Тема 7 ВИДЫ ФИЗИЧЕСКИХ ЛИНИЙ СВЯЗИ. Тема 7 виды физических линий связи

• Название: Тема 7 виды физических линий связи
• Дата: 30.11.2021
• Размер: 0.75 Mb.
• Имя файла: Тема 7 ВИДЫ ФИЗИЧЕСКИХ ЛИНИЙ СВЯЗИ .pptx
• Тип: Документы; #286353
• страница: 7 из 7

7.7.2. Оптические линии связи без использования волоконнооптического кабеля с большой дальностью связи

В литературе для таких линий связи используются также названия: «атмосферные оптические линии связи (АОЛС)», «бескабельные линии оптической связи», «беспроводная оптическая связь», «технологии беспроводной оптики FSO (Free Space Optics)».

Технология беспроводной оптики известна достаточно давно: первые эксперименты по передаче данных с помощью беспроводных оптических устройств были проведены более 40 лет назад. Однако её быстрое развитие началось с начала 1990г.г. с появлением систем компаний A.T.Schindler, Jolt и SilCom, которые обеспечивали передачу данных на расстояние до 500 м и использовали инфракрасные полупроводниковые диоды. Современная технология FSO с использованием лазеров обеспечивает скорости передачи до 2,5 Гбит/с с максимальной дальностью до 10 км. При этом показатель реальной максимальной дальности связан с доступностью линии связи, т.е. процента времени, когда линия связи работает: можно иметь большую дальность, но малую доступность, что нерационально.

• Беспроводные оптические линии связи используют диапазон инфракрасного излучения с длиной волны от 400 до 1400 нм, протокол связи такой же как и у оптических линий связи с использованием волоконно-оптического кабеля.
• Такие линии связи состоят из интерфейсного модуля, подключаемого к медной кабельной среде либо через разъём RJ45, либо через коаксиальный разъем, модулятора излучения, оптических схем передатчика и приемника, демодулятора приёмника и интерфейсного блока приемника.
• В зависимости от типа используемых оптических излучателей различают лазерные и полупроводниковые инфракрасные диодные системы, имеющие разные скорости и дальность передачи.

• Первые обеспечивают дальность до 15 км и скорость передачи данных до 155 Мбит/с. Следует отметить, что с ужесточением требований к доступности линии связи дальность снижается.
• Вторые обеспечивают существенно меньшую дальность передачи (в среднем, 500 м, максимально – 1500 м). Главное преимущество полупроводниковых диодов заключается в большом значении времени наработки на отказ. Кроме того, такие линии связи менее чувствительны к резонансному поглощению в атмосфере.

• Существует еще и промежуточная группа оптических линий связи, в которых для передачи используются лазерные диоды VCSEL (Vertical Cavity Sufface Emitting Laser) – лазер с вертикальным эмиттированием через полость в поверхности. Такие передатчики обладают узкой полосой излучения, высоким значением времени наработки на отказ, а также круглой формой сечения луча. Однако на современном уровне технологии мощность их излучения не превышает 7 мВт на диод, поэтому для увеличения выходной мощности используют несколько излучателей, работающих одновременно, что усложняет синхронизацию между ними. Такие лазерные диоды установлены в передатчике модели TereScope 1000 – Z компании MRV Communication.

• В качестве приемников используются лавинные фотодиоды, кремниевые PIN фотодиоды.
• Отметим следующие достоинства FSO – систем.
• 1. Мобильность и оперативность развертывания, сравнимая с радиолиниями, что дает возможность срочной организации резервного канала в случае аварии на основном канале связи, создания временных каналов.
• 2. Высокая скорость передачи данных, недоступная радиолиниям.
• 3. Возможность провести линии связи через недоступные для кабельных линий связи участки (водная преграда, железнодорожные пути, автострады, парки).
• 4. Отсутствие необходимости получения разрешения на полосу частот в отличие от радиолинии.
• 5. Высокая защищенность от перехвата, приближающаяся к кабельным оптическим линиям связи.

• FSO – системы имеют существенные недостатки, препятствующие их применению.
• 1. Фоновые засветки за счет солнечного излучения, рассеянного атмосферой и отраженного поверхностями в пределах поля зрения фотоприемного устройства, приводящие к увеличению шума фотодетектора (уровню помех в фотоприемнике).
• 2. Паразитная модуляция сигнала, вызванная перемещением воздушных масс, изменениями температуры и плотности воздуха.
• 3. Зависимость от погодных условий. Туман, дым, плотный снежный заряд, ливень приводит к перерывам в связи. К еще большим перерывам в связи приводят тепловые, ветровые и механические нагрузки, смещающие положение геометрических центров приемника и передатчика.

