นับตั้งแต่การเกิดขึ้นของสิ่งมีชีวิตบนโลกความสามารถในการส่งข้อความถึงกัน (หรือตามที่พวกเขากล่าวว่าเป็นข้อมูล) ได้ครอบครองหนึ่งในสถานที่สำคัญในการสื่อสารของมนุษย์ ตัวอย่างเช่นในสมัยกรีกโบราณ ข้อมูลถูกส่งโดยใช้คลื่นแสง ซึ่งมีการจุดไฟบนหอคอยพิเศษ เพื่อแจ้งให้ผู้อยู่อาศัยทราบถึงเหตุการณ์สำคัญบางอย่าง โทรเลขแบบใช้แสงถูกประดิษฐ์ขึ้นในฝรั่งเศส นักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซีย เชลลิง เสนอเครื่องโทรเลขแบบสายไฟฟ้า ซึ่งต่อมาได้รับการปรับปรุงโดยชาวอเมริกันมอร์ส สายไฟฟ้าเชื่อมต่อยุโรปกับอเมริกา ที. เอดิสันเพิ่มความจุสายโทรเลขเป็นสองเท่า A. โปปอฟค้นพบความเป็นไปได้ในการส่งข้อความโทรเลขแบบไร้สายโดยใช้การสั่นสะเทือนของแม่เหล็กไฟฟ้า เทคโนโลยีวิทยุได้รับการพัฒนาอย่างรวดเร็ว พวกเขาเริ่มออกอากาศในช่วงความยาวคลื่นที่แตกต่างกัน: ยาว, กลาง, สั้น คลื่นวิทยุเริ่มหนาแน่น

ความเร็วและปริมาณของข้อมูลที่ส่งเกี่ยวข้องกับอะไร? เป็นที่ทราบกันดีว่าความเร็วในการส่งสูงสุดนั้นพิจารณาจากระยะเวลาหนึ่งช่วงการสั่นของคลื่นที่ใช้ ยิ่งระยะเวลาสั้นลง ความเร็วในการส่งข้อความก็จะยิ่งเร็วขึ้น สิ่งนี้ใช้ได้กับการส่งข้อความโดยใช้รหัสมอร์ส การใช้การสื่อสารทางโทรศัพท์ การสื่อสารทางวิทยุ และโทรทัศน์ ดังนั้นช่องทางการสื่อสาร (ตัวส่งสัญญาณตัวรับและสายที่เชื่อมต่อ) จึงสามารถส่งข้อความด้วยความเร็วไม่เกินความถี่ธรรมชาติของทั้งช่อง แต่นี่ยังไม่ใช่เงื่อนไขที่เพียงพอ ในการระบุลักษณะช่องสัญญาณการสื่อสาร จำเป็นต้องมีพารามิเตอร์อีกหนึ่งตัว - แบนด์วิดท์ของช่องสัญญาณ เช่น ช่วงความถี่ที่ใช้ในช่องสัญญาณการสื่อสารนี้ ยิ่งความเร็วในการส่งสูงเท่าไร คลื่นความถี่ที่ควรส่งก็จะยิ่งกว้างขึ้นเท่านั้น พารามิเตอร์ทั้งสองนี้บังคับให้ต้องควบคุมความถี่ของการสั่นของแม่เหล็กไฟฟ้าให้สูงขึ้นมากขึ้น แท้จริงแล้ว ด้วยความถี่ที่เพิ่มขึ้น ไม่เพียงแต่ความเร็วในการส่งผ่านหนึ่งช่องสัญญาณจะเพิ่มขึ้นเท่านั้น แต่ยังรวมถึงจำนวนช่องสัญญาณการสื่อสารด้วย

เทคโนโลยีการสื่อสารเริ่มเคลื่อนเข้าสู่ความยาวคลื่นที่สั้นลงมากขึ้น โดยใช้คลื่นเดซิเมตรแรก จากนั้นเป็นเมตร และสุดท้ายเป็นคลื่นเซนติเมตร แล้วมีการหยุดเนื่องจากไม่มี

แหล่งกำเนิดการสั่นของแม่เหล็กไฟฟ้าพาหะที่เหมาะสม แหล่งที่มาก่อนหน้านี้สร้างสเปกตรัมกว้างโดยใช้กำลังน้อยมากต่อความถี่การสั่นแต่ละตัว คลื่นแสงไม่สอดคล้องกัน ซึ่งทำให้ไม่สามารถส่งสัญญาณที่ซับซ้อนซึ่งจำเป็นต้องมีการปรับรังสี สถานการณ์เปลี่ยนไปอย่างมากเมื่อมีการถือกำเนิดของเลเซอร์ ลักษณะการเชื่อมโยงกันและสีเดียวของการแผ่รังสีเลเซอร์ทำให้สามารถปรับและตรวจจับลำแสงในลักษณะที่ใช้ความกว้างทั้งหมดของช่วงแสงได้ ส่วนแสงของสเปกตรัมนั้นกว้างกว่าและมีความจุมากกว่าส่วนคลื่นวิทยุมาก มาแสดงสิ่งนี้ด้วยการคำนวณง่ายๆ กัน ลองคำนวณจำนวนข้อมูลที่สามารถส่งข้อมูลพร้อมกันผ่านช่องทางการสื่อสารด้วยแสงที่มีความยาวคลื่น 0.5 ไมครอน (ตรงกับเฮิรตซ์) ยกตัวอย่างเมืองอย่างมอสโกกันดีกว่า ให้มีโทรศัพท์ 1,500,000 เครื่อง สถานีวิทยุกระจายเสียง 100 สถานี และโทรทัศน์ 5 ช่อง สำหรับการคำนวณ เราถือว่าย่านความถี่ของช่องโทรศัพท์คือ Hz, ช่องวิทยุ, ช่องโทรทัศน์ - Hz ลองใช้ปัจจัยด้านความปลอดภัยเท่ากับ 100 เราจะคำนวณโดยใช้สูตร

โดยที่ c คือความเร็วแสง, K คือความยาวคลื่นของการสั่นของแม่เหล็กไฟฟ้า, คลื่นความถี่ที่ช่องโทรทัศน์หนึ่งช่อง, คลื่นความถี่ของสถานีวิทยุกระจายเสียงหนึ่งสถานี, คลื่นความถี่ของช่องโทรศัพท์หนึ่งช่อง, จำนวนช่องโทรทัศน์, จำนวนช่องสัญญาณโทรทัศน์ สถานีวิทยุ จำนวนโทรศัพท์ k คือปัจจัยด้านความปลอดภัย

เราได้รับค่าแทนค่าสำหรับตัวอย่างของเรา ดังนั้น เราสามารถสรุปได้ว่าองค์ประกอบความถี่สูงของการสั่นของแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งเท่ากับประมาณ Hz อนุญาต (โดยหลักการ) ในลำแสงเลเซอร์เดียวเพื่อให้แน่ใจว่าการส่งข้อมูลไปยัง หลายพันเมืองเช่นมอสโก อย่างไรก็ตาม เพื่อให้ตระหนักถึงความเป็นไปได้ขั้นพื้นฐานนี้ จำเป็นต้องแก้ไขปัญหาหลายประการ พวกมันเกี่ยวข้องกับการมอดูเลต ดีโมดูเลชัน และการผ่านของรังสีในบรรยากาศ เพื่อทำความเข้าใจสิ่งนี้ ให้พิจารณาสายสื่อสารแบบออปติก (รูปที่ 27)

ข้าว. 27. สายสื่อสารด้วยแสงโดยใช้เลเซอร์

สายสื่อสารประกอบด้วยอุปกรณ์ส่งและรับ อุปกรณ์ส่งสัญญาณประกอบด้วยเลเซอร์ที่สร้างพาหะความถี่สูง โมดูเลเตอร์ที่ทำให้แน่ใจว่าข้อมูลที่ส่งถูกซ้อนทับบนพาหะแสง ระบบแสงที่จำเป็นในการโฟกัสรังสีไปที่ลำแสงแคบซึ่งให้การป้องกันสัญญาณรบกวนในระยะไกลและสูง ไมโครโฟนพร้อมเครื่องขยายเสียงและอุปกรณ์กำหนดเป้าหมาย อุปกรณ์รับสัญญาณประกอบด้วยระบบแสงอินพุต เครื่องรับรังสี เครื่องดีโมดูเลเตอร์ เครื่องขยายเสียง ลำโพง และอุปกรณ์สำหรับเล็ง (ผูก) เครื่องรับกับเครื่องส่ง สายสื่อสารทำงานเช่นนี้ สัญญาณในรูปแบบความถี่เสียงจะถูกส่งไปยังไมโครโฟน ที่นี่มันถูกแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้าและจ่ายให้กับโมดูเลเตอร์ซึ่งรังสีเลเซอร์จะผ่านไป ปรากฎว่ามีการปรับตามข้อความเสียงพูด ลำแสงมอดูเลตเข้าสู่ระบบออปติก การแผ่รังสีนี้โดยใช้อุปกรณ์เล็ง (เล็ง) ฉายรังสีบริเวณที่ระบบรับสัญญาณตั้งอยู่ ระบบรับแสงจะรวบรวมลำแสงเลเซอร์และส่งต่อไปยังเครื่องรับและเครื่องขยายเสียง หลังจากนั้นจะไปที่เครื่องดีโมดูเลเตอร์ซึ่งมีหน้าที่แยกความถี่เสียงต้นฉบับออกจากความถี่พาหะ มันผ่านเครื่องขยายเสียงและไปที่ลำโพง

