Архивы: по дате | по разделам | по авторам

Да будет свет: системы и технологии беспроводной оптической передачи данных

АрхивСети
автор : Георгий Башилов   12.11.2003

Всего лишь два-три года назад беспроводные оптические линии рассматривались, скорее, как экзотика. Что день грядущий нам готовит?

Всего лишь два-три года назад беспроводные оптические линии рассматривались, скорее, как экзотика. Компании, которые сейчас принято считать мировыми лидерами по атмосферным оптическим линиям передачи данных (или которые считают себя таковыми), с блеском в глазах и необычайным восторгом трубили на весь мир о двух-трех подключенных клиентах, а обстоятельства таких подключений становились предметом case-study и анализов экономической эффективности.

Сейчас, когда счет успешных инсталляций во всем мире идет на десятки тысяч, а Юго-Восточная Азия и Китай становятся одним из крупнейших полигонов для систем беспроводной оптической передачи данных, или, как ее еще называют, FSO, Free Space Optical1, стало совершенно понятно, что беспроводные оптические линии востребованы и, следовательно, имеют преимущества в сравнении с другими, гораздо более известными технологиями, чьи имена у всех на слуху — xDSL и кабельными модемами, оптоволокном и беспроводными же радиолиниями. Причем эти преимущества настолько заметны, что в ряде случаев заставляют переосмыслить даже первоначальный неудачный опыт и вызванное его последствиями отторжение.

Способствуют продвижению технологии и маркетинговые инициативы, к которым прибегают некоторые компании. Так, в рамках программы «100% Satisfaction Guarantee» корпорация MRV Communications предлагает 30-дневную пробную эксплуатацию североамериканским пользователям систем TereScope. Как гласит объявление на сайте, в случае неоправдавшихся ожиданий или, более того, несоответствия параметров линии заявленным спецификациям клиент вправе вернуть оборудование и снять заказ без объяснения причин. Шаг, что и говорить, довольно смелый2, тем более что 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…

Наряду с малым временем инсталляции, принципиальным преимуществом атмосферных оптических линий является самодостаточность. Затраты на их установку единовременны. Любые другие средства передачи данных требуют постоянных отчислений — либо на аренду канала, провода или оптоволокна, либо на место в кабельной канализации, либо на использование радиочастот, то есть, как правило, привлечения сторонних организаций и существенного повышения и стоимости, и сроков исполнения проекта. Затраты на аренду канала или использование радиочастот3 могут составлять, в зависимости от требуемой скорости передачи данных, до нескольких сот или даже тысяч долларов в месяц. При таком уровне платежей оптическая линия может полностью окупиться за один-два года только на арендных платежах — не говоря уже об инсталляционных затратах. Тем не менее, атмосферные линии передачи данных, увы, не являются универсальным рецептом на все случаи жизни - то есть самое время поговорить о недостатках и особенностях технологии. С тем, чтобы закончить на мажорной ноте — преимуществах и возможных схемах и сценариях применения. Но сначала — несколько слов о том, что же это все-таки такое — атмосферные оптические линии.

 

На первый-второй — рассчитайсь!

Как и большинство технологий беспроводной передачи данных, беспроводная оптика требует условий прямой видимости. Правда, в отличие от радиочастотных методов, допускающих соединения в топологии точка — многоточка, атмосферные оптические линии, как правило, двухточечные. Данные передаются направленным пучком модулированного света. В качестве источника такого света обычно используются светодиоды (и тогда для формирования луча приходится применять оптические системы) или лазеры (в этом случае приходится, наоборот, бороться с точечностью источника, но об этом немного позднее).

Рис. 1. Пара подобных устройств позволяет
организовать двухточечное соединение с любой
необходимой пропускной способностью.

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 оптике (производимую во все нарастающем количестве) и заимствовать заметную часть наработок и технологий, на разработку которых иначе потребовались бы немалые средства: микролинзы, оптические усилители, спектральные маски, голографическая оптика и методы спектрального уплотнения каналов.

Рис. 2. Длина оптической линии составляет около 2400 метров.
При затухании 113 дБ/км здание, расположенное на расстоянии
около 300 метров, все еще заметно, а для связи на 2,4 км
не хватит никакого бюджета потерь.

