ارتباط لیزری یکی دیگر از راه های ارتباط بی سیم است. ارتباط لیزری با بیگانگان

E. N. Chepusov، S. G. Sharonin

امروزه تصور زندگی ما بدون کامپیوتر و شبکه های مبتنی بر آنها غیرممکن است. بشر در آستانه دنیای جدیدی است که در آن یک فضای اطلاعاتی. در این دنیا، ارتباطات دیگر توسط مرزهای فیزیکی، زمان یا فاصله محدود نخواهد شد.

در حال حاضر تعداد زیادی شبکه در سرتاسر جهان وجود دارد که کار می کنند توابع مختلفو حل بسیاری از مشکلات مختلف. دیر یا زود، اما همیشه زمانی فرا می رسد که توان عملیاتیشبکه تمام شده است و باید خطوط ارتباطی جدیدی ایجاد شود. در داخل ساختمان، انجام این کار نسبتاً آسان است، اما در حال حاضر هنگامی که دو ساختمان همسایه به هم متصل می شوند، مشکلات شروع می شود. مجوزهای ویژه، تاییدیه، مجوز برای انجام کار و همچنین اجرای تعدادی از مجتمع ها مورد نیاز است الزامات فنیو ارضای نیازهای مالی قابل توجه سازمان هایی که زمین یا فاضلاب را مدیریت می کنند. به عنوان یک قاعده، بلافاصله معلوم می شود که کوتاه ترین مسیر بین دو ساختمان یک خط مستقیم نیست. و اصلاً لازم نیست که طول این مسیر با فاصله بین این ساختمان ها قابل مقایسه باشد.

البته، همه راه حل بی سیم مبتنی بر تجهیزات مختلف رادیویی (مودم های رادیویی، کانال پایین) را می شناسند خطوط رله رادیوییفرستنده دیجیتال مایکروویو). اما پیچیدگی در حال کاهش نیست. هوا بیش از حد اشباع شده است و گرفتن مجوز برای استفاده از تجهیزات رادیویی بسیار دشوار و حتی گاهی غیرممکن است. و توان عملیاتی این تجهیزات به طور قابل توجهی به هزینه آن بستگی دارد.

ما پیشنهاد می کنیم از یک نوع اقتصادی جدید استفاده کنیم ارتباطات بی سیم، که اخیراً بوجود آمد - ارتباطات لیزری. این فناوری بیشتر در ایالات متحده توسعه یافته است، جایی که توسعه یافته است. ارتباطات لیزری یک راه حل مقرون به صرفه برای مشکل ارتباطات کوتاه برد قابل اعتماد و پرسرعت (1.2 کیلومتر) ارائه می دهد که می تواند هنگام اتصال سیستم های مخابراتی بین ساختمان ها ایجاد شود. استفاده از آن امکان ادغام شبکه های محلی با شبکه های جهانی را فراهم می کند دوست از راه دوراز دیگر شبکه های محلی و همچنین تامین نیازهای تلفن دیجیتال. ارتباطات لیزری از تمام رابط های لازم برای این اهداف پشتیبانی می کند - از RS-232 تا ATM.

ارتباط لیزری چگونه انجام می شود؟

ارتباط لیزری بر خلاف ارتباطات GSM امکان برقراری ارتباط نقطه به نقطه با سرعت انتقال اطلاعات تا 155 مگابیت بر ثانیه را فراهم می کند. در شبکه های کامپیوتری و تلفنی، ارتباطات لیزری تبادل اطلاعات در حالت را تضمین می کند دوبلکس کامل. برای برنامه هایی که نیازی ندارند سرعت بالاانتقال (به عنوان مثال، برای انتقال سیگنال های ویدئویی و کنترلی در سیستم های تلویزیونی تکنولوژیکی و امنیتی)، یک راه حل اقتصادی ویژه با تبادل نیمه دوبلکس وجود دارد. هنگامی که لازم است نه تنها رایانه، بلکه همچنین ترکیب شود شبکه های تلفنمدل های دستگاه های لیزری با مالتی پلکسر داخلی می توانند برای انتقال همزمان ترافیک LAN و جریان های چندپخشی تلفن دیجیتال (E1 / PCM30) استفاده شوند.

دستگاه های لیزری می توانند هر جریان شبکه ای را که با استفاده از فیبر یا کابل مسی به آنها تحویل داده می شود در جهت جلو و عقب انتقال دهند. فرستنده سیگنال های الکتریکی را به تابش لیزر مدوله شده در محدوده مادون قرمز با طول موج 820 نانومتر و توان تا 40 مگاوات تبدیل می کند. ارتباطات لیزری از جو به عنوان یک رسانه انتشار استفاده می کند. سپس پرتو لیزر وارد گیرنده می شود که حداکثر حساسیت را در محدوده طول موج تابش دارد. گیرنده تابش لیزر را به سیگنال های رابط الکتریکی یا نوری مورد استفاده تبدیل می کند. این نحوه ارتباط با استفاده از سیستم های لیزری انجام می شود.

خانواده ها، مدل ها و ویژگی های آنها

در این بخش می خواهیم شما را با سه خانواده از محبوب ترین سیستم های لیزر در ایالات متحده - LOO، OmniBeam 2000 و OmniBeam 4000 (جدول 1) آشنا کنیم. خانواده LOO پایه است و امکان انتقال داده و پیام های صوتیفواصل تا 1000 متر خانواده OmniBeam 2000 قابلیت های مشابهی دارند، اما در فاصله بیشتر(تا 1200 متر) و می تواند تصاویر ویدئویی و ترکیبی از داده ها و گفتار را انتقال دهد. خانواده OmniBeam 4000 می تواند انتقال داده با سرعت بالا را ارائه دهد: 34 تا 52 مگابیت در ثانیه تا 1200 متر و 100 تا 155 مگابیت در ثانیه تا 1000 متر. خانواده های دیگری از سیستم های لیزر در بازار وجود دارند، اما آنها یا مسافت کمتری را پوشش می دهند یا پروتکل های کمتری را پشتیبانی می کند.

میز 1.

هر یک از خانواده ها شامل مجموعه ای از مدل هایی است که از پروتکل های ارتباطی مختلف پشتیبانی می کنند (جدول 2). خانواده LOO شامل مدل های اقتصادی است که فواصل انتقال تا 200 متر را فراهم می کند (حرف "S" در انتهای نام).

جدول 2.

مزیت بدون شک دستگاه های ارتباطی لیزری سازگاری آنها با اکثر تجهیزات مخابراتی است. برای اهداف مختلف(هاب ها، روترها، تکرار کننده ها، پل ها، مالتی پلکسرها و PBX).

نصب و راه اندازی سیستم های لیزری

یک مرحله مهم در ایجاد یک سیستم، نصب آن است. راه اندازی واقعی در مقایسه با نصب و راه اندازی تجهیزات لیزری زمان بسیار ناچیزی را می طلبد، که اگر توسط متخصصان آموزش دیده و مجهز انجام شود چندین ساعت طول می کشد. در عین حال، کیفیت خود سیستم به کیفیت این عملیات بستگی دارد. بنابراین، قبل از ارائه گزینه های معمولی گنجاندن، مایلیم به این موارد توجه کنیم.

هنگامی که فرستنده و گیرنده در فضای باز قرار می گیرد، می توان آن را روی سطح سقف یا دیوار نصب کرد. لیزر بر روی یک تکیه گاه سفت و سخت مخصوص، معمولاً فلزی، نصب می شود که به دیوار ساختمان متصل می شود. پشتیبانی همچنین قابلیت تنظیم زاویه شیب و آزیموت تیر را فراهم می کند.

در این حالت برای سهولت نصب و نگهداری سیستم، اتصال آن از طریق جعبه های اتصال (RK) انجام می شود. به عنوان کابل های اتصال، فیبر نوری معمولا برای مدارهای انتقال داده و کابل مسی برای مدارهای قدرت و کنترل استفاده می شود. اگر تجهیزات دارای رابط داده نوری نباشد، می توان از مدلی با رابط الکتریکی یا مودم نوری خارجی استفاده کرد.

واحد منبع تغذیه (PSU) فرستنده و گیرنده همیشه در داخل خانه نصب می شود و می توان آن را روی دیوار یا رک نصب کرد که برای تجهیزات LAN یا توزیع ساختاری استفاده می شود. سیستم های کابلی. یک مانیتور وضعیت همچنین می تواند در نزدیکی نصب شود که برای کنترل از راه دور عملکرد فرستنده گیرنده های خانواده OB2000 و OV4000 خدمت می کند. استفاده از آن امکان تشخیص کانال لیزری، نشان دادن مقدار سیگنال، و همچنین حلقه کردن سیگنال برای بررسی آن را می دهد.

