От появата на живота на Земята способността за предаване на съобщения един на друг (или, както сега се казва, информация) заема едно от основните места в човешкото общуване. В Древна Гърция, например, информацията се предава с помощта на светлинни вълни, за които се запалват огньове на специални кули, уведомявайки жителите за някакво важно събитие. Оптичният телеграф е изобретен във Франция. Руският учен Шелинг предлага електрически телеграф, който по-късно е подобрен от американския Морз. Електрически кабел свързваше Европа с Америка. Т. Едисън удвоява капацитета на телеграфната линия. А. Попов открива възможността за безжично предаване на телеграфни съобщения - с помощта на електромагнитни вълни. Радиотехнологиите претърпяха бързо развитие. Те започнаха да излъчват на различни дължини на вълните: дълги, средни, къси. Ефирът стана претъпкан.

С какво е свързана скоростта и количеството на предаваната информация? Известно е, че максималната скорост на предаване се определя от продължителността на един период на трептене на използваните вълни. Колкото по-кратък е периодът, толкова по-висока е скоростта на предаване на съобщението. Това важи и за предаване на съобщения чрез морзова азбука, използване на телефонни комуникации, радиокомуникации и телевизия. Така комуникационният канал (предавател, приемник и свързващата ги линия) може да предава съобщения със скорост не по-голяма от естествената честота на целия канал. Но това все още не е достатъчно условие. За характеризиране на комуникационен канал е необходим още един параметър - честотната лента на канала, т.е. честотният диапазон, който се използва в този комуникационен канал. Колкото по-висока е скоростта на предаване, толкова по-широка е честотната лента, върху която трябва да се предава. И двата параметъра карат човек да овладява все по-високи честоти на електромагнитни трептения. Всъщност с увеличаване на честотата се увеличава не само скоростта на предаване по един канал, но и броят на комуникационните канали.

Комуникационната технология започна да преминава към все по-къси дължини на вълните, използвайки първо дециметрови, след това метрови и накрая сантиметрови вълни. И тогава имаше спиране поради факта, че няма

подходящ източник на носещи електромагнитни трептения. Съществуващите преди това източници осигуряваха широк спектър с много малка мощност на индивидуална честота на трептене. Светлинните вълни не са кохерентни, което изключва използването им за предаване на сложни сигнали, които изискват радиационна модулация. Ситуацията се промени драматично с появата на лазерите. Кохерентността и монохроматичният характер на лазерното лъчение позволява лъчът да бъде модулиран и детектиран по такъв начин, че да се използва цялата ширина на оптичния диапазон. Оптичната част на спектъра е много по-широка и по-обемна от частта на радиовълните. Нека покажем това с просто изчисление. Нека изчислим колко информация може да бъде предадена едновременно по оптичен комуникационен канал с дължина на вълната 0,5 микрона (съответстваща на Hz). Например, нека вземем град като Москва. Нека има 1 500 000 телефона, 100 ефирни радиостанции и 5 телевизионни канала. За изчисления приемаме, че честотната лента на телефонен канал е Hz, радиоканал, телевизионен канал - Hz. Да вземем коефициент на безопасност, равен на 100. Ще направим изчисления по формулата

където c е скоростта на светлината, K е дължината на вълната на електромагнитната вибрация, честотната лента, заета от един телевизионен канал, честотната лента на една радиостанция, честотната лента на един телефонен канал, броят на телевизионните канали, броят на радиоканали, броят на телефоните, k е коефициентът на безопасност.

Замествайки стойностите за нашия пример, можем да заключим, че високочестотният компонент на електромагнитното трептене, равен приблизително на Hz, позволява (по принцип) в един лазерен лъч едновременно да осигури предаване на информация към a. хиляди градове като Москва. Въпреки това, за да се реализира тази фундаментална възможност, е необходимо да се решат редица проблеми. Те са свързани с модулация, демодулация и преминаване на радиация в атмосферата. За да разберете това, помислете за оптична комуникационна линия (фиг. 27).

ориз. 27. Оптична комуникационна линия с лазер

Комуникационната линия се състои от предавателни и приемащи устройства. Предавателното устройство включва лазер, който произвежда високочестотен носител; модулатор, който гарантира, че предаваната информация се наслагва върху светлинния носител; оптична система, необходима за фокусиране на радиацията в тесен лъч, който осигурява голям обхват и висока устойчивост на шум; микрофон с усилвател и прицелно устройство. Приемащото устройство се състои от входна оптична система, приемник на излъчване, демодулатор, усилвател, високоговорител и устройство за насочване (свързване) на приемника към предавателя. Комуникационната линия работи така. Сигналът под формата на аудио честота се изпраща към микрофона. Тук тя се преобразува в електрическа енергия и се подава към модулатор, през който преминава лазерното лъчение. Оказва се, че е модулиран в съответствие с речевото съобщение. Модулираният лъч влиза в оптичната система. Това лъчение с помощта на наблюдателно (визирно) устройство облъчва мястото, където се намира приемната система. Приемащата оптична система събира лазерния лъч и го насочва към приемника и усилвателя. След което отива в демодулатор, чиято задача е да отдели оригиналната звукова честота от носещата. Преминава през аудио усилвател и отива към високоговорител.

Таблица 15 (виж сканиране) Характеристики на модулаторите

Тъй като честотата на модулация при предаване на аудио сигнал не надвишава 104 Hz, повечето модулатори и демодулатори, разработени до момента, са подходящи за нейното прилагане. Най-широко използваната е амплитудна модулация. За изпълнението му са подходящи оптични елементи, които променят своята прозрачност под въздействието на приложеното към тях напрежение. Този тип модулатор също включва клетка на Кер, състояща се от течен диелектрик и метални пластини. Когато върху плочите се приложи електрическо поле, течният диелектрик става двойно пречупващ. В резултат на това равнината на поляризация на преминаващата светлинна вълна ще се завърти на ъгъл

където B е константата на Кер, е дължината на пътя и напрегнатостта на полето. В този случай равнинно поляризираното поле

преминавайки през анализатора, той променя своя интензитет в съответствие със закона на електрическото поле. Така с помощта на модулатор в лазерния лъч се въвежда звукова честота. Нека да разгледаме таблицата, която представя характеристиките на различните видове модулатори и да се опитаме да изберем този, който е подходящ за нашата комуникационна система.