Общая элементная база и принципы обработки сигнала определяют общий диапазон скоростей — от нескольких мегабит до терабит в секунду (верхний предел обусловлен, скорее, платежеспособным спросом). По существу, атмосферные оптические линии комплиментарны оптоволоконным: этот тезис только подтверждают пассивные атмосферные оптические линии, не содержащие никаких активных элементов. На вход такой линии поступает оптический сигнал из специализированного световода (рассчитанного, видимо, на чуть большие мощности сигнала). 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, видимо, решаются с помощью специальных покрытий) и минимизировать стоимость выносного блока (по существу, содержащего только оптическую часть, большая часть ноу-хау сосредоточена в модуле специализированного конвертера). И, соответственно, минимизировать ущерб от вандализма и обеспечить повышенную защиту данных. В качестве наглядного примера: пассивные беспроводные оптические системы4 TereScope 1 (рис.3), представляющие собой набор линз в относительно красивой коробке, обеспечивают беспроводную передачу данных, подаваемых со специализированных интерфейсов, со скоростью 100 Мбит/с на расстояния до 200-500 метров (в зависимости от типа активного оборудования). В минимальной комплектации такими интерфейсами могут быть медиаконвертеры MC-102/P (10/100BaseT). Другой вариант комплекта TereScope 1 включает два приемопередающих устройства TereScope 1, два отрезка специального оптического кабеля длиной 25 или 50 м и два коммутатора OptiSwitch-200 с интерфейсами PAL и четырьмя портами Ethernet 10/100 Мбит/с. Специализированные модули расширения EM2004-2PAL для коммутаторов OptiSwitch выпускаются в вариантах для расстояний работы до 200 м (модель EM2004-2PAL/A) и до 500 м (EM2004-2PAL/C). Реализованная в них поддержка (QoS) обеспечивает разделение полосы пропускания сети на потоки с гарантированной доставкой пакетов и определенной скоростью (от 1 Кбит/с до 1 Гбит/с).

Рис. 3. Обыкновенный набор линз обеспечивает
беспроводную передачу данных на скорости
до 100 Мбит/с на расстояния до 500 метров.

В более общем случае атмосферные беспроводные оптические системы, разумеется, содержат активное оборудование.

Нелицензируемость, а по сути — неограниченность используемого оптического частотного спектра позволяет не прибегать к сложным схемам модуляции — большинство систем FSO использует простейшее кодирование по принципу «включено/выключено» (On-Off Keying, OOK) — в точности такое же, что используется в волоконно-оптических системах передачи данных. Общий метод модуляции позволяет реализовать прозрачность систем FSO для различных протоколов передачи данных (ATM, Ethernet, Feber Channel, и т.д.) и использовать, по сути, общую элементную базу.

Простая калькуляция — два медиаконвертера общей ценой в 200-300 долларов и набор оптики, пусть даже ценой около 300 долларов за комплект, позволяют предположить, что стоимость атмосферной оптической линии может быть уже сейчас в пределах одной тысячи долларов. Жизнь, между тем, показывает обратное: цены начинаются с отметки 2-2,5 тысяч долларов, со средним значением около 4-5 тысяч долларов за линию со скоростью 100 Мбит/с. Столь впечатляющий разрыв обусловлен, увы, стоимостью входящих в решение ноу-хау и затратами на разработку и все еще относительно низкими объемами производства.

Вместе с тем, определяющее влияние на жизненность применяемых сетевых решений все еще имеет американский рынок, на который сейчас выходят беспроводные решения, использующие нелицензируемые диапазоны частот 2,4 и 5 ГГц и обеспечивающие реальные скорости передачи данных на уровне 25-30 Мбит/с. Можно предположить, что результатом намечающейся конкуренции может стать значительное снижение цен на атмосферные линии, в особенности с учетом того, что затраты на разработку, как правило, уже неоднократно окупились.

Аллея славы

США, Конец XIX века. Еще до изобретения телефона Александр Грехэм Белл проводит первые опыты с беспроводной оптической передачей голоса на расстояние около 200 метров.

1960-е годы. Оборонные ведомства США и СССР проявляют интерес к использованию беспроводных оптических систем связи.

США, 11 сентября 2002 года. Merril Lynch использует оборудование Terabeam для восстановления каналов, связывающих один из офисов в нижнем Манхэттене с центрами обработки данных в Манхеттене и Нью-Джерси. Mayer Brown & Pratt используют оборудование LightPonte для восстановления работы 400 телефонных линий. Европа: Шведская компания Utfors и испанская Alua используют FSO для быстрого подключения абонентов к магистральной инфраструктуре. Utfors использует оборудование Terabeam, Alua — AirFiber. Представители обеих компаний относят к основным преимуществам технологии простоту и скорость инсталляции. Utfors предполагает подключить с помощью FSO около 5% абонентов в 75 скандинавских городах.

