Занятие Технические каналы утечки информации 1
 Скачать 5.53 Mb.
|
850 нм характеризуется высоким поглащением, но он привлекателен тем, что как лазеры, так и электроника могут быть изготовлены из одного материала (арсенида галлия). Используемые оптические диапазоны выделены зеленым цветом. Зависимость дисперсии от длины волны показана на рис. 5.
3,370).
1,48) и n2 (Практическое занятие 5. Физические принципы формирования каналов утечки информации в оптоволоконных линиях связиУчебные вопросы: Основы оптоэлектроники и оптической связи. Физические основы утечки информации из ВОЛС. Типы акусто-оптоволоконных каналов утечки информации. ВВЕДЕНИЕ Требования, предъявляемые к современным системам передачи информации, такие как высокая скорость передачи данных, защищенность от помех, высокая надежность и другие, обуславливают неоспоримые преимущества волоконно-оптических линий связи (ВОЛС) перед кабельными линиями. Уже в настоящее время большинство эксплуатационных фирм останавливают свой выбор на ВОЛС. В основе создания ВОЛС лежит прикладное направление в оптике - оптоэлектроника. 1. Основы оптоэлектроники и оптической связиОптоэлектроника Оптоэлектроника - направление электроники, охватывающее вопросы использования оптических и электрических методов обработки, хранения и передачи информации. Оптоэлектроника возникла как этап развития радиоэлектроники и вычислительной техники, тенденцией которых является непрерывное усложнение систем при возрастании их информационных и технико-экономических показателей. Идея использования света для обработки и передачи информации уже давно реализована: большая группа фотоприемников (фотоэлементов, фотоэлектронных умножителей, фоторезисторов, фотодиодов, фототранзисторов и пр.) служит для преобразования световых сигналов в электрические. Существуют также и преобразователи последовательности электрических сигналов в видимое изображение. Оптоэлектроника отличается от вакуумной и полупроводниковой электроники наличием в цепи сигнала оптического звена или оптической (фотонной) связи. Ее достоинства определяются в первую очередь преимуществами оптической связи по сравнению с электрической, а также теми возможностями, которые открываются в результате использования разнообразных физических явлений, обусловленных взаимодействием световых полей с твердым телом. Из-за электрической нейтральности фотонов в оптическом канале связи не возбуждаются электрические и магнитные поля, сопутствующие протеканию электрического тока. Иными словами, фотоны не создают перекрестные помехи в линиях связи и обеспечивают полную электрическую развязку между передатчиком и приемником, что принципиально недостижимо в цепях с электрической связью. Передача информации с помощью светового луча не сопровождается накоплением и рассеиванием электромагнитной энергии в линии. Отсюда - отсутствие существенного запаздывания сигнала в канале связи, высокое быстродействие и минимальный уровень искажения передаваемой информации, переносимой сигналом. Высокая частота оптических колебаний (1014-1015 Гц) обусловливает большой объем передаваемой информации и быстродействие. Соответствующая оптической частоте малая длина волны (λ=1260 – 1650 нм) открывает пути для микроминиатюризации передающих и приемных устройств, а также линии связи. Информационная емкость такого канала вследствие его большой широкополосности чрезвычайно высока. Оптоэлектроника начала интенсивно развиваться лишь с 1963-1965 гг., после того как появились лазеры, полупроводниковые светоизлучающие диоды и волоконная оптика. Основные элементы оптоэлектроники: источники света (лазеры, светодиоды), оптические среды (активные и пассивные) и фотоприемники. Эти элементы применяются как в виде различных комбинаций, так и в виде автономных устройств и узлов с самостоятельными частными задачами. Оптическая связьОптическая связь - это связь посредством электромагнитных колебаний оптического диапазона. Использование света для простейших (малоинформативных) систем связи имеет давнюю историю (например, оптический телеграф). С появлением лазеров возникла возможность перенести в оптический диапазон разнообразные средства и принципы получения, обработки и передачи информации, разработанные