Нека използваме хелиево-неонов газов лазер като източник на лъчение. За предаване на аудио съобщение е необходима модулация до 20 kHz. Това се удовлетворява най-добре от германиев кристал (Таблица 15). Има добра дълбочина на модулация от 50%. Този модулатор обаче не може да се използва, тъй като неговата спектрална прозрачност е в диапазона от 1,8...25 µm, т.е. той е непрозрачен за 0,6328 µm радиация, излъчвана от хелиево-неонов лазер. Кристалът ADP или KDP е подходящ за спектралния диапазон и има добра граница за честотата на модулация. С такъв модулатор е възможно да се модулира оптичното излъчване в няколко честотни диапазона, което прави принципно възможно въвеждането на няколко телефонни канала в един лъч. Но е невъзможно да се въведат няколко телевизионни канала в лазерния лъч с помощта на такъв модулатор, тъй като за предаване на телевизионно изображение е необходима честотна лента от Hz. Може да се предава само една телевизионна програма. Имаме нужда от модулатори с много голям диапазон от честоти на модулация. Да погледнем таблицата. Ултразвуковият вълнов модулатор има диапазон от 5 до 30 MHz. Неговата горна граница е най-голямата; няма други модулатори. Нека сравним този диапазон в Hz с честотния диапазон на газов лазер. Вижда се, че те се различават със седем порядъка, т.е. десет милиона пъти. Следователно високочестотният носител на лазера не се използва с пълния си потенциал. И не се използва, защото все още няма модулатори с честотен диапазон до Hz. Подобна картина се наблюдава и при приемниците на радиация. Те също трябва да бъдат избрани въз основа на спектралния диапазон, в който работят. И въз основа на диапазона от честоти, които те могат да възприемат. Най-предпочитани са фотоумножителите, които имат честотна лента от порядъка на 100 MHz, но не повече. Следователно тук има проблем, който изисква решение.

ориз. 28. Функционална схема на първата лазерна телевизионна инсталация

Най-лесният начин беше да се изгради телефонна комуникационна линия, тъй като за нея бяха налични всички необходими елементи: източник на радиация, модулатор и приемник на радиация. Такива линии са създадени, за да се оцени ефективността на тяхното функциониране. Един от тях свързва автоматичната телефонна централа, разположена на площад Шолохов, със сградата на Московския държавен университет на Ленинските хълмове. С помощта на лазерен лъч, свързващ телефонни централи, беше възможно едновременно да се провеждат няколко десетки телефонни разговора. Друга линия е създадена в Армения. Той свързваше Ереван и Бюроканската астрофизична обсерватория, разположена на 50 км на връх Арагац.

Приложение на лазерите в телевизията

Напоследък бяха разработени няколко системи, в които телевизионните изображения се предават по оптичен канал. Най-простата телевизионна система беше направена от готови компоненти и части. Функционалната схема на тази система е показана на фиг. 28. Включва индустриален лазер, два индустриални телевизора, стандартен усилвател и видео усилвател. Освен това бяха използвани приемно-предавателни оптични системи, модулатор на оптично излъчване и оптичен филтър. Телевизионните сигнали, получени от първия телевизор, се усилват и изпращат към модулатора (видео сигналите се вземат от един от етапите на видеоканала на телевизионния приемник). Модулатор, разположен на изхода на радиацията

лазер, осигурява амплитудна модулация на лъчистия поток. Това лъчение се формира в тесен лъч с помощта на оптична система и се насочва към приемащото устройство. Има и приемна оптична система от огледален тип (с две огледала), теснолентов оптичен филтър и диафрагма. След това радиацията влиза във фотоумножителя. Тази комбинация от последните три елемента осигурява добра селекция на приемания сигнал, което позволява системата да се използва в условия на слънчево осветление. Сигналът на фотоумножителя се преобразува от оптичен в електрически, преминава през видео усилвател и се подава към кинескопа на втори телевизор. Въпреки наличието на шум, внасян от лазера и интензивния дневен фон при работа на телевизионната инсталация на слънчева светлина, изображението на екрана на втория телевизор беше доста задоволително. Освен това, яснотата на изображението беше висока, което ни позволи да заключим, че характеристиките на предаване на модулатора и свързаните електронни устройства са добри. В системата не е открит „снеговалеж“, което показва достатъчно съотношение сигнал/шум.

По-рано отбелязахме, че модулаторът е основният елемент на телевизионната комуникационна система. Тук е използвана клетка на Покелс, в която към кристала се прилага модулиращо напрежение по посока на светлинния поток. Този модулатор осигурява добра дълбочина на модулация и има достатъчна честотна лента, но има два съществени недостатъка: първият е, че е необходимо напрежение до няколко киловолта за управление на модулацията, а вторият е, че клетката трябва да се охлажда.

Още при последващи модификации на оборудването бяха приложени решения за отстраняване на тези недостатъци. Клетката на Pockels беше заменена от KDP кристал, който има добра оптична прозрачност в този диапазон на дължината на вълната и за намаляване на модулиращото напрежение беше използвано допълнително стесняване на лъча с помощта на колимираща система. Това направи възможно стесняването на лъча до 1 мм. За да се осигури механична здравина, кристалът е поставен в метална кутия. Тези подобрения са намалили консумацията на енергия с два порядъка. Модулаторът работеше при напрежение 18 V и консумираше ток 50 mA.

ориз. 29. Схема на лазерна предавателна камера

След известно време се появиха проби от телевизионни системи, в които пет различни телевизионни изображения се предаваха чрез лазерен лъч. В тези системи като източник на лъчение е използван газов лазер, работещ на дължина на вълната 0,6328 μm с излъчена мощност само 8 mW. Приемащото устройство използва силициев фотодиод. Предаването на изображения се извършва по канали 66...7B, 76...82, 182...186, 198...204, 210...216 MHz.

Функционалната схема на третата версия на лазерната предавателна телевизионна камера е показана на фиг. 29. Тази система осигурява предаване с лазерен лъч на телевизионна програма, както и на музикална програма и цифрова информация. Основните елементи на устройството бяха: аргонов газов лазер със система за сканиране на лъча в пространството, приемник, състоящ се от теснолентов филтър с лента на пропускане 90 ангстрьома, фотоумножител и предусилвател. Третият компонентен блок беше системата за синхронизация на линия и рамка. Оригиналността е, че се използва бърз сканиращ лазерен лъч, а вместо телевизионна камера се използва фотоумножител. Телевизионното изображение се получава чрез облъчване на обект с непрекъснато лазерно лъчение, което се върти в пространството по две перпендикулярни оси с помощта на въртящи се призми. Хоризонталното сканиране се осигурява от 16-странна призма, въртяща се с

скорост 60 000 об/мин. В този случай вертикалната скорост на лъча се осигурява от 26-странна призма, въртяща се със скорост 150 rpm. Тези две сканирания дават 60 кадъра в секунда. Лазерното лъчение, отразено от обекта, чието изображение трябва да се получи, постъпва в приемното устройство, от изхода на което усиленият сигнал се подава към контролния телевизор и изображението на обекта се пресъздава на неговия екран. За синхронизиране на сканирането на контролния телевизор със сканирането на лазерния лъч в пространството са предвидени два елемента. Единият от тях извършва линейна синхронизация, а другият - кадрова синхронизация. Фотоклетките на хоризонталната и вертикалната верига за синхронизация са монтирани съответно по хоризонталната и вертикалната траектория на сканиране на лазерния лъч. Изходните сигнали на фотоклетките, усилени до необходимата стойност, осигуряват необходимата синхронизация. Положително качество на такава лазерна телевизионна камера е високото качество на изображението. В допълнение, той може да работи на тъмно и е способен да предава изображения през мъгла много по-добре от всяко друго устройство за подобна цел. Недостатъците на системата включват значителни загуби на енергия при сканиране на лъча в пространството и наличието на бързо въртящи се елементи.