• В современном оборудовании FSO – систем производители прибегают к различным специальным мерам для устранения потерь связи по указанным причинам (правильная установка оборудования, увеличение мощности передатчика, уменьшение угловой расходимости светового пучка, сокращение расстояний, на которых осуществляется связь).
• В связи с изложенным, целесообразно применение FSO – систем для создания временных линий связи, когда не хватает пропускной способности имеющейся линии связи или её еще не проложили, срочной организации резервной линии связи в случае аварии на основной линии связи, связи между объектами в пределах прямой видимости.
• В настоящее время в России эксплуатируется несколько сотен FSO – систем иностранных и отечественных производителей. Связь обеспечивается на расстояниях от 50 до 6800 м.
• Отметим, что американские космические аппараты в будущем будут оборудованы оптической связью большой дальности с использованием лазеров.

• 7.7.3. Локальные бескабельные оптические линии связи
• Для создания бескабельных локальных сетей в пределах одной комнаты (дальность до 25 м) могут применяться линии связи, использующие передачу в инфракрасном диапазоне.
• Оптическая бескабельная связь находит применение в помещениях, где имеются многочисленные удаленные устройства. Например, здания с большими открытыми территориями, такие как предприятия обрабатывающей промышленности, операционные этажи фондовых бирж, склады, небольшие офисы.
• Оптическая бескабельная связь в инфракрасной части спектра имеет несколько преимуществ по сравнению с радиолиниями.

• Как уже отмечалось, для инфракрасного диапазона частот не существует регулирующих правил и стандартов, поэтому не требуется получения разрешения на применение.
• Инфракрасное излучение не проникает сквозь стены и другие объекты, что дает два преимущества: во-первых, связь в инфракрасном диапазоне легче защитить от прослушивания, чем радиосвязь; вовторых, в каждой комнате здания может существовать своя инфракрасная конфигурация и они не будут конфликтовать между собой.
• Еще одним достоинством передачи в инфракрасном диапазоне является относительная простота и дешевизна оборудования.

• Для передачи данных в комнате используют два метода:
• 1) излучение сигнала равномерно во все направления – ненаправленная передача;
• 2) отражение сигнала от светлоокрашенных потолков.
• При ненаправленной передаче передатчик чаще всего располагают на потолке, передатчик генерирует ненаправленный сигнал, который могут принимать все ИК-приемники, находящиеся в комнате.
• При использовании отражения ИК-передатчик сфокусирован и нацелен на точку в отражающем потолке. Инфракрасное излучение поступает на потолок и отражается от него, после чего принимается всеми приемниками в области покрытия

• Следует отметить недостатки такой связи. Многое оборудование, используемое внутри помещений, дает существенное тепловое фоновое излучение в инфракрасном диапазоне. Это внешнее излучение воспринимается ИК-приемником как шум, поэтому для повышения помехозащищенности требуются передатчики большей мощности. Большая излучаемая мощность может представлять опасность для зрения человека.

• 7.8. Концепция структурированных кабельных систем
• Современное здание, будь то офис, производственный комплекс или жилой дом, насыщено множеством кабельных проводок и информационных сетей, среди которых телефонная система, локальная компьютерная сеть, сеть офисного телевидения, системы пожарной и охранной сигнализации, контроль за климатическими параметрами внутри здания и др.

• Кабельные системы являются тем «базисом», на котором строятся все основные компоненты информационно-вычислительных комплексов предприятий и организаций. Грамотная организация кабельной системы здания является одной из ключевых задач создания интеллектуальных систем и определяет надежность функционирования всех служб и подразделений компании. Именно поэтому при создании кабельной системы здания необходимо, чтобы она была такой же капитальной, как и само здание. В то же время изменения в новых технологиях передачи данных, сетевых и коммуникационных стандартах, моделях оборудования в первую очередь затрагивают именно кабельные системы. Из-за этого приходится постоянно модернизировать или даже полностью заменять всю слаботочную проводку.

• Кроме того административные службы зданий, предприятий и корпораций постоянно сталкиваются с рядом дополнительных проблем при обслуживании различных кабельных систем, поскольку сети внутри здания не являются взаимозаменяемыми, а их эксплуатация требует наличия раздельных материальных баз и обслуживающего персонала.
• Решение практически всех перечисленных выше проблем было найдено с появлением на рынке структурированных кабельных систем (СКС).
• Что понимается под термином «структурированные кабельные системы»? В наиболее общем случае это понятие применяется к кабельным системам, подразделяемым на несколько уровней – подсистем – в зависимости от функционального назначения и месторасположения компонентов кабельной системы. Общая структура СКС показана на рис. 7.16.

