пользователей: 30398
предметов: 12406
вопросов: 234839
Конспект-online
РЕГИСТРАЦИЯ ЭКСКУРСИЯ

Атмосферные оптические линии.

Приемо-передающие модули устанавливаются в пределах прямой видимости на противоположных концах трассы на крышах, стенах зданий или на специальных опорах и мачтах на высоте не менее 2,5 м над землей. Максимально допустимая угловая нестабильность места установки должна быть не более 1 угловой мин., а погрешность установки направления связи не более 30 угловых сек.Технология FSO - это способ беспроводной передачи информации в коротковолновой части электромагнитного спектра. В ее основе лежит принцип передачи цифрового сигнала через атмосферу (или космическое пространство) путем модуляции излучения в нелицензируемом диапазоне длин волн (инфракрасном или видимом) и его последующим детектированием оптическим фотоприемным устройством. Импульс светового излучения при прохождении в атмосфере практически не испытывает дисперсионных искажений фронтов, характерных для любых оптических волокон. Это принципиально позволяет передавать поток данных со скоростями до террабит в секунду.К основным преимуществам такого способа передачи информации можно отнести: высокие скорости передачи (которые невозможно достичь при использовании любых других беспроводных технологий), простота инсталляции, отсутствие необходимости платить за использование частотного диапазона, использование нелицензируемого диапазона длин волн, абсолютная электромагнитная совместимость, конфиденциальность передачи информации, низкие затраты на установку и эксплуатацию, высокая степень защиты инвестиций. Современное состояние FSO технологии позволяет создавать надежные каналы связи на расстояниях от 100 до 1500-2000 м в условиях атмосферы и до 100 000 км в открытом космосе, например для связи между спутниками. Являясь альтернативным решением по отношению к оптоволокну, FSO технология позволяет сверхоперативно сформировать канал связи (мобильные системы с автонаведением обеспечивают установление связи за 10-15 минут) при значительно меньших затратах. В настоящее время технология обеспечивает передачу цифровых потоков до 4 Гбит/с.

Аэрозольное ослабление:

Наиболее часто встречающиеся в атмосфере аэрозоли представляют собой капли воды в жидком и твердом состояниях, объединяемые общим понятием-гидрометеоры (дождь. туман, снег и т.п.).Ослабление энергии волны видимого и Икдиапазонов объясняется тем, что волна наводит вкаплях токи смещения. Кроме того токи смещения являются источниками вторичного и рассеяиного излучения, что также создает эффект ослабления в направлении распространения волны, причем в видимом диапазоне основные потери энергии создаются за счет явления рассеяния.Аэрозоли-это нормальная составляющая атмосферы; у поверхности Земли ее содержание меняется от нескольких мкг/м3 в очень чистом воздухе. до величины более 100 мкг/3 в загрязненнойатмосфере. К аэрозолям в атмосфере относятся переносимые ветром частицы пыли и морской соли, продукты сгорания (сажа, пепел), конденсированные органические остатки и вещества, образующиеся в результате химических реакций в атиюсфере, включая такие соединения, как сульфаты,нитраты. Макрочастицы в своем большинстве удаляются из атмосферы вследствии гравитации, конденсации на частицах с последующим выпадением с дождем, атакже за счет захвата выпадающими осадками.Коэффициенты аэрозольного рассеяния очень сильно зависят от размеров, химического соста-ва и концентрации частиц аэрозоля, которые подвержены болыцой изменчивости во времени ипространстве.

Учет всех линий поглощения молекул в атмосфере весьма сложная задача. Учесть молекулярное поглощение можно двумя путями: составить физическую модель атмосферы и снять экспериментальные данные и экстраполировать их.

При расчете оптических атмосферных линий связи выбирается так называемое “окно” прозрачности атмосферы. в котором будет работать оптико-электронный прибор. В случае использования вкачестве передающих элементов лазеров, необходимо с большой точностью знать спектр излучения лазера, спектр поглощения атмосферы на выбранном участке и закон изменения спектра излучениялазера от воздействия внешних возмущений (изменение давления. нагрев рабочего тела).

Принято считать, что качество беспроводного соединения, обеспечиваемого АОЛС,определяется, главным образом, только одним параметром - величиной перекрываемого затухания,вносимого природными аэрозолями (туман. снег. дождь) на заданном расстоянии, обычно 1 км. Однако, вредное влияние гидрометеоров и других факторов среды эксплуатации: отнюдь не исчерпывается явлением ослабления оптического сигнала в атмосферном канале. Накопленный опыт эксплуатации: оборудованная в самых разнообразных климатических зонах доказал, что совокупное влияние этих факторов, без принятия специальных мер, оказывают значительно большее, по сравнению с затуханием сигнала, влияние на надежность работы FSO-оборудования.

