Главная » Использование атмосферной оптической линии связи FSO в сетях передачи данных
Статьи

Использование атмосферной оптической линии связи FSO в сетях передачи данных

Установка широкополосных линий связи между коммерческими, муниципальными и жилыми зданиями может быть очень необходимой с одной стороны, но проблемной с другой. Есть несколько способов подключения и объединения в единую сеть локальных вычислительных сетей (ЛВС), расположенных в разных зданиях. В том числе можно использовать волоконно-оптический кабель, арендовать «темное» оптоволокно, воспользоваться услугами оператора связи и установить беспроводные системы. Дороги, улицы, автомобильные стоянки, водные преграды, железнодорожные линии, системы и блоки кабельной канализации часто создают серьезные препятствия для прокладки проводных магистральных линий между зданиями. Да и надо учитывать то, что прокладка кабелей по улице может обойтись заказчику довольно дорого. Широкополосные арендованные линии, несмотря на простоту реализации, также являются дорогостоящим вариантом.

     Беспроводные системы приобрели широкую популярность из-за простоты реализации и надежности, которая не уступает по надежности решению на основе проводных сетей. В отличие от проводных и арендованных линий связи, беспроводную систему можно быстро развернуть и устанавить в случае необходимости. Не существует технологии или решения, которое было бы в равной степени пригодно во всех ситуациях, и каждое средство связи имеет как преимущества так и недостатки. Эта статья посвящена атмосферной оптической линии связи (Free Space Optics, FSO), технологии двунаправленной передачи данных, основанной на излучении и приеме пучка световых лучей. Эта технология является привлекательной, надежной и по приемлемой цене. В статьей также приводится сравнение оптических беспроводных систем: атмосферной оптической линии связи и более широко известной радиочастотной.

Что такое система FSO?

В системах FSO для широкополосной передачи данных, голоса и видео от одной точки доступа к другой применяют лазерный луч, распространяемый в зоне прямой видимости по воздуху. Эту технологию можно считать беспроводным эквивалентом проводной оптической связи, осуществляемой по оптическому волокну. Модули FSO подключаются к локальной вычислительной сети с помощью медных или волоконно-оптических кабельных линий, которые отвечают требованиям стандартов TIA и EIA. Любое приложение, данные которого можно передавать через Интернет, а именно речь, данные и видео, может использовать систему FSO.

      Системы FSO предлагаются в двух модификациях, в каждой из которых окно передачи имеет разный диапазон длин волн: одно окно работает в диапазоне 780-850 нм, а другое использует длины волн 1520—1600 нм. Системы FSO с длиной волны 780-850 нм надежны, экономически целесообразны и пригодны для большинства приложений, в том числе для сетей 1 Gb/s Ethernet. Системы атмосферной оптической линии связи с длиной волны 1520—1600 нм подходят для передачи данных с более высокой мощностью и на большие расстояния.

      Есть много статей о влиянии атмосферных явлений на беспроводные средства связи и в том числе о влиянии тумана на рабочие параметры систем FSO. Отметим, что там, где расстояние между точками доступа меньше 500 м (типичная длина линии связи между зданиями), нет никаких видимых различий между этими двумя технологиями, независимо от оптической плотности воздуха. Однако надо помнить то, что системы, работающие на длинах волн 1520—1600 нм могут стоить в несколько раз больше, чем системы с длинами волн от 780 до 850 нм.

Оценка эксплуатационных параметров систем беспроводной связи

При оценке любой системы беспроводной связи необходимо учитывать: пропускную способность и скорость передачи системы, надежность, безопасность и стоимость ввода в эксплуатацию. Сочетание этих факторов позволит подобрать систему, которая будет наилучшим образом будет подходить для решения задачи.

Полоса пропускания и скорость передачи данных

Стандартные системы FSO имеют скорость передачи данных от 6 Мб/с до 1.25 Гб/с. На реальном объекте в большинстве систем скорость передачи ограничивается пропускной способностью локальной сети, которую она может поддерживать. Пропускная способность линии FSO не определяется частотой передачи сигнала, а зависит от способности отправлять и принимать оптический сигнал с максимально возможной скоростью. Если передается и принимается достаточная мощность пучка света в системе FSO, то скорость передачи данных остается высокой.