США, Атланта, лето 2003. Адвокатская контора Powell, Goldstein, Frazer & Murphy использует систему Canobeam DT-55 компании Canon для связи двух офисов, расположенных на расстоянии нескольких сот метров. Стоимость решения, предложенного для организации гигабитной линии традиционными операторами, оказалась слишком велика, что и обусловило выбор FSO. Установление соединения, по словам Бреда Сидвелла (Brad Sidwell), технического директора PGF&M, образно говоря, «не заняло и пяти минут, а системы были установлены прямо в офисах, с внутренней стороны окон». В числе других преимуществ называется высокая защищенность данных, надежность и скорость соединения. Ожидаемый срок возврата инвестиций — 10 месяцев.

Китай, 2003 год. LightPointe, MRV Communications и Terabeam проявляют самый непосредственный интерес к китайским беспроводным оптическим линиям.


1. Русскоязычное определение, в котором присутствует слово «атмосферные», между тем, гораздо точнее отражает суть проблем, стоящих перед предметной областью. Подавляющая часть задач, возникающих при наземной беспроводной оптической передаче данных, обусловлена борьбой именно с атмосферными явлениями — сцинтилляциями, росой, ограничениями по мощности, вызванными потенциальной опасностью для человеческого зрения, и, в первую очередь, туманом. В открытом космосе (а именно так можно перевести термин Free Space) букет проблем просто несопоставим и давным-давно позволяет реализовать высокоскоростные межспутниковые и межпланетные гигабитные и даже терабитные коммуникации. Единственная остающаяся проблема — это высокоточное наведение. [вернуться]

2. И притом отдаленно напоминающий набившую оскомину рекламу циркониевых браслетов. [вернуться]

3. Российский Закон о Связи, принятый летом этого года, устанавливает платность использования радиочастотного спектра как один из основополагающих принципов, что, видимо, устраняет всякую надежду на безлицензионное использование радиочастот в городских сетях и даже хотспотах Wi-Fi диапазона частот, несмотря на соседствующую установку о постепенном приближении к мировым стандартам и практикам использования радиочастот. [вернуться]

4. MRV употребляет для обозначения таких систем термин PAL — Photonic Air Link. [вернуться]

Подвижное в мобильном

Общие принципы ясны — перейдем к частностям, оказывающим определяющее влияние на качество и надежность атмосферных оптических линий. Их, по большому счету, две:

— нестабильность линии, обусловленная микроподвижками и вибрациями несущих конструкций;

— нестабильность линии, вызванная изменившимися погодными условиями и туманом как фактором, оказывающим наибольшее влияние на степень затухания.

Атмосферными факторами, в наибольшей мере влияющими на стабильность FSO-систем, являются туман и неоднородности показателя преломления — микролинзы, вызванные конвекцией теплых и холодных потоков воздуха. Замирания оптического сигнала, вызванные конвекцией, могут достигать 30 дБ.

Рис. 4. Дополнительный передатчик позволяет
уменьшить влияние атмосферных неоднородностей.

Ослабление оптического сигнала, вызванное влиянием тумана, гораздо выше и может, в наиболее худших случаях, достигать 300-350 дБ на километр (рис. 9). Большинство систем FSO, с тем чтобы обеспечить приемлемую надежность передачи данных, изначально разрабатывается с некоторым «запасом прочности», который, как правило, превышает 30 дБ. То есть, доступность на расстояниях в пределах 100 метров оказывается практически 100-процентной, а сцинтилляцией можно, вообще говоря, пренебречь. Она может сказаться в сколько-нибудь заметной мере только при динамическом управлении излучаемой мощностью, и, в принципе, ее воздействие может быть занесено в обратный контур регулирования.

Влияние тумана, как уже говорилось, приводит к более трагичным последствиям. Именно из-за тумана коэффициент доступности большинства FSO-систем не поднимается выше 97-99 процентов. И именно разной степенью защищенности от тумана и обусловлен весьма значительный ценовой разрыв между разными FSO-системами. Разрыв глубиной десятки тысяч долларов. Для наглядности на рис. 2 приведены один и тот же городской пейзаж и реальная линия передачи данных с разными уровнями затухания.