для радиодиапазона. Огромный рост объемов передаваемой информации и вместе с тем практически полное исчерпание емкости радиодиапазона придали проблеме освоения оптического диапазона в целях связи исключительную важность. Основные преимущества оптической связи по сравнению со связью на радиочастотах, определяемые высоким значением оптической частоты (малой длиной волны): большая ширина полосы частот для передачи информации, в 10 раз превышающая полосу частот всего радиодиапазона, и высокая направленность излучения при входных и выходных апертурах, значительно меньших апертур антенн в радиодиапазоне. Последнее достоинство оптической связи позволяет применять в передатчиках оптических систем связи генераторы с относительно малой мощностью и обеспечивает повышенную помехозащищенность и скрытность связи. Структурно линия оптической связи аналогична линии радиосвязи. Для модуляции излучения оптического генератора либо управляют процессом генерации, воздействуя на источник питания или на оптический резонатор генератора, либо применяют дополнительные внешние устройства, изменяющие выходное излучение по требуемому закону (модуляция света). При помощи выходного оптического узла излучение формируется в малорасходящийся луч, достигающий входного оптического узла, который фокусирует его на активную поверхность фотопреобразователя. С выхода последнего электрические сигналы поступают в узлы обработки информации. Выбор несущей частоты в системе оптической связи - сложная комплексная задача, в которой должны учитываться условия распространения оптического излучения в среде передачи, технические характеристики лазеров, модуляторов, приемников света, оптических узлов. В зависимости от дальности действия системы оптической связи можно разделить на следующие основные классы: открытые наземные системы ближнего радиуса действия, использующие прохождение излучения в приземных слоях атмосферы; наземные системы, использующие закрытые световодные каналы (волоконные световоды, светонаправляющие зеркально-линзовые структуры) для высокоинформативной связи между АТС, ЭВМ, для междугородной связи; высокоинформативные линии связи (главным образом, ретрансляционные), действующие в ближнем космическом пространстве; дальние космические линии связи. В России и за рубежом накоплен определенный опыт работы с открытыми линиями оптической связи в приземных слоях атмосферы с использованием лазеров. Однако открытые линии оптической связи перспективны как средство связи между Землей и космосом. В земных условиях наиболее перспективны системы оптической связи, использующие закрытые световодные структуры. При современном уровне техники, используя полупроводнико-вые диодные излучатели, работающие как в лазерном (когерентном), так и в некогерентном режимах, кабели со световолоконными жилами и полупроводниковые приемники, можно построить магистрали связи на тысячи телефонных каналов с ретрансляторами, располагаемыми на расстояниях около 10 км друг от друга. Системы оптической связи со световодными линиями по своим информационным возможностям и стоимости на единицу информации становятся основным видом магистральной и внутригородской связи. Вопросами, связанными с описанием физических процессов и разработкой волоконно-оптических линиях связи (ВОЛС), занимается волоконная оптика - раздел оптики, в котором рассматривается передача света и изображения по светопроводам и волноводам оптического диапазона, в частности, по многожильным световодам и пучкам гибких волокон. В ВОЛС световые сигналы передаются по световодам с одной поверхности (торца световода) на другую выходную как совокупность элементов изображения, каждый из которых передается по своей световедущей жиле (рис.1).  