БОКС: на ринге альтернативные каналы связи
Оптические атмосферные линии передачи данных
Плюсы и минусы беспроводного доступа
Преимущества беспроводных оптических каналов связи
БОКС (Беспроводной Оптический Канал Связи)
Системы TereScope 1000 от OpticalAccess
К черту прогресс! Не нужен он нам. Куда ушло доброе старое время, когда все было просто и понятно: если денег много, то кладем оптику, а если мало — то ISDN. Если же денег нет вообще, то ваш выбор — модем. А что сейчас творится? Технологии растут как грибы, по утрам сводка новостей выглядит, как сообщение Совинформбюро: одни технологии наступают, другие отступают, третьи держат глухую оборону на ранее захваченных плацдармах без надежды на расширение, а следовательно, и на выживание.
Рано или поздно в такой позиционной войне одна из сторон, чувствуя свою силу, предпринимает попытки по расширению сферы влияния. Снизят, например, цены на 5%, а шума поднимут, как будто еще и приплачивают за использование именно их технологии. Весело, конечно, но в целом ничего интересного. Однако веселье очень внезапно куда-то пропадает, когда театр военных действий занимают партизаны. Прежде сидели они тихо по лесам и своими редкими выступлениями только вызывали презрительные усмешки у умудренных военачальников. Мол, что с них взять: непрофессионалы они, и воевать не умеют, и ружья эти еще их деды по наследству получили. Короче, лучше их не замечать и жить, как жили. А тут как пыльным мешком из-за угла: партизаны-то, оказывается, и вооружены лучше армии, и больше их, и опыт откуда-то взялся. Одним словом, за считанные часы без особого шума происходит смена власти. И где — прямо, можно сказать, в родной столице…
Около года назад вышел откуда-то из лесов знатный партизан — xDSL, в корне изменивший наши взгляды на предельные скоростные возможности существующей медно-телефонной инфраструктуры. О значении этого «выхода» можно говорить очень долго, однако факт остается фактом: предельная скорость работы с серверами, установленными в США, перепрыгнула 100 Кбайт/с, то есть по сравнению с каноническим ISDN скорость увеличилась примерно в 50 раз. Но это было только первое потрясение. Когда мне заявили, поклявшись на модеме Hayes-300, что подключение по этой технологии будет не только дешевле, но и позволит сохранить телефонный номер, привязанный к используемой медной паре, я не выдержал и впал в некоторую разновидность ступора. Из состояния ступора меня вывело лишь то, что ежемесячные платежи оказались в худшем случае такого же порядка, как были у ISDN. В лучшем случае они могли быть в 2-2,5 раза меньше. Еще через полгода ряд московских провайдеров прекратили подключать новых абонентов по технологии ISDN, отдав этот сегмент рынка xDSL. Один из первых в Москве xDSL-каналов появился у нас в редакции и с самого своего появления стал любимой игрушкой сотрудников, причем редакционным знатокам и ценителям так и не удалось окончательно «просадить» канал. Претензии начали появляться только спустя полгода существования канала: уже и он стал казаться медленным, и серьезно стал обсуждаться вопрос относительно приобретения второго канала. И это при том, что существующий канал позволяет скачать второй пакет обновления для операционной системы Microsoft Windows 2000 (объем около 100 Мбайт) за 30-40 мин. Пользователям коммутируемых соединений предлагается дышать глубже, а также контролировать пульс. Помните: у вас еще все впереди.
Другим прорывом в области организации «последней мили» стало объявление о появлении технологии организации радиоканала обмена данными. Мое знакомство с ней началось еще в студенческие годы, когда для доступа в Интернет у нас использовался радиоканал. О переменах погоды, дожде и прочих осадках мы узнавали быстрее бабушек-гардеробщиц. При этом прогнозы позволял делать старый добрый ping: если сбойных пакетов 20%, то на улице дождь, а если 50% — снег или аналогичный катаклизм. Ну а если количество сбойных пакетов в районе 100%, то техники или опять споткнулись о кабель, или усиленно режутся в Quake со всем миром. В следующий раз с радиоканалом я столкнулся в свою бытность системщиком крупного издательского дома. В нашем здании находилась молодежная радиостанция, со службой технической поддержки которой мы регулярно отмечали всяческие праздники. За два года нашей тесной дружбы канал выходил из строя по разным причинам не более десяти раз, однако восстановление его работоспособности всегда занимало значительное время. Тем не менее преимущества радиоканала (прежде всего отсутствие необходимости прокладки физической среды передачи данных) затмевали все недостатки и являлись гарантией продолжения выделения фондов для проведения исследований. Эти исследования непрерывно подстегивались достижениями так называемой проводной «последней мили»: с течением времени все большее количество компаний на полном серьезе задумывались о прокладке собственных оптоволоконных каналов связи, позволяющих достигать гигабитных скоростей передачи данных, причем никакие финансовые затраты не могли заставить их пересмотреть свое решение. И дело тут не в предубеждении по отношению к беспроводной связи — просто беспроводная связь не позволяла достигать и 10% скоростей, гарантируемых оптическими каналами связи. Вот здесь-то разработчики и вспомнили о незаслуженно забытой технологии оптических каналов обмена информации, первое применение которых в России датировано концом 60-х…
Оптические атмосферные линии передачи данных
Своим появлением в России оптические атмосферные линии, как и многие другие замечательные разработки, обязаны российскому военному ведомству. Именно по его линии еще в 60-х годах был создан первый в стране экспериментальный канал между Ленинскими горами и Зубовской площадью. Несмотря на прохладное отношение к этому новшеству, вызванное прежде всего зависимостью от погодных условий, ИК-каналы нашли применение в различных системах военных коммуникаций, а также в системах целеуказания и наведения. Применение ИК-каналов для организации «последней мили» началось относительно недавно, когда стали широко применяться оптические кабельные каналы связи. Такая на первый взгляд странная зависимость обусловлена прежде всего крайней близостью этих технологий, различие между которыми заключается всего-навсего в среде передачи. И если в случае кабельных систем таковой является оптоволокно, то в случае атмосферных ИК-каналов — сама атмосфера.