ตารางที่ 15 (ดูการสแกน) ลักษณะของโมดูเลเตอร์

เนื่องจากความถี่การมอดูเลตเมื่อส่งสัญญาณเสียงไม่เกิน 104 Hz โมดูเลเตอร์และดีโมดูเลเตอร์ส่วนใหญ่ที่พัฒนาจนถึงปัจจุบันจึงเหมาะสำหรับการใช้งาน ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดคือการปรับแอมพลิจูด องค์ประกอบทางแสงที่เปลี่ยนความโปร่งใสภายใต้อิทธิพลของแรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับองค์ประกอบเหล่านั้นเหมาะสำหรับการใช้งาน โมดูเลเตอร์ประเภทนี้ยังรวมถึงเซลล์ Kerr ซึ่งประกอบด้วยอิเล็กทริกของเหลวและแผ่นโลหะ เมื่อใช้สนามไฟฟ้ากับแผ่น ไดอิเล็กทริกของของเหลวจะกลายเป็นไบรีฟริงก์ เป็นผลให้ระนาบโพลาไรเซชันของคลื่นแสงที่ผ่านไปจะหมุนเป็นมุม

โดยที่ B คือค่าคงที่เคอร์ คือความยาวเส้นทาง และความแรงของสนาม ในกรณีนี้คือสนามโพลาไรซ์แบบระนาบ

เมื่อผ่านเครื่องวิเคราะห์จะเปลี่ยนความเข้มตามกฎของสนามไฟฟ้า ดังนั้นการใช้โมดูเลเตอร์จึงนำความถี่เสียงเข้าสู่ลำแสงเลเซอร์ ลองดูตารางที่นำเสนอคุณสมบัติของโมดูเลเตอร์ประเภทต่างๆ แล้วลองเลือกอันที่เหมาะกับระบบการสื่อสารของเรา

ขอให้เราใช้เลเซอร์ก๊าซฮีเลียม-นีออนเป็นแหล่งรังสี หากต้องการส่งข้อความเสียง จำเป็นต้องมีการมอดูเลตสูงสุด 20 kHz สิ่งนี้น่าพอใจที่สุดด้วยผลึกเจอร์เมเนียม (ตารางที่ 15) มีความลึกของการปรับที่ดีถึง 50% อย่างไรก็ตาม โมดูเลเตอร์นี้ไม่สามารถใช้ได้เนื่องจากความโปร่งใสของสเปกตรัมอยู่ในช่วง 1.8...25 µm กล่าวคือ มีความทึบจนถึงรังสี 0.6328 µm ที่ปล่อยออกมาจากเลเซอร์ฮีเลียม-นีออน คริสตัล ADP หรือ KDP เหมาะสำหรับช่วงสเปกตรัมและมีระยะขอบที่ดีสำหรับความถี่มอดูเลชั่น ด้วยโมดูเลเตอร์ดังกล่าว คุณสามารถปรับการแผ่รังสีแสงในช่วงความถี่หลายช่วงได้ ซึ่งทำให้โดยหลักการแล้วสามารถแนะนำช่องสัญญาณโทรศัพท์หลายช่องในลำแสงเดียวได้ แต่เป็นไปไม่ได้ที่จะแนะนำช่องโทรทัศน์หลายช่องในลำแสงเลเซอร์โดยใช้โมดูเลเตอร์ดังกล่าว เนื่องจากต้องใช้ย่านความถี่ Hz เพื่อส่งภาพโทรทัศน์ สามารถถ่ายทอดรายการทีวีได้เพียงรายการเดียวเท่านั้น เราต้องการโมดูเลเตอร์ที่มีช่วงความถี่การมอดูเลตที่กว้างมาก มาดูตารางกันดีกว่า โมดูเลเตอร์คลื่นอัลตราโซนิกมีช่วงตั้งแต่ 5 ถึง 30 MHz ขีดจำกัดบนนั้นใหญ่ที่สุด ไม่มีโมดูเลเตอร์อื่น ลองเปรียบเทียบช่วงนี้เป็น Hz กับช่วงความถี่ของเลเซอร์แก๊ส จะเห็นได้ว่ามีความแตกต่างกันเจ็ดลำดับความสำคัญคือสิบล้านครั้ง ด้วยเหตุนี้ พาหะความถี่สูงของเลเซอร์จึงไม่ถูกใช้อย่างเต็มศักยภาพ และไม่ได้ใช้เนื่องจากยังไม่มีโมดูเลเตอร์ที่มีช่วงความถี่สูงถึง Hz ภาพที่คล้ายกันนี้เกิดขึ้นกับเครื่องรับรังสี ควรเลือกตามช่วงสเปกตรัมที่ทำงานด้วย และขึ้นอยู่กับช่วงความถี่ที่พวกเขาสามารถรับรู้ได้ ที่ต้องการมากที่สุดคือโฟโตมัลติพลายเออร์ที่มีย่านความถี่ประมาณ 100 MHz แต่ไม่มีอีกต่อไป ดังนั้นจึงมีปัญหาที่นี่ซึ่งต้องมีการแก้ไข

ข้าว. 28. แผนผังการทำงานของการติดตั้งโทรทัศน์เลเซอร์เครื่องแรก

วิธีที่ง่ายที่สุดคือการสร้างสายสื่อสารทางโทรศัพท์ เนื่องจากมีองค์ประกอบที่จำเป็นทั้งหมด: แหล่งกำเนิดรังสี โมดูเลเตอร์ และตัวรับรังสี เส้นดังกล่าวถูกสร้างขึ้นเพื่อประเมินประสิทธิผลของการทำงาน หนึ่งในนั้นเชื่อมต่อการแลกเปลี่ยนโทรศัพท์อัตโนมัติซึ่งตั้งอยู่ที่จัตุรัส Sholokhov กับอาคารของมหาวิทยาลัยแห่งรัฐมอสโกบนเนินเขาเลนิน การใช้ลำแสงเลเซอร์ในการเชื่อมต่อการแลกเปลี่ยนโทรศัพท์ทำให้สามารถสนทนาทางโทรศัพท์หลายสิบครั้งพร้อมกันได้ อีกสายหนึ่งถูกสร้างขึ้นในอาร์เมเนีย เชื่อมต่อเยเรวานกับหอดูดาวฟิสิกส์ดาราศาสตร์ Byurokan ซึ่งอยู่ห่างจากภูเขา Aragats ออกไป 50 กม.

การใช้เลเซอร์ในโทรทัศน์

เมื่อเร็ว ๆ นี้มีหลายระบบได้รับการพัฒนาซึ่งภาพโทรทัศน์จะถูกส่งผ่านช่องสัญญาณออปติคัล ระบบโทรทัศน์ที่ง่ายที่สุดทำจากส่วนประกอบและชิ้นส่วนสำเร็จรูป แผนภาพการทำงานของระบบนี้แสดงไว้ในรูปที่ 1 28. ประกอบด้วยเลเซอร์อุตสาหกรรม โทรทัศน์อุตสาหกรรม 2 เครื่อง เครื่องขยายเสียงมาตรฐาน 1 เครื่อง และเครื่องขยายสัญญาณวิดีโอ 1 เครื่อง นอกจากนี้ยังใช้การรับและส่งสัญญาณระบบออปติคัล โมดูเลเตอร์การแผ่รังสีออปติคอล และตัวกรองแสง สัญญาณโทรทัศน์ที่ได้รับจากโทรทัศน์เครื่องแรกจะถูกขยายและส่งไปยังโมดูเลเตอร์ (สัญญาณวิดีโอจะนำมาจากขั้นตอนหนึ่งของช่องวิดีโอของเครื่องรับโทรทัศน์) โมดูเลเตอร์ตั้งอยู่ที่เอาต์พุตรังสี