هنگام نصب فرستنده های لیزری در داخل، باید به خاطر داشت که قدرت تابش لیزر هنگام عبور از شیشه کاهش می یابد (حداقل 4٪ در هر شیشه). مشکل دیگر این است که هنگام بارندگی قطرات آب از بیرون شیشه سرازیر می شوند. آنها نقش عدسی را بازی می کنند و می توانند منجر به پراکندگی پرتو شوند. برای کاهش این اثر، نصب تجهیزات نزدیک به بالای شیشه توصیه می شود.

برای اطمینان از ارتباط با کیفیت بالا، لازم است برخی از الزامات اساسی را در نظر بگیرید.

مهمترین آنها که بدون آن ارتباط غیرممکن خواهد بود، این است که ساختمان ها باید در محدوده دید قرار داشته باشند، در حالی که نباید هیچ گونه مانع مات در مسیر تیر وجود داشته باشد. علاوه بر این، از آنجایی که قطر پرتو لیزر در ناحیه گیرنده 2 متر است، لازم است فرستنده و گیرنده بالای عابران پیاده باشد و در ارتفاع حداقل 5 متری تردد کنند که این امر به دلیل رعایت مقررات ایمنی است. حمل و نقل همچنین منبع گازها و گرد و غبار است که بر قابلیت اطمینان و کیفیت انتقال تأثیر می گذارد. پرتو نباید در مجاورت خطوط برق منتشر شود یا از آنها عبور کند. لازم است رشد احتمالی درختان، حرکت تاج آنها در هنگام وزش باد و همچنین تأثیر بارش و نقص احتمالی ناشی از پرواز پرندگان در نظر گرفته شود.

انتخاب صحیح فرستنده گیرنده عملکرد پایدار کانال را در کل محدوده شرایط آب و هوایی روسیه تضمین می کند. به عنوان مثال، با قطر پرتو بزرگ، احتمال خرابی های مرتبط با بارش کاهش می یابد.

تجهیزات لیزر منبع نیستند تابش الکترومغناطیسی(AMY). اما اگر در نزدیکی دستگاه‌های دارای EMI قرار گیرد، تجهیزات الکترونیکی لیزر این تشعشع را دریافت می‌کنند که می‌تواند باعث تغییر در سیگنال در گیرنده و فرستنده شود. این بر کیفیت ارتباط تأثیر می گذارد، بنابراین توصیه نمی شود تجهیزات لیزری را در نزدیکی منابع EMI مانند ایستگاه های رادیویی قدرتمند، آنتن ها و غیره قرار دهید.

هنگام نصب لیزر، از چند روز در سال، بهتر است از جهت گیری فرستنده های لیزری در جهت شرقی-غربی خودداری شود. اشعه های خورشیدمی تواند تابش لیزر را برای چند دقیقه مسدود کند و حتی با وجود فیلترهای نوری خاص در گیرنده، انتقال غیرممکن خواهد شد. با دانستن اینکه خورشید در یک منطقه خاص چگونه در آسمان حرکت می کند، می توانید به راحتی این مشکل را حل کنید.

لرزش می تواند باعث جابجایی گیرنده لیزری شود. برای جلوگیری از این امر، نصب سیستم های لیزری در نزدیکی موتورها، کمپرسورها و غیره توصیه نمی شود.

شکل 1. قرار دادن و اتصال فرستنده های لیزری.

چندین روش معمولی برای روشن کردن

ارتباط لیزری به حل مشکل ارتباط کوتاه برد در اتصال نقطه به نقطه کمک می کند. به عنوان مثال، چندین گزینه یا روش معمولی را در نظر بگیرید. بنابراین، شما یک دفتر مرکزی (CO) و یک شعبه (F) دارید که هر کدام دارای یک شبکه کامپیوتری هستند.

شکل 2 گونه ای از سازماندهی یک کانال ارتباطی را برای موردی نشان می دهد که در آن لازم است F و CO ترکیب شود، با استفاده از پروتکل شبکهاترنت، و به عنوان محیط فیزیکی- کابل کواکسیال (ضخیم یا نازک). CO میزبان سرور LAN است و رایانه شخصی میزبان رایانه هایی است که باید به این سرور متصل شوند. با کمک سیستم های لیزری، به عنوان مثال مدل های LOO-28/LOO-28S یا OB2000E، می توانید به راحتی این مشکل را حل کنید. پل در CO نصب شده است، و تکرار کننده در F. اگر پل یا تکرار کننده یک رابط نوری داشته باشد، پس نیازی به یک مینی مودم نوری نیست. فرستنده های لیزری از طریق فیبر نوری دوگانه متصل می شوند. مدل LOO-28S به شما امکان می دهد تا در فاصله 213 متری و LOO-28 - تا 1000 متر با زاویه دریافت "مطمئن" 3 mrad ارتباط برقرار کنید. مدل OB2000E مسافتی تا 1200 متر را با زاویه دریافت "خوب" 5 mrad پوشش می دهد. تمامی این مدل ها در حالت فول دوبلکس کار می کنند و سرعت انتقال 10 مگابیت بر ثانیه را ارائه می دهند.

شکل 2 اتصال یک بخش شبکه اترنت راه دور بر اساس کابل هممحور.

یک گزینه مشابه برای ترکیب دو شبکه اترنت با استفاده از یک جفت پیچ خورده (10BaseT) به عنوان یک رسانه فیزیکی در شکل 3 نشان داده شده است. کانکتورها و یک AUI یا FOIRL برای اتصال گیرنده های لیزری. در این مورد، نصب یک فرستنده گیرنده لیزری LOO-38 یا LOO-38S ضروری است که سرعت انتقال مورد نیاز را در حالت دوبلکس کامل فراهم می کند. مدل LOO-38 می تواند تا 1000 متر و LOO-38S تا 213 متر ارتباط برقرار کند.

شکل 3. اتصال یک بخش شبکه اترنت جفت تابیده از راه دور.

شکل 4 گونه ای از انتقال داده ترکیبی بین دو شبکه محلی (اترنت) و جریان دیجیتال چندپخشی E1 (PCM30) بین دو PBX (در CO و F) را نشان می دهد. برای حل این مشکل، مدل OB2846 مناسب است که انتقال داده و صدا را با سرعت 12 (10 + 2) مگابیت بر ثانیه تا مسافت 1200 متری کابل کواکسیال 75 اهم از طریق کانکتور BNC فراهم می کند. لازم به ذکر است که چندگانه سازی داده ها و جریان های گفتاری نیازی ندارد تجهیزات اضافیو توسط فرستنده گیرنده ها بدون کاهش توان عملیاتی هر یک به صورت جداگانه انجام می شود.

شکل 4. یکسان سازی شبکه های کامپیوتری و تلفنی.

تجسم انتقال با سرعت بالاداده های بین دو شبکه محلی (LAN "A" در CO و LAN "B" در F) با استفاده از سوئیچ های ATM و فرستنده گیرنده لیزری در شکل 5 نشان داده شده است. مدل OB4000 مشکل ارتباطات کوتاه برد پرسرعت را در راه بهینه شما می توانید جریان های E3، OS1، SONET1 و ATM52 را با سرعت های مورد نیاز در فاصله تا 1200 متر و 100 Base-VG یا VG ANYLAN (802.12)، 100 Base-FX یا Fast Ethernet (802.3) انتقال دهید. FDDI، TAXI 100 / 140، OC3، SONET3 و ATM155 با سرعت های مورد نیاز تا 1000 متر داده های ارسالی با استفاده از یک فیبر نوری دوگانه استاندارد متصل شده از طریق یک کانکتور SMA به فرستنده گیرنده لیزری تحویل داده می شود.

شکل 5. تجمیع شبکه های مخابراتی پرسرعت.

مثال های ارائه شده جامع نیستند. گزینه هااستفاده از تجهیزات لیزر

چه چیزی سودآورتر است؟

بیایید سعی کنیم مکان یابی کنیم ارتباط لیزریاز جمله سیمی و راه حل های بی سیم، به طور خلاصه مزایا و معایب آنها را ارزیابی می کند (جدول 3).

