eng
Специалисты научно-производственной фирмы "Лазерные приборы" (г. Екатеринбург) с 2000 года ведут разработку устройств для атмосферно-оптических линий передачи. Разработка оптических систем связи (ОСС) была инициирована в рамках коммерческого проекта, выполнявшегося компанией "Лазерные технологии".
В проекте были разработаны модели атмосферно-оптических лазерных устройств связи серии ОСС-1 (рис.1) со скоростью передачи информации от 2 до 10 Мбит/с. Оборудование функционирует по принципу преобразования и передачи электрических сигналов различных стандартов в оптические и обратно. Передача осуществляется в воздушной среде остронаправленным инфракрасным лазерным лучом в условиях прямой видимости. Запас мощности (25–30 дБ в зоне приема) обеспечивает надежную связь практически при любых погодных условиях. Атмосферно-оптические лазерные устройства крепятся на всякой горизонтальной поверхности крыш (рис.2) или вертикальной поверхности стен (рис.3) зданий и сооружений. Технические характеристики оптических систем связи серии ОСС-1 приведены в таблице.
Приборы этой серии имеют терминалы модульной конструкции с пространственно-разнесенными устройствами конвертации и приемо-передачи оптического излучения (пассивная оптическая антенна), соединенные между собой оптоволоконным кабелем.
Пятилетний опыт производства и эксплуатации систем ОСС-1 Eth10, E1 с пассивной оптической антенной доказал высокую надежность этих устройств при работе в реальных климатических условиях Урала и Сибири. Конструкция обеспечивала возможность работы оптоэлектронных преобразователей при комнатных температурах, а оптические узлы пассивной оптической антенны, которые находятся в гидрогерметизированном корпусе, эксплуатировались без дополнительных устройств обогрева.
В первых моделях ОСС-1 использовался принцип спектрального мультиплексирования (WDM) входных и выходных потоков лазерного излучения внутри блока конвертации, что позволило использовать только одну оптическую антенну для приема и передачи. Такая конструкция предъявляла жесткие требования к узлу оптического мультиплексора (коэффициент подавления сопряженного излучения на фотоприемнике – 60 дБ), что в итоге ограничивало приведенный к 1 км динамический диапазон линии связи на уровне 30–35 дБ при энергетическом бюджете 60–65 дБ.
В 2007 году были закончены разработка и испытания атмосферно-оптических лазерных устройств связи серии ОСС–2 FE со скоростью передачи информации в канале 100 Мбит/с. В новой конструкции пассивной оптической антенны терминала ОСС-2 FE используется принцип пространственного деления излучения приема-передачи внутри оптической антенны с помощью волоконно-оптического коллектора, располагаемого в фокусе согласованного с ним объектива антенны.
Новизна и эффективность такого решения позволили нашему предприятию получить в 2007 году патент РФ (№ 2306673). В результате разработки специализированных источников накачки лазерных излучателей импульсная мощность на выходе оптической антенны достигает 0,9 Вт. Дополнительно, в зависимости от атмосферных условий, введена возможность адаптивной подстройки импульсной мощности передатчика в пределах 100–900 мВт, что расширяет приведенный динамический диапазон линии связи до 45 дБ (динамический диапазон приемников излучения на основе PIN-фотодиодов составляет 40 дБ). Внешний интерфейс приборов серии ОСС-2FE может быть коммутирован как с медной линией связи (TX), так и волоконно-оптической. Оптический внешний интерфейс FX (одно- или двухволоконный) позволяет соединять ОСС по одномодовой волоконной линии со стандартным устройством (медиаконвертер) на расстояниях до 10 км и использовать ОСС как вставку в волоконной линии связи. Терминалы устройств оснащены микроконтроллерными устройствами контроля и мониторинга входной и выходной мощности излучения (порт RS232).
На основе разработанных конструкций ОСС реализованы атмосферно-оптические линии связи быстродействием 2 Мбит/с (G 703), 10 и 100 Мбит/c (Ethernet), дальность связи в реальных условиях эксплуатации достигает 1300 м. Всесторонние испытания аппаратуры проводились на предприятиях связи Екатеринбурга в течение 5 лет.
Средняя наработка лазерных излучателей составила 25–30 тыс. часов. При этом деградации излучателей, определяемой по импульсной мощности излучения, замечено не было. Реальный энергетический запас линий связи на основе устройств ОСС-1 составлял 30–35 дБ в зоне приема на дистанциях 800–1000 м при заданном полном угле расходимости излучения 2 мрад. Коэффициент доступности для расстояния 870 м по данным измерений за 3 года составил 0,997–0,998. Для всех вариантов исполнения ОСС допускается работа устройства от аккумуляторной батареи в течение 5–8 суток, общее энергопотребление одного терминала не превышает 6 Вт.
Низкое энергопотребление терминалов ОСС позволяет строить длинные линии связи с ретрансляцией сигнала без подачи энергопитания к ретрансляционным модулям.