เลเซอร์ให้การปรับความกว้างของฟลักซ์การแผ่รังสี การแผ่รังสีนี้ก่อตัวเป็นลำแสงแคบโดยใช้ระบบออปติคอลและมุ่งตรงไปยังอุปกรณ์รับสัญญาณ นอกจากนี้ยังมีระบบออพติคอลรับสัญญาณแบบกระจก (พร้อมกระจก 2 ตัว) ฟิลเตอร์ออพติคอลย่านความถี่แคบ และไดอะแฟรม จากนั้นรังสีจะเข้าสู่โฟโตมัลติพลายเออร์ การรวมกันของสามองค์ประกอบสุดท้ายนี้ทำให้สามารถเลือกสัญญาณรับสัญญาณได้ดี ซึ่งช่วยให้สามารถใช้ระบบในสภาพแสงพลังงานแสงอาทิตย์ได้ สัญญาณที่โฟโตมัลติพลายเออร์จะแปลงจากออปติคอลไปเป็นไฟฟ้า ส่งผ่านเครื่องขยายสัญญาณวิดีโอ และป้อนเข้าหลอดภาพของทีวีเครื่องที่สอง แม้จะมีสัญญาณรบกวนจากเลเซอร์และพื้นหลังในเวลากลางวันที่เข้มข้นเมื่อการติดตั้งโทรทัศน์ทำงานกลางแสงแดด แต่ภาพบนหน้าจอของโทรทัศน์เครื่องที่สองก็ค่อนข้างน่าพอใจ ยิ่งไปกว่านั้น ความชัดเจนของภาพยังอยู่ในระดับสูง ซึ่งบ่งบอกถึงลักษณะการถ่ายโอนที่ดีของโมดูเลเตอร์และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่เกี่ยวข้อง ไม่พบ "หิมะ" ในระบบ ซึ่งบ่งชี้อัตราส่วนสัญญาณต่อเสียงรบกวนที่เพียงพอ

เราสังเกตไว้ก่อนหน้านี้ว่าโมดูเลเตอร์เป็นองค์ประกอบหลักของระบบสื่อสารทางโทรทัศน์ ในที่นี้ มีการใช้เซลล์ Pockels ซึ่งใช้แรงดันไฟฟ้ามอดูเลชั่นกับคริสตัลในทิศทางของการไหลของแสง โมดูเลเตอร์นี้ให้ความลึกของการมอดูเลตที่ดีและมีแบนด์วิธเพียงพอ แต่มีข้อเสียเปรียบที่สำคัญสองประการ: อย่างแรกคือต้องใช้แรงดันไฟฟ้าสูงถึงหลายกิโลโวลต์เพื่อควบคุมการมอดูเลต และอย่างที่สองคือเซลล์จะต้องถูกระบายความร้อน

ในการดัดแปลงอุปกรณ์ในภายหลังได้ใช้วิธีแก้ปัญหาเพื่อกำจัดข้อบกพร่องเหล่านี้ เซลล์ Pockels ถูกแทนที่ด้วยคริสตัล KDP ซึ่งมีความโปร่งใสทางแสงที่ดีในช่วงความยาวคลื่นนี้ และเพื่อลดแรงดันมอดูเลต จึงมีการใช้ระบบปรับแนวลำแสงเพิ่มเติมเพื่อลดแรงดันไฟฟ้า ทำให้สามารถจำกัดลำแสงให้แคบลงเหลือ 1 มม. เพื่อรับประกันความแข็งแรงทางกล คริสตัลจึงถูกใส่ไว้ในกล่องโลหะ การปรับปรุงเหล่านี้ได้ลดการใช้พลังงานลงสองเท่า โมดูเลเตอร์ทำงานที่แรงดันไฟฟ้า 18 V และใช้กระแสไฟฟ้า 50 mA

ข้าว. 29. แผนผังห้องส่งสัญญาณเลเซอร์

หลังจากนั้นครู่หนึ่ง ตัวอย่างของระบบโทรทัศน์ก็ปรากฏขึ้น โดยภาพโทรทัศน์ที่แตกต่างกันห้าภาพถูกส่งผ่านลำแสงเลเซอร์ ในระบบเหล่านี้ เลเซอร์แก๊สที่ทำงานที่ความยาวคลื่น 0.6328 μm ด้วยกำลังที่ปล่อยออกมาเพียง 8 mW ถูกใช้เป็นแหล่งรังสี อุปกรณ์รับสัญญาณใช้โฟโตไดโอดซิลิคอน การส่งภาพดำเนินการในช่อง 66...7B, 76...82, 182...186, 198..204, 210...216 MHz

แผนภาพการทำงานของกล้องโทรทัศน์ส่งสัญญาณเลเซอร์รุ่นที่สามแสดงไว้ในรูปที่ 1 29. ระบบนี้ให้การส่งผ่านลำแสงเลเซอร์ของรายการโทรทัศน์ เช่นเดียวกับรายการเพลงและข้อมูลดิจิทัล องค์ประกอบหลักของอุปกรณ์ ได้แก่ เลเซอร์แก๊สอาร์กอนพร้อมระบบสแกนลำแสงในอวกาศ ตัวรับประกอบด้วยตัวกรองย่านความถี่แคบที่มีพาสแบนด์ 90 อังสตรอม โฟโตมัลติพลายเออร์ และพรีแอมป์ บล็อกส่วนประกอบที่สามคือระบบการซิงโครไนซ์เส้นและเฟรม ความคิดริเริ่มอยู่ที่ความจริงที่ว่ามีการใช้ลำแสงเลเซอร์สแกนที่รวดเร็วและแทนที่จะใช้กล้องโทรทัศน์กลับใช้ตัวคูณภาพด้วยแสง ภาพโทรทัศน์ได้มาจากการฉายรังสีวัตถุด้วยการแผ่รังสีเลเซอร์อย่างต่อเนื่อง ซึ่งหมุนไปในอวกาศตามแนวแกนตั้งฉากสองแกนโดยใช้ปริซึมหมุน การสแกนแนวนอนทำได้โดยปริซึม 16 ด้านที่หมุนด้วย

ความเร็ว 60,000 รอบต่อนาที ในกรณีนี้ ความเร็วแนวตั้งของลำแสงจะมั่นใจได้ด้วยปริซึม 26 ด้านที่หมุนด้วยความเร็ว 150 รอบต่อนาที การสแกนทั้งสองนี้ให้ 60 เฟรมต่อวินาที การแผ่รังสีเลเซอร์ซึ่งสะท้อนโดยวัตถุที่จะรับภาพจะเข้าสู่อุปกรณ์รับ จากเอาต์พุตที่ส่งสัญญาณขยายไปยังโทรทัศน์ควบคุมและภาพของวัตถุจะถูกสร้างขึ้นใหม่บนหน้าจอ ในการซิงโครไนซ์การสแกนของทีวีควบคุมกับการสแกนลำแสงเลเซอร์ในอวกาศ จะมีการจัดเตรียมองค์ประกอบสองประการไว้ หนึ่งในนั้นทำการซิงโครไนซ์บรรทัดและอีกอันคือการซิงโครไนซ์เฟรม โฟโต้เซลล์ของวงจรซิงโครไนซ์แนวนอนและแนวตั้งได้รับการติดตั้งตามลำดับตามเส้นทางการสแกนแนวนอนและแนวตั้งของลำแสงเลเซอร์ สัญญาณเอาท์พุตของโฟโตเซลล์ซึ่งขยายตามค่าที่ต้องการ ทำให้เกิดการซิงโครไนซ์ที่จำเป็น คุณภาพเชิงบวกของกล้องโทรทัศน์เลเซอร์คือคุณภาพของภาพสูง นอกจากนี้ยังสามารถทำงานในที่มืดและสามารถส่งภาพผ่านหมอกได้ดีกว่าอุปกรณ์อื่น ๆ เพื่อจุดประสงค์เดียวกัน ข้อเสียของระบบ ได้แก่ การสูญเสียพลังงานอย่างมีนัยสำคัญเมื่อสแกนลำแสงในอวกาศและมีองค์ประกอบที่หมุนอย่างรวดเร็ว

E.N. Chepusov, S.G. Sharonin

ทุกวันนี้ เป็นไปไม่ได้เลยที่จะจินตนาการถึงชีวิตของเราโดยปราศจากคอมพิวเตอร์และเครือข่ายที่มีพื้นฐานอยู่บนสิ่งเหล่านี้ มนุษยชาติอยู่บนธรณีประตูของโลกใหม่ที่พื้นที่ข้อมูลเดียวจะถูกสร้างขึ้น ในโลกนี้ การสื่อสารจะไม่ถูกขัดขวางด้วยขอบเขตทางกายภาพ เวลา หรือระยะทางอีกต่อไป

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

แน่นอนว่าทุกคนรู้จักโซลูชันไร้สายโดยใช้อุปกรณ์วิทยุต่างๆ (โมเด็มวิทยุ สายรีเลย์วิทยุช่องเล็ก เครื่องส่งสัญญาณดิจิตอลไมโครเวฟ) แต่จำนวนความยากไม่ลดลง คลื่นอากาศมีความอิ่มตัวมากเกินไปและการได้รับอนุญาตให้ใช้อุปกรณ์วิทยุเป็นเรื่องยากมากและบางครั้งก็เป็นไปไม่ได้ด้วยซ้ำ และปริมาณงานของอุปกรณ์นี้ขึ้นอยู่กับต้นทุนอย่างมาก

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

การสื่อสารด้วยเลเซอร์เกิดขึ้นได้อย่างไร?