جدول 3

ارتباط نوری با انتقال اطلاعات با استفاده از امواج الکترومغناطیسی در محدوده نوری انجام می شود. به عنوان مثال ارتباط نوریمی‌توانیم به انتقال پیام‌هایی که در گذشته با کمک آتش‌سوزی یا الفبای سمافور استفاده می‌شد، استناد کنیم. در دهه 60 قرن بیستم، لیزر ایجاد شد و ساخت آن ممکن شد سیستم های باند پهنارتباطات نوری، نه تنها تلفن، بلکه سیگنال های تلویزیونی و کامپیوتری را نیز مخابره می کند.
سیستم های ارتباطی نوری به دو دسته باز که در آن سیگنال در جو یا فضا منتقل می شود و بسته، یعنی با استفاده از راهنماهای نور تقسیم می شوند. . علاوه بر این، تنها خطوط ارتباطی اتمسفر باز در نظر گرفته می شود.
یک سیستم ارتباطی اتمسفر نوری بین دو نقطه شامل دو فرستنده گیرنده جفتی است که در خط دید در دو انتهای خط قرار دارند و به سمت یکدیگر هدایت می شوند. فرستنده حاوی یک ژنراتور لیزر و یک مدولاتور تابش نوری آن توسط سیگنال ارسالی است. پرتو لیزر مدوله شده همسو می شود سیستم نوریو به سمت گیرنده بروید. در گیرنده، تشعشع بر روی آشکارساز نور متمرکز می شود، جایی که شناسایی می شود و اطلاعات ارسال شده استخراج می شود. از آنجایی که پرتو لیزر بین نقاط ارتباطی جو منتقل می شود، توزیع آن به شدت به شرایط آب و هوایی، وجود دود، گرد و غبار و سایر آلودگی های هوا بستگی دارد. علاوه بر این، پدیده های آشفته ای در جو مشاهده می شود که منجر به نوسانات ضریب شکست محیط، نوسانات پرتو و اعوجاج سیگنال دریافتی می شود. با این حال، علیرغم این مشکلات، ارتباط لیزر جوی در فواصل چند کیلومتری کاملاً قابل اعتماد است و به ویژه برای حل مشکل "آخرین اطلاعات" امیدوار کننده است. انتشار تابش لیزر در جو با تعدادی از پدیده ها همراه است. برهمکنش خطی و غیرخطی نور با محیط از نظر ویژگی های صرفاً کیفی، این پدیده ها را می توان به سه گروه اصلی جذب و پراکندگی توسط مولکول های گاز هوا، تضعیف ذرات معلق در هوا (غبار، باران، برف، مه) و تشعشع تقسیم کرد. نوسانات ناشی از تلاطم های جوی و مه متراکم، که برای آنها تضعیف آئروسل حداکثر است. انتشار یک پرتو لیزر نیز به شدت تحت تأثیر تلاطم جوی است، یعنی تغییرات تصادفی فضا-زمان در ضریب شکست ناشی از حرکت هوا، نوسانات در دما و چگالی آن بنابراین، امواج نور منتشر شده در جو نه تنها جذب، بلکه نوسانات در توان ارسالی را نیز تجربه می کنند.
تلاطم اتمسفر منجر به اعوجاج جبهه موج و در نتیجه نوسانات و گسترش پرتو لیزر و توزیع مجدد انرژی در مقطع آن می شود. در صفحه آنتن گیرنده، این خود را در یک تناوب آشفته نقاط تاریک و روشن با فرکانس از کسری از هرتز تا چندین کیلوهرتز نشان می دهد. در این حالت گاهی اوقات محو شدن سیگنال اتفاق می افتد (این اصطلاح از ارتباطات رادیویی به عاریت گرفته شده است) و اتصال ناپایدار می شود. محو شدن در هوای آفتابی صاف، به ویژه در ماه‌های گرم تابستان، در طلوع و غروب خورشید، همراه با بادهای شدید آشکارتر می‌شود. سیستم‌های ALS را می‌توان نه تنها در «آخرین مایل» کانال‌های ارتباطی، بلکه به‌عنوان درج فیبر نیز استفاده کرد. خطوط نوریدر برخی مناطق دشوار؛ برای ارتباط در شرایط کوهستانی، در فرودگاه ها، بین ساختمان های جداگانه یک سازمان (سازمان های دولتی، مراکز خرید، شرکت های صنعتی، پردیس های دانشگاه، مجتمع های بیمارستانی، سایت های ساخت و ساز و غیره)؛ هنگام ایجاد شبکه های کامپیوتری محلی با فاصله از هم در فضا؛ هنگام سازماندهی ارتباط بین مراکز سوئیچینگ و ایستگاه های پایه شبکه های سلولی; برای تخمگذار عملیاتی خط با زمان محدود برای نصب. بنابراین، در اخیراعلاقه روزافزون تولیدکنندگان داخلی به این بخش جدید و امیدوارکننده

نمودار عملکردی سیستم ارتباط لیزری بسیار ساده است:

· واحد پردازش سیگنال های مختلف را دریافت می کند دستگاه های استاندارد(تلفن، فکس، سانترال دیجیتال، شبکه کامپیوتری محلی) و تبدیل آنها به فرم قابل قبول برای انتقال توسط مودم لیزری.

· سیگنال تبدیل شده توسط واحد الکترون نوری به شکل تابش مادون قرمز منتقل می شود.

· در سمت دریافت کننده، نور جمع آوری شده توسط سیستم نوری بر روی آشکارساز نور می افتد، جایی که دوباره به سیگنال های الکتریکی تبدیل می شود.

· تقویت و پردازش شده است سیگنال الکتریکیوارد واحد پردازش سیگنال می شود و در آنجا به شکل اصلی خود بازیابی می شود.

انتقال و دریافت توسط هر یک از مودم های جفت شده به طور همزمان و مستقل از یکدیگر انجام می شود. مودم های لیزری به گونه ای نصب می شوند که محورهای نوری فرستنده گیرنده ها بر هم منطبق باشند. مشکل اصلی تراز کردن جهت محورهای نوری فرستنده گیرنده است. زاویه واگرایی پرتو فرستنده y است مدل های مختلفاز چند دقیقه قوس تا 0.5 درجه، و دقت تراز باید با این مقادیر مطابقت داشته باشد.

هنگامی که واحدهای فرستنده گیرنده نصب می شوند، باید به شبکه های کابلی در هر دو ساختمان متصل شوند. مدل های زیادی از دستگاه ها با تنوع گسترده ای از رابط ها وجود دارد، با این حال، بر خلاف تامین کنندگان تجهیزات برای ارتباطات رادیویی، سازندگان سیستم های اپتیک بی سیم به ایدئولوژی اتصال عمومی زیر پایبند هستند: یک خط ارتباطی لیزری شبیه سازی یک بخش کابل است (دو جفت پیچ خوردهیا دو هسته یک کابل نوری). متصل به اپتیک بی سیم شبکه های محلیبه گونه ای عمل می کنند که گویی توسط یک کابل اختصاصی متصل شده اند. برخی از مدل های مودم های لیزری دارای رابط های ترکیبی هستند شبکه های اترنتو E1 جریان می یابد. در نتیجه، یک پیوند جوی می تواند شبکه های LAN و تلفن ساختمان ها را بدون استفاده از مالتی پلکسر متصل کند.

این چیزی است که به نظر می رسد سیستم نصب شدهارتباط لیزر اتمسفر توان عملیاتی سیستم - 100 مگابیت در ثانیه برای فاصله حداکثر 3! کیلومتر عکس:

برخی از پل های راه دور بی سیم از نور لیزر مادون قرمز برای انتقال داده ها استفاده می کنند. به طور معمول، چنین دستگاهی شامل یک پل اترنت سیمی سنتی و یک مودم لیزری است که ارتباط فیزیکی را فراهم می کند. به عبارت دیگر، دستگاه لیزرفقط بیت های داده را ارسال می کند و بقیه کار توسط یک پل معمولی انجام می شود. مودم های لیزری تشعشعاتی با طول موج 820 نانومتر تولید می کنند که بدون ابزار خاص قابل تشخیص نیست. بدیهی است که برای پل های لیزری، امیتر و گیرنده باید روی یک خط مستقیم قرار گیرند. دید. فاصله معمولی بین پل ها کمی بیش از 1 کیلومتر است و با قدرت لیزر محدود می شود.
یکی از مزیت های اصلی چنین سیستم هایی توان عملیاتی بالای آنهاست. دومین مزیت آن ایمنی کافی نسبت به نویز است، زیرا تابش مادون قرمز با امواج رادیویی تعامل ندارد. مانند سیستم های فیبر نوری، پل های لیزری ارائه می دهند سطح بالاامنیت. برای رهگیری اطلاعات، باید دستگاه مناسبی را روی خط تیر قرار داد که اولاً به راحتی قابل تشخیص است و ثانیاً اجرای آن بسیار دشوار است، زیرا چنین سیستم هایی بر روی سقف ساختمان های بلند نصب می شوند. معایب سیستم های مبتنی بر لیزر تاثیر بر پایداری شرایط آب و هوایی ارتباطی است. باران شدید، برف یا مه باعث پراکندگی قابل توجه پرتو و کاهش سیگنال می شود. ارتباطات همچنین می تواند تحت تأثیر طلوع یا غروب خورشید قرار گیرد اگر کانال جهت شرق به غرب باشد.
پل های بی سیمبرای اتصال دائمی شبکه ها، به عنوان یک کانال پشتیبان یا به عنوان یک وسیله موقت استفاده می شود. بسیاری از شرکت ها به تولید آنها مشغول هستند. قیمت ها بسته به پهنای باند و فاصله ارتباطی از 5000 تا 75000 دلار برای هر کانال متغیر است. گران است، اما با گذشت زمان، چنین تصمیمی می تواند نتیجه دهد.

