Влияние атмосферы на АОЛС

Рассмотрим влияние атмосферы на качество беспроводной инфракрасной связи.

Распространение лазерного излучения в атмосфере сопровождается целым рядом явлений линейного и нелинейного взаимодействия света со средой.

По качественным признакам указанные явления можно разделить на три основные группы:

.поглощение (непосредственное взаимодействием луча фотонов с молекулами атмосферы)

.рассеяние на аэрозолях (пыль, дождь, снег, туман)

. флуктуации излучения на турбулентностях атмосферы

ПОГЛОЩЕНИЕ

Поглощение светового потока видимого и инфракрасного диапазонов определяется, прежде всего, молекулярным поглощением, крайне неравномерным по частоте. Оно максимально на резонансных частотах молекул воздуха, воды, углекислого газа, озона и других компонент атмосферы.

Если лазерное излучение попадает в центр сильной линии спектра, то оно поглощается атмосферой на 100% даже на небольшом расстоянии. Поэтому для АЛС следует брать лазеры с излучением, находящимся на участках спектра атмосферы, занятых широкими окнами прозрачности (участками, где поглощение незначительно).

РАССЕЯНИЕ

Атмосфера представляет собой механическую смесь из газов, паров, капель жидкости и твердых частиц. В ней всегда в переменном количестве присутствуют пыль, дым, кристаллики льда. Поэтому атмосфера является аэрозолем, состав которого непрерывно изменяется из-за перемешивания. Говоря об аэрозольном рассеянии в общем, имеют в виду аэрозольное ослабление, обусловленное не только рассеянием, но и поглощением излучения частицами аэрозоля. Все типы атмосферных аэрозолей можно объединить в следующие основные классы: облака, туманы, дымки, морозь и осадки - дождь или снег

Ослабление излучения в диапазоне 0,85 мкм в зависимости от погодных условий.

ТУРБУЛЕНТНОСТЬ

На распространение лазерного луча сильное влияние оказывает также турбулентность атмосферы, то есть случайные пространственно-временные изменения показателя преломления, вызванные перемещением воздуха, флуктуациями его температуры и плотности. Турбулентность атмосферы приводит к искажениям волнового фронта и, следовательно, к колебаниям и уширению лазерного пучка и перераспределению энергии в его поперечном сечении. При этом иногда возникают замирания сигнала и связь становится неустойчивой.

В мире не существует аппаратуры FSO, которая может обеспечить в условиях России связь с надежностью выше 99,9 % на расстоянии 1 км. Всегда имеется ненулевая вероятность ухудшения погодных условий, когда связь прервется при любой дистанции.

В связи с этим при выборе аппаратуры атмосферной связи потребителям и производителям необходимо обязательно учитывать статистику погодных условий в конкретной местности, оценку допустимого уровня надежности связи и, соответственно, выбор длины трассы.

Считается, что в России для сетей Интернет допустима надежность связи FSO систем в 99,7 % из-за погодных условий. Реально это может приводить к потере связи 1-2 раза в осенне-весенний период не более чем на 1-2 часа в течение одних суток. В течение года это время суммарно составит не более, чем 24 часа. При этом самое неблагоприятное время приходится на 4-6 часов утра.

Технология FSO не стоит на месте. Производители учитывают ее ограниченные возможности и разрабатывают комбинированные решения. Технология Hybrid FSO/Radio (HFR) преодолевает ограничения из-за чувствительности технологии FSO к туманам и нестабильности работы радиооборудования в условиях сильного дождя на миллиметровых волнах, сочетая в себе функциональность и достоинства обеих технологий. Накладывая серьезные ограничения на работоспособность систем беспроводной связи в диапазоне 25-60 ГГц, сильный дождь практически не сказывается на функциональности оборудования FSO. И наоборот, туманы не препятствуют осуществлению связи на радиоволнах этой длины. Поскольку оба природных явления одновременно практически не встречаются, технологии взаимно дополняют друг друга, а гибридные системы HFR представляют собой надежное решение для последней мили. Такое решение, например, предлагает компания AirFiber.

Лучшие статьи по информатике

Светодиодная гирлянда на микроконтроллере ATiny2313
Развитие микроэлектроники и широкое её применение в промышленном производстве, в устройствах и системах управления самыми разнообразными объектами и процесс ...

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

Расчёт электронно-дырочного перехода
Полупроводниковый диод, двухэлектродный электронный прибор на основе полупроводникового (ПП) кристалла. Понятие "Полупроводниковый диод" объединяе ...