• Рис. 7.16. Структурная схема СКС EN (Europe Norm): КВМ – кроссовая внешних магистралей; КЗ – кроссовая здания; КЭ – кроссовая этажей; ▲(ИР) – информационная розетка

• В самом общем случае СКС, согласно международному стандарту ISO/IEC 11801, включает в себя три подсистемы (рис. 7.13):
•  подсистема внешних магистралей (campus backbone cabling) или по терминологии некоторых СКС европейских производителей первичная подсистема, состоит из внешних магистральных кабелей между КВМ и КЗ, коммутационного оборудования в КВМ и КЗ, к которому подключаются внешние магистральные кабели, и коммутационных шнуров и/или перемычек в КВМ. Подсистема внешних магистралей является основой для построения сети связи между компактно расположенными на одной территории зданиями (campus). На практике эта подсистема достаточно часто имеет физическую кольцевую топологию, что дополнительно обеспечивает увеличение надежности за счет наличия резервных кабельных трасс. Из этих же соображений подсистема внешних магистралей иногда реализуется по двойной кольцевой топологии. Если СКС устанавливается автономно только в одном здании, то подсистема внешних магистралей отсутствует;

•  подсистема внутренних магистралей (building backbone cabling), называемая в некоторых СКС вертикальной или вторичной подсистемой, содержит проложенные между КЗ и КЭ внутренние магистральные кабели, подключенное к ним коммутационное оборудование в КЗ и КЭ, а также коммутационные шнуры и/или перемычки в КЗ. Кабели рассматриваемой подсистемы фактически связывают между собой отдельные этажи здания и/или пространственно разнесенные помещения в пределах одного здания. Если СКС обслуживает один этаж, то подсистема внутренних магистралей может отсутствовать;

•  горизонтальная подсистема (horizontal cabling), иногда называемая третичной подсистемой, образована внутренними горизонтальными кабелями между КЭ и информационными розетками рабочих мест, самими информационными розетками, коммутационным оборудованием в КЭ, к которому подключаются горизонтальные кабели, и коммутационными шнурами и/или перемычками в КЭ. В составе горизонтальной проводки допускается использование одной точки перехода, в которой происходит изменение типа прокладываемого кабеля (например, переход на плоский кабель для прокладки под ковровым покрытием с эквивалентными передаточными характеристиками).

• Рассматриваемое здесь деление СКС на отдельные подсистемы применяется независимо от вида или формы реализации сети, т.е. оно будет одинаковым, например, для офисной и производственной сети.
• Иногда из соображений удобства проектирования и эксплатационного обслуживания применяется более мелкое дробление оборудования СКС на отдельные подсистемы. Так, например, элементы подключения сетевого оборудования к СКС в кроссовой выделяются в отдельную административную подсистему, а шнуры, адаптеры и другие элементы, необходимые на рабочих местах, образуют отдельную подсистему рабочего места и т.д.

• В самом общем случае СКС, согласно действующим редакциям международных нормативно-технических документов, включает в себя восемь компонентов:
•  линейно-кабельное оборудование подсистемы внешних магистралей;
•  коммутационное оборудование подсистемы внешних магистралей;
•  линейно-кабельное оборудование подсистемы внутренних магистралей;
•  коммутационное оборудование подсистемы внутренних магистралей;
•  линейно-кабельное оборудование горизонтальной подсистемы;
•  коммутационное оборудование горизонтальной подсистемы;
•  точки перехода;
•  информационные розетки.

• Перечисленное оборудование размещается в специальных технических помещениях.
• Технические помещения, необходимые для построения СКС и информационной системы предприятия, в целом делятся на аппаратные и кроссовые.
• Аппаратной в дальнейшем называется техническое помещение, в котором наряду с коммутационным оборудованием СКС располагается сетевое оборудование коллективного пользования (АТС, серверы, концентраторы). Если основной объем установленных в этом помещении технических средств составляет оборудование ЛВС, то его иногда называют серверной, а если учрежденческая АТС и системы внешних телекоммуникаций – узлом связи. Аппаратные оборудуются фальшполами, системами пожаротушения, кондиционирования и контроля доступа.

• Кроссовая представляет собой помещение, в котором размещается коммутационное оборудование СКС, сетевое и другое вспомогательное оборудование. Желательно ее размещение вблизи вертикального стояка, оборудование телефоном и системой контроля доступа. При этом уровень оснащения кроссовой оборудованием инженерного обеспечения ее функционирования в целом является более низким по сравнению с аппаратными. Кроссовые на практике достаточно часто называют просто техническими (этажными) помещениями, встречается также наименование «хабовые».

• Спасибо за внимание!