Принцип работы АОЛС

В основе беспроводных оптических систем лежат технологии организации высокоскоростных каналов связи посредством инфракрасного излучения, делают возможной передачу данных (текстовые, звуковые, графические данные) между объектами через атмосферное пространство, предоставляя оптическое соединение без использования стекловолокна.

Простейшая и наиболее часто встречающаяся архитектура, на базе которой создаются все прочие топологии, - «точка-точка», когда канал связи обслуживают два трансивера: передающее и принимающее устройства, направленные друг на друга. В состав системы входят модулятор излучателя и демодулятор приемника, а также оптические системы (объективы) и интерфейсные модули на передающей и принимающей стороне (блоки сопряжения, обрабатывающие сигналы от различных сетевых и телекоммуникационных устройств). В качестве излучателей производители используют либо инфракрасные светодиоды, либо полупроводниковые лазеры - именно они определяют тип и мощность системы. Фотоприемники изготавливаются на основе кремниевых фотодиодов (PIN) или лавинных фотодиодов (APD). Модулированные импульсы от источников инфракрасных волн передаются через атмосферу примерно так же, как сигнал по кабелю от применяемых в волоконно-оптических системах лазеров. Излучение полупроводникового лазера поступает на передающий объектив, а на принимающей стороне нерассеянная часть энергии лазерного луча через объектив попадает на фотоприемник, где оптические импульсы преобразуются в электрический информационный сигнал. Системы FSO - двунаправленные, они способны одновременно как принимать, так и передавать сигнал.

Длина волны в большинстве реализованных систем варьируется в пределах 700-950 нм или 1550 нм, в зависимости от применяемого лазерного диода.

Ключевой принцип АОЛС основан на компромиссе: чем большую продолжительность простоев вследствие неблагоприятных погодных условий (туманов) допускает заказчик, тем протяженнее будет канал связи.

Системы FSO характеризуются четырьмя основными параметрами: суммарной мощностью излучателей, чувствительностью фотоприемника, а также диаметром передающего луча и диаметром аппаратуры принимающего объектива. Мощность излучателей может быть повышена за счет применения эрбиевых волоконных усилителей либо увеличения количества некогерентных полупроводниковых лазеров. Высокой чувствительности приемников добиваются за счет использования небольших низкоемкостных фотодетекторов или лавинных детекторов APD со встроенными механизмами усиления сигнала, в результате чего энергетический запас линии у таких систем на 5-10 дБ выше, чем в случае кремниевых фотодиодов. Лавинные детекторы APD отличаются более высоким уровнем чувствительности - примерно в четыре раза выше по сравнению с детекторами PIN - и более высокой стоимостью. Что касается диаметра светового луча, то этот параметр приходится учитывать в связи с таким явлением, как колебания зданий, из-за чего ориентация приемного и передающего устройств может оказаться рассогласованной. Проблема решается путем расширения в передающем объективе пятна исходящего луча, однако такая система менее эффективна из-за рассеивания мощности. Большинство производителей поставляют оборудование, у которого телесный угол луча составляет 3-6 миллирадиан, или от 3 до 6 м на каждый километр дальности, - этого вполне достаточно для компенсации любых колебаний здания. Некоторые производители оснащают свои продукты системами автотрекинга (что сказывается на их цене), чтобы не приходилось периодически проводить выравнивание приемного и передающего устройств, при этом передающий луч может оставаться достаточно тонким. Размер объектива приемника увеличивают для снижения помех из-за «мерцания» сигнала вследствие сцинтилляций - атмосферного явления, при котором возникающие из-за разности температур восходящие турбулентные потоки воздуха ведут к образованию зон с неоднородной плотностью. При прохождении лазерного луча через такие зоны коэффициент его отражения меняется, а вследствие этого и интенсивность луча, попадающего на приемник. Сигнал принимает форму всплесков и провалов, т. е. «мерцает». Один из способов противостоять нежелательному эффекту состоит в расширении апертуры приемника, при другом подходе рекомендуется увеличить количество передающих оптических модулей, у которых траектории лучей немного отличаются друг от друга. Ряд производителей для борьбы с подобным явлением предлагают сложные и более дорогие системы активного оптического наведения.

Лучшие статьи по информатике

Устройство преобразования аналоговых сигналов
Преобразование информации к виду, удобному для использования в различных устройствах, является важной задачей в системах управления. Долгое время предпочтен ...

Расчет цифровой радиорелейной линии связи
Линии радиорелейной связи - современный и перспективный для дальнейшего развития, способ передачи информации на большие расстояния. Применение радиорелейных ...

Проект цифрового печатного узла, выполняющего функцию стабилизации напряжения
Производство цифровых устройств электронной аппаратуры в настоящее время находит все более широкое применение во многих областях народного хозяйства и в зна ...