       Давайте сравним систему FSO с волоконно-оптической линией связи. В волоконно-оптической сети скорость передачи данных не уменьшается из-за ослабления сигнала, а данные либо не передаются вообще, либо передаются с большим количеством ошибок. Если уровень вносимых потерь (затухания) в волоконно-оптической линии связи будет слишком высоким, передача данных будет невозможна. Наоборот, беспроводная система FSO реагирует на ослабление мощности принимаемого сигнала уменьшением скорости передачи данных. Канал на оборудовании FSO, который в ясную погоду работает со скоростью 24 Мб/с, будет передавать данные во время непогоды со скоростью 18 Mб/с, 12 Mб/с или 6 Mб/с.

Надежность

Качество работы и само функционирование систем беспроводной связи зависят от погодных условий и экологических факторов. Системы FSO труднее незаметно взломать, чем радиочастотные системы, и в них можно встраивать контроль за попыткой взлома.

Влияние погоды

При передаче света атмосферные факторы могут вызывать рассеивание и ослабление лазерного луча, передваемого между двумя устройствами, и приводить к потере сигнала или, в худшем случае, к ошибкам передачи. Самым сильным атмосферным фактором, который влияет на передачу данных системы FSO, является туман. Поскольку туман является непостоянным природным явлением, возможность работы системы оценивают с помощью предельного расстояния (видимость), на котором система может работать в ясную погоду. В условиях тумана, расстояние, на которое передаются инфракрасные лучи, приблизительно в два раза меньше. Поэтому при плохих погодных условиях видимость уменьшается почти в два раза. Если система FSO установлена с учетом того, что видимость упадет во время тумана в два раза, то система будет поддерживать связь и во время непогоды. Дождь, снег и загрязняющие вещества могут также влиять на затухание сигнала, но обычно они имеют намного меньшее влияние, чем туман. Кстати, в дождливую погоду системы FSO работают лучше, чем радиочастотные системы. Эффективным средством противодействия погодным условиям является использование сфокусированного пучка в сочетании с функцией автоматического выравнивания.

Корректировка пучка света

Корректировка пучка является важным фактором производительности системы FSO. Даже при надлежащей установке, приемник FSO очень восприимчив к перемещению или смещению пучка света. Смещение могут вызывать такие обычные погодные явления как ветер, но оно может также быть связано с изменением температуры. Для корректировки пучка света в системах FSO применяют два основных способа:

  • узкий, сфокусированный пучок света с автоматической корректировкой смещения
  • широкий пучок света без корректировки.

Системы с автоматической корректировкой в состоянии устранять смещение, до того как неделательное смещение приведет к нарушению передачи. Расстояние и скорость передачи являются главными факторами при определении необходимости автоматической корректировки. Короткие, до 200 метров, линии со скоростью передачи 10 Мб/с менее уязвимы, чем 500 метровые линии со скоростью передачи 1.25 Гб/с. Широкий пучок увеличивает зону приема. Однако серьезным недостатком является то, что более широкий пучок в большей степени подвержен затуханию и поэтому более восприимчив к погодным условиям.

Влияние преград в пределах прямой видимости

Преграды в пределах прямой видимости могут уменьшать скорость передачи данных. Однако опытный установщик может учитывать преграды для уменьшения потенциальной возможности прерываний передачи. Временные преграды, например птицы, обычно не являются причиной прерывания передачи. Если птица пересечет лазерный луч, мощность принятого сигнала уменьшится, но все-таки будет достаточной для передачи данных. Если большой объект полностью преградит путь лучу, передача данных будет временно прервана. Если в сети используются протокол TCP/IP, эта проблема будет решена с помощью повторной передачи пакета данных.

