Атмосферні оптичні лінії зв'язку

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВСТУП

Сучасний стан FSO (Free Space Optics, надалі в дипломні роботі буде використовуватися українська назва АОЛЗ - атмосферні оптичні лінії зв'язку) технологія дозволяє створювати надійні канали зв'язку на відстанях від 100 до 7000 м в умовах атмосфери і до 100 000 км у відкритому космосі, наприклад для зв'язку між супутниками. Альтернативні рішення по відношенню до оптоволокна, АОЛЗ дозволяють над оперативно сформувати бездротовий оптичний канал зв'язку (мобільні системи з автонаведенням забезпечують встановлення зв'язку за 10-15 хвилин) при значно менших витратах

АОЛЗ - це спосіб бездротової передачі інформації в короткохвильовій частині електромагнітного спектру.

В основі Технологія АОЛЗ лежить принцип передачі цифрового сигналу через атмосферу (або космічний простір) шляхом модуляції випромінювання в діапазоні, що не ліцензується, довжин хвиль (інфрачервоному або видимому) і його подальшим детектуванням оптичним фотоприймальним пристроєм/ До основних переваг такого способу передачі інформації можна віднести: високі швидкості передачі, простота інсталяції, а також відсутність необхідності платити за використання частотного діапазону.

В даний час технологія передає цифрові потоки до 10 Гбіт/с, що дозволяє:

– вирішувати проблеми "останньої милі" при високій захищеності каналу зв'язку;

– розвивати міські мережі передачі даних і голосу ;

– розвивати вирішення оптичного мультиплексування з розділенням по довжинах хвиль.

Наразі абсолютно зрозуміло, що безпровідні оптичні лінії затребувані і, отже, мають переваги порівняно з іншими, набагато відомішими технологіями, чиї імена у всіх на слуху - xdsl і кабельними модемами, оптоволокном і безпровідними ж радіолініями. Причому ці переваги настільки помітні, що у ряді випадків примушують переосмислити навіть первинний невдалий досвід і викликане його наслідками відторгнення.



1. АТМОСФЕРНІ ОПТИЧНІ ЛІНІЇ. ЗАГАЛЬНІ ПОЛОЖЕННЯ

безпровідний атмосфера коливання оптичний

Атмосферні оптичні лінії зв'язку (АОЛЗ) - позначає новий, такий, що швидко розвивається, клас сучасного цифрового телекомунікаційного устаткування.

В АОЛЗ, також як і у волоконно-оптичних лініях зв'язку (ВОЛЗ) інформація передається за допомогою модульованих світлових хвиль. Проте, середовищем для розповсюдження світлових коливань служить не оптичне волокно, а відкрита атмосфера в межах прямої видимості. У цьому сенсі АОЛЗ схожі на радіорелейні лінії зв'язку (РЛС), де електромагнітні хвилі СВЧ діапазону розповсюджуються також у відкритій атмосфері.

По критерію «ціна-якість» АОЛЗ - якнайкраще вирішення проблеми «останньої милі». Підключення нового кластера клієнтів до вузла доступу виділеною високошвидкісною лінією зв'язку протягом одного дня без отримання дозволу на радіочастоти і оренду ліній.

Разом з малим часом інсталяції, принциповою перевагою атмосферних оптичних ліній є самодостатність. Витрати на їх установку одноразові. Будь-які інші засоби передачі даних вимагають постійних відрахувань - або на оренду каналу, дроти або оптоволоконна, або на місце в кабельній каналізації, або на використання радіочастот, тобто, як правило, залучення сторонніх організацій і істотного підвищення і вартості, і термінів виконання проекту. Витрати на оренду каналу або використання радіочастот можуть складати, залежно від необхідної швидкості передачі даних, до декількох сотень або навіть тисяч доларів в місяць. При такому рівні платежів оптична лінія може повністю окупитися за один-два роки тільки на орендних платежах - не говорячи вже про інсталяційні витрати. Проте, атмосферні лінії передачі даних, на жаль, не є універсальним рецептом на всі випадки життя - тобто самий час поговорити про недоліки і особливості технології. З тим, щоб закінчити на мажорній ноті - перевагах і можливих схемах і сценаріях застосування.

