободном пространстве. Любые попытки поместить "дополнительные" приемопередающие устройства непосредственно в канал связи прервут работу канала.
И в заключение еще немного о достоинствах систем FSO-технологии. Безволоконная оптика без труда преодолеет водные и транспортные магистрали, железнодорожные пути и ЛЭП. Она вне конкуренции в случае сжатых сроков - запуск канала занимает несколько часов. Системы могут применяться только на соединениях типа "точка-точка" и оперируют очень узкой диаграммой направленности излучения, поэтому можно создать почти неограниченное количество каналов в непосредственной близости друг от друга. В случае радиолиний, их пропускная способность зависит не только от электромагнитных помех, но и от возможной близости подобных каналов. FSO системы нечувствительны к электромагнитному шуму, не производят его. У них лучшая, чем у радио, защищенность. Наконец, инфракрасное излучение безвредно для здоровья, а обслуживание оборудования сводится к ежегодной профилактике оптики (перед началом осенне-зимнего сезона).

Е. Виноградов, НПК "Катарсис"
"Алгоритм Безопасности" № 4, 2005 год.



Передача сигнала по оптическому кабелю

Внешний вид DEM-211 Внешний вид DEM-211
SFP-трансивер с 1 портом 100Base-FX для многомодового оптического кабеля (до 2 км)
1 539

Производитель D-Link
Внешний вид OMC-100-11S5a Внешний вид OMC-100-11S5a
Медиаконвертер оптический
2 168

Производитель OSNOVO
Внешний вид OMC-100-11S5b Внешний вид OMC-100-11S5b
Медиаконвертер оптический
2 168

Производитель OSNOVO
Внешний вид SFP-S5a/I Внешний вид SFP-S5a/I
SFP модуль
2 467

Производитель SF&T
Внешний вид SF-100-21S5b Внешний вид SF-100-21S5b
Медиаконвертер оптический
2 881

Производитель OSNOVO
Внешний вид SW-70402 Внешний вид SW-70402
Медиаконвертер оптический
2 881

Производитель OSNOVO
Внешний вид SFP-S5b/I Внешний вид SFP-S5b/I
SFP модуль
3 061

Производитель SF&T
Внешний вид OMC-1000-11S5b Внешний вид OMC-1000-11S5b
Медиаконвертер оптический
4 857

Производитель OSNOVO
Внешний вид OMC-1000-11S5a Внешний вид OMC-1000-11S5a
Медиаконвертер оптический
4 857

Производитель OSNOVO
Внешний вид SW-30701S5a Внешний вид SW-30701S5a
Коммутатор неуправляемый
5 337

Производитель OSNOVO
Найдено товаров: 23
1 2 3

Возврат к списку

Создание проекта системы видеонаблюдения всего за несколько минут;
Все РЕАЛЬНО: в т.ч. сектора наблюдения, параметры кабельных трасс;
Загрузка готовых планов и их масштабирование;
Спецификация обрудования и смета создается автоматически;
Дружелюбный интерфейс;
Индивидуальные настройки программы и оборудования.
Техподдержка встроена непосредственно в программу.
Регистрация занимает одну минуту.

ОТ ЗАПРОСА ДО ОФОРМЛЕННОГО ПРЕДЛОЖЕНИЯ - 15 МИНУТ