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

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

ครอบครัว รุ่น และคุณลักษณะของพวกเขา

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

ตารางที่ 1.

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

ตารางที่ 2.

ข้อได้เปรียบที่ไม่ต้องสงสัยของอุปกรณ์สื่อสารด้วยเลเซอร์คือความเข้ากันได้กับอุปกรณ์โทรคมนาคมส่วนใหญ่เพื่อวัตถุประสงค์ต่างๆ (ฮับ เราเตอร์ รีพีตเตอร์ บริดจ์ มัลติเพล็กเซอร์ และ PBX)

การติดตั้งระบบเลเซอร์

ขั้นตอนสำคัญในการสร้างระบบคือการติดตั้ง การเปิดสวิตช์จริงใช้เวลาเพียงเล็กน้อยเมื่อเทียบกับการติดตั้งและการกำหนดค่าอุปกรณ์เลเซอร์ ซึ่งจะใช้เวลาหลายชั่วโมงหากดำเนินการโดยผู้เชี่ยวชาญที่ผ่านการฝึกอบรมและมีอุปกรณ์ครบครัน ในขณะเดียวกันคุณภาพการทำงานของระบบจะขึ้นอยู่กับคุณภาพของการปฏิบัติงานเหล่านี้ด้วย ดังนั้น ก่อนที่จะนำเสนอตัวเลือกการรวมทั่วไป เราอยากจะให้ความสำคัญกับปัญหาเหล่านี้เสียก่อน

เมื่อวางกลางแจ้ง สามารถติดตั้งตัวรับส่งสัญญาณบนหลังคาหรือพื้นผิวผนังได้ เลเซอร์ถูกติดตั้งบนส่วนรองรับที่มีความแข็งเป็นพิเศษ ซึ่งมักจะเป็นโลหะ ซึ่งติดอยู่กับผนังของอาคาร ส่วนรองรับยังให้ความสามารถในการปรับมุมเอียงและมุมราบของลำแสง

ในกรณีนี้ เพื่อความสะดวกในการติดตั้งและบำรุงรักษาระบบ การเชื่อมต่อจะทำผ่านกล่องกระจาย (RK) โดยทั่วไปสายเชื่อมต่อจะเป็นไฟเบอร์ออปติกสำหรับวงจรส่งข้อมูล และสายทองแดงสำหรับวงจรไฟฟ้าและวงจรควบคุม หากอุปกรณ์ไม่มีอินเทอร์เฟซข้อมูลแบบออปติคัล ก็สามารถใช้รุ่นที่มีอินเทอร์เฟซทางไฟฟ้าหรือโมเด็มแบบออปติคัลภายนอกได้

หน่วยจ่ายไฟ (PSU) ของตัวรับส่งสัญญาณจะถูกติดตั้งในอาคารเสมอ และสามารถติดตั้งบนผนังหรือในชั้นวางที่ใช้สำหรับอุปกรณ์ LAN หรือระบบสายเคเบิลที่มีโครงสร้าง สามารถติดตั้งเครื่องตรวจสอบสภาพในบริเวณใกล้เคียงได้ ซึ่งทำหน้าที่ตรวจสอบการทำงานของตัวรับส่งสัญญาณตระกูล OB2000 และ OB4000 จากระยะไกล การใช้งานช่วยให้สามารถวินิจฉัยช่องเลเซอร์ การระบุขนาดของสัญญาณ รวมถึงการวนซ้ำสัญญาณเพื่อตรวจสอบ

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

เพื่อให้แน่ใจว่าการสื่อสารมีคุณภาพสูง จำเป็นต้องคำนึงถึงข้อกำหนดพื้นฐานบางประการด้วย

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

ตัวเลือกตัวรับส่งสัญญาณที่ถูกต้องรับประกันการทำงานที่มั่นคงของช่องสัญญาณในทุกสภาพอากาศในรัสเซีย ตัวอย่างเช่น เส้นผ่านศูนย์กลางลำแสงที่ใหญ่ขึ้นจะช่วยลดโอกาสที่จะเกิดความเสียหายจากการตกตะกอน

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

เมื่อติดตั้งเลเซอร์ แนะนำให้หลีกเลี่ยงตัวรับส่งสัญญาณเลเซอร์ในทิศทางตะวันออก-ตะวันตก เนื่องจากรังสีดวงอาทิตย์สามารถปิดกั้นรังสีเลเซอร์ได้หลายวันต่อปี และการส่งผ่านจะเป็นไปไม่ได้ แม้ว่าจะมีตัวกรองแสงแบบพิเศษใน ผู้รับ เมื่อรู้ว่าดวงอาทิตย์เคลื่อนผ่านท้องฟ้าในพื้นที่เฉพาะอย่างไร คุณจะสามารถแก้ไขปัญหานี้ได้อย่างง่ายดาย

การสั่นสะเทือนอาจทำให้ตัวรับส่งสัญญาณเลเซอร์เลื่อนได้ เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหานี้ ไม่แนะนำให้ติดตั้งระบบเลเซอร์ใกล้กับมอเตอร์ คอมเพรสเซอร์ ฯลฯ

รูปที่ 1 การวางตำแหน่งและการเชื่อมต่อตัวรับส่งสัญญาณเลเซอร์

วิธีการรวมทั่วไปหลายวิธี

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

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

รูปที่ 2 การเชื่อมต่อเซ็กเมนต์ Ethernet LAN ระยะไกลโดยใช้สายโคแอกเชียล

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

รูปที่ 3 การเชื่อมต่อเซ็กเมนต์ Ethernet LAN ระยะไกลโดยใช้คู่บิด

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

รูปที่ 4 การรวมเครือข่ายคอมพิวเตอร์และโทรศัพท์

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

รูปที่ 5 การรวมเครือข่ายโทรคมนาคมความเร็วสูง

ตัวอย่างที่ให้ไว้ไม่ได้ครอบคลุมการใช้งานอุปกรณ์เลเซอร์ที่เป็นไปได้ทั้งหมด

อันไหนทำกำไรได้มากกว่ากัน?

ลองกำหนดตำแหน่งของการสื่อสารด้วยเลเซอร์ระหว่างโซลูชันแบบมีสายและไร้สายอื่น ๆ โดยประเมินข้อดีและข้อเสียโดยสังเขป (ตารางที่ 3)

ตารางที่ 3.

ข้อดีของช่องเลเซอร์เหนือช่องสัญญาณวิทยุคือ ประการแรก มันไม่ทำให้เกิดการรบกวนทางวิทยุ ประการที่สอง มันเป็นความลับมากกว่า ประการที่สามสามารถใช้งานได้ภายใต้สภาวะการสัมผัสกับรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าในระดับสูง

แผนผังของเครื่องส่งสัญญาณแสดงในรูปที่ 1 เครื่องส่งสัญญาณประกอบด้วยตัวเข้ารหัสคำสั่งที่สร้างบนไมโครคอนโทรลเลอร์ ATtiny2313 (DD1) บล็อกเอาต์พุตบนทรานซิสเตอร์ BC847V (VT1, VT2) และอินเทอร์เฟซ RS-232 ซึ่งในทางกลับกันจะประกอบด้วยตัวเชื่อมต่อ DB9-F (สำหรับสายเคเบิล) (XP1) และตัวแปลงระดับ - บน MAX3232 (DD3)

วงจรรีเซ็ตไมโครคอนโทรลเลอร์ประกอบด้วยองค์ประกอบ DD2 (CD4011B), R2, C7 หน่วยเอาต์พุตเป็นสวิตช์อิเล็กทรอนิกส์ที่ทำบนทรานซิสเตอร์ VT1 ในวงจรสะสมซึ่งตัวชี้เลเซอร์เชื่อมต่อผ่านตัวจำกัดกระแสบนทรานซิสเตอร์ VT2 เครื่องส่งสัญญาณใช้พลังงานจากแรงดันไฟฟ้าคงที่คงที่ 9 - 12 V. วงจรไมโคร DD1, DD2, DD3 ใช้พลังงานจากแรงดันไฟฟ้า 5V ซึ่งกำหนดโดยโคลง 78L05 (DA1)