2.5 گیگابیت بر ثانیه از طریق پرتو لیزر

fSONA Communications معرفی شد سیستم جدیدارتباط نوری بی سیم SONAbeam 2500-M که امکان دستیابی به سرعت انتقال داده در حدود 2.5 گیگابیت بر ثانیه را فراهم می کند. اساس سیستم چهار فرستنده اضافی است که در طول موج 1550 نانومتر با توان خروجی لیزر 560 مگاوات کار می کنند. در یک سایت آزمایشی پنج کیلومتری در هوای صاف، سیستم برای آن کار کرد حداکثر سرعتو تقریباً بدون خطا

کنترل سوالات

1. برای ایجاد شبکه های بی سیم از چه فناوری هایی استفاده می شود؟

2. فن آوری های اصلی شبکه های رادیویی را فهرست کنید.

3. t چیست نقطه دسترسی(نقطه دسترسی)؟

4. فناوری 802.11 را توضیح دهید.آنتن جهت دار و همه جهته چیست؟

5. چیست رومینگ(رومینگ).؟

6. فهرست فن آوری های جایگزین استاندارد IEEE 802.11.

7. فناوری را مشخص کنید بلوتوث.

8. فناوری را مشخص کنید HiperLAN.

9. شبکه های نوری چیست؟

10. سیستم های مایکروویو چیست؟

11. استاندارد IEEE 802.16 (WiMAX) را مشخص کنید؟

12. چیست شبکه بی سیمبر اساس ماهواره های مدار پایین زمین؟

13. چه وسایلی در سیستم مادون قرمز گنجانده شده است؟

14. تابش IR چیست؟

15-ارتباطات لیزری اتمسفر چیست؟

16. دریافت و انتقال در ارتباط لیزر جوی چگونه صورت می گیرد؟

سیستم های انتقال داده های لیزری برای سازماندهی ارتباطات یک طرفه و دوطرفه بین اشیایی که در محدوده دید هستند طراحی شده اند.
اپتیک فضای آزاد - فناوری FSO که شامل - ارتباط نوری جوی (AOLS) و کانال ارتباطی نوری بی سیم (BOX) راهی است انتقال بی سیماطلاعات در بخش موج کوتاه طیف الکترومغناطیسی. بر اساس اصل انتقال است سیگنال دیجیتالاز طریق جو (یا فضای بیرونی) با تعدیل تابش (مادون قرمز یا مرئی) و تشخیص بعدی آن توسط یک آشکارساز نوری نوری.
وضعیت فعلی ارتباطات نوری بی سیم به شما امکان می دهد کانال های ارتباطی قابل اعتمادی را در فواصل 100 تا 1500-2000 متر در شرایط جوی و تا 100000 کیلومتر در فضای باز ایجاد کنید، به عنوان مثال، برای ارتباط بین ماهواره ها. به عنوان یک راه حل جایگزین برای فیبر نوری، خطوط انتقال داده های نوری جوی (AODL) امکان تشکیل فوق العاده سریع یک کانال ارتباطی نوری بی سیم را فراهم می کند.

1. خط ارتباط نوری جوی

توسعه سریع بازار مخابرات مستلزم خطوط انتقال داده با سرعت بالا است. با این حال، تخمگذار فیبر نوری مستلزم سرمایه گذاری محکم است و در اصل همیشه امکان پذیر نیست.
یک جایگزین طبیعی در این مورد، خطوط ارتباطی مایکروویو بی سیم هستند، اما مشکل دریافت فوری مجوزهای فرکانس، چشم انداز استفاده از آنها را به ویژه در شهرهای بزرگ به شدت محدود می کند.
روش دیگر ارتباط بی سیم خطوط ارتباطی نوری (ارتباط لیزری یا نوری) با استفاده از توپولوژی نقطه به نقطه یا نقطه به چند نقطه است. ارتباط نوری با انتقال اطلاعات با استفاده از امواج الکترومغناطیسی در محدوده نوری انجام می شود. به عنوان نمونه ای از ارتباطات نوری، می توان به انتقال پیام هایی اشاره کرد که در گذشته با استفاده از آتش یا الفبای سمافور استفاده می شد. در دهه 60 قرن بیستم، لیزرها ایجاد شد و امکان ساخت سیستم های ارتباط نوری باند پهن فراهم شد. اولین خط ارتباط جوی (ALS) در مسکو در اواخر دهه 60 ظاهر شد: راه اندازی شد. خط تلفنبین ساختمان دانشگاه دولتی مسکو در تپه های لنین و میدان زوبوفسکایا به طول بیش از 5 کیلومتر. کیفیت سیگنال ارسالی کاملاً مطابق با استانداردها است. در همان سال‌ها، آزمایش‌هایی با ALS در لنینگراد، گورکی، تفلیس و ایروان انجام شد. به طور کلی، آزمایش ها موفقیت آمیز بود، اما در آن زمان، کارشناسان احساس کردند که شرایط بد آب و هوا باعث می شود که ارتباطات لیزری غیرقابل اعتماد باشد و آن را غیر قابل اعتماد می دانستند.
استفاده از سیگنال‌هایی با مدولاسیون پیوسته (آنالوگ) که در آن سال‌ها مورد استفاده قرار می‌گرفت، منجر به تضعیف غیر عادی شد. سیگنال نوریبه دلیل تأثیر جو
استفاده گسترده مدرن از ALS در بسیاری از کشورهای جهان از سال 1998 آغاز شد، زمانی که لیزرهای نیمه هادی ارزان قیمت با قدرت 100 مگاوات یا بیشتر ایجاد شد و کاربرد پردازش دیجیتالسیگنال امکان جلوگیری از تضعیف سیگنال غیر عادی و ارسال مجدد بسته اطلاعاتی را در صورت تشخیص خطا فراهم کرد.
در همان زمان، نیاز به ارتباطات لیزری به وجود آمد، زیرا آنها به سرعت شروع به توسعه کردند فناوری اطلاعات. تعداد مشترکینی که نیاز به ارائه خدمات مخابراتی مانند اینترنت، تلفن IP، تلویزیون کابلیبا تعداد زیادیکانال ها، شبکه های کامپیوتردر نتیجه، یک مشکل "آخرین مایل" وجود داشت (اتصال یک کانال ارتباطی پهن باند به کاربر نهایی). اجرای شبکه های کابلی جدید مستلزم سرمایه گذاری های کلان است و در برخی موارد به ویژه در مناطق متراکم شهری بسیار دشوار و حتی غیرممکن است.
راه حل بهینه برای مشکل بخش آخر استفاده از خطوط انتقال بی سیم است.
مزایای خطوط ارتباطی بی سیم واضح است: آنها مقرون به صرفه هستند (نیازی به حفر ترانشه برای کابل کشی و اجاره زمین نیست). هزینه های عملیاتی کم؛ توان و کیفیت بالا ارتباطات دیجیتال; استقرار سریع و پیکربندی مجدد شبکه؛ غلبه بر موانع آسان - راه آهن، رودخانه ها، کوه ها و غیره
ارتباط بی سیم در محدوده رادیویی به دلیل ازدحام و کمبود محدود شده است محدوده فرکانسرازداری ناکافی، حساسیت به تداخل، از جمله عمدی، و از کانال های مجاور، افزایش مصرف برق. علاوه بر این، ارتباطات رادیویی نیاز به هماهنگی و ثبت طولانی مدت با تخصیص فرکانس ها توسط ارگان های Gossvyaznadzor فدراسیون روسیه، اجاره کانال و صدور گواهینامه اجباری تجهیزات رادیویی توسط کمیسیون دولتی فرکانس های رادیویی دارد. استفاده از وسایل لیزر این موضوع پیچیده را برطرف می کند. این به این دلیل است که اولاً فرکانس تابش سیستم های ارتباطی لیزری فراتر از محدوده ای است که هماهنگی لازم است (در روسیه) و ثانیاً عدم وجود امکانات عملیشناسایی و شناسایی آنها به عنوان وسیله ای برای تبادل اطلاعات.
ویژگی های اصلی سیستم های لیزری:
حفاظت تقریباً مطلق کانال از دسترسی غیرمجاز و در نتیجه سطح بالایی از مصونیت نویز و مصونیت نویز به دلیل امکان تمرکز تمام انرژی سیگنال در زوایایی از کسری از دقیقه قوس (در سیستم‌های ارتباطی فضای لیزری) تا ده‌ها درجه (سیستم های ارتباطی داخلی کاملاً در دسترس)؛
بالا ظرفیت های اطلاعاتیکانال ها (تا ده ها گیگابیت در ثانیه)
هیچ تاخیری در انتقال اطلاعات وجود ندارد (پینگ<1ms) как у радиолиний
عدم وجود علائم آشکارسازی آشکار (عمدتاً تشعشعات الکترومغناطیسی جعلی) و امکان پوشش اضافی، که این امکان را فراهم می کند که نه تنها اطلاعات ارسال شده، بلکه واقعیت تبادل اطلاعات نیز پنهان شود.
علاوه بر این، بسیاری از کارشناسان به ایمنی بیولوژیکی این سیستم ها اشاره می کنند، زیرا میانگین چگالی توان تابش در سیستم های لیزری برای اهداف مختلف تقریباً 3-6 برابر کمتر از تابش ایجاد شده توسط خورشید و همچنین سادگی اصول آنها است. ساخت و ساز و بهره برداری، هزینه نسبتا کم در مقایسه با وسایل سنتی انتقال اطلاعات با هدف مشابه.
طرح:
خط ارتباطی لیزری شامل دو ایستگاه یکسان است که در مقابل یکدیگر در خط دید نصب شده اند (شکل 1).