Для того чтобы чуть глубже понять специфику FSO-систем и природу столь значительных ценовых диспропорций, можно рассмотреть пример, почерпнутый мной в одной из «белых бумаг»5.

Пример «идеальной» и практической систем:
определяющим фактором остается атмосфера

Практическая система

«Идеальная» система

Излучаемая мощность 30 мВт 15 дБм 10 Вт 40 дБм
Чувствительность приемника 25 мВт -46 дБм 1 наноВатт -60 дБм
Потери наведения 3 дБ 0
Оптические потери 4 0
Запас по мощности 54 дБ 100 дБ
Дальность в условиях тумана
с затуханием 350 дБ/км
140 метров 286 метров

Исходными данными для него служит вполне практическая задача: корпоративный пользователь только что расширился с помощью еще одного офиса, расположенного в здании по соседству, и притом — в условиях прямой видимости. В обоих офисах развернуты локальные сети 100 Мбит/с Ethernet. Единственный канал между зданиями с пропускной способностью 2 Мбит/с принадлежит стороннему оператору. Стоимость аренды линии составляет X долларов. Пользователь рассматривает вариант приобретения FSO-оборудования стоимостью Y долларов. Выбирать приходится между системами A и B, одна из которых рассчитана на максимальную дальность 1100 метров, другая — на 4000 метров (и, соответственно, имеют различные бюджеты потерь и, разумеется, цены).

Рис. 5. Сценарий применения двух FSO-систем
с различными расчетными дальностями передачи данных.

На рис. 5 приведены долговременные коэффициенты доступности обоих линий (для условий Сан-Франциско) как функции дальности.

Как видно, на расстояниях в пределах 400 метров обе линии имеют одинаковый коэффициент доступности на уровне 99,8%. Выбор в пользу более дешевой системы очевиден.

Разница начинает ощущаться на расстояниях около 900 метров. Доступность более дешевой системы падает до 99,3 %, система B остается на рубеже 99,6. На расстояниях выше 1100 метров разница становится катастрофической.

Выбор в пользу системы B на этих расстояниях, казалось бы, очевиден. Для решения примерно таких вот задач — контроля и моделирования погоды в городских условиях — Terabeam использует команду из пяти метеорологов. Полученные данные и карты используются для определения оптимальной мощности передатчика и возможной дальности связи. Однако, если задуматься, на графике не хватает еще одной оси — зависимости коэффициента доступности от времени суток. Ведь туман, как правило, явление временное и наблюдается поздно вечером и рано утром, когда большинство офисов еще спит…

Общий вывод из приведенного примера таков: на расстояниях менее одного километра большинство FSO-систем имеют бюджет потерь, достаточный для мирного сосуществования с туманом. В особенности если такие линии снабжены динамическими системами наведения лазерных пучков: ведь зданиям, особенно высоким, свойственно «дышать» в течение дня. В отдельных случаях отклонение здания от вертикали под воздействием, например, ветра, может достигать около 1 метра. Итого два здания — по одному на каждый из концов линии — могут привести к отклонению на 2 метра. Добавим сюда еще микровибрации и тепловые неоднородности, которые могут вызвать угловые отклонения передатчика… В общем, без динамического наведения бюджет потерь будет определяться еще и отношением пятна засветки излучателя (в среднем, около 1-2 метров), площади апертуры приемного телескопа и распределением мощности в луче. То есть, в среднем, около 15-30 дБ. Запас, оставленный «на туман», целиком съеден ошибками наведения!

Для динамического наведения лучей и минимизации потерь используются самые разнообразные схемы. Наиболее продвинутые устройства могут содержать два контура компенсации — один для медленных изменений или, например, для грубого наведения, а второй — для отслеживания изменений мелких и скоростных — вибраций, вызванных проехавшим трамваем или проходящим поблизости сотрудником.

Интересный пример относительно недорогой конструкции — аналоговое микрозеркало, разработанное пару лет назад компанией Texas Instruments и использующее почти те же принципы, что работают сейчас в большинстве презентационных проекторов на DLP-матрицах. Отличий, по существу, два:

— вместо массива из тысяч микрозеркал используется одно, но большое, размером несколько миллиметров, закрепленное в подвесе с двумя степенями свободы;

— контур управления положением зеркала замкнут глубокой обратной отрицательной связью, что позволяет с очень высокой точностью и скоростью управлять его положением.