Световая волна, распространяющаяся в земной атмосфере, кроме энергетических потерь, испыты-вает флуктуации амплитуды и фазы, обязанные своим происхождением случайному пространственно-временному распределению показателя преломления воздуха. Последнее обусловлено турбулентными движениями в атмосфере, влекущими за собой случайное изменение температуры и связанногос ней показателя преломления.

Наличие флуктуации приводит к тому, что в плоскости приемной антенны образуется хаотичная и нестационарная совокупность ярких и темных пятен. Если уровень мощности сигнала на приемной антенне при попадании на нее темного пятна оказывается меньше допустимого, связь прерывается: в линиях Ethernet происходит значительное снижение скорости связи, а в плезиохронных и синхронных сетях это означает отсутствие канала. Для борьбы с флуктуациями применяется некогерентное сложение излучения нескольких лазеров и усреднение приемной антенной: при достаточной площади антенны в апертуру попадает большое количество ярких и темных пятен и уровень мощности усредняется.                                     Отметим, что наличие в системе нескольких передатчиков еще не означает, что на дальнем конце линии связи происходит усреднение и снижается влияние флуктуации. Влияние флуктуации зависит от конструктивных особенностей оборудования, распределения температур, скорости ветра и других факторов, поэтому скажем лишь, что почти во всех существующих системах на рекомендованных дистанциях воздействие этого эффекта минимизировано. Влияние линий резонансного молекулярного поглощения, вызванных наличием примесей газов, паров воды, в современной аппаратуре можно не учитывать, поскольку эти линии общеизвестны специалистам и применяются передатчики, работающие в так называемых "окнах прозрачности", где нет сколько-нибудь заметных линий поглощения. В АОЛС излучение из передающих антенн выходит с некоторой угловой расходимостью, поэтому в плоскости приемных антенн, удаленных на длину линии связи, пятно излучения имеет размер, как правило, значительно превышающий размер приемной антенны. Часть энергии, которая не попадает на приемную антенну и теряется, называется геометрической потерей. Наличие таких потерь приводит к уменьшению мощности сигнала на приемнике (на 15-40 дБ) и увеличению зависимости работоспособности линии от погодных условий. Ослабление сигнала вследствие рассеяния излучения в тумане остается основным фактором ограничения дальности работы АОЛС. Надежность оптических линий связи напрямую зависит от энергетических характеристик оборудования. В тех случаях, когда прокладка (подвеска) кабелей в сетях доступа затруднена или невозможна, особенно в короткие сроки, может быть использован вариант беспроводного доступа атмосферной лазерной линией. Рассмотрим особенности и характеристики таких линий.                    Основная трудность использования оптического диапазона для связи в наземных линиях это нестабильность атмосферной прозрачности из-за меняющихся метеорологических условий и загрязнений пылью, газами, парами.                       Важную роль в атмосферных лазерных линиях играют факторы апертур излучения и приема, механической стабильности передатчика и приемника и другие. Отлаженные приемники и передатчики лазерной линии при правильном выборе частоты оптической несущей позволяют передавать информацию на скорости до 155 Мбит/с на расстояние до 10 км.Поглощение оптического излучения в атмосфере вызвано главным образом водяными парами и углекислым газом. Кроме того, имеющее место рассеяние в атмосфере вызывается каплями воды и частицами пыли.          Существуют и другие причины, затрудняющие передачу оптических сигналов в атмосфере: изменение траектории лучей (рефракция) и замирания, которые могут быть вызваны многолучевостью распространения (особенно во время дождя).                    Результаты исследований атмосферы на прозрачность в видимом и инфракрасном диапазонах показывают, что окна прозрачности имеют место в видимой области спектра 0,4 - 0,8 мкм и в областях: 1,5 ... 1,8; 2 ... 2,5; 3 ... 4 и 8 ... 14 мкм.                  В пределах этих окон возможна благоприятная передача оптических сигналов, например телевизионных.

В качестве источников излучения в АОЛС применяются лазеры или светодиоды. Полупроводниковый лазер, или лазерный диод, - тот же светодиод, только грани кристалла которого тщательно o6pa6oтаны и являются резонатором. Такое преимущество светодиодных систем, как отсутствие влияния флуктуации, сегодня практически осталось в прошлом. Недостатком светодиодных систем по сравнению с лазерными являются гораздо большие геометрические потери (до 40 дБ!) и, следовательно, большая зависимость от погодных условий. Поэтому во всем мире производители рекомендуют светодиодные системы к использованию на дистанциях не более 400-500 м. 


12.01.2016; 05:33
хиты: 54
рейтинг:0
для добавления комментариев необходимо авторизироваться.
  Copyright © 2013-2024. All Rights Reserved. помощь