Рис. 1. Поэлементная передача изображения волоконной деталью: 1 - изображение, поданное на входной вогнутый торец; 2 - светопроводящая жила; 3 - изолирующая прослойка; 4 - мозаичное изображение, переданное на выходной торец В волоконных линиях обычно применяют стеклянное волокно, световедущая жила которого (сердцевина) имеет высокий показатель преломления и окружена стеклом - оболочкой с более низким показателем преломления. Вследствие этого на поверхности раздела сердцевины и оболочки лучи претерпевают полное внутреннее отражение и распространяются только по световедущей жиле. Несмотря на множество таких отражений, потери в световодах обусловлены главным образом поглощением света в массе стекла жилы. Коэффициент пропускания световодов в видимой области спектра составляет 70% при длине 1 км. Диаметр световедущих жил в деталях различных назначений составляет от нескольких микрон до сантиметра. Распространение света по световодам, диаметр которых велик по сравнению с длиной волны, происходит по законам геометрической оптики, по более же тонким волокнам (порядка длины волны) распространяются лишь отдельные типы волн или их совокупности, что рассматривается в рамках волновой оптики. Для передачи изображения применяются жесткие многожильные световоды и жгуты с регулярной укладкой волокон (рис. 2). На входной торец изображение проецируется объективом, а на выходном наблюдается в окуляр. Качество изображения в таких приборах определяется диаметром световедущих жил, их общим числом и совершенством изготовления. Обычно разрешающая способность таких жгутов составляет 10-50 линий на 1 мм, а в жестких многожильных световодах и спеченных из них деталях - до 100 линий на 1 мм. Дефекты таких деталей, где бы они ни находились на длине световедущих жил, передаются по жилам на выходной торец и портят изображение. При построении сетей используются многожильные кабели (рис.3); существуют и другие разновидности кабеля: например, двух- или четырехжильные, а также плоские). В верхней части рисунка [А] изображено отдельное оптоволокно, а в нижней [Б] сечение восьмижильного оптического кабеля. Свет (длина волны l | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
,
, Влияние дисперсии на полосу пропускания
Затуханием обычно называется ослабление сигнала по мере его движения по волокну. Оно измеряется в децибелах на километр и варьируется от 300 дБ/км для пластиковых волокон до 0,21 дБ/км - для одномодовых волокон. Полоса пропускания волокна определяется дисперсией. Приближенно полосу пропускания одномодового волокна можно оценить согласно формуле.
BW = 0,187/(Disp*SW*L),
где Disp - дисперсия на рабочей длине волны в сек на нм и на км; SW - ширина спектра источника в нм; L - длина волокна в км;
Очевидно, что чем больше длина волны, тем меньше число мод и меньше искажения сигнала. Это, в частности, является причиной работы в длинноволновом инфракрасном диапазоне. Но даже для одной и той же моды различные длины волн распространяются по волокну с разной скоростью. Волокно со сглаженным профилем показателя преломления имеет дисперсию 1 нсек/км и меньше. Это, в частности, связано с тем, что свет в перефирийных областях волокна с большей длиной траектории движется быстрее (там ведь меньше коэффициент преломления). Одномодовый режим реализуется тогда, когда длина волны света становится сравнимой с диаметром ядра волокна. Длина волны, при которой волокно становится одномодовым, называется пороговой. Волокно с диаметром 50 микрон может поддерживать до 1000 мод.
В отличие от многомодового волокна, в одномодовом - излучение присутствует не только внутри ядра. По этой причине повышаются требования к оптическим свойствам клэдинга. Для многомодового волокна требования к прозрачности клэдинга весьма умеренны.
Диапазоны длин волн оптических сигналов
Международный союз электросвязи (International Telecommunications Union, ITU) стандартизовал диапазоны длин волн, отображенные на рис.3.
Рис. 3. Стандартные диапазоны длин волн ITU
В настоящее время стандартизовано 6 диапазонов длин волн (смотри таблицу ниже).
| Название диапазона | Характеристика | Интервал длин волн |
| O | Исходный | 1260-1360 нм |
| Е | Расширенный | 1260-1460 нм |
| S | Коротковолновый | 1460-1530 нм |
| С | Стандартный | 1460-1530 нм |
| L | Длинноволновый | 1565-1625 нм |
| U | Ультрадлинноволновый | 1625-1675 нм |
Чувствительность приемника задается квантовой эффективностью, которая характеризует отношение числа первичных электронно-дырочных пар к числу падающих на детектор фотонов. Этот параметр часто выражается в процентах (реже в амперах на люмен). Так, если на каждые 100 фотонов приходится 60 пар электрон-дырка, то квантовая эффективность равна 60%.