Рис. 6. Приемопередатчики, нанизанные на штангу,
как гроздья винограда, образуют систему «точка-многоточка».

С учетом нарастающих масштабов производства DLP-матриц (а соответствующие проекторы становятся, похоже, хитом осеннего сезона) и отлаженности технологий, стоимость аналоговых микрозеркал может оказаться даже ниже заявленных в те далекие времена 50 долларов. На сайте TI, увы, странное затишье… А ведь такие линии стоимостью, скажем, 500-600 доларов и дальностью 150-200 метров могли бы стать хитом в городских Ethernet сетях даже операторского класса… Ни расходов на прокладку, согласование и утверждение воздушек, ни затрат на аренду наземных линий…

 

Идеал недостижим

Попробуем задаться вопросом о теоретических пределах практических FSO-линий.

Рассмотрим две системы — практическую и идеальную, с предельными мощностями передатчика на дорогостоящем оптическом усилителе, с фотодатчиком на пределе теоретических возможностей, с идеальной системой наведения, направляющей ВСЕ излечение с лазера на фотоприемник. Результат — перед вами.

Затраты в десятки тысяч долларов (в сравнении с первоначальными — в единицы) привели к повышению дальности системы со стопроцентной доступностью со 140 до… 286 метров. И увеличению общей дальности связи до, скажем, 5 километров…

Казалось бы, тупик? Между тем, востребованы и те, и другие, и третьи системы.

Последние используют резервный, как правило, радиочастотный канал передачи данных.

До сих пор наиболее распространенным решением для повышения надежности беспроводного оптического соединения была организация резервного радиочастотного канала, чаще всего в нелицензируемом6 диапазоне частот 2,4 ГГц. Скорость таких каналов была ограничена максимум 5-6 Мбит/с. С появлением Wi-Fi оборудования, обеспечивающего скорости до 30 Мбит/с, и адаптацией его для городских сетей такими компаниями, как Cisco, Comptek, Proxim, Mikrotik, скорость резервного канала удалось увеличить, но рассогласование максимально реализуемых скоростей все же оставалось. Решением этой проблемы стал выход на еще более высокие рубежи, вернее — частоты: в миллиметровый диапазон длин волн.

Рис. 7. Clear-Mesh, пульт управления
распределенной системой передачи данных OmniLux.

Первоначально эти частоты использовались для межспутниковых коммуникаций и других специальных приложений, а оборудование было относительно дорого. С удешевлением оборудования и расширением спектра задач, требующих широкополосной передачи данных, FCC сочла возможным выделить для безлицензионного использования один из участков спектра в диапазоне частот 60 ГГц — тем более, что волны этого диапазона частот затухают даже в радиопрозрачной атмосфере, относительно быстро — на 16 дБ/км. Наиболее серьезным препятствием для них являются неоднородности, сравнимые с длиной волны — то есть крупный дождь и снег. Зато влияние тумана, столь пагубного для атмосферных оптических коммуникаций, практически незаметно. Чем и воспользовались компании AirFiber и Terabeam, пополнившие свои предложения гибридными системами, сочетающими оптический и радиочастотный нелицензируемые каналы. Причем использование радиоволн высокой частоты позволяет реализовать гигабитные скорости передачи данных и реализовать резервирование каналов в реальном масштабе времени.

Данные в гибридной опторадиочастотной системе HFR (Hybrid FSO Radio) компании AirFiber передаются одновременно по радио и оптическому каналам, в каждом из кадров подсчитывается контрольная сумма и бракованные пакеты отбрасываются. Разнесенное исполнение радио и оптического блоков, кроме того, позволяет избежать влияния таких традиционных для FSO источников неисправностей, как возможная мойка окон (все больше систем FSO размещается непосредственно в офисах с внутренней стороны окна), разрывы связи, происходящие из-за пролетающих мимо птиц и полицейских вертолетов — не говоря уже о дожде и тумане, пагубном для каждого из каналов в отдельности.

Согласно заявлениям AirFiber, доступность такого канала определяется магическими пятью девятками — 99,999% времени, из минуты в минуту, изо дня в день, из года в год, а коэффициент ошибок (BER) не превышает 1012 степени. То есть перед нами решение операторского класса, и притом — работающее в нелицензируемых диапазонах частот7, то есть свободное от постоянных поборов и отчислений.

