FSO (технология)

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Восьмилучевой лазерный приемопередатчик для атмосферной оптической связи. Скорость передачи — до 1 Гбит/с на расстоянии около 2 км. Большой диск в центре — приемник, малые диски слева и справа — передатчики, кружок сверху справа — окно оптического монокуляра для выставления двух блоков по общему лучу зрения

FSO (сокр. от англ. free-space optics — оптика свободного пространства, также англ. wireless optics, WO — беспроводная оптика; рус. атмосферная оптическая линия связи, сокр. АОЛС) — вид оптической связи, использующий электромагнитные волны оптического диапазона (как правило, инфракрасные), передаваемые через атмосферу. В английском языке термин также включает в себя передачу через вакуум или космическое пространство.

История[править | править вики-текст]

В 1880 году Белл запатентовал фототелефон, в котором солнечный луч, отражённый от зеркальца, модулировался голосом, передавался через атмосферное пространство и поступал на твёрдотельный детектор. Так родилась предтеча современных атмосферных оптических линий связи (АОЛС). Коэффициент готовности такой линии в среднем за год не мог быть более 50 %, так как после захода солнца связь обрывалась.

Принцип работы[править | править вики-текст]

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.

Лазерная связь двух объектов осуществляется только посредством соединения типа «точка-точка». Технология основывается на передаче данных модулированным излучением в инфракрасной части спектра через атмосферу. Передатчиком служит мощный полупроводниковый лазерный диод. Информация поступает в приемопередающий модуль, в котором кодируется различными помехоустойчивыми кодами, модулируются оптическим лазерным излучателем и фокусируется оптической системой передатчика в узкий коллимированный лазерный луч и передается в атмосферу.

На принимающей стороне оптическая система фокусирует оптический сигнал на высокочувствительный фотодиод (или лавинный фотодиод), который преобразует оптический пучок в электрический сигнал. При этом чем выше частота (до 1,5 ГГц), тем больше объём передаваемой информации. Далее сигнал демодулируется и преобразуется в сигналы выходного интерфейса.

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.

Применение[править | править вики-текст]

Беспроводная оптика рассматривается в качестве решения:

  • на участках последней мили в условиях городской застройки (для связи между многоэтажными домами, бизнес центрами и узловыми точками сети);
  • для организации связи от узлов связи оператора до базовых станций сетей сотовой связи при больших объемах передаваемого цифрового трафика (3G, LTE);
  • для связи объектов, когда прокладка кабеля невозможна (промзоны, горная местность, железная дорога) или стоимость этой прокладки велика;
  • в качестве временного канала связи, а также в случаях когда необходимо срочно организовать канал связи (горячий резерв);
  • когда требуется закрытый канал связи, не восприимчивый к радиопомехам и не создающий их (аэропорты, близость радиолокаторов, линий электропередач);
  • при необходимости уменьшения задержек[1] по сравнению с кабельными линиями.

В космической технике[править | править вики-текст]

В настоящее время осуществлена успешная передача оптического (лазерного) сигнала на расстояние нескольких сотен тысяч километров. В частности, рекордным достижением в этом смысле является прием лазерного сигнала с автоматической станции MESSENGER. Сигнал бортового лазерного излучателя (инфракрасный диодный неодимовый лазер) был успешно принят земным приемником на расстоянии 24 млн км.

Состояние рынка[править | править вики-текст]

Наиболее известны следующие производители FSO-систем: LightPointe Communications Inc. (США), fSona Communications Corp. (Канада), PAV Data Systems Ltd.(Великобритания), Optel GmbH (Германия), GeoDesy (Венгрия). География применения FSO не ограничивается технологически продвинутыми регионами и странами (Западная Европа, США, Канада, Япония), но включает и развивающиеся страны, например, Египет, Малайзия, Кувейт, Танзания.

Стоимость зарубежных гигабитных FSO-систем находится в диапазоне 10 0000—20 0000 долларов США.

На российском рынке присутствуют компании: «Оптические телесистемы» (системы с адаптивно изменяемой скоростью «Лантастика», Санкт-Петербург); «Мостком», (системы Artolink, Рязань); «Лазерные приборы» (системы ОСС, Екатеринбург).

Синергия беспроводных оптических и радио технологий[править | править вики-текст]

Наиболее перспективный направлением развития АОЛС является сочетание атмосферной связи с радиорелейной системой связи. За счет сочетания возможностей инфракрасных систем при работе в условиях сильного дождя и радиосистем в условиях сильных туманов позволяет создавать гигабитные беспроводные соединения точка-точка на дистанциях до 3 километров с операторской доступностью 99,999 %. При этом 97—99 % времени в году транспорт данных идет через АОЛС(FSO)-систему, устойчивую к радиопомехам и не создающую их, а в оставшиеся 1—3 % времени транспорт обеспечен миллиметровой радиосистемой. Помимо высокой доступности, такое сочетание позволяет строить систему с дублированием каналов.

Литература[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

  1. http://www2.nict.go.jp/wireless/spacelab/lasersatellitetech/icsos/icsos2012/pdf/1569585145.pdf Low latency data transmission using wireless and wired communications / Proc. International Conference on Space Optical Systems and Applications (ICSOS) 2012, 9-1, Ajaccio, Corsica, France, October 9-12 (2012) "In free space optic wireless (FSO) systems, signals can propagate with the speed c, so that the latency would be smaller than in optical fiber communication (OFC) systems"

Ссылки[править | править вики-текст]