Чувствительность фотодетектора R может быть вычислена на основе квантовой чувствительности
R= (nel)/hc ,
где е - заряд электрона, h - постоянная Планка, с - скорость света, l - длина волны, а n - квантовая чувствительность.
Передающие и приемные устройства и их характеристики
Источники излучения, инжектируемого в волокно, имеют конечную полосу частот. Так светоизлучающие диоды излучают свет с шириной полосы 35 нм, а лазеры 2-3 нм (лазеры имеют, кроме того, более узкую диаграмму направленности, чем диоды). Характеристики светодиодов и инжекционных лазерных диодов приведены в таблице 1.
Таблица 1. Характеристики светодиодов и инжекционных лазерных диодов
| Параметры | Светодиод (led) | Инжекционные лазерные диоды |
| Выходная мощность | 0,5 - 11,5 мВт | 3 - 10 мВт |
| Время нарастания | 1 - 20 нс | 1 - 2 нс |
| Диапазон тока смещения | 5- - 150 мА | 100 - 500 мА |
Время нарастания фотодиода ограничивает быстродействие системы. Не малую роль играет и уровень шумов на входе приемника. При этом световой импульс должен нести достаточно энергии (заметно больше уровня шума), чтобы обеспечить низкий уровень ошибок. В таблице 2 приведены характеристики оптических приемников.
Поглощение света в волокне происходит по нескольким причинам. Поглощение в собственно стекле волокна падает с частотой, в то время как потери из-за рассеяния на дефектах стекла (релеевское рассеяние) с увеличением частоты растет. Напоминаю, рэле́евское рассе́яние - когерентное рассеяние света без изменения длины волны (называемое также упругим рассеянием) на частицах, неоднородностях или других объектах, когда частота рассеиваемого света существенно меньше собственной частоты рассеивающего объекта или системы. Эквивалентная формулировка: рассеяние света на объектах, размеры которых меньше его длины волны. Названо в честь британского физика лорда Рэлея, установившего зависимость интенсивности рассеянного света от длины волны в 1871 году.
Таблица 2. Характеристики оптических приемников
| Параметры | pin | Лавинный фотодиод | Фототранзистор | Фотоприемник Дарлингтона |
| Чувствительность | 0,5 мкa/мкВт | 15 мкa/мкВт | 35 мкa/мкВт | 180 мкa/мкВт |
| Время нарастания | 1 нс | 2 нс | 2 мкс | 40 мкс |
| Напряжение смещения | 10 В | 100 В | 10 В | 10 В |
При сгибании волокна поглощение увеличивается. По этой причине следует избегать малых радиусов изгиба (кроме всего прочего это может привести и к обрыву). В результате потери света в волокне обычно лежит в диапазоне (2-5) дБ/км для длин волн 0,8 - 1,8 m. Зависимость поглощения света в волокне от длины волны показана на рис. 4. Используемые диапазоны отмечены на рисунке зеленым цветом. Все эти диапазоны имеют ширину 25000-30000 ГГц.
Рис. 4. Зависимость поглощения света в волокне от длины волны
Из рисунка видно, что минимумы поглощения приходятся на 1300 и
| Тип волокна | Диаметр ядра [мкм] | Диаметр клэдинга [мкм] | А | Затухание [дБ/км] | Полоса пропускания [МГц/км] | |||
| Длина волны | 850 | 1300 | 1550 | | ||||
| Одномодовое | 9,3 8,1 | 125 125 | 0,13 0,17 | | 0,4 0,5 | 0,3 0,25 | 5000 для 850 нм | |
| Со сглаженным индексом | 50 62,5 85 | 125 125 125 | 0,2 0,275 0,26 | 2,4 3,0 2,8 | 0,6 0,7 0,7 | 0,5 0,3 0,4 | 600 для 850 нм; 1500 для 1300 нм | |
| Ступенчатый индекс | 200 | 380 | 0,27 | 6,0 | | | 6 при 850 нм | |
Одним из критических мест волоконных систем являются сростки волокон и разъемы. Учитывая диаметр центральной части волокна, нетрудно предположить, к каким последствиям приведет смещение осей стыкуемых волокон даже на несколько микрон (особенно в одномодовом варианте, где диаметр центрального ядра менее 10 микрон) или деформация формы сечения волокон.