 

На гребне волны

Выбор подходящей длительности и высоты, наряду с мастерством спортсмена, играет определяющую роль в серфинге.

Выбор длины волны в FSO пока, скорее, является предметом долгих теоретических — и притом весьма бурных, с обстоятельными разборками в научной прессе — дискуссий. Одинаково успешно работают системы, использующие и длину волны 780 нм (лазеры этого диапазона частот используются в CD-приводах и потому поразительно дешевы), и 850, и 1550 нм. Системы с длиной волны больше 10 000 нм (или 0,01 мм — сравните с 5 миллиметрами 60 ГГц радиоканала, разрыв между оптикой и радио уже не так велик, как кажется), использующие еще одно из окон прозрачности, пока не получили распространения, хотя с ними и связаны определенные надежды производителей и даже грант в размере двух миллионов долларов, полученный 11 сентября от Национального института стандартов США (NIST) компанией Maxima на разработку средневолнового инфракрасного лазера (LWIR).

Рис. 8. Omni-Node может содержать
до 4 приемопередатчиков и встроенный
коммутатор третьего уровня.

История со средним инфраредом началась почти два года назад с публикации в журнале «Science», гласившей буквально следующее: «Последнее время набирает силу технология, альтернативная прокладке оптоволокна, получившая название Free Space Optics. Эта технология использует инфракрасный лазер, передающий данные на фотоприемник прямо на вашей крыше. Проблема в том, что единственно доступные сейчас дешевые коротковолновые лазеры с длиной волны около 1,5 мкм не очень хорошо подходят для этой работы, и способны передавать лучи всего лишь на несколько сотен метров, прежде чем они будут поглощены парами воды, присутствующими в атмосфере.

...Новые полупроводниковые инфракрасные лазеры имеют длину волны около 9 мкм. Пары воды — и даже снег, дождь и смог — поглощают лишь незначительную часть излучения с этой длиной волны, поэтому FSO-системы, использующие такие лазеры, смогут работать на расстояниях около 2 километров».

«Мы очень взволнованы этим сообщением, — вторит Джим Плант (Jim Plante), президент уже знакомой нам корпорации Maxima. — Эта технология позволит нам победить погоду».

По мнению Планта, предлагаемый подход способен произвести революцию в области FSO. «В то время как компании, специализирующиеся в этой области, успели привлечь около миллиарда долларов, все силы индустрии направлены на то, чтобы заставить работать лазеры с более короткой длиной волны. Только использование средневолновых лазеров позволит достичь успеха», — считает Плант.

Отповедь последовала незамедлительно от корпораций MRV и AirFiber и спустя всего лишь месяц после публикации (интересно, допекли инвесторы или таки клиенты?) в виде, как это полагается, письма в редакцию. А приведенные в нем графики зависимости поглощения света на аэрозолях убедительно показывали, что расчеты на светлое средневолновое будущее безосновательны (рис. 9).

Рис. 9. Модельное затухание излучения с
разными длинами волн на взвешенных
аэрозолях для различных условий распространения.

Действительно, выигрыш в 30 дБ на фоне потерь порядка 230 дБ/километр, казалось бы, далеко не так убедителен, как сообщала статья в «Science». Но тут уже, как водится, столкнулись научные школы. Письмо так и не было опубликовано, как гласил официальный ответ, за недостатком места. Вследствие этого появилась еще одна белая бумага, в деталях описывающая взгляд авторов опровержения на происходящее. Можно не сомневаться, что уже скорое будущее рассудит участников случившейся коллизии. Хотя, разумеется, два миллиона долларов — это далеко не миллиард, и рвение Планта, как видно, опоздавшего к раздаче, совершенно понятно.

Для нас же интереснее другое: из графиков следует заметно меньшее поглощение света в морских условиях, объяснением которому может служить больший размер капелек тумана. Не этим ли заметно меньшим поглощением обусловлена любовь ВМФ США к FSO-каналам передачи данных?