 |
|
Плюсы и минусы беспроводного доступа
Положительные моменты использования беспроводного доступа известны очень хорошо. Во-первых, это независимость от наличия или отсутствия кабельной инфраструктуры в местах развертывания системы. Во-вторых, это быстрота развертывания системы (порядка 2-3 ч) с возможностью оперативного сворачивания и переноса на новое место в том случае, если вы переезжаете. В-третьих, отсутствие ежемесячной абонентской платы за канал при условии владения каналообразующим оборудованием.
Теперь поговорим о недостатках таких систем. В первую очередь это невозможность гарантировать неизменность характеристик среды передачи данных. Как следствие, нельзя гарантировать достижение предельной скорости, возможной для используемого оборудования, а скорость канала зависит от текущего состояния атмосферы, где наблюдаются такие явления, как грозы и осадки. В результате реальная скорость канала может быть заметно ниже предельно возможной для используемого оборудования. Кроме того, в приложении к мегаполису (а именно на применение в нем и рассчитано абсолютное большинство таких систем) возникает проблема смога, а также существуют трудности с выделением части доступного (и весьма густо заселенного) частотного диапазона для организации канала. Однако все эти недостатки с лихвой перекрываются преимуществами беспроводного доступа.
|
|
Преимущества беспроводных оптических каналов связи
Использование беспроводных инфракрасных систем имеет ряд достоинств даже по сравнению с другими беспроводными решениями. Прежде всего это отказ от радиодиапазона, использование которого в крупных городах сильно затруднено недостатком отведенных для гражданских целей радиочастот. Следующим положительным моментом является высокая конфиденциальность связи. За счет применения в передатчиках лазеров1 несущий луч очень узкий, так что перехват передаваемой по нему информации возможен только в случае помещения сканеров-приемников непосредственно в луч. Сложность выполнения этого требования вкупе с невозможностью определить наличие лазерных лучей каким-либо сканером делает данную задачу практически невыполнимой. Однако самое большое преимущество инфракрасных линий — это отсутствие необходимости в утомительной процедуре лицензирования оборудования и согласования проекта в таких инстанциях, как Госкомсвязи и Санэпидемстанция. Кроме того, у ИК-каналов не существует сложностей с предельной скоростью передачи информации, поскольку эта скорость определяется только характеристиками усилителей и фотодиодов. В настоящее время скорости беспроводных оптических каналов связи достигли 10 Гбит/с (при мультиплексировании).
|
|
Технология ИК-каналов связи
Для передачи полезного сигнала используется модулированное когерентное излучение инфракрасного диапазона спектра. От передатчика (полупроводникового инфракрасного диода) модулированное излучение через систему линз выходит в атмосферу, по которой распространяется до приемника, состоящего, в свою очередь, из системы фокусирующих линз и высокочувствительного фотодиода. В результате воздействия излучения на фотодиод на его выходе генерируется исходный сигнал, который после демодуляции превращается в исходный полезный сигнал. Несмотря на кажущуюся простоту технологии, существуют некоторые особенности, которые обусловливают предельные возможности той или иной системы. Деление по технологическому признаку происходит по типу излучающего элемента: полупроводниковый ИК-диод (поверхностное излучение) или полупроводниковые ИК-лазерные диоды (объемное излучение). У каждого типа есть свои достоинства и недостатки. Полупроводниковые диоды, например, имеют время наработки на отказ в четыре раза больше, чем их лазерные коллеги. Кроме того, сечение луча лазерного диода имеет эллиптическую форму, для выправления которой приходится создавать сложные корректирующие системы. Первый тип источников применяется в системах с дальностью до 1 км и скоростями до 100 Мбит/с. Второй обеспечивает значительно более высокие скорости (до 10 Гбит/с) и расстояния (до 6 км). Кроме того, существуют системы, использующие в качестве источника излучения VCSEL-лазерные диоды. Эти устройства соединили в себе преимущества обоих базовых типов источников, но в жертву пришлось принести мощность излучения — в новейших системах она не превышает 10 мВт.