คอนโทรลเลอร์ DD1 ได้รับการตั้งโปรแกรมไว้ในสภาพแวดล้อม BASCOM ซึ่งช่วยให้สามารถส่งคำสั่งจากคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล (PC) ผ่านอินเทอร์เฟซ RS-232 จากเทอร์มินัล Bascom โดยใช้ฟังก์ชัน "echo"

ไมโครคอนโทรลเลอร์มีความถี่สัญญาณนาฬิกา 4 MHz จากออสซิลเลเตอร์ภายใน ชุดพัลส์ที่มีความถี่ประมาณ 1.3 KHz จากเอาต์พุต OS0A (PB2) จะถูกส่งไปยังบล็อกเอาต์พุต จำนวนพัลส์ในแพ็คเก็ตถูกกำหนดโดยจำนวนคำสั่งที่ได้รับจากพีซี
ในการป้อนคำสั่ง คุณต้องกดปุ่มใดก็ได้บนแป้นพิมพ์ PC จากนั้นเมื่อคำว่า "เขียนคำสั่ง" และ "ป้อนหมายเลข 1...8" ปรากฏขึ้น ให้ป้อนตัวเลขตั้งแต่ 1 ถึง 8 แล้วกดปุ่ม "Enter" สำคัญ.

โปรแกรมสำหรับไมโครคอนโทรลเลอร์ตัวส่งสัญญาณ “TXlaser” ประกอบด้วยลูปหลัก (DO...LOOP) และรูทีนย่อยการประมวลผลอินเทอร์รัปต์สองรูทีน: สำหรับการรับสัญญาณ (Urxc) และสำหรับโอเวอร์โฟลว์ของตัวจับเวลา 0 (Timer0)

เพื่อให้ได้ความถี่เอาต์พุต 1.3 KHz ตัวจับเวลาจะถูกกำหนดค่าด้วยปัจจัยการแบ่งความถี่ (พรีสเกล) = 1024 นอกจากนี้ การนับจะเริ่มต้นจากค่าที่ต่ำกว่า Z = 253 (ที่ระดับสูงบน PB2) และถึง 255 ตัวจับเวลา การขัดจังหวะโอเวอร์โฟลว์เกิดขึ้นเมื่อการประมวลผลซึ่งเปลี่ยนเอาต์พุตของ PB2 และตัวจับเวลาถูกตั้งค่าอีกครั้งเป็นค่า Z = 253 ดังนั้นสัญญาณที่มีความถี่ 1.3 KHz จะปรากฏที่เอาต์พุตของ PB2 (ดูรูปที่ 2) ในรูทีนย่อยเดียวกัน จำนวนพัลส์บน PB2 จะถูกเปรียบเทียบกับจำนวนที่ระบุ และหากเท่ากัน ตัวจับเวลาจะหยุด

ในรูทีนย่อยการประมวลผลการขัดจังหวะการรับสัญญาณ จำนวนพัลส์ที่ต้องส่งจะถูกตั้งค่า (1 – 8) หากตัวเลขนี้มากกว่า 8 ข้อความ “ERROR” จะแสดงขึ้นในเทอร์มินัล

ขณะที่รูทีนย่อยกำลังทำงาน มีระดับต่ำที่พิน PD6 (LED HL1 ปิดอยู่) และตัวจับเวลาหยุดทำงาน
ในลูปหลัก พิน PD6 อยู่ในระดับสูง และ LED HL1 เปิดอยู่
ข้อความของโปรแกรม "TXlaser":

$regfile = "attiny2313a.dat"
$คริสตัล = 1000000
$hwstack = 40
$swstack = 16
$ขนาดเฟรม = 32

กำหนดค่า Pind.0 = อินพุต "UART - RxD
Config Portd.1 = เอาท์พุต "UART - TxD
Config Portd.6 = เอาท์พุต "LED HL1
Config Portb.2 = เอาต์พุต "เอาต์พุต OC0A

"การกำหนดค่าตัวจับเวลาปัจจัย 0 ส่วน = 1,024:
Config Timer0 = ตัวจับเวลา, พรีสเกล = 1024
หยุด Timer0 "หยุดตัวจับเวลา

Dim N As Byte "คำจำกัดความของตัวแปร"
หรี่ N0 เป็นไบต์

Const Z = 253 "ขีดจำกัดล่างของการนับตัวจับเวลาสำหรับความถี่เอาต์พุต = 1.3 KHz
ตัวจับเวลา 0 = Z

บน Urxc Rxd "รับรูทีนย่อยการประมวลผลขัดจังหวะ
บน Timer0 Pulse "รูทีนขัดจังหวะโอเวอร์โฟลว์"

เปิดใช้งาน Urxc
เปิดใช้งานตัวจับเวลา 0

ทำ "วงหลัก
ตั้งค่า Portd.6 "เปิดไฟ LED HL1
วนซ้ำ

Rxd: "รับรูทีนย่อยการประมวลผลขัดจังหวะ
หยุดตัวจับเวลา0
ม1:
พิมพ์ "เขียนเครื่องหมายจุลภาค"
ป้อนคำสั่ง "ป้อนหมายเลข 1...8:" , N0 "
ถ้า N0 > 8 แล้ว "จำกัดจำนวนคำสั่ง
พิมพ์ "ข้อผิดพลาด"
ไปที่ M1
สิ้นสุดถ้า
N0 = N0 * 2
N0 = N0 - 1 "ตั้งค่าจำนวนพัลส์ในแพ็กเก็ต
สลับพอร์ตb.2
เริ่มจับเวลา 0 "เริ่มจับเวลา
กลับ

พัลส์: "รูทีนการประมวลผลขัดจังหวะล้น"
หยุดตัวจับเวลา0
สลับพอร์ตb.2
รีเซ็ต Portd.6 "ปิด LED
ตัวจับเวลา 0 = Z
N = N + 1 "เพิ่มจำนวนพัลส์
ถ้า N = N0 แล้ว "ถ้าจำนวนพัลส์ = ระบุ
ยังไม่มีข้อความ=0
เอ็น0 = 0
รอ 500 "ดีเลย์ 0.5 วินาที
อื่น
เริ่ม Timer0 "มิฉะนั้นให้นับต่อ
สิ้นสุดถ้า
กลับ
จบ "จบโปรแกรม

ตัวส่งสัญญาณทำบนแผงวงจรพิมพ์ขนาด 46x62 มม. (ดูรูปที่ 3) องค์ประกอบทั้งหมดยกเว้นไมโครคอนโทรลเลอร์เป็นประเภท SMD ไมโครคอนโทรลเลอร์ ATtiny2313 ใช้ในแพ็คเกจ DIP ขอแนะนำให้วางไว้ในแผงสำหรับชิป DIP TRS (SCS) - 20 เพื่อให้สามารถตั้งโปรแกรมใหม่ "ได้อย่างไม่ลำบาก"

แผงวงจรเครื่องส่งสัญญาณ TXD.PCB อยู่ในโฟลเดอร์ "FILE PCAD"
แผนผังของตัวรับช่องสัญญาณเลเซอร์แสดงในรูปที่ 4 ที่อินพุตของแอมพลิฟายเออร์ตัวแรก DA3.1 (LM358N) ตัวกรองความถี่ต่ำผ่านที่เกิดจากองค์ประกอบ CE3, R8, R9 และมีความถี่ตัด 1 KHz จะลดทอนสัญญาณรบกวนพื้นหลัง 50 -100 KHz จากอุปกรณ์ให้แสงสว่าง แอมพลิฟายเออร์ DA3.2 และ DA4.2 ขยายและเพิ่มระยะเวลาของพัลส์ที่ได้รับของสัญญาณที่มีประโยชน์ ตัวเปรียบเทียบบน DA4.1 จะสร้างสัญญาณเอาต์พุต (หนึ่ง) ซึ่งจ่ายผ่านอินเวอร์เตอร์ของชิป CD4011D (DD2) - DD2.1, DD2 สัญญาณมาถึงหน้าสัมผัสของไมโครคอนโทรลเลอร์ ATtiny2313 (DD1) – T0 (PB4) และ PB3 แบบพร้อมกัน ดังนั้น Timer0 ซึ่งทำงานในโหมดการนับพัลส์ภายนอกและ Timer1 ซึ่งวัดเวลาของการนับนี้จึงเริ่มทำงานพร้อมกัน ตัวควบคุม DD1 ซึ่งทำหน้าที่ถอดรหัส แสดงคำสั่งที่ได้รับ 1...8 โดยการตั้งค่า log.1 บนพิน PORTB ตามลำดับ PB0...PB7 ในขณะที่การมาถึงของคำสั่งที่ตามมาจะรีเซ็ตคำสั่งก่อนหน้า เมื่อคำสั่ง "8" มาถึง PB7 log.1 จะปรากฏขึ้น ซึ่งเมื่อใช้สวิตช์อิเล็กทรอนิกส์บนทรานซิสเตอร์ VT1 จะเปิดรีเลย์ K1