Е. Н. Чепусов, С. Г. Шаронин

Днес е невъзможно да си представим нашия живот без компютри и мрежи, базирани на тях. Човечеството е на прага на нов свят, в който ще бъде създадено единно информационно пространство. В този свят комуникациите вече няма да бъдат възпрепятствани от физически граници, време или разстояние.

В днешно време има огромен брой мрежи по целия свят, които изпълняват различни функции и решават много различни проблеми. Рано или късно винаги идва момент, когато капацитетът на мрежата е изчерпан и трябва да се прокарат нови комуникационни линии. Това е относително лесно да се направи вътре в сграда, но трудностите започват при свързването на две съседни сгради. Необходими са специални разрешения, одобрения, лицензи за извършване на работа, както и изпълнението на редица сложни технически изисквания и задоволяване на значителни финансови изисквания от организации, управляващи земя или канализация. По правило веднага става ясно, че най-краткият път между две сгради не е права линия. И изобщо не е необходимо дължината на този път да бъде сравнима с разстоянието между тези сгради.

Разбира се, всеки знае безжично решение, базирано на различни радиооборудвания (радиомодеми, малкоканални радиорелейни линии, микровълнови цифрови предаватели). Но броят на трудностите не намалява. Ефирът е пренаситен и получаването на разрешение за използване на радио оборудване е много трудно, а понякога дори невъзможно. И производителността на това оборудване значително зависи от неговата цена.

Ние предлагаме да използваме нов, икономичен тип безжична комуникация, който се появи съвсем наскоро - лазерна комуникация. Тази технология получи най-голямо развитие в САЩ, където беше разработена. Лазерните комуникации осигуряват рентабилно решение на проблема с надеждни, високоскоростни комуникации на малък обсег (1,2 km), които могат да възникнат при свързване на телекомуникационни системи от различни сгради. Използването му ще позволи интегриране на локални мрежи с глобални, интегриране на отдалечени една от друга локални мрежи, както и за задоволяване на нуждите на цифровата телефония. Лазерната комуникация поддържа всички необходими за тези цели интерфейси - от RS-232 до ATM.

Как се осъществява лазерна комуникация?

Лазерната комуникация, за разлика от GSM комуникацията, позволява връзка от точка до точка със скорост на трансфер на информация до 155 Mbit/s. В компютърните и телефонните мрежи лазерната комуникация осигурява обмен на информация в пълен дуплексен режим. За приложения, които не изискват високи скорости на предаване (например видео и контролни сигнали в процесни и затворени телевизионни системи), е налично специално, рентабилно полудуплексно решение. Когато е необходимо да се комбинират не само компютърни, но и телефонни мрежи, могат да се използват модели лазерни устройства с вграден мултиплексор за едновременно предаване на LAN трафик и цифрови групови телефонни потоци (E1/ICM30).

Лазерните устройства могат да предават всеки мрежов поток, който е доставен до тях чрез оптично влакно или меден кабел в права и обратна посока. Предавателят преобразува електрическите сигнали в модулирано лазерно лъчение в инфрачервения диапазон с дължина на вълната 820 nm и мощност до 40 mW. Лазерната комуникация използва атмосферата като среда за разпространение. След това лазерният лъч удря приемник, който има максимална чувствителност в диапазона на дължината на вълната на лъчението. Приемникът преобразува лазерното лъчение в сигнали от използвания електрически или оптичен интерфейс. Така се осъществява комуникация с помощта на лазерни системи.

Семейства, модели и техните характеристики

В този раздел бихме искали да ви запознаем с трите семейства на най-популярните лазерни системи в САЩ - LOO, OmniBeam 2000 и OmniBeam 4000 (Таблица 1). Семейството LOO е основно и може да предава данни и гласови съобщения на разстояния до 1000 m. Семейството OmniBeam 2000 има подобни възможности, но работи на по-голямо разстояние (до 1200 m) и може да предава видео изображения и комбинация от данни. и глас. Семейството OmniBeam 4000 може да осигури високоскоростен трансфер на данни: от 34 до 52 Mbit/s на разстояния до 1200 m и от 100 до 155 Mbit/s до 1000 m На пазара има и други семейства лазерни системи, но те или покриват по-къси разстояния, или поддържат по-малко протоколи.

Таблица 1.

Всяко семейство включва набор от модели, които поддържат различни комуникационни протоколи (Таблица 2). Семейството LOO включва икономични модели, които осигуряват разстояния на предаване до 200 m (буквата "S" в края на името).

Таблица 2.

Безспорно предимство на лазерните комуникационни устройства е тяхната съвместимост с повечето телекомуникационни съоръжения за различни цели (хъбове, рутери, повторители, мостове, мултиплексори и PBX).

Монтаж на лазерни системи

Важен етап от създаването на система е нейната инсталация. Самото включване отнема нищожно време в сравнение с инсталирането и конфигурирането на лазерно оборудване, което отнема няколко часа, ако се извършва от добре обучени и оборудвани специалисти. В същото време качеството на работа на самата система ще зависи от качеството на тези операции. Ето защо, преди да представим типични опции за включване, бихме искали да обърнем малко внимание на тези въпроси.

Когато се поставят на открито, приемо-предавателите могат да се монтират на покривни или стенни повърхности. Лазерът се монтира върху специална твърда опора, обикновено метална, която се закрепва към стената на сградата. Опората също така осигурява възможност за регулиране на ъгъла на наклона и азимута на лъча.

В този случай, за лесна инсталация и поддръжка на системата, нейното свързване се осъществява чрез разпределителни кутии (RB). Свързващите кабели обикновено са оптични за вериги за предаване на данни и медни кабели за захранващи и контролни вериги. Ако оборудването няма оптичен интерфейс за данни, тогава е възможно да се използва модел с електрически интерфейс или външен оптичен модем.

Захранващият блок (PSU) на трансивъра винаги се монтира на закрито и може да се монтира на стена или в шкаф, който се използва за LAN оборудване или структурни кабелни системи. В близост може да се инсталира и монитор за състоянието, който служи за дистанционно наблюдение на функционирането на трансивърите от фамилиите OB2000 и OB4000. Използването му позволява диагностика на лазерния канал, индикация на величината на сигнала, както и зацикляне на сигнала за проверка.

При вътрешно инсталиране на лазерни приемо-предаватели е необходимо да се помни, че мощността на лазерното лъчение намалява при преминаване през стъкло (поне 4% на всяко стъкло). Друг проблем са водните капки, които се стичат по външната страна на стъклото, когато вали. Те действат като лещи и могат да причинят разсейване на лъча. За да се намали този ефект, се препоръчва оборудването да се монтира близо до горната част на стъклото.

За да се осигури висококачествена комуникация, е необходимо да се вземат предвид някои основни изисквания.

Най-важният от тях, без който комуникацията ще бъде невъзможна, е, че сградите трябва да са в рамките на пряка видимост и не трябва да има непрозрачни препятствия по пътя на разпространение на лъча. Освен това, тъй като лазерният лъч в зоната на приемника е с диаметър 2 m, е необходимо трансивърите да са разположени над пешеходците и трафика на височина най-малко 5 m. Това се дължи на осигуряването на правила за безопасност. Транспортът също е източник на газове и прах, които влияят върху надеждността и качеството на предаването. Лъчът не трябва да се проектира в непосредствена близост до или да пресича електропроводи. Необходимо е да се вземе предвид възможният растеж на дърветата, движението на техните корони по време на пориви на вятъра, както и влиянието на валежите и възможните смущения поради летящи птици.