Несколько проще дело обстоит с фотодиодами. Если источников когерентного излучения существует целых три типа, то возможных типов приемников всего два: лавинные фотодиоды и фотодиоды p-i-p. Чувствительность лавинных фотодиодов почти на порядок выше кремниевых, что обусловливает их применение в высокоскоростных системах.
На этом описание технологий заканчивается — вроде бы все просто и понятно. Однако мы ни словом не обмолвились о среде передачи сигнала. То обстоятельство, что для передачи используется атмосфера, накладывает ряд ограничений прежде всего на выбор используемого излучения — вследствие зависимости «прозрачности» атмосферы от длины используемого излучения. Это обусловлено двумя основными явлениями: во-первых, рассеиванием сигнала на мельчайших капельках атмосферной влаги, а во-вторых, резонансным поглощением на молекулах газов, входящих в состав атмосферы. Общеизвестно, что облачность, являющаяся препятствием для человеческого глаза, не является таковым для радарного излучения, имеющего иную частоту. Поэтому для выбора рабочих длин волн необходимо четко представлять зависимость оптических характеристик атмосферы от длины используемого излучения. На основе анализа зависимости затухания сигнала от длины волны были выбраны два диапазона (7200…9500 и 1300…1500 ангстрем), обладающие наименьшими показателями рассеяния. Необходимо отметить, что кривая затухания сигнала не является абсолютной, а зависит от конкретной местности, точнее, от таких параметров, как высота над уровнем моря и прочие атмосферные условия. Поэтому перед установкой оборудования необходимо провести анализ атмосферы в районе функционирования системы.
Монтаж оптических систем должен выполняться в строгом соответствии с инструкциями и рекомендациями производителя оборудования и с учетом здравого смысла. Прежде всего связываемые объекты должны находиться в пределах прямой видимости. Применение данных систем ниже уровня деревьев сопряжено со значительными трудностями, поскольку при попадании в луч листьев и веток возможно прерывание канала. Кроме того, не следует размещать линию «приемник-передатчик» таким образом, чтобы в приемное окно падали лучи солнца. Все системы беспроводной связи имеют комплект крепежа для монтажа как на горизонтальной (крыша), так и на вертикальной поверхности (стена). Поэтому проблем с установкой оборудования в выбранном вами месте быть не должно. При монтаже системы нужно учитывать и тот факт, что периодически придется производить обслуживание системы, то есть очистку оптической части от накопившейся грязи. Также не рекомендуется устанавливать оборудование в зоне действия механических вибраций.
После того как все вопросы относительно возможности установки беспроводного оптического канала связи будут решены, встанет вопрос относительно выбора оборудования. Очевидно, что необходимо прислушаться к мнению сотрудников компании, занимающейся реализацией проекта, поскольку их опыт в создании аналогичных систем заведомо превышает ваш (на врезке дан список компаний, производящих оборудование для оптических каналов связи, продукцию которых можно найти на российском рынке). В принципе, различия между системами не велики и относятся в основном к предельной дальности устойчивого соединения и к скорости передачи данных. Приятно отметить, что особой популярностью в России пользуются системы БОКС отечественного производства, позволяющие организовать передачу данных со скоростью до 20 Мбит/с на расстояние до 1 км.
Помимо классических чисто оптических каналов связи возможно использование их оптической составляющей совместно с радиоканалом. Примером может служить система TereScope компании OpticalAccess, представляющая собой комбинацию оптического и радиоканала, причем радиосоставляющая (10 Мбит/с, частота 2,4 ГГц) является резервной на случай выхода из строя оптической части. Для осуществления переключения между основным и резервным каналами используется коммутирующая система OptiSwitch.
Итак, технические возможности наличествуют, а вот сколько это стоит? Ответ на данный вопрос является определяющим для любой технологии. В таблице приведены сравнительные стоимости реализации «последней мили» с применением популярных ныне технологий. Преимущества оптических каналов представляются вполне очевидными даже в тех случаях, когда возможна прокладка наземных кабельных коммуникаций. В этой ситуации прокладка обыкновенной «медяшки» может быть более выгодной, но такое редко бывает возможным в нашем перенаселенном мегаполисе, и потому перспективы технологии оптических каналов представляются весьма радужными.
КомпьютерПресс 8'2001