Соединители для оптических волокон имеют обычно конструкцию, показанную на рис. 7, и изготовляются из керамики. Потеря света в соединителе составляет 10-20%. Для сравнения сварка волокон приводит к потерям не более 1-2%. Существует также техника механического сращивания волокон, которая характеризуется потерями около 10%. Оптические аттенюаторы для оптимального согласования динамического диапазона оптического сигнала и интервала чувствительности входного устройства представляют собой тонкие металлические шайбы, которые увеличивают зазор между волокном кабеля и приемником.
Рис. 7. Схема оптического разъема
Если длина волокна должна быть велика из-за расстояния, которое нужно перекрыть, а потребителей по дороге нет, приходится ставить промежуточные усилители сигнала (рис. 8).
Рис. 8. Промежуточный волоконный усилитель
С использованием оптических волокон можно создавать не только кольцевые структуры. Возможно построение фрагмента сети, по характеру связей эквивалентного кабельному сегменту или хабу. Схема такого фрагмента сети представлена на рис. 9 (пассивный хаб-концентратор). Базовым элементом этой субсети является прозрачный цилиндр, на один из торцов которого подключаются выходные волокна всех передатчиков интерфейсов устройств, составляющих субсеть.
Сигнал с другого торца через волокна поступает на вход фотоприемников интерфейсов. Таким образом, сигнал, переданный одним из интерфейсов, поступает на вход всех остальных интерфейсов, подключенных к этой субсети. При этом потери света Р составляют
Р = 2С + S + 10*log(N),
где С - потери в разъеме, S - потери в пассивном разветвителе, а N - число оптических каналов (N может достигать 64).
Рис. 9. Схема пассивного оптоволоконного хаба
Пассивные разветвители
В последнее время заметного удешевления оптических каналов удалось достичь за счет мультиплексирования с делением по длине волны. За счет этой техники удалось в 16-160 раз увеличить широколосность канала из расчета на одно волокно. Схема мультиплесирования показана на рис. 10. На входе канала сигналы с помощью призмы объединяются в одно общее волокно. На выходе с помощью аналогичной призмы эти сигналы разделяются. Число волокон на входе и выходе может достигать 32 и более (вместо призм в последнее время используются миниатюрные зеркала, где применяется 2D-развертка (или 3D) по длине волны). Разработка технологии получения особо чистого материала волокон позволила расширить полосу пропускания одномодового волокна до 100 нм (для волокон с l =1550нм). Полоса одного канала может лежать в диапазоне от 2 до 0,2 нм. Эта технология в самое ближайшее время расширит скорость передачи данных по одному волокну с 1 до 10 Тбит/с.
Рис. 10. Мультиплексирование с делением по длине волны в оптическом волокне
Мультиплексирование/демультиплексирование по длине волны
Рис. 11. Схема многоканального мультиплексирования с делением
по длине волны в оптическом волокне:
TE - терминальное оборудование; L - лазер;
M/D - оптический мультиплексор/демультиплексор
Рис. 12. Схема перенаправления оптических информационных потоков
Для осуществления требуемой маршрутизации часто бывает нужно в коммутационном узле сменить длину волны потока. Схема этой операции показана на рис. 13 (a) OADM - (Optical adddrop multiplexer), (b) OXC - (optical cross-connect) - оптическая коммутация, (c) OXC со сменой длины волны.