برنج. 1. طراحی ALS

ساخت تمام ایستگاه های ALS تقریباً یکسان است: ماژول رابط، مدولاتور، لیزر، سیستم نوری فرستنده، سیستم نوری گیرنده، دمدولاتور و ماژول رابط گیرنده. فرستنده یک امیتر است که مبتنی بر دیود لیزر نیمه هادی پالسی (گاهی اوقات یک LED معمولی) است. گیرنده در اکثر موارد مبتنی بر یک فتودیود پین با سرعت بالا یا یک فتودیود بهمنی است.
جریان داده ارسالی از تجهیزات کاربر به ماژول رابط و سپس به مدولاتور امیتر می رود. سپس سیگنال توسط یک لیزر تزریقی بسیار کارآمد به تشعشعات نوری در محدوده مادون قرمز تبدیل می‌شود و توسط اپتیک‌ها به یک پرتو باریک همسو می‌شود و از طریق جو به گیرنده منتقل می‌شود. در نقطه مقابل، تابش نوری دریافتی توسط لنز دریافت کننده بر روی محل یک آشکارساز نوری با سرعت بالا بسیار حساس (بهمن یا فتودیود پین) متمرکز می شود، جایی که شناسایی می شود. پس از تقویت و پردازش بیشتر، سیگنال به رابط گیرنده و از آنجا به تجهیزات کاربر می رسد. به طور مشابه، در حالت دوبلکس، یک جریان داده به صورت همزمان و مستقل وجود دارد.
از آنجایی که پرتو لیزر بین نقاط ارتباطی جو منتقل می شود، توزیع آن به شدت به شرایط آب و هوایی، وجود دود، گرد و غبار و سایر آلودگی های هوا بستگی دارد. با این حال، با وجود این مشکلات، ارتباط لیزری جوی در فواصل چند کیلومتری کاملاً قابل اعتماد بود و به ویژه برای حل مشکل "آخرین مایل" امیدوارکننده بود.
تأثیر جو بر کیفیت ارتباطات مادون قرمز بی سیم را در نظر بگیرید. انتشار تابش لیزر در جو با تعدادی از پدیده های برهمکنش خطی و غیرخطی نور با محیط همراه است. از نظر کیفی صرف، این پدیده ها را می توان به سه گروه اصلی تقسیم کرد:
1. جذب (برهمکنش مستقیم پرتوی فوتون با مولکول های جو).
2. پراکندگی توسط ذرات معلق در هوا (گرد و غبار، باران، برف، مه).
3. نوسانات تشعشع در تلاطم های جوی.

ارتباط با پرتو لیزر از طریق جو اکنون واقعی شده است. انتقال حجم زیادی از اطلاعات را با قابلیت اطمینان بالا در فواصل تا 5 کیلومتر تضمین می کند و بسیاری از کارهای دشوار را حل می کند. بنابراین علاقه به این نوع ارتباطات اخیراً افزایش یافته است.

¹نوسانات (از لاتین fluctuatio - fluctuation)، انحرافات تصادفی مقادیر فیزیکی از مقادیر متوسط ​​آنها.
²منبع اینترنتی: http://laseritc.ru/?id=93

2. کانال ارتباطی نوری بی سیم

کانال ارتباطی نوری بی سیم (BOX) وسیله ای است که داده ها را از طریق جو منتقل می کند. این برای ایجاد یک کانال انتقال داده با استاندارد اترنت طراحی شده است. BOX شامل دو فرستنده گیرنده (لوله های نوری) یکسان است که در دو طرف کانال ارتباطی نصب شده اند. هر واحد از یک ماژول فرستنده گیرنده، یک گیره، یک کابل رابط (طول 5 متر)، یک سیستم هدایت، یک براکت، یک واحد منبع تغذیه و یک واحد دسترسی تشکیل شده است.
ماژول فرستنده گیرنده شامل یک فرستنده تابش نوری بسیار جهت دار در محدوده مادون قرمز (متشکل از یک LED نیمه هادی مادون قرمز) و یک گیرنده - یک LED بسیار حساس است. LED ها در طول موج 0.87 میکرون کار می کنند. چند نمونه از سازندگان داخلی سیستم های BOKS و ویژگی های آنها در جدول 1 توضیح داده شده است.
جدول 1. دستگاه هایی برای ایجاد کانال های ارتباطی نوری

شکل 2 به وضوح BOKS-10M را نشان می دهد.

برنج. 2. BOX-10M

اصل عمل:
فرآیند انتقال داده ها را با استفاده از یک کانال نوری در نظر بگیرید (شکل 3). سیگنال الکتریکی از پورت اترنت از طریق کابل رابط به فرستنده می رود، جایی که LED آن را به تشعشع مادون قرمز تبدیل می کند، که از شکاف پرتو می گذرد و توسط لنز به یک پرتو باریک متمرکز می شود. پس از عبور از جو، بخشی از تابش به عدسی فرستنده گیرنده دیگر برخورد می کند، متمرکز می شود و توسط یک تقسیم کننده پرتو به گیرنده تغذیه می شود. گیرنده تابش IR را به سیگنال الکتریکی تبدیل می کند که از طریق کابل رابط به پورت اترنت تغذیه می شود. منبع تغذیه فرستنده، گیرنده، واحد نمایشگر و سیستم مه لنز/ضد یخ زدگی را تغذیه می کند.

برنج. 3. اصل کلی عملکرد دستگاه خانواده BOKS.