Правилният избор на трансивър гарантира стабилна работа на канала в целия диапазон от климатични условия в Русия. Например, по-големият диаметър на лъча намалява вероятността от повреди, свързани с валежите.

Лазерното оборудване не е източник на електромагнитно излъчване (EMR). Въпреки това, ако се постави близо до устройства с EMR, електрониката на лазера ще улови това лъчение, което може да причини промяна в сигнала както в приемника, така и в предавателя. Това ще повлияе на качеството на комуникацията, така че не се препоръчва поставянето на лазерно оборудване в близост до източници на ЕМР като мощни радиостанции, антени и др.

Когато инсталирате лазер, препоръчително е да избягвате лазерни приемо-предаватели, ориентирани в посока изток-запад, тъй като няколко дни в годината слънчевите лъчи могат да блокират лазерното лъчение за няколко минути и предаването ще стане невъзможно дори със специални оптични филтри в приемник. Знаейки как слънцето се движи по небето в определена област, можете лесно да разрешите този проблем.

Вибрацията може да доведе до изместване на лазерния приемо-предавател. За да избегнете това, не се препоръчва инсталирането на лазерни системи в близост до двигатели, компресори и др.

Фигура 1. Поставяне и свързване на лазерни приемо-предаватели.

Няколко типични метода за включване

Лазерната комуникация ще помогне за решаването на проблема с комуникацията на къси разстояния при връзки от точка до точка. Като примери, нека разгледаме няколко типични опции или методи за включване. И така, имате централен офис (CO) и клон (F), всеки от които има компютърна мрежа.

Фигура 2 показва вариант на организиране на комуникационен канал за случая, в който е необходимо да се комбинират F и DSO, като се използва Ethernet като мрежов протокол и коаксиален кабел (дебел или тънък) като физическа среда. В CO има LAN сървър, а в F има компютри, които трябва да бъдат свързани към този сървър. С лазерни системи като моделите LOO-28/LOO-28S или OB2000E можете лесно да разрешите този проблем. Мостът е инсталиран в централния център, а повторителят в F. Ако мостът или повторителят имат оптичен интерфейс, тогава не е необходим оптичен минимодем. Лазерните трансивъри са свързани чрез двойна оптика. Моделът LOO-28S ще ви позволи да комуникирате на разстояние до 213 m, а LOO-28 - до 1000 m с „уверен” ъгъл на приемане от 3 mrad. Моделът OB2000E покрива разстояние до 1200 m с „уверен” ъгъл на приемане от 5 mrad. Всички тези модели работят в режим на пълен дуплекс и осигуряват скорост на трансфер от 10 Mbit/s.

Фигура 2. Свързване на отдалечен Ethernet LAN сегмент чрез коаксиален кабел.

Подобен вариант за комбиниране на две Ethernet мрежи, използващи кабел с усукана двойка (10BaseT) като физическа среда, е показан на фигура 3. Разликата му е, че вместо мост и повторител се използват концентратори (хъбове), които имат необходимия брой 10BaseT конектори и един AUI интерфейс или FOIRL за свързване на лазерни приемо-предаватели. В този случай е необходимо да се инсталира лазерен трансивър LOO-38 или LOO-38S, който осигурява необходимата скорост на предаване в режим на пълен дуплекс. Моделът LOO-38 може да поддържа комуникационни разстояния до 1000 m, а моделът LOO-38S може да комуникира до 213 m.

Фигура 3. Свързване на отдалечен Ethernet LAN сегмент на базата на усукана двойка.

Фигура 4 показва вариант на комбинирано предаване на данни между две локални мрежи (Ethernet) и групов цифров поток E1 (PCM30) между две PBX (в CO и F). За решаване на този проблем е подходящ модел OB2846, който осигурява предаване на данни и глас със скорост 12 (10+2) Mbit/s на разстояние до 1200 m LAN е свързан към трансивъра с помощта на двойно оптично влакно чрез стандартен SMA конектор, а телефонният трафик се предава по 75 Ohm коаксиален кабел през BNC конектор. Трябва да се отбележи, че мултиплексирането на потоци от данни и реч не изисква допълнително оборудване и се извършва от трансивъри, без да се намалява пропускателната способност на всеки от тях поотделно.

Фигура 4. Интеграция на компютърни и телефонни мрежи.

Опция за високоскоростен трансфер на данни между две локални мрежи (LAN "A" в централния център и LAN "B" в F) с помощта на ATM комутатори и лазерни приемопредаватели е представена на фигура 5. Моделът OB4000 ще реши проблема с високите -бърза комуникация на къси разстояния по оптимален начин. Ще имате възможност да предавате E3, OC1, SONET1 и ATM52 потоци с необходимите скорости на разстояние до 1200 m и 100 Base-VG или VG ANYLAN (802.12), 100 Base-FX или Fast Ethernet (802.3) , FDDI, TAXI 100/ 140, OC3, SONET3 и ATM155 с необходимите скорости - на разстояние до 1000 m предаваните данни се доставят до лазерния трансивър чрез стандартно двойно оптично влакно, свързано чрез SMA конектор.

Фигура 5. Консолидация на високоскоростни телекомуникационни мрежи.

Дадените примери не изчерпват всички възможни приложения на лазерното оборудване.

Кое е по-изгодно?

Нека се опитаме да определим мястото на лазерната комуникация сред другите кабелни и безжични решения, като накратко оценим техните предимства и недостатъци (Таблица 3).

Таблица 3.

Предимствата на лазерния канал пред радиоканала са, че, първо, той не създава радиосмущения; второ, тя е по-поверителна; трето, може да се използва при условия на излагане на високи нива на електромагнитно излъчване.

Принципната диаграма на предавателя е показана на фиг. 1. Предавателят се състои от команден енкодер, направен на микроконтролер ATtiny2313 (DD1), изходен блок на транзистори BC847V (VT1, VT2) и RS-232 интерфейс, който от своя страна се състои от DB9-F конектор (за кабел) (XP1) и конвертор на ниво - на MAX3232 (DD3).

Веригата за нулиране на микроконтролера се състои от елементи DD2 (CD4011B), R2, C7. Изходният блок е електронен превключвател, направен на транзистор VT1, в колекторната верига на който е свързан лазерен показалец чрез ограничител на тока на транзистор VT2. Предавателят се захранва от постоянно стабилизирано напрежение от 9 - 12 V. Микросхемите DD1, DD2, DD3 се захранват от напрежение от 5V, което се определя от стабилизатора 78L05 (DA1).

Контролерът DD1 е програмиран в среда BASCOM, което му позволява да изпраща команди от персонален компютър (PC) през RS-232 интерфейс, от Bascom терминал с помощта на функцията “echo”.

Микроконтролерът има тактова честота от 4 MHz от вътрешен осцилатор. Пакети импулси с честота около 1,3 KHz от изхода OS0A (PB2) се подават към изходния блок. Броят на импулсите в пакета се определя от номера на командата, получена от компютъра.
За да въведете команда, трябва да натиснете произволен клавиш на клавиатурата на компютъра, след което, когато се появят думите “Write command” и “Enter No. 1...8”, въведете число от 1 до 8 и натиснете “Enter” ключ.

