1.1 Технология лазерных сетей связи
Лазерные сети связи широко применяются для преодоления сложных участков сети; экономии времени и средств на проектных работах и установке канала; конкурируют со стационарным радиорелейным и кабельным оборудованием при организации высокоскоростного доступа. Также сотовые операторы часто используют лазерные каналы для быстрого подключения неосвоенных районов, пока не протянут оптоволокно. Операторы сотовой и прочей беспроводной связи используют лазерные каналы связи для подключения базовых станций, область применения этой технологии распространяется на беспроводные телефонные сети.
Малые сроки инсталляции и независимость от традиционной проводной инфраструктуры позволяют использовать атмосферные линии для всевозможных временных мероприятий — выставок, фестивалей — и даже просто при необходимости временно расширить подключение к сети — например при проведении разовой рекламной компании. При этом скорость такого временного канала может превышать 1 Гбит/с - хватит и на потоковое видео, и на серверную комнату.
В последнее время все большую популярность приобретает применение лазерных каналов при создании охранных периметров и в системах обеспечения безопасности благодаря скрытности канала и возможности передачи качественной видеоинформации от камер наблюдения в режиме реального времени. Основными применениями технологии в настоящее время остаются: доступ на последней миле, преодоление преград, а также связь локальных сетей.
Лазерная связь осуществляется путем передачи информации с помощью электромагнитных волн инфракрасного диапазона спектра. Механизмы поглощения света в прозрачной атмосфере во многом аналогичны происходящим в оптоволокне. В результате, в атмосфере свет распространяется в тех же окнах прозрачности — 850, 1310 и 1550 нм, что позволяет использовать весьма распространенную элементную базу, применяемую в оптоволоконной технике, и заимствовать заметную часть наработок и технологий: микролинзы, оптические усилители, голографическая оптика и методы спектрального уплотнения каналов.
Лазерная линия связи состоит из двух идентичных станций, устанавливаемых напротив друг друга в пределах прямой видимости. Построение всех станций практически одинаково: интерфейсный модуль передатчика, модулятор, лазер, оптическая система передатчика и приемника, демодулятор и интерфейсный модуль приемника. Передатчик представляет собой излучатель на основе импульсного полупроводникового лазерного диода. Приемник в большинстве случаев имеет в своей основе скоростной pin-фотодиод или лавинный фотодиод. Передаваемый поток данных от аппаратуры пользователя поступает на интерфейсный модуль и затем на модулятор излучателя. Модулированные импульсы от источников инфракрасных волн передаются через атмосферу примерно так же, как сигнал по оптическому кабелю от применяемых в волоконно-оптических системах лазеров. Излучение полупроводникового лазера поступает на передающий объектив, а на принимающей стороне нерассеянная часть энергии лазерного луча через объектив попадает на фотоприемник, где оптические импульсы преобразуются в электрический информационный сигнал. После дальнейшего усиления и обработки сигнал поступает на интерфейс приемника, а оттуда на аппаратуру пользователя.
Рис.1. Система спутниковой связи
Аналогичным образом в дуплексном режиме одновременно и независимо идет встречный поток данных. Системы лазерной связи — двунаправленные, они способны одновременно как принимать, так и передавать сигнал. По существу, атмосферные оптические линии элементарны оптоволоконным: этот тезис только подтверждают пассивные атмосферные оптические линии, не содержащие во внешних антеннах никаких активных элементов. На вход такой атмосферной линии поступает оптический сигнал из специализированного световода. Принятый сигнал усиливается оптической системой и по специальному многомодовому оптоволокну с малой дисперсией поступает на вход конвертера. Отсутствие активных элементов позволяет не заботиться о подаче электропитания (проблемы с выпадением росы решаются с помощью специальных покрытий) и минимизировать стоимость выносного блока. Применение пассивной оптической антенны минимизирует ущерб от вандализма и обеспечивает повышенную защиту данных. Простейшая и наиболее часто встречающаяся архитектура, на базе которой создаются все прочие топологии, — «точка—точка».