قابلیت اطمینان انتقال در درجه اول از طریق اشاره و ذخایر انرژی مناسب به دست می آید. با راهنمایی صحیح، ذخیره انرژی سیستم برای مدل های BOKS-10ML و BOKS-10M باید چهار برابر باشد (به عبارت دیگر با بستن 4/5 لنز شیئی، کانال 100% قابل اعتماد در هوای خوب داریم) . مدل BOKS-10MPD دارای ذخیره انرژی 16 برابری است. در این صورت در دسترس بودن کانال در طول سال 99.7-99.9 درصد خواهد بود. هر چه حاشیه انرژی سیستم بیشتر باشد، قابلیت اطمینان کانال بالاتر است که در حالت ایده آل به 99.99% می رسد.
علاوه بر این، عملکرد قابل اعتماد سیستم به دلیل استفاده از روش دسترسی رسانه CSMA/CD در شبکه های اترنت است. هر گونه برخورد - بدتر شدن شرایط آب و هوایی یا ظاهر شدن یک مانع کوتاه مدت منجر به ارسال مجدد بسته در سطح فیزیکی می شود، اما حتی اگر اتفاق بیفتد که برخورد شنیده نمی شود (این امکان وجود دارد، به عنوان مثال، در مدل های BOKS-10ML و BOKS-10M با توجه به این واقعیت که زمان انتقال از دریافت به ارسال، البته برابر با 4 میکرو ثانیه است) و بسته از بین می رود، بنابراین پروتکل های سطح بالاتری که با تضمین تحویل کار می کنند، این حادثه را ردیابی می کنند. و درخواست تکرار خواهد شد.
اتصال اتمسفر هرگز تضمین 100% اتصال را نمی دهد، بنابراین ممکن است، برای مثال، در شرایط آب و هوایی بد (برف شدید، مه بسیار غلیظ، باران شدید و غیره) کانال کار نکند. اما در این صورت قطع ارتباط موقتی خواهد بود و پس از بهبود شرایط، اتصال خود به خود برقرار می شود. برای کاهش احتمال قطع ارتباط به دلیل شرایط آب و هوایی، نصب مدل هایی با فاصله کاری بیشتر ضروری است که باعث افزایش انرژی شار نور و در نتیجه قابلیت اطمینان سیستم به طور کلی می شود.
یکی دیگر از شرایط برای عملکرد مطمئن و پایدار سیستم، همزمانی مرکز نقطه هندسی روشنایی فرستنده با مرکز لنز گیرنده است. بارهای باد و همچنین نوسانات مکانیکی و فصلی تکیه گاه می توانند سیستم را از ناحیه نقطه نور خارج کنند که در نتیجه اتصال از بین می رود. کل طراحی سیستم ها و اندازه نقطه روشنایی از فرستنده به گونه ای هماهنگ شده است که احتمال قطع ارتباط به دلایل فوق به حداقل برسد. هنگام اشاره کردن، مشکل هندسی زیر حل می شود: از نقطه ای که در هنگام اشاره ناهموار به دست می آید، باید سیستم را از شار نور امیتر به مرکز هندسی نقطه روشنایی منتقل کرد و در نهایت سیستم اشاره را در این موقعیت ثابت کرد. با استفاده از یک سیستم هدایت استاندارد، این مشکل در 35 تکرار حل می شود.
نصب و راه اندازی:
فرستنده و گیرنده را می توان بر روی سطوح سقف یا دیوار نصب کرد. BOX بر روی یک تکیه گاه فلزی نصب شده است که به شما امکان می دهد زاویه شیب را به صورت افقی و عمودی تنظیم کنید (شکل 4). فرستنده گیرنده از طریق یک بلوک دسترسی ویژه وصل می شود که معمولاً از جفت پیچ خورده دسته 5 (UTP) به عنوان کابل های اتصال استفاده می کند. از سمت کانال نوری، واحد دسترسی با یک کابل رابط به فرستنده گیرنده متصل می شود که یک کابل جفت پیچ خورده معمولی مجهز به کانکتورهای ویژه است. از سوی دیگر، بلوک دسترسی به یک کامپیوتر یا یک دستگاه شبکه (روتر یا سوئیچ) متصل است.
واحد دسترسی و منبع تغذیه فرستنده و گیرنده همیشه در داخل خانه در کنار یکدیگر نصب می شوند. آنها را می توان به دیوار نصب کرد یا در همان قفسه های مورد استفاده برای تجهیزات LAN قرار داد.
برای عملکرد قابل اعتماد، توصیه های زیر باید رعایت شود:
ساختمان ها باید در محدوده دید باشند (پرتو نباید در طول کل مسیر با موانع مات برخورد کند).
بهتر است دستگاه تا حد امکان بالاتر از سطح زمین و در مکانی صعب العبور قرار گیرد.
هنگام نصب سیستم، باید از جهت گیری فرستنده گیرنده در جهت شرقی-غربی خودداری شود (چنین نیاز خاص به سادگی توضیح داده شده است: پرتوهای خورشید در طلوع یا غروب خورشید می توانند تابش را برای چند دقیقه مسدود کنند و انتقال متوقف می شود) ;
هیچ موتور، کمپرسور و غیره نباید در نزدیکی نقطه ثابت وجود داشته باشد، زیرا لرزش می تواند باعث حرکت لوله و قطع اتصال شود.

برنج. 4. طرح نظام هدایت

انواع اتصال:
شکل 5 انواع احتمالی اتصالات BOX را نشان می دهد.

برنج. 5. انواع اتصالات BOX

در منابع مختلف، تعداد زیادی نام تجهیزات برای انتقال داده های بی سیم در محدوده طول موج مادون قرمز وجود دارد. در خارج از کشور، این دسته از سیستم ها معمولاً FSO نامیده می شوند - اپتیک فضای آزاد، در فضای پس از شوروی تعدادی نامگذاری برای سیستم های ارتباطی نوری بی سیم وجود دارد. اختصار BOKS باید به عنوان پایه در نظر گرفته شود - یک کانال ارتباطی نوری بی سیم، همانطور که در گواهی سیستم "ارتباطات" (CCS) منعکس شده است.

مزایای کانال لیزری نسبت به کانال رادیویی این است که اولاً تداخل رادیویی ایجاد نمی کند. ثانیاً محرمانه تر است. ثالثاً، می توان از آن در شرایط قرار گرفتن در معرض سطح بالایی از تابش الکترومغناطیسی استفاده کرد.

نمودار شماتیک فرستنده در شکل 1 نشان داده شده است. فرستنده شامل یک رمزگذار فرمان مبتنی بر میکروکنترلر ATtiny2313 (DD1)، یک واحد خروجی مبتنی بر ترانزیستورهای BC847V (VT1، VT2) و یک رابط RS-232 است که به نوبه خود از یک کانکتور DB9-F (روی کابل) تشکیل شده است. ) (XP1) و یک مبدل سطح در MAX3232 (DD3).

مدار تنظیم مجدد میکروکنترلر از عناصر DD2 (CD4011B)، R2، C7 تشکیل شده است. واحد خروجی یک کلید الکترونیکی ساخته شده بر روی ترانزیستور VT1 است که در مدار جمع کننده آن یک اشاره گر لیزری از طریق یک محدود کننده جریان روی ترانزیستور VT2 متصل می شود. فرستنده توسط یک ولتاژ ثابت ثابت 9 - 12 ولت تغذیه می شود. ریزمدارهای DD1، DD2، DD3 با ولتاژ 5 ولت تغذیه می شوند که توسط تثبیت کننده 78L05 (DA1) تعیین می شود.

کنترلر DD1 در محیط BASCOM برنامه ریزی شده است، که به آن اجازه می دهد تا دستورات را از یک رایانه شخصی (PC) از طریق رابط RS-232، از ترمینال Bascom، با استفاده از عملکرد "echo" ارسال کند.

میکروکنترلر دارای فرکانس ساعت 4 مگاهرتز از یک نوسانگر داخلی است. بسته های پالس با فرکانس حدود 1.3 کیلوهرتز از خروجی OS0A (PB2) به واحد خروجی تغذیه می شود. تعداد پالس ها در یک بسته با تعداد فرمان دریافتی از کامپیوتر تعیین می شود.
برای وارد کردن دستور، باید هر کلیدی را روی صفحه کلید کامپیوتر فشار دهید، سپس با ظاهر شدن عبارت "Write command" و "Enter No. 1 ... 8" یک عدد از 1 تا 8 را وارد کرده و کلید "Enter" را فشار دهید. .

برنامه میکروکنترلر فرستنده "TXlaser" از حلقه اصلی (DO ... LOOP) و دو زیرروال مدیریت وقفه تشکیل شده است: در دریافت (Urxc) و سرریز تایمر 0 (Timer0).

برای به دست آوردن فرکانس خروجی 1.3 کیلوهرتز، تایمر با ضریب تقسیم فرکانس (Prescale) = 1024 پیکربندی شده است. 255. یک وقفه سرریز تایمر در هنگام پردازش رخ می دهد که خروجی PB2 سوئیچ می شود، و تایمر دوباره روی مقدار Z = 253 تنظیم می شود. بنابراین، سیگنالی با فرکانس 1.3 کیلوهرتز در خروجی PB2 ظاهر می شود (شکل 2 را ببینید). ). در همین زیربرنامه تعداد پالس های PB2 با مقدار مشخص شده مقایسه می شود و در صورت مساوی بودن تایمر متوقف می شود.

در کنترل کننده وقفه دریافت، تعداد پالس هایی که باید ارسال شوند تنظیم شده است (1 - 8). اگر این عدد بیشتر از 8 باشد، پیغام ERROR برای ترمینال صادر می شود.

در حین کار زیر روال، سطح پایینی در خروجی PD6 وجود دارد (LED HL1 خاموش است) و تایمر متوقف می شود.
در حلقه اصلی، پین PD6 بالا است و LED HL1 روشن است.
متن برنامه TXlaser:

$regfile = "attiny2313a.dat"
کریستال دلار = 1000000
$hwstack = 40
$swstack = 16
$framesize = 32

پیکربندی Pind.0 = ورودی "UART - RxD
پیکربندی Portd.1 = خروجی "UART - TxD
پیکربندی Portd.6 = خروجی "LED HL1
پیکربندی Portb.2 = خروجی "Oc0A

"timer config0-division ratio=1024:
پیکربندی تایمر 0 = تایمر، پیش مقیاس = 1024
Stop Timer0 "توقف تایمر

کم نور N به عنوان بایت "تعریف متغیرها"
کم نور N0 به عنوان بایت

Const Z \u003d 253 "حد پایین تعداد تایمر برای فرکانس خروجی \u003d 1.3 کیلوهرتز
تایمر 0=Z