До переваг АОЛЗ слід віднести те, що така лінія не вимагає узгодження частотного діапазону, відсутність взаємних перешкод при одночасній роботі декількох систем (не створює перешкод аналогічним системам, що працюють в тому ж напрямі), висока скритність і захищеність передачі в лінії зв'язку, швидка установка, настройка (2-5 годин) і простота підключення, низькі витрати на установку і експлуатацію системи. До недоліків - певну залежність працездатності лінії зв'язку від погодних умов.

1.1 Принцип дії АОЛЗ

Джерелом випромінювання в АОЛЗ служить напівпровідниковий лазерний діод світловий діод, що генерує випромінювання ближнього діапазону спектру з довжиною хвилі 0,78-0,86 мкм. Середня потужність випромінювання одного лазерного діода складає зазвичай десятки міліват. Випромінювання напівпровідникового лазера збирається передавальним об'єктивом, який формує діаграму спрямованості передавального лазерного променя. Кутова ширина діаграми складає від 2 до 4 мрад (6-12 угл. мин.), що забезпечує діаметр плями 2-4 м на відстані 1 км.

Інформаційний електричний сигнал поступає на електронну схему, драйвер лазерного діода, яка забезпечує перетворення електричного сигналу в світлові імпульси. На протилежному кінці атмосферної лінії зв'язку, частина енергії лазерного променя збирається на фотоприймач за допомогою приймального об'єктиву з діаметром вхідної апертури від 100 до 200 мм.

Фотоприймач в АОЛЗ виконує зворотну функцію перетворення оптичних імпульсів в електричний інформаційний сигнал.

Як фотоприймач в АОЛЗ використовується кремнієвий PIN-фотодіод або лавинний фотодіод (APD). Пороговий потік лавинного фотодіода, тобто потужність оптичного випромінювання при якій фотоприймач перестає працювати, залежить від швидкості потоку інформації і складає від 3 нвт для 2 Мбіт/с до 30 нвт для 139 Мбіт/с. Для PIN-фотодіода пороговий потік приблизно в 30 разів вище.

Як і більшість технологій безпровідної передачі даних, безпровідна оптика вимагає умов прямої видимості. Правда, на відміну від радіочастотних методів, що допускають з'єднання в топології точка - багато точок , атмосферні оптичні лінії, як правило, двоточкові. Дані передаються направленим пучком модульованого світла. Як джерело такого світла зазвичай використовуються світлодіоди (і тоді для формування променя доводиться застосовувати оптичні системи).

Механізми поглинання світла в прозорій атмосфері багато в чому аналогічні таким, що відбувається в оптоволоконні. В результаті, в атмосфері світло розповсюджується в тих же вікнах прозорості - 850, 1310 і 1550 нм, що дозволяє використовувати вельми поширену елементну базу, вживану в оптоволоконній оптиці (вироблювану у все наростаючій кількості) і запозичувати помітну частину напрацювань і технологій, на розробку яких інакше було б потрібно чималі засоби: мікролінзи, оптичні підсилювачі, спектральні маски, голографічна оптика і методи спектрального ущільнення каналів.

Загальна елементна база і принципи обробки сигналу визначають загальний діапазон швидкостей - від декількох мегабіт до терабіт в секунду (верхня межа обумовлена, швидше, платоспроможним попитом). По суті, атмосферні оптичні лінії компліментарні оптоволоконним: цю тезу тільки підтверджують пасивні атмосферні оптичні лінії, що не містять ніяких активних елементів. На вхід такої лінії поступає оптичний сигнал із спеціалізованого світловода (розрахованого, мабуть, на трохи більші потужності сигналу). Прийнятий сигнал посилюється оптичною системою і по спеціальному багатомодовому оптоволокну з малою дисперсією поступає на вхід конвертера.