Програмата за трансмитерния микроконтролер “TXlaser” се състои от основен цикъл (DO...LOOP) и две подпрограми за обработка на прекъсвания: за приемане (Urxc) и за препълване на таймер 0 (Timer0).

За да се получи изходна честота от 1,3 KHz, таймерът е конфигуриран с коефициент на разделяне на честотата (Prescale) = 1024. Освен това броенето започва от по-ниската стойност Z = 253 (при високо ниво на PB2) и достига 255. Таймер прекъсване при препълване възниква, когато обработката на което превключва изхода на PB2 и таймерът отново е настроен на стойност Z = 253. По този начин на изхода на PB2 се появява сигнал с честота 1,3 KHz (виж фиг. 2). В същата подпрограма броят на импулсите на PB2 се сравнява с зададения и ако са равни, таймерът спира.

В подпрограмата за обработка на прекъсване на приемането се задава броя на импулсите, които трябва да бъдат предадени (1 – 8). Ако това число е по-голямо от 8, на терминала се показва съобщението „ГРЕШКА“.

Докато подпрограмата работи, има ниско ниво на пин PD6 (LED HL1 е изключен) и таймерът е спрял.
В главния контур пин PD6 е висок и светодиодът HL1 свети.
Текст на програмата "TXlaser":

$regfile = "attiny2313a.dat"
$кристал = 1000000
$hwstack = 40
$swstack = 16
$framesize = 32

Config Pind.0 = Въведете „UART - RxD
Config Portd.1 = Изход "UART - TxD
Config Portd.6 = Изход "LED HL1
Config Portb.2 = Изход "изход OC0A

"конфигурация на таймера 0-делителен фактор=1024:
Config Timer0 = Таймер, Prescale = 1024
Stop Timer0 "спрете таймера

Dim N As Byte "дефиниция на променлива"
Dim N0 като байт

Const Z = 253 "долна граница на броя на таймера за изходна честота = 1,3 KHz
Таймер0 = Z

На Urxc Rxd "подпрограма за обработка на прекъсване на получаване
On Timer0 Pulse "програма за прекъсване при препълване"

Активирайте Urxc
Активирайте Timer0

Направете "основен цикъл
Задайте Portd.6 "включете LED HL1
Цикъл

Rxd: "подпрограма за обработка на прекъсване на получаване
Спрете Timer0
M1:
Печат "Напишете запетая"
Въведете "Въведете № 1...8:" , N0 "въвеждане на команда
Ако N0 > 8 Тогава „ограничете броя на командите
Отпечатайте "Грешка"
Отидете на M1
Край Ако
N0 = N0 * 2
N0 = N0 - 1 "зададена стойност на броя импулси в пакет
Превключване на Portb.2
Start Timer0 "стартирайте таймера
Връщане

Импулс: "програма за обработка на прекъсване при препълване"
Спрете Timer0
Превключване на Portb.2
Reset Portd.6 "изключете светодиода
Таймер0 = Z
N = N + 1 "увеличение на броя на импулсите
Ако N = N0 Тогава "ако броят на импулсите = зададен
N=0
N0 = 0
Waitms 500 "закъснение 0,5 s
Друго
Стартирайте Timer0 "в противен случай продължете да броите
Край Ако
Връщане
Край "край на програмата

Предавателят е изработен върху печатна платка с размери 46x62 mm (виж фиг. 3). Всички елементи, с изключение на микроконтролера, са тип SMD. Микроконтролерът ATtiny2313 се използва в DIP пакет. Препоръчително е да се постави в панел за DIP чипове TRS (SCS) - 20, за да може да се „безболезнено” препрограмира.

Платката на предавателя TXD.PCB се намира в папката "FILE PCAD".
Схематичната диаграма на приемника на лазерния канал е показана на фиг. 4. На входа на първия усилвател DA3.1 (LM358N) нискочестотен филтър, образуван от елементи CE3, R8, R9 и имащ честота на срязване 1 KHz, намалява фоновия шум от 50 -100 KHz от осветителните тела. Усилвателите DA3.2 и DA4.2 усилват и увеличават продължителността на получените импулси на полезния сигнал. Компараторът на DA4.1 генерира изходен сигнал (един), който се подава през инверторите на чипа CD4011D (DD2) - DD2.1, DD2. Сигналът постъпва синхронно към контактите на микроконтролера ATtiny2313 (DD1) – T0 (PB4) и PB3. Така Timer0, работещ в режим на външно броене на импулси, и Timer1, измерващ времето на това броене, се стартират синхронно. Контролерът DD1, който играе ролята на декодер, изобразява получените команди 1…8 чрез настройка на log.1 на изводите PORTB, съответно РВ0…РВ7, докато пристигането на следваща команда нулира предишната. Когато командата "8" пристигне в PB7, се появява log.1, който с помощта на електронен ключ на транзистора VT1 включва реле K1.

Приемникът се захранва с постоянно напрежение 9 -12V. Аналоговата и цифровата част се захранват от 5V напрежения, които се определят от стабилизатори тип 78L05 DA5 и DA2.

В програмата RXlaser Timer0 е конфигуриран като брояч на външни импулси, а Timer1 като таймер, който отчита периода на преминаване на максималния възможен брой импулси (команда 8).

В основния цикъл (DO...LOOP), Timer1 се включва при получаване на първия команден импулс (K=0), условието за разрешаване на включването на таймер Z=1 се нулира.
В подпрограмата за обработка на прекъсвания, когато броячът на Timer1 съвпадне със стойността на максимално възможния брой, номерът на командата се чете и задава в PORTB. Задава се и условието за разрешаване на включване на Timer1 - Z=0.
Текст на програмата RXlaser:

$regfile = "attiny2313a.dat"
$кристал = 4000000
$hwstack = 40
$swstack = 16
$framesize = 32

Ddrb = 255 "PORTB - всички изходи
Portb = 0
Ddrd = 0 "PORTD-вход
Portd = 255" изтеглящ се PORTD
Таймер за конфигурация0 = Брояч, Prescale = 1, Edge = Falling "като импулсен брояч
Таймер за конфигурация 1 = Таймер, Предварителен мащаб = 1024, Изчистване на таймера = 1" като таймер
Спрете Timer1
Таймер1 = 0
Брояч 0 = 0

"дефиниция на променлива:
Dim X като байт
Dim Comm като байт
Dim Z As Bit
Dim K As Bit

X = 80
Compare1a = X "брой импулси в регистъра за съвпадение
Z=0

На Compare1a Pulse "прекъсване на рутина по съвпадение

Разрешаване на прекъсвания
Активирайте Compare1a

Направете "основен цикъл
Ако Z = 0, тогава "първо условие за включване на таймера
K = Portd.3
Ако K = 0 Тогава "второ условие за включване на таймера
Стартирайте Timer1
Z=1
Край Ако
Край Ако
Цикъл

Импулс: "обработка на прекъсване на подпрограмата по съвпадение
Спрете Timer1
Comm = Counter0 "четене от външния брояч на импулси
Comm = Comm - 1 "дефиниция на номера на бита в порта
Portb = 0 "зануляване на порт
Set Portb.comm "задайте бита, съответстващ на номера на командата
Z=0
Брояч 0 = 0
Таймер1 = 0
Връщане
Край "край на програмата

Програмите "TXlaser" и "RXlaser" се намират в папката Lazer_prog.