เครื่องรับใช้พลังงานจากแรงดันไฟฟ้าคงที่ 9 -12V ชิ้นส่วนแอนะล็อกและดิจิทัลใช้พลังงานจากแรงดันไฟฟ้า 5V ซึ่งกำหนดโดยตัวปรับความเสถียรประเภท 78L05 DA5 และ DA2

ในโปรแกรม RXlaser นั้น Timer0 ได้รับการกำหนดค่าเป็นตัวนับพัลส์ภายนอก และ Timer1 เป็นตัวจับเวลาที่นับระยะเวลาที่ผ่านของจำนวนพัลส์สูงสุดที่เป็นไปได้ (คำสั่ง 8)

ในรอบหลัก (DO...LOOP) ตัวจับเวลา 1 จะเปิดขึ้นเมื่อได้รับพัลส์คำสั่งแรก (K=0) เงื่อนไขในการเปิดใช้งานการรวมตัวจับเวลา Z=1 จะถูกรีเซ็ต
ในรูทีนย่อยการประมวลผลอินเตอร์รัปต์ เมื่อจำนวน Timer1 เกิดขึ้นพร้อมกับค่าของจำนวนสูงสุดที่เป็นไปได้ หมายเลขคำสั่งจะถูกอ่านและตั้งค่าใน PORTB เงื่อนไขสำหรับการเปิดใช้งานการรวม Timer1 ก็ถูกกำหนดไว้เช่นกัน - Z=0
ข้อความของโปรแกรม RXlaser:

$regfile = "attiny2313a.dat"
$คริสตัล = 4000000
$hwstack = 40
$swstack = 16
$ขนาดเฟรม = 32

Ddrb = 255 "PORTB - เอาต์พุตทั้งหมด
พอร์ตบี = 0
Ddrd = 0 "PORTD-input
Portd = 255" PORTD แบบดึงขึ้น
Config Timer0 = Counter , Prescale = 1 , Edge = Falling "เป็นตัวนับพัลส์
Config Timer1 = Timer, Prescale = 1024, Clear Timer = 1" เป็นตัวจับเวลา
หยุดตัวจับเวลา1
ตัวจับเวลา 1 = 0
ตัวนับ 0 = 0

"คำจำกัดความของตัวแปร:
หรี่ X เป็นไบต์
Dim Comm เป็นไบต์
หรี่ Z เป็นบิต
Dim K As Bit

เอ็กซ์ =80
Compare1a = X "จำนวนพัลส์ในการลงทะเบียนการแข่งขัน
ซี=0

On Compare1a Pulse "ขัดจังหวะกิจวัตรโดยบังเอิญ

เปิดใช้งานการขัดจังหวะ
เปิดใช้งาน Compare1a

ทำ "วงหลัก
ถ้า Z = 0 แล้ว "เงื่อนไขแรกในการเปิดเครื่องจับเวลา
K = พอร์ตd.3
ถ้า K = 0 แล้ว "เงื่อนไขที่สองในการเปิดเครื่องจับเวลา
เริ่มจับเวลา1
ซี=1
สิ้นสุดถ้า
สิ้นสุดถ้า
วนซ้ำ

พัลส์: "การประมวลผลขัดจังหวะรูทีนย่อยโดยบังเอิญ
หยุดตัวจับเวลา1
Comm = Counter0 "อ่านจากตัวนับชีพจรภายนอก
Comm = Comm - 1 "คำจำกัดความของหมายเลขบิตในพอร์ต
Portb = 0 "พอร์ตเป็นศูนย์
ตั้งค่า Portb.comm "ตั้งค่าบิตที่สอดคล้องกับหมายเลขคำสั่ง
ซี=0
ตัวนับ 0 = 0
ตัวจับเวลา 1 = 0
กลับ
จบ "จบโปรแกรม

โปรแกรม "TXlaser" และ "RXlaser" อยู่ในโฟลเดอร์ Lazer_prog

เครื่องรับตั้งอยู่บนบอร์ดขนาด 46x62 มม. (ดูรูปที่ 5) ส่วนประกอบทั้งหมดเป็นประเภท SMD ยกเว้นไมโครคอนโทรลเลอร์ ซึ่งจะต้องวางไว้ในแผงควบคุมสำหรับชิป DIP ประเภท TRS(SCS) - 20

การตั้งค่าเครื่องรับลงมาเพื่อตั้งค่าสัมประสิทธิ์การส่งสัญญาณจากต้นทางถึงปลายทางและเกณฑ์การตอบสนองของตัวเปรียบเทียบ ในการแก้ปัญหาแรก จำเป็นต้องเชื่อมต่อออสซิลโลสโคปกับขา 7 ของ DA4.2 และโดยการเลือกค่า R18 เพื่อตั้งค่าสัมประสิทธิ์การส่งผ่านแบบ end-to-end ซึ่งแอมพลิจูดสูงสุดของการปล่อยเสียงรบกวนที่สังเกตได้บนหน้าจอ จะไม่เกิน 100 มิลลิโวลต์ จากนั้นออสซิลโลสโคปจะสลับไปที่พิน 1 ของ DA4.1 และการเลือกตัวต้านทาน (R21) จะตั้งค่าระดับศูนย์ของตัวเปรียบเทียบ เมื่อเปิดเครื่องส่งสัญญาณและกำหนดทิศทางลำแสงเลเซอร์ไปที่โฟโตไดโอด คุณต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าพัลส์รูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าปรากฏที่เอาต์พุตของตัวเปรียบเทียบ
แผงวงจรตัวรับ RXD.PCB ยังอยู่ในโฟลเดอร์ FILE PCAD เช่นกัน

สามารถเพิ่มภูมิคุ้มกันสัญญาณรบกวนของช่องเลเซอร์ได้โดยการปรับสัญญาณด้วยความถี่ซับคาริเออร์ที่ 30 - 36 KHz การมอดูเลตของรถไฟพัลส์เกิดขึ้นในเครื่องส่ง ในขณะที่เครื่องรับจะมีตัวกรองแบนด์พาสและตัวตรวจจับแอมพลิจูด

แผนภาพของเครื่องส่งสัญญาณ (เครื่องส่งสัญญาณ 2) ดังกล่าวแสดงในรูปที่ 6 ต่างจากเครื่องส่งสัญญาณ 1 ที่กล่าวถึงข้างต้น เครื่องส่งสัญญาณ 2 มีเครื่องกำเนิด subcarrier ที่ปรับไปที่ความถี่ 30 KHz และประกอบบนช่อง DD2.1, DD2.4. เครื่องกำเนิดให้การปรับการระเบิดของพัลส์บวก

ตัวรับช่องสัญญาณเลเซอร์ที่มีความถี่ซับคาริเออร์ (ตัวรับ 2) ประกอบอยู่บนไมโครวงจร K1056UP1 (DA1) ในประเทศ วงจรรับสัญญาณแสดงในรูปที่ 7 ในการแยกพัลส์คำสั่ง เครื่องตรวจจับแอมพลิจูดที่มีตัวกรองความถี่ต่ำผ่านและพัลส์นอร์มัลไลเซอร์ซึ่งประกอบบนองค์ประกอบลอจิก DD3.1, DD3.2, ชุดไดโอด DA3 และ C9, R24 เชื่อมต่อกับเอาต์พุตของวงจรไมโคร DA1 10 . มิฉะนั้นวงจรของเครื่องรับ 2 จะตรงกับวงจรของเครื่องรับ 1

สัปดาห์นี้ NASA เผยแพร่ผลลัพธ์จาก Lunar Atmospheric and Dust Environment Explorer (หรือ LADEE) Space Laser Communications Demonstrator (LLCD) ซึ่งเปิดตัวในเดือนกันยายนปีนี้ และกำลังโคจรรอบดาวเทียมธรรมชาติของเราอยู่ในขณะนี้ ตามที่หน่วยงานอวกาศระบุว่าระบบ LLCD แสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพการส่งข้อมูลที่สูงมากในระยะทางประมาณ 400,000 กิโลเมตรและสามารถทำงานได้ไม่แย่ลงและอาจดีกว่าเครื่องส่งสัญญาณวิทยุทั่วไปด้วยซ้ำ

