1.2 Характеристики та аналіз оптичних систем.

Щоб визначити місце оптичної системи зв’язку серед провідних і безпровідних ліній, оцінимо їх основні технічні характеристики .

Таблиця 1.2 - Порівняння основних параметрів різних каналів зв’язку. |

Мідний кабель | Оптоволокно | Радіоканал | Лазерний канал

Вартість обладнання | від 3 до 7 тис.у.о. за 1км |

до 10 тис.у.о. за 1км | від 7 до 100 тис.у.о. за комплект | 12-22 тис.у.о.

Максимальна пропускна здатність | До 2 Мбіт/с при використанні HDSL | До 10 Гбіт/с | До 155 Мбіт/с | До 622 Мбіт/с

Максимальна дальність зв’язку без ретрансляції | До 20км при використанні технології HDSL | Не менше 50-70 км | До 80км (залежить від потужності сигналу) | До 10км

Основним недоліком представлених на ринку оптичних ліній зв’язку є мала відстань передавання, що обмежує їх широкомасштабне впровадження в системах передавання інформації.

Застосування ефективних кодових базисів та розробка нових методів представлення цифрових сигналів на фізичному рівні створює можливості суттєвого збільшення відстані передавання, та підвищення достовірності передавання даних в комп’ютерних мережах на основі оптичних каналів зв’язку.

Класифікація оптичних каналів зв’язку.

Попередній аналіз сучасних розробок оптичних каналів зв’язку дозволяє класифікувати їх наступним чином:

За призначенням:

· для з’єднання двох локальних мереж;

· для організації розподілених комп’ютерних систем (РКС);

· кінцевих абонентів телефонної мережі;

· для доступу до мережі Internet;

· для спеціалізованих комп’ютерних систем.

За максимальною віддалю між ретрансляторами та об’єктами контролю:

· космічного зв’язку (<100 тис.км);

· віддаленого наземного телекомунікаційного зв’язку (3-10 км);

· комп’ютерних мереж (1-3 км);

· магістрального зв’язку (0,5 до 1 км);

· технологічних телекомунікаційних систем (до 500 м);

· активних сенсорів та периферійних пристроїв комп’ютерних систем(до 20м).

Швидкодія

· високошвидкісні (>10 Мбіт/с);

· середньошвидкісні - реалізація стандартних протоколів Ethernet;

Token Ring; E3 (<10 Мбіт/с);

· низько швидкісні інтерфейси RS-232C; RS-422A; RS-423 (<2 Мбіт/с);

· цифрової телефонії (2.4 до 64 Кбіт/с);

· для комп’ютерного моніторингу (1 до 2400 біт/с);

Інтерфейси

· RS-232C (до 19,2 Кбіт/с);

· RS-422A (до 2,048 Мбіт/с);

· RS-423 (до 2,048 Мбіт/с);

· Ethernet (10 Мбіт/с);

· Token Ring (4, 16 Мбіт/с);

· E3 (34 Мбіт/с);

· SONETI, OC1, ATM52- (51 Мбіт/с);

· FAST Ethernet (100 Мбіт/с);

· FDDI (25 Мбіт/с);

Проведена класифікація показує, що оптичні канали зв’язку мають широку сферу застосування для реалізації розподілених комп’ютерних систем та цифрової телефонії.

1.3 Архітектури комп’ютерних систем на основі відкритого оптичного каналу зв’язку.

Архітектура сучасних комп'ютерних мереж з відкритими оптичними каналами включає три класи:

Міжмережні комунікаційні з'єднання типу «точка-точка». Даний клас оптичних комунікаційних систем передбачає реалізацію найвищих доступних швидкостей передавання даних при обмеженій віддалі.

Рис.1.1 Оптичний канал зв’язку типу “точка-точка“.

ОАР – Оптичний активний ретранслятор

КМ – Компютерна мережа

Даний тип мереж використовують для міжмережевих зв’язків, характеризуються низькою вартістю. Дальність передавання становить до 1 км, швидкість передавання 100-200 Мб/с.

Стандарт Ethernet (IEEE 802.3) визначив, що між двома вузлами локальної мережі може знаходитися не більш 4 активних пристроїв: HUB-ів, репітерів. Однак це обмеження легко усувається за допомогою більш інтелекутуальних пристроїв: комутаторів, мостів, маршрутизаторів. Устаткування (для локальних мереж) не відноситься до класу активних або пасивних пристроїв Ethernet, а є конвертером електричних сигналів в оптичні. Тому при створенні магістралей обмеження на 4 активні пристрої не буде діяти, якщо в точці з'єднання двох відрізків магістралі для зв'язку двох прийомо-передавачів використовується cross-over кабель.

При дотриманні цього правила довжина магістралі теоретично не обмежена.

Другий клас оптичних мереж характеризується кільцевими структурами, в тому числі розгалуженими структурами, маркерного типу, які найчастіше використовуються на низових рівнях КСУ. Дані мережі передбачають швидкість передачі в розмірі до 10 Мбіт/с, та віддалями до 10км.

Рис. 1.2 Структура кільцевої мережі з відкритим оптичним каналом зв'язку.

Дальність передавання становить 3-10 км, швидкість передавання 10 Мб/с.

Даний тип мереж характеризується великою віддаллю передавання, низькою вартістю самого каналу зв’язку, складністю несанкціонованого доступу.

Третій клас оптичних мереж, які знаходяться на стадії розробки та експериментальних досліджень базуються на використанні оптичних сканерів. Особливістю таких оптичних мереж є їх мобільність, за рахунок самоюстировки (самонастроювання) оптичних каналів на основі сканерів. Даний клас мереж використовується для реалізації сесійних повідомлень та мобільного зв'язку в умовах інтенсивних електромагнітних завад.

Рис. 1.3 Структура оптичної мережі на основі оптичного сканера.

Оптичний сканер можна ставити на великій висоті, сканер може передавати сесійні або кодовані дані.

Актуальною задачею в перелічених класах оптичних мереж є вибір та застосування ефективних методів кодування оптичних сигналів в тому числі з можливістю виявлення та виправлення помилок, в процесі передавання сигналу в точках прийому.

Рис. 1.4 З'єднання двох сегментів локальної мережі.

Дана архітектура дозволяє організувати електричну розв'язку двох сегментів локальної мережі, що виключає можливість пошкодження великої кількості комп’ютерів при перевантаженні електромережі чи попаданні блискавки.

1.4 Перспективи розвитку та вдосконалення методів формування та

цифрової обробки сигналів.

В оптичних каналах зв'язку доцільно використовувати імпульсні методи маніпуляції. Це обумовлено використанням лазерних та світлодіодних випромінювачів оптичних сигналів, які працюють в імпульсному режимі. їх потенційні можливості функції способу передавання дискретної інформації та взаємозв'язок між потужністю сигналів на вході ліній зв'язку, характеристики затухання сигналів при різних атмосферних станах (дощ, сни, туман), максимальна віддаль передавання даних і а способи цифрового прийому інформації забезпечують якісний, надійний цифровий оптичний зв'язок.

В той же час новітні дослідження в галузі цифрової обробки даних на

основі дискретних теоретико-числових перетворень та методів рандомізації цифрових даних та сигналів дозволяють реалізувати більш