Приемникът е разположен върху дъска с размери 46x62 mm (виж фиг. 5). Всички компоненти са тип SMD, с изключение на микроконтролера, който трябва да бъде поставен в панел за DIP тип TRS(SCS) - 20 чипа.

Настройката на приемника се свежда до настройка на коефициента на предаване от край до край и прага на реакция на компаратора. За да разрешите първия проблем, трябва да свържете осцилоскоп към пин 7 на DA4.2 и като изберете стойността на R18, задайте коефициента на предаване от край до край, при който максималната амплитуда на шумовите емисии, наблюдавани на екрана, няма да надвишава 100 mV. След това осцилоскопът превключва на пин 1 на DA4.1 и избирането на резистор (R21) задава нулевото ниво на компаратора. Като включите предавателя и насочите лазерния лъч към фотодиода, трябва да се уверите, че на изхода на компаратора се появяват правоъгълни импулси.
Платката на приемника RXD.PCB също се намира в папката FILE PCAD.

Възможно е да се увеличи шумоустойчивостта на лазерния канал чрез модулиране на сигнала с подносеща честота 30 – 36 KHz. Модулацията на импулсните поредици се извършва в предавателя, докато приемникът съдържа лентов филтър и амплитуден детектор.

Диаграмата на такъв предавател (предавател 2) е показана на фиг. 6. За разлика от предавател 1, обсъден по-горе, предавател 2 има генератор на подносещи, настроен на честота от 30 KHz и монтиран на слотове DD2.1, DD2.4.. Генераторът осигурява модулация на пакети от положителни импулси.

Приемникът на лазерния канал с подносеща честота (приемник 2) е сглобен на домашната микросхема K1056UP1 (DA1). Схемата на приемника е показана на фиг. 7. За да се изолират командните импулси, амплитуден детектор с нискочестотен филтър и нормализатор на импулси, сглобени на логически елементи DD3.1, DD3.2, диоден монтаж DA3 и C9, R24, са свързани към изхода на микросхемата DA1 10 . В противен случай веригата на приемник 2 съвпада с веригата на приемник 1.

Тази седмица НАСА публикува резултатите от космическия лазерен комуникационен демонстратор (LLCD) Lunar Atmospheric and Dust Environment Explorer (или LADEE), който стартира през септември тази година и в момента обикаля нашия естествен спътник. Според космическата агенция системата LLCD е показала много висока ефективност на предаване на данни на разстояние от около 400 хиляди километра и вече е в състояние да работи не по-лошо, а може би дори по-добре от конвенционалните радиопредаватели.

За тези, които не знаят, мисията на LLCD е да демонстрира практическото използване на лазерите за предаване на съобщения между обектимного далеч един от друг и с много по-високи скорости, отколкото стандартните радиопредаватели могат да предложат. Демонстрирайки способността си да предава данни към Земята със скорост 622 Mb/s и да получава с 20 Mb/s, LLCD постави рекорд за скорости на трансфер на данни от лунна орбита на 20 октомври. Данните, предавани от лазерния лъч, са получени от главната наземна станция на LLCD, разположена в Ню Мексико. В света има три подобни станции. Останалите две се намират в Испания и САЩ.

Най-важното предимствата на лазеритенад радиопредавателите са, че те предлагат много по-висока пропускателна способност и освен това възможност за предаване на информация с краткотрайни лазерни лъчи, което в бъдеще ще намали общите разходи за консумация на енергия при предаване на информация на големи разстояния.

НАСА отбелязва, че системата LLCD се е представила дори по-добре от очакваното през 30-дневния тестов период. Лазерът безпроблемно предаваше съобщения до наземните станции на дневна светлина и дори когато ъгълът на отклонение на Луната спрямо Слънцето беше четири градуса. Системата също така работи без никакви грешки, когато Луната беше много ниско до хоризонта, като по този начин принуди лазера да премине през по-плътни слоеве на атмосферата и с известно излагане на ефектите от турбуленцията. Астрономите също бяха изненадани да научат, че леките перести облаци не са проблем за лазера.

В допълнение към тестването за грешки, LLCD демонстрира способността за превключване от една наземна станция към друга, демонстрирайки способността за заключване към конкретна станция без необходимост от радиосигнал.

„Програмирахме LADEE автоматично да активира и насочи системата LLCD към желаното място, за да предаде лазерен сигнал на Земята, без да е необходимо радиосигнал да бъде изпратен към сондата с команда“, казва Дон Корнуел, мениджър на проекта LLCD. от Центъра за космически полети Годард.
„Успехът на тази мисия ни позволява да бъдем оптимисти относно възможността да използваме подобни системи като първични комуникационни системи за бъдещи мисии на НАСА.“
НАСА отбелязва не само успеха на предаването на сигнала, но и високата скорост на предаване на информация от сондата към Земята. Всички данни, събрани през това време (а това за момент са гигабайти информация), бяха предадени на Земята за по-малко от пет минути. Обикновено прехвърлянето на данни от този обем отнема няколко дни.

Агенцията казва, че мисията LLCD е завършена и следващата фаза на тестване ще бъде системна проверка на спътника за демонстрация на лазерно комуникационно реле (LRCD), планиран за изстрелване през 2017 г. В основата си системата ще бъде подобрена версия на LLCD, способна да предава данни със скорост до 2880 Gb/s от геостационарна орбита и ще бъде част от петгодишна програма за тестване на комуникационни системи от следващо поколение.

Днес е невъзможно да си представим нашия живот без компютри и мрежи, базирани на тях. Човечеството е на прага на нов свят, в който ще бъде създадено единно информационно пространство. В този свят комуникациите вече няма да бъдат възпрепятствани от физически граници, време или разстояние.

В днешно време има огромен брой мрежи по целия свят, които изпълняват различни функции и решават много различни проблеми. Рано или късно винаги идва момент, когато капацитетът на мрежата е изчерпан и трябва да се прокарат нови комуникационни линии. Това е относително лесно да се направи вътре в сграда, но трудностите започват при свързването на две съседни сгради. Необходими са специални разрешения, одобрения, лицензи за извършване на работа, както и изпълнението на редица сложни технически изисквания и задоволяване на значителни финансови изисквания от организации, управляващи земя или канализация. По правило веднага става ясно, че най-краткият път между две сгради не е права линия. И изобщо не е необходимо дължината на този път да бъде сравнима с разстоянието между тези сгради.

Разбира се, всеки знае безжично решение, базирано на различни радиооборудвания (радиомодеми, малкоканални радиорелейни линии, микровълнови цифрови предаватели). Но броят на трудностите не намалява. Ефирът е пренаситен и получаването на разрешение за използване на радио оборудване е много трудно, а понякога дори невъзможно. И производителността на това оборудване значително зависи от неговата цена.