สำหรับผู้ที่ไม่ทราบ ภารกิจของ LLCD คือการสาธิตการใช้งานเลเซอร์ในทางปฏิบัติ สำหรับการส่งข้อความระหว่างวัตถุอยู่ห่างกันมากและมีความเร็วสูงกว่าเครื่องส่งสัญญาณวิทยุมาตรฐานที่สามารถนำเสนอได้ เพื่อแสดงให้เห็นถึงความสามารถในการส่งข้อมูลไปยังโลกที่ 622 Mb/s และรับที่ 20 Mb/s LLCD ได้สร้างสถิติความเร็วการถ่ายโอนข้อมูลจากวงโคจรดวงจันทร์เมื่อวันที่ 20 ตุลาคม ข้อมูลที่ส่งโดยลำแสงเลเซอร์ได้รับจากสถานีภาคพื้นดิน LLCD หลักที่ตั้งอยู่ในนิวเม็กซิโก มีสถานีที่คล้ายกันสามแห่งในโลก ส่วนที่เหลืออีกสองแห่งตั้งอยู่ในสเปนและสหรัฐอเมริกา

ที่สำคัญที่สุด ข้อดีของเลเซอร์เหนือเครื่องส่งสัญญาณวิทยุคือให้ปริมาณงานที่สูงกว่ามากและนอกจากนี้ความสามารถในการส่งข้อมูลด้วยลำแสงเลเซอร์ระยะสั้นซึ่งในอนาคตจะลดต้นทุนโดยรวมของการใช้พลังงานเมื่อส่งข้อมูลในระยะทางไกลมาก

NASA ตั้งข้อสังเกตว่าระบบ LLCD ทำงานได้ดีเกินคาดในระหว่างช่วงการทดสอบ 30 วัน เลเซอร์ส่งข้อความไปยังสถานีภาคพื้นดินโดยไม่มีปัญหาในเวลากลางวันและแม้แต่ในขณะที่มุมเบี่ยงเบนของดวงจันทร์สัมพันธ์กับดวงอาทิตย์อยู่ที่สี่องศา ระบบยังทำงานโดยไม่มีข้อผิดพลาดใดๆ เมื่อดวงจันทร์อยู่ต่ำมากจนถึงขอบฟ้า ดังนั้นจึงบังคับให้เลเซอร์เคลื่อนผ่านชั้นบรรยากาศที่หนาแน่นกว่า และเปิดรับผลกระทบจากความปั่นป่วนบ้าง นักดาราศาสตร์ยังรู้สึกประหลาดใจเมื่อรู้ว่าเมฆเซอร์รัสเบาไม่ใช่ปัญหาสำหรับเลเซอร์

นอกเหนือจากการทดสอบข้อผิดพลาดแล้ว LLCD ยังแสดงให้เห็นถึงความสามารถในการเปลี่ยนจากสถานีภาคพื้นดินหนึ่งไปยังอีกสถานีหนึ่ง ซึ่งแสดงให้เห็นถึงความสามารถในการล็อคเข้าสู่สถานีใดสถานีหนึ่งโดยไม่จำเป็นต้องใช้สัญญาณวิทยุ

“เราตั้งโปรแกรมให้ LADEE เปิดใช้งานและสั่งการระบบ LLCD โดยอัตโนมัติไปยังตำแหน่งที่ต้องการเพื่อส่งสัญญาณเลเซอร์ไปยังโลก โดยไม่จำเป็นต้องส่งสัญญาณวิทยุไปยังหัววัดด้วยคำสั่งใดๆ” Don Cornwell ผู้จัดการโครงการ LLCD กล่าว จากศูนย์การบินอวกาศก็อดดาร์ด
“ความสำเร็จของภารกิจนี้ทำให้เรามองโลกในแง่ดีเกี่ยวกับความเป็นไปได้ในการใช้ระบบที่คล้ายกันเป็นระบบสื่อสารหลักสำหรับภารกิจของ NASA ในอนาคต”
NASA ไม่เพียงบันทึกความสำเร็จของการส่งสัญญาณเท่านั้น แต่ยังรวมถึงความเร็วสูงในการถ่ายโอนข้อมูลจากโพรบสู่โลกด้วย ข้อมูลทั้งหมดที่รวบรวมในช่วงเวลานี้ (และขณะนี้เป็นข้อมูลกิกะไบต์) ถูกส่งไปยังโลกในเวลาไม่ถึงห้านาที โดยปกติแล้ว การถ่ายโอนข้อมูลในปริมาณนี้จะใช้เวลาหลายวัน

หน่วยงานกล่าวว่าภารกิจ LLCD เสร็จสิ้นแล้ว และการทดสอบขั้นต่อไปคือการตรวจสอบระบบของดาวเทียม Laser Communications Relay Demonstration (LRCD) ซึ่งมีกำหนดเปิดตัวในปี 2560 โดยแก่นของระบบแล้ว ระบบจะเป็นเวอร์ชันปรับปรุงของ LLCD ซึ่งสามารถส่งข้อมูลด้วยความเร็วสูงถึง 2,880 Gb/s จากวงโคจรค้างฟ้า และจะเป็นส่วนหนึ่งของโครงการระยะเวลา 5 ปีเพื่อทดสอบระบบการสื่อสารยุคหน้า

ทุกวันนี้ เป็นไปไม่ได้เลยที่จะจินตนาการถึงชีวิตของเราโดยปราศจากคอมพิวเตอร์และเครือข่ายที่มีพื้นฐานอยู่บนสิ่งเหล่านี้ มนุษยชาติอยู่บนธรณีประตูของโลกใหม่ที่พื้นที่ข้อมูลเดียวจะถูกสร้างขึ้น ในโลกนี้ การสื่อสารจะไม่ถูกขัดขวางด้วยขอบเขตทางกายภาพ เวลา หรือระยะทางอีกต่อไป

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

แน่นอนว่าทุกคนรู้จักโซลูชันไร้สายโดยใช้อุปกรณ์วิทยุต่างๆ (โมเด็มวิทยุ สายรีเลย์วิทยุช่องเล็ก เครื่องส่งสัญญาณดิจิตอลไมโครเวฟ) แต่จำนวนความยากไม่ลดลง คลื่นอากาศมีความอิ่มตัวมากเกินไปและการได้รับอนุญาตให้ใช้อุปกรณ์วิทยุเป็นเรื่องยากมากและบางครั้งก็เป็นไปไม่ได้ด้วยซ้ำ และปริมาณงานของอุปกรณ์นี้ขึ้นอยู่กับต้นทุนอย่างมาก

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

การสื่อสารทำงานอย่างไร?

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

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

ครอบครัว รุ่น และคุณลักษณะของพวกเขา

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

ตารางที่ 1.

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

ตารางที่ 2.

ข้อได้เปรียบที่ไม่ต้องสงสัยของอุปกรณ์สื่อสารด้วยเลเซอร์คือความเข้ากันได้กับอุปกรณ์โทรคมนาคมส่วนใหญ่เพื่อวัตถุประสงค์ต่างๆ (ฮับ เราเตอร์ รีพีตเตอร์ บริดจ์ มัลติเพล็กเซอร์ และ PBX)

การติดตั้งระบบเลเซอร์

ขั้นตอนสำคัญในการสร้างระบบคือการติดตั้ง การเปิดสวิตช์จริงใช้เวลาเพียงเล็กน้อยเมื่อเทียบกับการติดตั้งและการกำหนดค่าอุปกรณ์เลเซอร์ ซึ่งจะใช้เวลาหลายชั่วโมงหากดำเนินการโดยผู้เชี่ยวชาญที่ผ่านการฝึกอบรมและมีอุปกรณ์ครบครัน ในขณะเดียวกันคุณภาพการทำงานของระบบจะขึ้นอยู่กับคุณภาพของการปฏิบัติงานเหล่านี้ด้วย ดังนั้น ก่อนที่จะนำเสนอตัวเลือกการรวมทั่วไป เราอยากจะให้ความสำคัญกับปัญหาเหล่านี้เสียก่อน

เมื่อวางกลางแจ้ง สามารถติดตั้งตัวรับส่งสัญญาณบนหลังคาหรือพื้นผิวผนังได้ เลเซอร์ถูกติดตั้งบนส่วนรองรับที่มีความแข็งเป็นพิเศษ ซึ่งมักจะเป็นโลหะ ซึ่งติดอยู่กับผนังของอาคาร ส่วนรองรับยังให้ความสามารถในการปรับมุมเอียงและมุมราบของลำแสง