В настоящее время ведется разработка и апробация элементов автотрекинга для устройств ОСС-2FE, что позволит увеличить дальность и надежность линии связи благодаря автоматической подстройке направленности оптических передатчиков. В 2007 году начата разработка устройств ОСС с возможностью мультиплексирования потоков (NxE1 + FE) и скоростью передачи информации до 1 Гбит/с. В сентябре 2008 года планируется начать серийный выпуск приборов серии ОСС-2FE. Серийное производство новых моделей ОСС будет осуществляться компанией ЗАО "ЛазерКом", организуемой при финансовой поддержке Свердловского областного венчурного фонда.
Информацию о контактах, а также об услугах фирмы "Лазерные приборы" по применению оптических систем связи можно найти на сайте www.laserdevice.ru.
Приборы этой серии имеют терминалы модульной конструкции с пространственно-разнесенными устройствами конвертации и приемо-передачи оптического излучения (пассивная оптическая антенна), соединенные между собой оптоволоконным кабелем.
Пятилетний опыт производства и эксплуатации систем ОСС-1 Eth10, E1 с пассивной оптической антенной доказал высокую надежность этих устройств при работе в реальных климатических условиях Урала и Сибири. Конструкция обеспечивала возможность работы оптоэлектронных преобразователей при комнатных температурах, а оптические узлы пассивной оптической антенны, которые находятся в гидрогерметизированном корпусе, эксплуатировались без дополнительных устройств обогрева.
В первых моделях ОСС-1 использовался принцип спектрального мультиплексирования (WDM) входных и выходных потоков лазерного излучения внутри блока конвертации, что позволило использовать только одну оптическую антенну для приема и передачи. Такая конструкция предъявляла жесткие требования к узлу оптического мультиплексора (коэффициент подавления сопряженного излучения на фотоприемнике – 60 дБ), что в итоге ограничивало приведенный к 1 км динамический диапазон линии связи на уровне 30–35 дБ при энергетическом бюджете 60–65 дБ.
В 2007 году были закончены разработка и испытания атмосферно-оптических лазерных устройств связи серии ОСС–2 FE со скоростью передачи информации в канале 100 Мбит/с. В новой конструкции пассивной оптической антенны терминала ОСС-2 FE используется принцип пространственного деления излучения приема-передачи внутри оптической антенны с помощью волоконно-оптического коллектора, располагаемого в фокусе согласованного с ним объектива антенны.
Новизна и эффективность такого решения позволили нашему предприятию получить в 2007 году патент РФ (№ 2306673). В результате разработки специализированных источников накачки лазерных излучателей импульсная мощность на выходе оптической антенны достигает 0,9 Вт. Дополнительно, в зависимости от атмосферных условий, введена возможность адаптивной подстройки импульсной мощности передатчика в пределах 100–900 мВт, что расширяет приведенный динамический диапазон линии связи до 45 дБ (динамический диапазон приемников излучения на основе PIN-фотодиодов составляет 40 дБ). Внешний интерфейс приборов серии ОСС-2FE может быть коммутирован как с медной линией связи (TX), так и волоконно-оптической. Оптический внешний интерфейс FX (одно- или двухволоконный) позволяет соединять ОСС по одномодовой волоконной линии со стандартным устройством (медиаконвертер) на расстояниях до 10 км и использовать ОСС как вставку в волоконной линии связи. Терминалы устройств оснащены микроконтроллерными устройствами контроля и мониторинга входной и выходной мощности излучения (порт RS232).
На основе разработанных конструкций ОСС реализованы атмосферно-оптические линии связи быстродействием 2 Мбит/с (G 703), 10 и 100 Мбит/c (Ethernet), дальность связи в реальных условиях эксплуатации достигает 1300 м. Всесторонние испытания аппаратуры проводились на предприятиях связи Екатеринбурга в течение 5 лет.
Средняя наработка лазерных излучателей составила 25–30 тыс. часов. При этом деградации излучателей, определяемой по импульсной мощности излучения, замечено не было. Реальный энергетический запас линий связи на основе устройств ОСС-1 составлял 30–35 дБ в зоне приема на дистанциях 800–1000 м при заданном полном угле расходимости излучения 2 мрад. Коэффициент доступности для расстояния 870 м по данным измерений за 3 года составил 0,997–0,998. Для всех вариантов исполнения ОСС допускается работа устройства от аккумуляторной батареи в течение 5–8 суток, общее энергопотребление одного терминала не превышает 6 Вт.
Низкое энергопотребление терминалов ОСС позволяет строить длинные линии связи с ретрансляцией сигнала без подачи энергопитания к ретрансляционным модулям.
В настоящее время ведется разработка и апробация элементов автотрекинга для устройств ОСС-2FE, что позволит увеличить дальность и надежность линии связи благодаря автоматической подстройке направленности оптических передатчиков. В 2007 году начата разработка устройств ОСС с возможностью мультиплексирования потоков (NxE1 + FE) и скоростью передачи информации до 1 Гбит/с. В сентябре 2008 года планируется начать серийный выпуск приборов серии ОСС-2FE. Серийное производство новых моделей ОСС будет осуществляться компанией ЗАО "ЛазерКом", организуемой при финансовой поддержке Свердловского областного венчурного фонда.
Информацию о контактах, а также об услугах фирмы "Лазерные приборы" по применению оптических систем связи можно найти на сайте www.laserdevice.ru.
Отзывы читателей