Ние предлагаме да използваме нов, икономичен тип безжична комуникация, който се появи съвсем наскоро - лазерна комуникация. Тази технология получи най-голямо развитие в САЩ, където беше разработена. Лазерните комуникации осигуряват рентабилно решение на проблема с надеждни, високоскоростни комуникации на малък обсег (1,2 km), които могат да възникнат при свързване на телекомуникационни системи от различни сгради. Използването му ще позволи интегриране на локални мрежи с глобални, интегриране на отдалечени една от друга локални мрежи, както и за задоволяване на нуждите на цифровата телефония. Лазерната комуникация поддържа всички необходими за тези цели интерфейси - от RS-232 до ATM.

Как работи комуникацията?

Лазерната комуникация позволява връзка от точка до точка със скорост на трансфер на информация до 155 Mbit/s. В компютърните и телефонните мрежи лазерната комуникация осигурява обмен на информация в пълен дуплексен режим. За приложения, които не изискват високи скорости на предаване (например видео и контролни сигнали в процесни и затворени телевизионни системи), е налично специално, рентабилно полудуплексно решение. Когато е необходимо да се комбинират не само компютърни, но и телефонни мрежи, могат да се използват модели лазерни устройства с вграден мултиплексор за едновременно предаване на LAN трафик и цифрови групови телефонни потоци (E1/ICM30).

Лазерните устройства могат да предават всеки мрежов поток, който е доставен до тях чрез оптично влакно или меден кабел в права и обратна посока. Предавателят преобразува електрическите сигнали в модулирано лазерно лъчение в инфрачервения диапазон с дължина на вълната 820 nm и мощност до 40 mW. Лазерната комуникация използва атмосферата като среда за разпространение. След това лазерният лъч удря приемник, който има максимална чувствителност в диапазона на дължината на вълната на лъчението. Приемникът преобразува лазерното лъчение в сигнали от използвания електрически или оптичен интерфейс. Така се осъществява комуникация с помощта на лазерни системи.

Семейства, модели и техните характеристики

В този раздел бихме искали да ви запознаем с трите семейства на най-популярните лазерни системи в САЩ - LOO, OmniBeam 2000 и OmniBeam 4000 (Таблица 1). Семейството LOO е основно и може да предава данни и гласови съобщения на разстояния до 1000 m. Семейството OmniBeam 2000 има подобни възможности, но работи на по-голямо разстояние (до 1200 m) и може да предава видео изображения и комбинация от данни. и глас. Семейството OmniBeam 4000 може да осигури високоскоростен трансфер на данни: от 34 до 52 Mbit/s на разстояния до 1200 m и от 100 до 155 Mbit/s до 1000 m На пазара има и други семейства лазерни системи, но те или покриват по-къси разстояния, или поддържат по-малко протоколи.

Таблица 1.

Всяко семейство включва набор от модели, които поддържат различни комуникационни протоколи (Таблица 2). Семейството LOO включва икономични модели, които осигуряват разстояния на предаване до 200 m (буквата "S" в края на името).

Таблица 2.

Безспорно предимство на лазерните комуникационни устройства е тяхната съвместимост с повечето телекомуникационни съоръжения за различни цели (хъбове, рутери, повторители, мостове, мултиплексори и PBX).

Монтаж на лазерни системи

Важен етап от създаването на система е нейната инсталация. Самото включване отнема нищожно време в сравнение с инсталирането и конфигурирането на лазерно оборудване, което отнема няколко часа, ако се извършва от добре обучени и оборудвани специалисти. В същото време качеството на работа на самата система ще зависи от качеството на тези операции. Ето защо, преди да представим типични опции за включване, бихме искали да обърнем малко внимание на тези въпроси.

Когато се поставят на открито, приемо-предавателите могат да се монтират на покривни или стенни повърхности. Лазерът се монтира върху специална твърда опора, обикновено метална, която се закрепва към стената на сградата. Опората също така осигурява възможност за регулиране на ъгъла на наклона и азимута на лъча.

В този случай, за лесна инсталация и поддръжка на системата, нейното свързване се осъществява чрез разпределителни кутии (RB). Свързващите кабели обикновено са оптични за вериги за предаване на данни и медни кабели за захранващи и контролни вериги. Ако оборудването няма оптичен интерфейс за данни, тогава е възможно да се използва модел с електрически интерфейс или външен оптичен модем.

Захранващият блок (PSU) на трансивъра винаги се монтира на закрито и може да се монтира на стена или в шкаф, който се използва за LAN оборудване или структурни кабелни системи. В близост може да се инсталира и монитор за състоянието, който служи за дистанционно наблюдение на функционирането на трансивърите от фамилиите OB2000 и OB4000. Използването му позволява диагностика на лазерния канал, индикация на величината на сигнала, както и зацикляне на сигнала за проверка.

При вътрешно инсталиране на лазерни приемо-предаватели е необходимо да се помни, че мощността на лазерното лъчение намалява при преминаване през стъкло (поне 4% на всяко стъкло). Друг проблем са водните капки, които се стичат по външната страна на стъклото, когато вали. Те действат като лещи и могат да причинят разсейване на лъча. За да се намали този ефект, се препоръчва оборудването да се монтира близо до горната част на стъклото.

За да се осигури висококачествена комуникация, е необходимо да се вземат предвид някои основни изисквания.

Най-важният от тях, без който комуникацията ще бъде невъзможна, е, че сградите трябва да са в рамките на пряка видимост и не трябва да има непрозрачни препятствия по пътя на разпространение на лъча. Освен това, тъй като лазерният лъч в зоната на приемника е с диаметър 2 m, е необходимо трансивърите да са разположени над пешеходците и трафика на височина най-малко 5 m. Това се дължи на осигуряването на правила за безопасност. Транспортът също е източник на газове и прах, които влияят върху надеждността и качеството на предаването. Лъчът не трябва да се проектира в непосредствена близост до или да пресича електропроводи. Необходимо е да се вземе предвид възможният растеж на дърветата, движението на техните корони по време на пориви на вятъра, както и влиянието на валежите и възможните смущения поради летящи птици.

Правилният избор на трансивър гарантира стабилна работа на канала в целия диапазон от климатични условия в Русия. Например, по-големият диаметър на лъча намалява вероятността от повреди, свързани с валежите.

Лазерното оборудване не е източник на електромагнитно излъчване (EMR). Въпреки това, ако се постави близо до устройства с EMR, електрониката на лазера ще улови това лъчение, което може да причини промяна в сигнала както в приемника, така и в предавателя. Това ще повлияе на качеството на комуникацията, така че не се препоръчва поставянето на лазерно оборудване в близост до източници на ЕМР като мощни радиостанции, антени и др.

Когато инсталирате лазер, препоръчително е да избягвате лазерни приемо-предаватели, ориентирани в посока изток-запад, тъй като няколко дни в годината слънчевите лъчи могат да блокират лазерното лъчение за няколко минути и предаването ще стане невъзможно дори със специални оптични филтри в приемник. Знаейки как слънцето се движи по небето в определена област, можете лесно да разрешите този проблем.

Вибрацията може да доведе до изместване на лазерния приемо-предавател. За да избегнете това, не се препоръчва инсталирането на лазерни системи в близост до двигатели, компресори и др.