ในกรณีนี้ เพื่อความสะดวกในการติดตั้งและบำรุงรักษาระบบ การเชื่อมต่อจะทำผ่านกล่องกระจาย (RK) โดยทั่วไปสายเชื่อมต่อจะเป็นไฟเบอร์ออปติกสำหรับวงจรส่งข้อมูล และสายทองแดงสำหรับวงจรไฟฟ้าและวงจรควบคุม หากอุปกรณ์ไม่มีอินเทอร์เฟซข้อมูลแบบออปติคัล ก็สามารถใช้รุ่นที่มีอินเทอร์เฟซทางไฟฟ้าหรือโมเด็มแบบออปติคัลภายนอกได้

หน่วยจ่ายไฟ (PSU) ของตัวรับส่งสัญญาณจะถูกติดตั้งในอาคารเสมอ และสามารถติดตั้งบนผนังหรือในชั้นวางที่ใช้สำหรับอุปกรณ์ LAN หรือระบบสายเคเบิลที่มีโครงสร้าง สามารถติดตั้งเครื่องตรวจสอบสภาพในบริเวณใกล้เคียงได้ ซึ่งทำหน้าที่ตรวจสอบการทำงานของตัวรับส่งสัญญาณตระกูล OB2000 และ OB4000 จากระยะไกล การใช้งานช่วยให้สามารถวินิจฉัยช่องเลเซอร์ การระบุขนาดของสัญญาณ รวมถึงการวนซ้ำสัญญาณเพื่อตรวจสอบ

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

เพื่อให้แน่ใจว่าการสื่อสารมีคุณภาพสูง จำเป็นต้องคำนึงถึงข้อกำหนดพื้นฐานบางประการด้วย

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

ตัวเลือกตัวรับส่งสัญญาณที่ถูกต้องรับประกันการทำงานที่มั่นคงของช่องสัญญาณในทุกสภาพอากาศในรัสเซีย ตัวอย่างเช่น เส้นผ่านศูนย์กลางลำแสงที่ใหญ่ขึ้นจะช่วยลดโอกาสที่จะเกิดความเสียหายจากการตกตะกอน

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

เมื่อติดตั้งเลเซอร์ แนะนำให้หลีกเลี่ยงตัวรับส่งสัญญาณเลเซอร์ในทิศทางตะวันออก-ตะวันตก เนื่องจากรังสีดวงอาทิตย์สามารถปิดกั้นรังสีเลเซอร์ได้หลายวันต่อปี และการส่งผ่านจะเป็นไปไม่ได้ แม้ว่าจะมีตัวกรองแสงแบบพิเศษใน ผู้รับ เมื่อรู้ว่าดวงอาทิตย์เคลื่อนผ่านท้องฟ้าในพื้นที่เฉพาะอย่างไร คุณจะสามารถแก้ไขปัญหานี้ได้อย่างง่ายดาย

การสั่นสะเทือนอาจทำให้ตัวรับส่งสัญญาณเลเซอร์เลื่อนได้ เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหานี้ ไม่แนะนำให้ติดตั้งระบบเลเซอร์ใกล้กับมอเตอร์ คอมเพรสเซอร์ ฯลฯ

ภาพที่ 1.
การวางตำแหน่งและการเชื่อมต่อตัวรับส่งสัญญาณเลเซอร์

วิธีการรวมทั่วไปหลายวิธี

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

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

รูปที่ 2.
การเชื่อมต่อส่วน Ethernet LAN ระยะไกลโดยใช้สายโคแอกเชียล

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

รูปที่ 3.
การเชื่อมต่อส่วน Ethernet LAN ระยะไกลโดยใช้คู่บิด

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

รูปที่ 4.
บูรณาการเครือข่ายคอมพิวเตอร์และโทรศัพท์

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

รูปที่ 5.
การรวมโครงข่ายโทรคมนาคมความเร็วสูง

ตัวอย่างที่ให้ไว้ไม่ได้ครอบคลุมการใช้งานอุปกรณ์เลเซอร์ที่เป็นไปได้ทั้งหมด

อันไหนทำกำไรได้มากกว่ากัน?

ลองกำหนดตำแหน่งของการสื่อสารด้วยเลเซอร์ระหว่างโซลูชันแบบมีสายและไร้สายอื่น ๆ โดยประเมินข้อดีและข้อเสียโดยสังเขป (ตารางที่ 3)

ตารางที่ 3.

เริ่มจากสายทองแดงธรรมดาที่รู้จักกันดี คุณลักษณะบางประการทำให้สามารถคำนวณพารามิเตอร์ของช่องทางการสื่อสารที่สร้างขึ้นได้เกือบแม่นยำ สำหรับช่องทางดังกล่าวไม่สำคัญว่าทิศทางการส่งสัญญาณจะเป็นอย่างไรและวัตถุอยู่ในแนวสายตาหรือไม่ไม่จำเป็นต้องคำนึงถึงอิทธิพลของการตกตะกอนและปัจจัยอื่น ๆ อีกมากมาย อย่างไรก็ตามคุณภาพและความเร็วในการส่งข้อมูลที่ได้รับจากสายเคเบิลนี้ยังไม่เป็นที่ต้องการมากนัก อัตราข้อผิดพลาดบิต (BER) อยู่ในลำดับ 1E-7 หรือสูงกว่า ซึ่งสูงกว่าอัตราความผิดพลาดของไฟเบอร์ออปติกหรือการสื่อสารไร้สายอย่างมาก สายทองแดงเป็นตัวเชื่อมการสื่อสารความเร็วต่ำ ดังนั้นก่อนที่จะติดตั้งสายเคเบิลใหม่ ควรพิจารณาว่าคุ้มค่าที่จะใช้หรือไม่ หากคุณมีสายเคเบิลอยู่แล้ว คุณควรพิจารณาวิธีเพิ่มความจุโดยใช้เทคโนโลยี HDSL อย่างไรก็ตามควรคำนึงว่าอาจไม่ได้คุณภาพการสื่อสารที่ต้องการเนื่องจากสภาพสายเคเบิลที่ไม่น่าพอใจ

สายไฟเบอร์ออปติกมีข้อได้เปรียบเหนือสายทองแดงอย่างมาก ปริมาณงานและคุณภาพการส่งผ่านสูง (BER)

ปัจจุบันการสื่อสารทางวิทยุมีการใช้กันอย่างแพร่หลาย โดยเฉพาะสายรีเลย์วิทยุและโมเด็มวิทยุ พวกเขายังมีข้อดีและข้อเสียของตัวเอง เทคโนโลยีวิทยุที่มีอยู่จะช่วยให้คุณได้รับคุณภาพที่สูงขึ้น (BER) เมื่อสร้างช่องทางการรับส่งข้อมูล

การสื่อสารด้วยเลเซอร์ - อย่างรวดเร็วและมีประสิทธิภาพ แก้ปัญหาการสื่อสารระยะสั้นระหว่างอาคารสองหลังที่อยู่ห่างออกไปไม่เกิน 1,200 ม. และมองเห็นได้โดยตรงอย่างรวดเร็วและมีประสิทธิภาพ หากไม่เป็นไปตามเงื่อนไขเหล่านี้ การสื่อสารด้วยเลเซอร์ก็เป็นไปไม่ได้ ข้อดีที่ไม่ต้องสงสัยคือ:

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

เนื่องจากตัวรับส่งสัญญาณเลเซอร์มีกำลังรังสีต่ำ จึงไม่ก่อให้เกิดอันตรายต่อสุขภาพ ควรสังเกตว่าแม้ว่าลำแสงจะปลอดภัย แต่นกก็มองเห็นและพยายามหลีกเลี่ยงซึ่งจะช่วยลดโอกาสที่จะเกิดความล้มเหลวได้อย่างมาก หากข้อมูลที่ส่งถูกส่งไปยังและจากตัวรับส่งสัญญาณเลเซอร์ผ่านสายเคเบิลไฟเบอร์ออปติกมัลติโหมดมาตรฐาน การรับส่งข้อมูลจะรับประกันโดยไม่มีคลื่นวิทยุและรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า สิ่งนี้ไม่เพียงแต่ทำให้แน่ใจได้ว่าจะไม่มีผลกระทบต่ออุปกรณ์ที่ทำงานในบริเวณใกล้เคียง แต่ยังทำให้การเข้าถึงข้อมูลโดยไม่ได้รับอนุญาตเป็นไปไม่ได้อีกด้วย (สามารถรับได้โดยการเข้าใกล้ตัวรับส่งสัญญาณโดยตรงเท่านั้น)