Оптическая атмосферная система связи Granch SBAL-2/3

Компьютерная газета

Как выяснилось, тема оптической/лазерной связи имеет успех у значительной части наших читателей. Поскольку эти технологии еще не получили широкого распространения и находятся, условно говоря, в начальной стадии своего развития — различные разработчики уже выпустили первые линейки продуктов, но до стандартизации технологии каждому из них еще далеко, знакомиться с этой технологией нам будет проще, двигаясь "от частного к общему". То бишь, по мере появления новых опытных (и вполне коммерчески состоявшихся) образцов мы будем публиковать их описания на страницах газеты.
В прошлом номере мы познакомили вас с разработками американской компании Optical Access, а сегодня представляем систему подобного рода, созданную россиянами — компанией "Гранч".

Оптическая атмосферная система связи AtmosphericLink Granch SBAL-2/3 осуществляет передачу данных с помощью невидимого инфракрасного излучения непосредственно через атмосферу. SBAL-2/3 предназначена для передачи данных между IBM PC-совместимыми компьютерами, для объединения их в локальную сеть и подключения к глобальным сетям, а также для связи удаленных локальных сетей. 

Оптическая атмосферная система связи Granch SBAL-2/3 может быть рекомендована для применения в следующих условиях:

• Нет возможности установить соединение по физической выделенной линии.
• Сложности с прокладкой линии связи через улицы, железные дороги, ЛЭП, водные преграды и т.д.
• Возможно получение наибольшей скорости за счет оптимального расстояния между двумя объектами.

Область применения:

• создание основного и/или резервного канала связи,
• объединение локальных компьютерных сетей,
• телеметрические системы,
• системы безопасности.

Достоинства оптической атмосферной системы связи:

• снижение затрат, связанных с организацией и регистрацией канала,
• высокая степень скрытности передачи информации,
• отсутствие собственного радиоизлучения и невосприимчивость к посторонним излучениям,
• быстрая установка.
Максимальное расстояние между двумя разнесенными компьютерными сетями составляет 3 км (рекомендуемое для погодных условий средней полосы России — 1,5км). Передача осуществляется в дуплексном синхронном режиме со скоростью 2048 кбит/с. К приемо-передающей станции подводятся информационный кабель от компьютерной сети и питающее напряжение.
Каждая оптическая система состоит из двух станций, содержащих излучающий лазерный блок, приемный оптический блок и соответствующее электронное оборудование

Общее описание оптической части

В передающем блоке используется полупроводниковый Ga-Al-As лазер, инфракрасное излучение которого, модулированное передаваемым цифровым потоком, формируется внешней оптической системой в луч с очень малым углом расхождения. После его прохождения через атмосферу линзовая оптическая система противоположной станции фокусирует принятый луч на фотоприемник. Электронные схемы станции усиливают принятый фотоприемником сигнал и осуществляют синхронную регенерацию исходного цифрового потока. 
В оптическом приемо-передающем блоке используется линзовая система с большой апертурой для обеспечения приема и передачи информации в сложных погодных условиях. Оптическая линия связи хорошо защищена от несанкционированного доступа к передаваемым данным. Поскольку сигнал невидим и хорошо сфокусирован, попытка доступа к данным невозможна без нарушения связи, что немедленно обнаруживается пользователями.
Высококачественная оптическая система и электронное оборудование установлены в водонепроницаемом корпусе, благодаря этому неблагоприятные погодные условия не оказывают влияния на работоспособность системы связи. Каждый приемо-передающий блок оптической атмосферной системы связи устанавливается на универсальном юстировочном устройстве и комплектуется оптическим прицелом для визуальной настройки станций друг на друга.

Интерфейсная часть

В качестве интерфейсного устройства для оптического блока Granch SBAL-2/3 выступает сетевой адаптер SBNI14-AL, являющийся одной из модификаций нового семейства сетевых адаптеров, разрабатываемых фирмой "Гранч". 
Конструктивно адаптер представлен в двух вариантах: в виде PCI-платы расширения для IBM PC-совместимого компьютера (выполненной в базовой или роутерной модификациях) или в виде Ethernet-моста (отдельное устройство, имеющее выходы для подключения к Ethernet-сети и к линии связи с приемо-передающим блоком). Применение интерфейса SBNI14-AL дает еще одну особенность этой системе — соединение приемо-передающих станций с компьютерными сетями может осуществляться информационным кабелем длиной до 1000 метров.

Зависимость дальности  передачи от погодных условий

Из приведенного графика зависимости максимальной дистанции устойчивой связи от метеоусловий при ошибке передачи данных BER <10-9 и скорости 2000 кбит/с видно, что сильный снегопад и густой туман существенно сокращают максимальную дистанцию устойчивой связи. 
Как показывают наблюдения, и в сильный снегопад, и в густой туман на расстоянии 3 км связь сохраняется, но, поскольку относительное количество испорченных пакетов очень велико, скорость передачи данных существенно уменьшается.
Лазерная линия связи SBAL прошла опытную эксплуатацию зимой 1999-2000 г.г. в условиях Новосибирска на дистанции 2,8 км. Даже в самых тяжелых погодных условиях (метель, сильный снегопад) синхронизация приемных и передающих блоков не нарушалась, но с вероятностью 6% скорость передачи была менее 10% от максимальной скорости передачи, с вероятностью 10% скорость передачи лежала в пределах от 10% до 90% от максимальной скорости передачи.
Эти результаты хорошо согласуются с данными многолетних метеонаблюдений, полученных для европейской части Российской Федерации Главной Геофизической Обсерваторией им. А. И. Воейкова (вероятность рассеяния излучения более 35 дБ/км — 2,2%, вероятность рассеяния излучения от 17 дБ/км до 35 дБ/км — 3,8%).
Приведенные данные позволяют оценить вероятность доступности атмосферного канала связи на рекомендуемой нами дистанции 1,5 км в условиях г. Новосибирска (с большой точностью соответствующих условиям центральной полосы России): при максимальной скорости передачи она составляет 93-94%, а на скорости не ниже 50% от максимальной — не менее 97%.
Для сравнения можно отметить, что, например, германская фирма Telecom гарантирует вероятность доступности для стандартного проводного канала связи, равную 98%.

Параметры оптической атмосферной системы связи Granch SBAL-2/3

Благодаря низкой мощности выходного сигнала (менее 100 мВт) не требуется специального технического лицензирования для безопасной работы и управления.

По материалам компании-производителя