Фигура 1.
Поставяне и свързване на лазерни приемопредаватели.

Няколко типични метода за включване

Лазерната комуникация ще помогне за решаването на проблема с комуникацията на къси разстояния при връзки от точка до точка. Като примери, нека разгледаме няколко типични опции или методи за включване. И така, имате централен офис (CO) и клон (F), всеки от които има компютърна мрежа.

Фигура 2 показва вариант на организиране на комуникационен канал за случая, в който е необходимо да се комбинират F и DSO, като се използва Ethernet като мрежов протокол и коаксиален кабел (дебел или тънък) като физическа среда. В CO има LAN сървър, а в F има компютри, които трябва да бъдат свързани към този сървър. С лазерни системи като моделите LOO-28/LOO-28S или OB2000E можете лесно да разрешите този проблем. Мостът е инсталиран в централния център, а повторителят в F. Ако мостът или повторителят имат оптичен интерфейс, тогава не е необходим оптичен минимодем. Лазерните трансивъри са свързани чрез двойна оптика. Моделът LOO-28S ще ви позволи да комуникирате на разстояние до 213 m, а LOO-28 - до 1000 m с „уверен” ъгъл на приемане от 3 mrad. Моделът OB2000E покрива разстояние до 1200 m с „уверен” ъгъл на приемане от 5 mrad. Всички тези модели работят в режим на пълен дуплекс и осигуряват скорост на трансфер от 10 Mbit/s.

Фигура 2.
Свързване на отдалечен Ethernet LAN сегмент с помощта на коаксиален кабел.

Подобен вариант за комбиниране на две Ethernet мрежи, използващи кабел с усукана двойка (10BaseT) като физическа среда, е показан на фигура 3. Разликата му е, че вместо мост и повторител се използват концентратори (хъбове), които имат необходимия брой 10BaseT конектори и един AUI интерфейс или FOIRL за свързване на лазерни приемо-предаватели. В този случай е необходимо да се инсталира лазерен трансивър LOO-38 или LOO-38S, който осигурява необходимата скорост на предаване в режим на пълен дуплекс. Моделът LOO-38 може да поддържа комуникационни разстояния до 1000 m, а моделът LOO-38S може да комуникира до 213 m.

Фигура 3.
Свързване на отдалечен Ethernet LAN сегмент на базата на усукана двойка.

Фигура 4 показва вариант на комбинирано предаване на данни между две локални мрежи (Ethernet) и групов цифров поток E1 (PCM30) между две PBX (в CO и F). За решаване на този проблем е подходящ модел OB2846, който осигурява предаване на данни и глас със скорост 12 (10+2) Mbit/s на разстояние до 1200 m LAN е свързан към трансивъра с помощта на двойно оптично влакно чрез стандартен SMA конектор, а телефонният трафик се предава по 75 Ohm коаксиален кабел през BNC конектор. Трябва да се отбележи, че мултиплексирането на потоци от данни и реч не изисква допълнително оборудване и се извършва от трансивъри, без да се намалява пропускателната способност на всеки от тях поотделно.

Фигура 4.
Интеграция на компютърни и телефонни мрежи.

Опция за високоскоростен трансфер на данни между две локални мрежи (LAN "A" в централния център и LAN "B" в F) с помощта на ATM комутатори и лазерни приемопредаватели е представена на фигура 5. Моделът OB4000 ще реши проблема с високите -бърза комуникация на къси разстояния по оптимален начин. Ще имате възможност да предавате E3, OC1, SONET1 и ATM52 потоци с необходимите скорости на разстояние до 1200 m и 100 Base-VG или VG ANYLAN (802.12), 100 Base-FX или Fast Ethernet (802.3) , FDDI, TAXI 100/ 140, OC3, SONET3 и ATM155 с необходимите скорости - на разстояние до 1000 m предаваните данни се доставят до лазерния трансивър чрез стандартно двойно оптично влакно, свързано чрез SMA конектор.

Фигура 5.
Консолидация на високоскоростни телекомуникационни мрежи.

Дадените примери не изчерпват всички възможни приложения на лазерното оборудване.

Кое е по-изгодно?

Нека се опитаме да определим мястото на лазерната комуникация сред другите кабелни и безжични решения, като накратко оценим техните предимства и недостатъци (Таблица 3).

Таблица 3.

Да започнем с добре познатия обикновен меден кабел. Някои от неговите характеристики позволяват почти точно да се изчислят параметрите на създадения комуникационен канал. За такъв канал няма значение каква е посоката на предаване и дали обектите са в пряка видимост; не е необходимо да се мисли за влиянието на валежите и много други фактори. Въпреки това, качеството и скоростта на предаване, осигурени от този кабел, оставят много да се желае. Степента на битова грешка (BER) е от порядъка на 1E-7 или по-висока, което е значително по-високо от това на оптичните влакна или безжичните комуникации. Медните кабели са нискоскоростна комуникационна връзка, така че преди да инсталирате нови кабели, помислете дали си струва да ги използвате. Ако вече имате кабел, тогава трябва да помислите как да увеличите капацитета му с помощта на HDSL технология. Трябва обаче да се има предвид, че може да не осигури необходимото качество на комуникация поради незадоволителното състояние на кабелните линии.

Оптичните кабели имат значителни предимства пред медните кабели. Висока производителност и качество на предаване (BER)

Днес радиокомуникациите са широко използвани, особено радиорелейните линии и радиомодемите. Те също имат свой набор от предимства и недостатъци. Съществуващите радиотехнологии ще ви осигурят по-високо качество (BER) при създаване на канал за предаване на данни

Лазерна комуникация - бързо и ефективно, надеждно и ефективно решава проблема с комуникацията на къси разстояния между две сгради, намиращи се на разстояние до 1200 м и в пряка видимост. Без тези условия да са изпълнени, лазерната комуникация е невъзможна. Неговите безспорни предимства са:

• "прозрачност" за повечето мрежови протоколи (Ethernet, Token Ring, Sonet/OC, ATM, FDDI и др.);
• висока скорост на трансфер на данни (до 155 Mbit/s днес, до 1 Gbit/s за оборудване, обявено от производителите);
• високо качество на комуникация с BER=1E-10...1E-9;
• свързване на мрежовия трафик към лазерния приемо-предавател с помощта на кабелни и/или оптични интерфейсни устройства;
• няма нужда от получаване на разрешение за използване;
• относително ниска цена на лазерното оборудване в сравнение с радиосистемите.

Лазерните приемо-предаватели, поради ниската мощност на тяхното излъчване, не представляват опасност за здравето. Трябва да се отбележи, че въпреки че лъчът е безопасен, птиците го виждат и се опитват да го избегнат, което значително намалява вероятността от повреди. Ако предадената информация се доставя към и от лазерния приемо-предавател чрез стандартен многомодов оптичен кабел, тогава предаването на данни е гарантирано без радиовълни и електромагнитно излъчване. Това не само гарантира, че няма въздействие върху оборудването, работещо наблизо, но също така прави неоторизиран достъп до информация невъзможен (тя може да бъде получена само чрез директно приближаване до трансивъра).