Рис. 13. Схема перенаправления оптических информационных потоков
со сменой и без смены длины волны
Компания IBM с 1990 года начала использовать оптоволоконный канал для подключения к компьютеру дисковых и ленточных накопителей.
Для совмещения нескольких оптических сигналов применяется так называемый волновой мультиплексор (WDM). WDM работает как призма (рис. 10). Сигналы с различной длиной волны комбинируются в нем, а затем пересылаются по одному из оптических волокон. Призма на приемном конце разлагает сигнал на волны исходной длины и направляет их на вход соответствующего оптического приемника. Применение мультиплексирования позволяет увеличить число возможных каналов передачи данных. Однако в многомодовых кабелях сигналы затухают сильнее, следовательно, расстояния между узлами регенерации должны быть значительно уменьшены, что делает систему более дорогой, более «излучающей» и менее защищенной.
Затухание сигнала в оптическом волокне обусловливается двумя основными факторами - рэлеевским рассеянием и инфракрасным поглощением. С ростом длины волны рассеяние уменьшается пропорционально четвёртой степени частоты, а поглощение - наоборот - возрастает. В то же время, присутствующие в оптическом волокне ионы OH, создают области сильного поглощения, называемые водяными пиками. Центральные частоты водяных пиков приходятся на длины волн 1290 и 1383 нм. Применение технологии очистки оптического волокна позволило уменьшить потери в водяном пике на длине 1383 нм до величины 0,31 дБ/км, что уже меньше потерь во втором окне прозрачности (0,35 дБ/км).
Волоконную оптику применяют почти во всех отраслях научных исследований. Выпускают сотни типов оптических и электроннооптических приборов с такими деталями. Жесткие прямые или заранее изогнутые одножильные световоды и жгуты из волокон диаметром 15...50 мкм применяют в медицинских приборах холодного света для освещения носоглотки, желудка и т.д. Световоды с заданным переплетением применимы в скоростной киносъемке, для регистрации треков ядерных частиц, как преобразователи сканирования в фототелеграфии и телевизионной измерительной технике, как преобразователи кода и как шифровальные устройства. Созданы активные (лазерные) волокна, работающие как квантовые усилители и квантовые генераторы света, предназначенные для быстродействующих вычислительных машин и выполнения функций логических элементов, ячеек памяти и др. Волокна, закрепленные одним концом (подобно косой щетке), - септроны - позволяют анализировать спектры звуковых частот, выделять голоса из шума толпы, создавать устройства, управляющие машинами от голосовых сигналов, и т.д.
Материалом для волоконно-оптических световодов служит кварцевое стекло; различия показателя преломления сердцевины и оболочки достигают легированием этого стекла (например, бором, титаном или германием).
Структура ВОЛС
ВОЛС включает в себя активные и пассивные компоненты.
Активные компоненты
Регенератор - устройство, осуществляющее восстановление формы оптического импульса, который, распространяясь по волокну, претерпевает искажения. Регенераторы могут быть как чисто оптическими, так и электрическими, которые преобразуют оптический сигнал в электрический, восстанавливают его, а затем снова преобразуют в оптический.
Усилитель - устройство, усиливающее мощность сигнала. Усилители также могут быть оптическими и электрическими, осуществляющими оптико-электронное и электронно-оптическое преобразование сигнала.
Лазер - источник монохромного когерентного оптического излучения. В системах с прямой модуляцией, которые являются наиболее распространёнными, лазер одновременно является и модулятором, непосредственно преобразующим электрический сигнал в оптический.
Модулятор - устройство, модулирующее оптическую волну, несущую информацию по закону электрического сигнала. В большинстве систем эту функцию выполняет лазер, однако в системах с непрямой модуляцией для этого используются отдельные устройства.
Фотоприёмник (фотодиод) - устройство, осуществляющее оптоэлектронное преобразование сигнала.