در Urxc Rxd "روال وقفه را دریافت کنید
در Timer0 Pulse "روال وقفه سرریز

Urxc را فعال کنید
Timer0 را فعال کنید

"حلقه اصلی را انجام دهید
Portd.6 را تنظیم کنید تا LED HL1 را روشن کنید
حلقه

Rxd: "روال مدیریت وقفه را دریافت کنید
توقف تایمر 0
M1:
چاپ "دستور نوشتن"
ورودی "شماره 1...8:" , N0 "ورودی فرمان را وارد کنید
اگر N0 > 8 سپس "فرمان محدودیت تعداد
چاپ "خطا"
برو M1
پایان اگر
N0 = N0 * 2
مقدار N0 \u003d N0 - 1 اینچ برای تعداد پالس ها در یک انفجار تنظیم کنید
Portb.2 را تغییر دهید
Start Timer0 "شروع تایمر
برگشت

نبض: «روال سقط سرریز
توقف تایمر 0
Portb.2 را تغییر دهید
بازنشانی Portd.6 "LED را خاموش کنید
تایمر 0=Z
N \u003d N + 1 "افزایش تعداد پالس ها
اگر N = N0 سپس "اگر تعداد پالس ها = داده شده است
N=0
N0 = 0
500 اینچ تاخیر 0.5 ثانیه صبر می کند
دیگر
تایمر 0 را شروع کنید وگرنه به شمارش ادامه دهید
پایان اگر
برگشت
پایان "پایان برنامه

فرستنده بر روی یک برد مدار چاپی با ابعاد 46x62 میلی متر ساخته شده است (شکل 3 را ببینید). همه عناصر به جز میکروکنترلر از نوع SMD هستند. میکروکنترلر ATtiny2313 در پکیج DIP استفاده می شود. توصیه می شود آن را در پانل میکرو مدارهای DIP TRS (SCS) - 20 قرار دهید تا بتوانید "بدون درد" برنامه ریزی مجدد را انجام دهید.

برد مدار چاپی فرستنده TXD.PCB در پوشه "FILE PCAD" قرار دارد.
نمودار شماتیک گیرنده کانال لیزری در شکل 4 نشان داده شده است. در ورودی اولین تقویت کننده DA3.1 (LM358N)، یک فیلتر فرکانس پایین که توسط عناصر CE3، R8، R9 تشکیل شده و دارای فرکانس قطع 1 کیلوهرتز است، صدای پس زمینه 50 تا 100 کیلوهرتز را از وسایل روشنایی کاهش می دهد. تقویت کننده های DA3.2 و DA4.2 باعث تقویت و افزایش مدت زمان پالس های سیگنال مفید دریافتی می شوند. مقایسه کننده در DA4.1 یک سیگنال خروجی (یک) تولید می کند که از طریق اینورترهای تراشه CD4011D (DD2) - DD2.1، DD2 تغذیه می شود. سیگنال به طور همزمان به مخاطبین میکروکنترلر ATtiny2313 (DD1) - T0 (PB4) و PB3 می رسد. بنابراین، Timer0، که در حالت شمارش پالس خارجی کار می کند، و Timer1، که زمان این شمارش را اندازه گیری می کند، به طور همزمان شروع می شوند. کنترلر DD1 که عملکرد رمزگشا را انجام می دهد، با تنظیم log.1 روی پین های PORTB، به ترتیب PB0 ... PB7، دستورات دریافتی 1 ... 8 را نمایش می دهد، در حالی که رسیدن دستور بعدی، دستور قبلی را بازنشانی می کند. . هنگامی که فرمان "8" به PB7 می رسد، log.1 ظاهر می شود، که با استفاده از یک کلید الکترونیکی در ترانزیستور VT1، رله K1 را روشن می کند.

گیرنده با ولتاژ ثابت 9-12 ولت تغذیه می شود. قطعات آنالوگ و دیجیتال توسط ولتاژهای 5 ولت تغذیه می شوند که توسط تثبیت کننده های 78L05 DA5 و DA2 تعیین می شوند.

در برنامه RXlaser، Timer0 به عنوان شمارنده پالس های خارجی، و Timer1 به عنوان یک تایمر که دوره عبور حداکثر تعداد پالس ممکن را شمارش می کند (فرمان 8) پیکربندی شده است.

در حلقه اصلی (DO…LOOP) تایمر 1 با دریافت اولین پالس فرمان (K=0) روشن می شود، شرط فعال کننده تایمر Z=1 تنظیم مجدد می شود.
در روال سرویس وقفه، زمانی که شمارش Timer1 با مقدار حداکثر تعداد ممکن مطابقت دارد، شماره دستورالعمل خوانده شده و روی PORTB تنظیم می شود. شرط اجازه گنجاندن Timer1-Z=0 نیز تنظیم شده است.
متن برنامه RXlaser:

$regfile = "attiny2313a.dat"
کریستال دلار = 4000000
$hwstack = 40
$swstack = 16
$framesize = 32

Ddrb = 255 "PORTB - همه خروجی ها
portb = 0
Ddrd = 0 اینچ ورودی PORTD
Portd = 255 اینچ کشش PORTD
پیکربندی تایمر 0 = شمارنده، پیش مقیاس = 1، لبه = سقوط به عنوان شمارنده پالس
پیکربندی تایمر 1 = تایمر، پیش مقیاس = 1024، پاک کردن تایمر = 1 اینچ به عنوان تایمر
توقف تایمر 1
تایمر 1 = 0
شمارنده 0 = 0

"تعریف متغیرها:
Dim X به عنوان بایت
کم نور به عنوان بایت
کم رنگ Z به عنوان بیت
کم نور K به عنوان بیت

X=80
Compare1a = X "تعداد پالس در ثبت تطابق
Z = 0

در Compare1a Pulse "روال روال را به طور تصادفی قطع می کند

Enable Interrupts "enable interrupts
Compare1a را فعال کنید

"حلقه اصلی را انجام دهید
اگر Z = 0، اولین شرط برای فعال کردن تایمر است
K=Portd.3
اگر K = 0 سپس "شرط دوم برای فعال کردن تایمر
تایمر 1 را شروع کنید
Z = 1
پایان اگر
پایان اگر
حلقه

نبض: "بر اساس تصادف، زیر برنامه را قطع کنید
توقف تایمر 1
Comm = Counter0 "خواندن از شمارنده پالس های خارجی
Comm = Comm - 1 "تعیین عدد بیت در پورت
Portb = 0 اینچ پورت صفر
Portb.comm "بیت مربوط به شماره فرمان را تنظیم کنید
Z = 0
شمارنده 0 = 0
تایمر 1 = 0
برگشت
پایان "پایان برنامه

برنامه های "TXlaser" و "RXlaser" در پوشه Lazer_prog قرار دارند.

گیرنده بر روی تخته ای به ابعاد 46x62 میلی متر قرار دارد (شکل 5 را ببینید). تمامی قطعات از نوع SMD هستند به استثنای میکروکنترلر که باید در پنل تراشه DIP نوع 20 TRS (SCS) قرار گیرد.

تنظیم گیرنده به تنظیم ضریب انتقال انتها به انتها و آستانه مقایسه کننده خلاصه می شود. برای حل مشکل اول، لازم است یک اسیلوسکوپ را به پایه 7 DA4.2 متصل کنید و با انتخاب مقدار R18، ضریب انتقال عبوری را تنظیم کنید که حداکثر دامنه انتشار نویز مشاهده شده بر روی صفحه نمایش از آن تجاوز نکند. 100 میلی ولت سپس اسیلوسکوپ به پایه 1 DA4.1 سوئیچ می کند و با انتخاب یک مقاومت (R21) سطح صفر مقایسه کننده تنظیم می شود. با روشن کردن فرستنده و هدایت پرتو لیزر به دیود نوری، باید مطمئن شوید که پالس های مستطیلی در خروجی مقایسه کننده ظاهر می شوند.
برد مدار چاپی گیرنده RXD.PCB نیز در پوشه FILE PCAD قرار دارد.

با تعدیل سیگنال با فرکانس فرکانس فرکانس 30 - 36 کیلوهرتز، می توان ایمنی کانال لیزر را افزایش داد. مدولاسیون انفجار پالس ها در فرستنده اتفاق می افتد، در حالی که گیرنده حاوی یک فیلتر باند گذر و یک آشکارساز دامنه است.

طرح چنین فرستنده ای (فرستنده 2) در شکل 6 نشان داده شده است. بر خلاف فرستنده 1 که در بالا مورد بحث قرار گرفت، فرستنده 2 دارای یک ژنراتور حامل فرعی است که روی فرکانس 30 کیلوهرتز تنظیم شده و روی شکاف های DD2.1، DD2.4 مونتاژ شده است. ژنراتور مدولاسیون انفجارهای پالس های مثبت را فراهم می کند.