Безопасность

Безопасность имеет особое значение во всех системах беспроводной связи. Поскольку радиочастотные системы излучают сигналы во всех направлениях, то сигналы можно просто и легко перехватывать. Поэтому для повышения безопасности радиочастотных сетей обычно применяют кодирование и различные средства защиты передаваемой информации. Однонаправленный луч света атмосферной оптической линии связи перехватить трудно. Поскольку системы FSO обычно устанавливают на крышах, то нарушителю нужно преодолеть физическую преграду и попасть на крышу. Да еще нужно перехватить луч света и постараться при этом не прервать передачу данных. У многих производителей систем FSO простые модели точек доступа очень похожи на камеры слежения, что является сдерживающим фактором для потенциальных вредителей.

Экономическая целесообразность

В своих пределах система FSO является выгодной альтернативой проводным системам. Фактически, для решения одной и той же задачи системы FSO могут стоить в несколько раз меньше, чем прокладка волокон-оптических кабелей. Они могут быть достаточно быстро развернуты на объекте, в течение нескольких дней. Рытье траншей является не только дорогостоящим мероприятия, но и наносящим вред окружающей среде. В нескольких городах США собираются даже принять мораторий на прокладку волоконно-оптических кабелей в траншеях. Линии FSO обходятся дешевле и более выгодны, чем аренда линий связи у провайдера.

Сравнение FSO и радиочастотной системы

При условии, что система FSO имеет указанные выше способности в различных условиях, важно сравнить (ее) с системами беспроводной связи, основанными на радиосигналах. В таблице 1 показаны преимущества каждой системы.

ФАКТОР 

АТМОСФЕРНАЯ ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА 

РАДИОЧАСТОТНАЯ СИСТЕМА 

Полоса пропускания

10 Мб/с — 1.25 Гб/с

11Мб/с – 100 Мб/с

Скорость передачи

Определяется сетью

Определяется частотой

Погода

Лучше при дожде

Лучше при тумане

Препятствия
в прямой видимости

Не допустимы

Допустимы

Безопасность

Сигнал трудно перехватить

Сигнал легко перехватить

Стоимость систем

$15,000-$35,000 

$1,000-$50,000

Практика применения технологии FSO

Технологию FSO используют многие организации и компании, которым требуется оперативно развернуть надежные, недорогие и безопасные широкополосные линий связи. Два недавних случая демонстрируют уникальное преимущество использования систем FSO в зданиях, которые имеют историческую ценность и являются памятниками архитектуры. В одном случае, потребовалось в недавно отреставрированном историческом здании срочно расширить Gigabit Ethernet сеть с помощью технологии FSO.

      В другом случае, не удавалось установить видеокамеры из-за невозможности прокладки кабеля. Препятствием для прокладки кабелей была охраняемая историческая достопримечательность. Только при помощи развертывания системы FSO удалось решить задачу.

     Такие физические препятствия как автотранспортные и железнодорожные магистрали, и даже другие здания в промышленной зоне являются основным фактором использования систем беспроводной связи. Один из системных интеграторов использовал систему FSO, когда потребовалось соединить два здания, которые были разделены четырехполосной дорогой.

      Как упоминалось ранее в статье, использование системы FSO для передачи данных между зданиями практически делает невозможным считывание и незаметный перехват сигнала. Это было определяющим фактором для одной крупной финансовой организации, которая стала использовать линии связи FSO в качестве средства обеспечения сетевого резервирования каналов.

    Управление рисками имеет критическое значение для больниц и оздоровительных центров, которые должны соблюдать федеральное законодательство, требующие от них сохранения конфиденциальности историй болезни пациентов. Вот почему один крупный провайдер установил систему FSO для создания безопасного сетевого соединения между своим медицинским центром и арендованными помещениями в здании, находящемся на расстоянии приблизительно в 300 метрах от медицинского центра. В дополнение к требованиям по безопасности, линию связи необходимо было установить быстро и она должна была пересекать дорогу. Линия FSO отвечала всем этим требованиям, а ее высокие пропускные способности позволяли легко передавать большие файлы с рентгенографическими снимками.