Пассивные компоненты
Волоконно-оптический кабель, светонесущими элементами которого являются оптические волокна. Наружная оболочка кабеля может быть изготовлена из различных материалов: поливинилхлорида, полиэтилена, полипропилена, тефлона и других материалов. Оптический кабель может иметь бронирование различного типа и специфические защитные слои (например, мелкие стеклянные иглы для защиты от грызунов).
Оптическая муфта - устройство, используемое для соединения двух и более оптических кабелей.
Оптический кросс - устройство, предназначенное для оконечивания оптического кабеля и подключения к нему активного оборудования.
Мультиплексор/Демультиплексор - широкий класс устройств, предназначенных для объединения и разделения информационных каналов. Мультиплексоры и демультиплексоры могут работать как во временно́й, так и в частотной областях, могут быть электрическими и оптическими (для систем со спектральным уплотнением).
Преимущества ВОЛС
Волоконно-оптические линии связи обладают рядом преимуществ перед проводными (медными) и радиорелейными системами связи:
Малое затухание сигнала (0,15 дБ/км в третьем окне прозрачности) позволяет передавать информацию на значительно большее расстояние без использования усилителей. Усилители в ВОЛП могут ставиться через 40, 80 и 120 километров, в зависимости от класса оконечного оборудования.
Высокая пропускная способность оптического волокна позволяет передавать информацию на высокой скорости, недостижимой для других систем связи.
Высокая надёжность оптической среды: оптические волокна не окисляются, не намокают, не подвержены слабому электромагнитному воздействию.
Информационная безопасность - информация по оптическому волокну передаётся «из точки в точку» и подслушать или изменить её можно только путём физического вмешательства в линию передачи.
Высокая защищённость от межволоконных влияний - уровень экранирования излучения более 100 дБ. Излучение в одном волокне совершенно не влияет на сигнал в соседнем волокне.
Пожаро- и взрывобезопасность при изменении физических и химических параметров
Малые габариты и масса
Недостатки ВОЛС
Относительная хрупкость оптического волокна. При сильном изгибании кабеля возможна поломка волокон или их замутнение из-за возникновения микротрещин, поэтому при прокладке кабеля необходимо использовать рекомендации производителя оптического кабеля (где, в частности, нормируется минимально допустимый радиус изгиба).
Сложность соединения в случае разрыва.
Сложная технология изготовления, как самого волокна, так и компонентов ВОЛС.
Сложность преобразования сигнала (в интерфейсном оборудовании).
Относительная дороговизна оптического конечного оборудования. Однако, оборудование является дорогим в абсолютных цифрах. Соотношение цены и пропускной способности для ВОЛС лучше, чем для других систем.
Замутнение волокна вследствие радиационного облучения (однако, существуют легированные волокна с высокой радиационной стойкостью).
Применение ВОЛС
Достоинства волоконно-оптических линий обусловило их широкое применение в телекоммуникационных сетях самых разных уровней - от межконтинентальных магистралей до корпоративных и домашних компьютерных сетей.
Для стационарных каналов оптоволоконный кабель не имеет конкурентов. Но при формировании каналов в городе, где требуется лицензия на прокладку и разрешение для использования канализации, все становится не так просто. При расстояниях до 1-5 км во многих случаях становятся привлекательны каналы с открытым лазерным лучом (беспроводные оптические каналы). В последнее время такие каналы стали называться FSO (Free Space Optics). Русское название атмосферная оптическая линия связи, сокр. АОЛС) - вид оптической связи, использующий электромагнитные волны оптического диапазона (как правило, инфракрасные), передаваемые через атмосферу. В основе беспроводных оптических систем лежат технологии организации высокоскоростных каналов связи посредством инфракрасного излучения, которые 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 приёмопередающий модуль, в котором кодируется различными помехоустойчивыми кодами, модулируются оптическим лазерным излучателем и фокусируется оптической системой передатчика в узкий коллимированный лазерный луч и передаётся 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 протяжённее будет канал связи.