گیرنده کانال لیزری با فرکانس فرکانس (گیرنده 2) روی یک تراشه خانگی K1056UP1 (DA1) مونتاژ شده است. مدار گیرنده در شکل 7 نشان داده شده است. برای جداسازی پالس های فرمان، یک آشکارساز دامنه با یک فیلتر فرکانس پایین و یک نرمال کننده پالس به خروجی ریزمدار DA1 10 متصل می شود که روی عناصر منطقی DD3.1، DD3.2، مجموعه دیود DA3 و C9، R24 جمع آوری شده است. بقیه مدار گیرنده 2 مانند مدار گیرنده 1 است.

این فصل در مورد فن آوری شبکه های ارتباطی لیزری و همچنین مزایای آن مانند اقتصاد بحث می کند. هزینه های عملیاتی کم؛ پهنای باند و کیفیت بالای ارتباطات دیجیتال و همچنین استقرار سریع و پیکربندی مجدد شبکه.

دستگاه های لیزری می توانند هر جریان شبکه ای را که با استفاده از فیبر یا کابل مسی به آنها تحویل داده می شود در جهت جلو و عقب انتقال دهند. فرستنده سیگنال های الکتریکی را به تابش لیزر مدوله شده در محدوده مادون قرمز با طول موج 820 نانومتر و توان تا 40 مگاوات تبدیل می کند. ارتباطات لیزری از جو به عنوان یک رسانه انتشار استفاده می کند. سپس پرتو لیزر وارد گیرنده می شود که حداکثر حساسیت را در محدوده طول موج تابش دارد. گیرنده تابش لیزر را به سیگنال های رابط الکتریکی یا نوری مورد استفاده تبدیل می کند. این نحوه ارتباط با استفاده از سیستم های لیزری انجام می شود.

محدوده نوری دارای ویژگی های مشخصه زیادی است و به دلیل طول موج کوتاه، دستیابی به جهت تابش بالا، کاهش قابل توجه اندازه سیستم های آنتن، تشکیل پرتوهای لیزر بسیار باریک و به دست آوردن غلظت بالایی از تابش الکترومغناطیسی در فضا را ممکن می سازد.

هنگام انتقال اطلاعات توسط نوسانات الکترومغناطیسی مدوله شده، لازم است که فرکانس مدولاسیون 10 ... 100 برابر کمتر از فرکانس حامل باشد. علاوه بر این، فرکانس های مدولاسیون یک باند فرکانسی مشخص را اشغال می کنند و عرض آن با مقدار اطلاعات ارسال شده در واحد زمان تعیین می شود. به عنوان مثال، ارسال متن تلگرافیک به پهنای باند 10 هرتز نیاز دارد، در حالی که یک تصویر تلویزیونی به پهنای باند 107 هرتز و فرکانس حامل حداقل 108 هرتز نیاز دارد. محدوده رادیویی باند فرکانسی 104 … 108 هرتز را اشغال می کند و به طور کامل تسلط دارد. ظرفیت اطلاعات کانال ارتباطی در محدوده مایکروویو (109..1012 هرتز) بیشتر است، اما به دلیل ویژگی های انتشار تشعشعات مایکروویو در جو، ارتباط بین ایستگاه های مایکروویو فقط در یک خط دید امکان پذیر است. فاصله در محدوده نوری، تنها ناحیه مرئی باند فرکانسی از 41014 تا 1015 هرتز را اشغال می کند. با استفاده از پرتو لیزر، از نظر تئوری امکان انتقال 108/1015 = 108 کانال تلویزیونی وجود دارد که چندین مرتبه بزرگتر از نیازهای مدرن یا 1013 مکالمه تلفنی است. بنابراین، یکی از مزایای خطوط ارتباطی نوری، توانایی انتقال مقادیر زیادی از اطلاعات، به دلیل باند فرکانس فوق العاده گسترده است. تسلط بر دامنه نوری: ایجاد منابع نور لیزر، گیرنده های نیمه هادی حساس تشعشع نوری و توسعه LED های فیبر کم تلفات - فرصت های جدیدی را برای ایجاد سیستم های ارتباطی باز می کند.

محدوده نوری امکان ایجاد اطلاعات و سیستم های کنترلی با ویژگی هایی را که اساساً در محدوده رادیویی دست نیافتنی هستند را باز می کند. تا به امروز، انواع سیستم های زمینی، هوانوردی و فضایی ارتباطات نوری، مکان یابی لیزری، سیستم های لیزری برای نظارت هوافضایی محیط طبیعی، سیستم های شناسایی هوایی، سیستم های جلوگیری از برخورد برای اجسام متحرک، سیستم های لیزری برای لنگر انداختن فضاپیماها، سیستم های هدایت لیزری و کنترل لیزری سلاح ها توسعه یافته است.

قابلیت های بالقوه سیستم های اطلاعات لیزری و همچنین روش های نوری انتقال و پردازش اطلاعات به طور کلی بسیار بالاست. در بسیاری از مسائل، حداکثر ویژگی های قابل دستیابی تنها توسط اثرات کوانتومی محدود می شود. با این حال، در واقعیت، پتانسیل محدوده نوری همیشه به طور موثر در عمل امکان پذیر نیست. دلایل زیادی برای این وجود دارد.

ویژگی های عملکرد سیستم های لیزر واقعی به شدت تحت تاثیر نوسانات اجتناب ناپذیر در منابع تابش لیزر، تغییرات تصادفی در پارامترهای فرآیندهای اطلاعاتی، اثرات تداخل های مختلف، و ماهیت احتمالی عملیات تشخیص نوری است. بسیاری از سیستم های اطلاعات محدوده نوری با استفاده از یک کانال باز (اغلب جوی) ساخته می شوند. برای تابش لیزر، کانال اتمسفر کانالی با محیط انتشار تصادفی ناهمگن است. اثرات جذب تابش نوری توسط گازهای اتمسفر، پراکندگی مولکولی و آئروسل، اعوجاج ساختار فضا-زمان و نقض انسجام تابش لیزر - همه اینها تأثیر قابل توجهی بر پتانسیل انرژی، اصول پردازش سیگنال های اطلاعاتی و محدوده سیستم های ایجاد شده تمام ویژگی های فوق نشان می دهد که تجزیه و تحلیل سیستم های اطلاعات لیزری، ارزیابی پتانسیل و ویژگی های واقعی قابل دستیابی آنها بدون مطالعه احتمالی ساختار سیگنال های اطلاعاتی و تداخل قابل انجام نیست.

تا به امروز، نتایج متعددی در مورد تجزیه و تحلیل احتمالی سیستم های لیزری مختلف جمع آوری شده است. با این حال، بیشتر این نتایج به نظر می رسد بسیار پراکنده هستند، آنها مبتنی بر یک رویکرد واحد نیستند، و استفاده از آنها در مسائل عملی نسبتا دشوار است. نیاز به مطالعات دقیق اضافی در مورد ساختار احتمالی سیگنال ها، تداخل و به طور کلی فرآیندهای اطلاعاتی در اپتیک رادیویی با نیاز به بهبود مدل های ریاضی، حل مشکلات بهینه سازی ساختار سیگنال ها و سیستم ها و توسعه الگوریتم های امیدوار کننده جدید همراه است. برای انتقال، دریافت، تبدیل و پردازش اطلاعات در سیستم های اطلاعات نوری.

ارتباطات لیزری جایگزینی برای ارتباطات رادیویی، کابلی و فیبر نوری است. سیستم های لیزری به شما این امکان را می دهند که یک کانال ارتباطی بین دو ساختمان واقع در فاصله حداکثر 1.2 کیلومتری از یکدیگر ایجاد کنید و ترافیک تلفن (سرعت 2 تا 34 مگابیت در ثانیه)، داده (سرعت تا 155 مگابیت در ثانیه) یا ترکیب آنها را انتقال دهید. برخلاف سیستم‌های رادیویی بی‌سیم، سیستم‌های ارتباطی لیزری ایمنی بالای نویز و محرمانه بودن انتقال را فراهم می‌کنند، زیرا دسترسی غیرمجاز به اطلاعات را فقط می‌توان مستقیماً از فرستنده گیرنده دریافت کرد.

شرکتی که از ارتباطات لیزری برای ایجاد یک کانال ارتباطی اولیه (زائد) با برد کوتاه استفاده می کند، نه تنها از نیاز به برقراری ارتباطات سیمی جدید خلاص می شود، بلکه نیاز به دریافت مجوز برای استفاده از فرکانس رادیویی را نیز از بین می برد. علاوه بر این، هزینه پایین سازماندهی یک کانال ارتباطی با کارایی بالا و همچنین زمان کوتاهی که برای راه اندازی آن لازم است، بازگشت سریع سرمایه را تضمین می کند. بنابراین، طیف گسترده ای از امکانات و مزایای بدون شک تجهیزات لیزر، استفاده از آن را به بهترین راه حل برای مشکل سازماندهی یک کانال ارتباطی مطمئن بین دو ساختمان تبدیل می کند.