Интересы оборонных ведомств США, тем временем, с авианосцев переключаются на другие технологии поля боя. В июле прошлого года Минобороны США заключило контракт с корпорацией Terabeam на разработку защищенной высокоскоростной сети передачи данных поля боя, объединяющей, помимо стационарных, и мобильные объекты, вернее, участников военных действий (warfighters), расположенных в воздухе, на земле (surface) и под землей (subsurface). Программа получила название The TeraHertz Operational Reachback (THOR), а необходимость создания беспроводной оптической сети, объединяющей мобильных вояк, вполне может объяснять загадочное отсутствие какой бы то ни было новой информации об аналоговых микрозеркалах на сайте TI. И скорости, и расстояния, заявленные изначально, уж очень заманчиво смотрелись бы на поле боя: защищенные от перехвата невидимые потоки информации на расстояниях 50-150 метров и скоростях 100 Мбит/с. В особенности с учетом «уникального форм-фактора», заявленного в соответствующем пресс-релизе Terabeam. Судя по обрывкам информации, доступным в открытых источниках, программа развивается весьма успешно, но вот рассказывать о ее конкретных результатах участники событий не берутся…

К слову, о потенциальных возможностях технологии можно судить из вполне открытых спецификаций стационарных систем FSO: их динамические системы самонаведения способны отслеживать изменения положения фотоприемника, происходящие на скорости 120-160 км/час.

 

Мультибот

Можно почти не сомневаться, что THOR будет использовать многосвязные топологии, уже сейчас находящие применение в системах FSO. Построение сети (mesh) из многоканальных беспроводных оптических приемопередатчиков позволяет обойтись без какой бы то ни было наземной инфраструктуры и обойти ограничения прямой видимости — как это реализовано, например, в сети Omni-Node компании Omnilux. Основу сети составляют устройства, внешне похожие на стеклянные цилиндры, за которыми скрывается до четырех независимых самонаводящихся приемопередатчиков, нанизанных на общую ось (рис. 8). Сигналы оптических каналов переключаются встроенными коммутаторами третьего уровня на скорости 100 Мбит/с. Для «приземления» оптической сети, наряду с традиционными проводными Ethernet-интерфейсами, используются радиочастотные интерфейсы стандарта 802.11. Процедура инсталляции цилиндров, как утверждается, не сложнее настройки спутниковых антенн и занимает от силы полчаса, а за работой сети из Омни-нодов используется специализированная система управления Clear-Mesh (рис. 7).

Интересно, что в сети можно найти немало следов деятельности проинвестированного в разработку систем FSO миллиарда долларов. Судя по русским фамилиям, время от времени встречающимся в отчетах и пресс-релизах, и названиям компаний с российскими корнями — «ИРЭ Полюс», SunFlower — список можно продолжить — какая-то, очень незначительная, часть этого миллиарда досталась и российским разработчикам. Которым, кстати, здесь, на нашей территории, довольно успешно пока удается конкурировать с зарубежными производителями. Так, о переходе со штучного, заказного, на серийное производство лазерных атмосферных линий (ЛАЛС) сообщила в январе прошлого года компания «Информационно-Технологический Центр». Сообщение об успешных испытаниях Беспроводных Оптических Каналов Связи в петербургской сети МТС можно найти на англоязычном сайте «Катарсис», известном своими странными сообщениями о системах E1-OC4, предназначенных для операторов связи и способных передавать по беспроводной оптике потоки E-1 на — страшно сказать — 30 километров (правда, в условиях «абсолютно чистой атмосферы (затухание 0 дБ/км)»). Не меньшие, а может, и большие заделы имеются и у российских разработчиков систем передачи данных миллиметрового диапазона. Объединение их усилий, скорее всего, позволило бы в кратчайшие сроки создать экономически эффективные (и притом надежные) решения для последней мили и создания той самой сетевой инфраструктуры, которой так много на бескрайних российских территориях.

Эх, если бы всего лишь часть усилий, направленных Минсвязи на лоббирование столь странных Законов о Связи, закручивающих последние гайки на теле связного малого бизнеса, направить на то, чтобы перенять хоть малую толику деятельности американской FCC…


5. Availability of Free Space Optics (FSO) and hybrid FSO/RF systems, Isaac I. Kim and Eric Korevaar, Optical Access Inc. [вернуться]

6. У нас в этом диапазоне вполне успешно работают лицензируемые городские сети. [вернуться]

7. Как уже говорилось, перспективы появления «городских» нелицензируемых частот в России очень туманны — в отличие от оптики. До нее руки законодателей из Минсвязи пока не дошли. [вернуться]

По материалам независимого ресурса Всероссийского Сообщества «CIO».

© ООО "Компьютерра-Онлайн", 1997-2019
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на "Компьютерру" обязательна.