     Важно признать, что нет технологии, которая была бы в равной степени пригодна во всех ситуациях, и что каждое средство связи имеет свои преимущества. Высокоэффективные беспроводные системы, основанные на использовании технологии FSO, являются реальной альтернативой, если сетевому разработчику необходимо учитывать воздействие обычных в данной местности погодных условий, протяженность линии беспроводной связи, требования к полосе пропускания и потенциальную возможность использования системы FSO в качестве вспомогательных резервных каналов связи. Возможность быстрого развертывания безлицензионной и безопасной беспроводной системы, которая имеет большую полосу попускания и не зависит от протокола передачи данных, обеспечивает использование и применение FSO при построении корпоративных сетей.

Система FSO CANOBEAM компании MOLEX

Корпорация MOLEX предлагает двухточечные системы беспроводной связи Canobeam типа FSO, которые имеют функцию автоматической корректировки светового пучка в реальном времени. Корпорация MOLEX заключила OEM-соглашение с компанией Canon, которое позволяет ей поставлять системы FSO в виде обычного приложения к своим структурированным кабельным системам (СКС).

     Система Canobeam способна передавать данные на расстояние до 2 км со скоростью от 25 Мб/с (мегабит в секунду) до 1.25 Гб/с (гигабит в секунду).

      Системы передачи FSO серии Canobeam, производимые компанией Canon, являются наилучшим вариантом широкополосной линии связи типа «последней мили». Самая лучшая модель серии Canobeam, система MFSO-130, обеспечивает передачу данных по сети Ethernet со скоростью 1.25 Гб/с на расстояние от 100 м до 1км. Другие модели из серии Canobeam MFSO-100, например MFSO-110, передают данные со скоростью от 25 до 156 Мб/с на расстояние от 20 до 500 метров. Canobeam MFSO-120 передает данные с такой же скоростью как MFSO-110 на расстояние от 100 м до 2 км.

     Система Canobeam также имею функцию автоматической коррекировки, которая стандартно входит во все три модели серии MFSO-100. Эта функция позволяет автоматически корректировать световой пучок системы FSO для обеспечения «мгновенной» компенсации колебаний, которые могут быть вызваны ветром, изменениями температуры, системами отопления вентиляции и кондиционирования воздуха в здании или другими внешними факторами. С помощью встроенной функции автоматической коррекировки система Canobeam выполняет непрерывную автоматическую коррекцию оси светового пучка, обеспечивая во всех случаях точную, постоянную и надежную двустороннюю передачу данных между двумя точками доступа. Canon является единственным производителем, который предлагает автоматическую корректировку в качестве стандартной функции и по таким ценам, которые делают такие устройства более выгодными, чем аналогичные системы, не имеющие встроенной функции корректировки луча.

     Если требуется широкополосная линия протяженностью больше 2 км или если нет прямой видимости, то можно создавать парные и ретрансляционные системы Canobeam. Функция 3R (восстановление формы сигнала, восстановление синхронизации, повторная генерация), встроенная в систему Canobeam MFSO-130, позволяет ретранслировать сигналы без потери мощности или качества.

     Приемопередатчики серии Canobeam MFSO-100 можно устанавливать снаружи здания. Все системы Canobeams серии MFSO-100 оборудованы стандартным модулем Management Board. Он позволяет контролировать состояние приемопередатчиков с помощью стандартных протоколов SNMP или Telnet. Дополнительно, можно сохранять на ПК с помощью протокола FTP журналы диагностики.

     Все атмосферные беспроводные оптические системы Molex, установленные сертифицированным инсталлятором FSO систем, обеспечены гарантией замены продукта сроком на 1 год. Установка решения Molex Premise Networks позволяет использовать глобальные ресурсы и знакомиться с пробными и новаторскими решениями, превышающими промышленные стандарты. Для получения дополнительных сведений об атмосферных беспроводных оптических системах обращайтесь в компанию Molex по телефону 6426455 или посетите вебсайт по адресу www.molexpn.com. Также Вы можете написать или задать свой вопрос к этой новости.

Взято с http://ockc.ru

28.04.2010



------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Облако тегов:

Постоянная бдительность – такова цена свободы. /Т. Джефферсон/