Відсутність активних елементів дозволяє не піклуватися про подачу електроживлення (проблеми з випаданням роси, мабуть, вирішуються за допомогою спеціальних покриттів) і мінімізувати вартість виносного блоку (по суті, що містить тільки оптичну частину, велика частина ноу-хау зосереджена в модулі спеціалізованого конвертера). І, відповідно, мінімізувати збиток від вандалізму і забезпечити підвищений захист даних. Як наочний приклад: пасивні безпровідні оптичні системи.

1.2 Технології АОЛЗ

Приймач-передавач АОЛЗ виконується в захищеному і такому, що обігрівається корпусі. При розробці приймачів-передавач для АОЛЗ вживають спеціальних заходів для забезпечення її стійкої роботи у всьому діапазоні погодних умов. Наприклад, для захисту від прямих сонячних променів сонця об'єктив приймача може бути закритий блендів, а для захисту від гідрометеоритів (сніги і дощі) і птахів діаметр променя зроблений великим (близько 2 м у області приймача). Слід зазначити, що туман робить набагато більший вплив на якість передачі, чим сніг і дощ. Це пов'язано з тим, що на крапельках туману, розмір яких зіставимо з довгої хвилі оптичного випромінювання, промінь розсівається сильніше, ніж на крапельках дощів або частинках снігу. Подібній неприємності можна уникнути, вибравши устаткування, що забезпечує запас по дальності зв'язки (тобто чутливості приймача).

Година розгортання (згортання) устаткування АОЛЗ складає декілька годин, що зручно при необхідності швидкого підключення якого-небудь устаткування у разі відсутності каналу зв'язку або його аварії, а також при переїзді фірми.

Побудова всіх інфрачервоних систем передачі практично однаково: складаються з інтерфейсного модуля, модулятора випромінювача, оптичних систем передавача і приймача, демодулятора приймача і інтерфейсного блоку приймача.

Від типу покладу використовуваних оптичних випромінювачів розрізняють лазерні і напівпровідникові інфрачервоні діодні системи, що мають різні швидкості і дальність передачі. Перші забезпечують дальність передачі до 15 км. з швидкостями до 155 Мбіт/с (комерційні системи) або до 10 Гбіт/с (досвідчені системи). Слід зазначити, що з посилюванням вимог до якості каналу дальність зв'язку знижується. Другі забезпечують істотно меншу дальність передачі, хоча у міру розвитку технології дальність і швидкість зв'язку зростають.

Головна перевага напівпровідникових діодів полягає у високому часі напрацювання на відмову. Крім того, такі канали менш чутливі до резонансного поглинання в атмосфері. Форма перетину променя від напівпровідникових діодів практично кругла.

Недоліки напівпровідникових діодів і, відповідно переваги лазерних, полягають в тому, що із-за широкої смуги випромінювання існують теоретичні складнощі в передачі високошвидкісного сигналу. Передавач повинний передавати якомога більш вузькосмуговий сигнал з найменшою кількістю мод. Лазерні діоди якраз і володіють такими властивостями, але чим вужча смуга сигналу, тим більше потенційна вірогідність того, що сигнал потрапить в атмосфері в резонансну смугу поглинання якого-небудь газу і якість сигналу знизиться.

Форма перетину променя від лазерних діодів - еліптична. Для боротьби з цим недоліком застосовують різні методи: від використання призматичних лінз до обмеження апертури оптичної системи при втраті частини потужності.

Існує ще і проміжна група пристроїв, в яких для передавачів використовуються лазерні діоди VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser -- лазер з вертикальною емітацією через порожнину в поверхні). Ці пристрої володіють вузькою смугою випромінювання і високим часом напрацювання на відмову, а також круглою формою перетину променя. Проте на даному рівні розвитку технології потужність їх випромінювання не перевищує 7 mvt на діод в багатомодовому режимі, тому для збільшення вихідної потужності застосовують декілька випромінювачів, що працюють одночасно, що ускладнює синхронізацію між ними.

Можливо також створення резервного радіоканалу. У цьому випадку істотно підвищується дальність передачі, оскільки не існує погодних умов, що перешкоджають роботі одночасно обох каналів, т.ч. можливо використання АОЛЗ і радіо пристроїв практично на граничній дальності, не створюючи запас потужності на випадок поганих метеоумов.

1.3 Огляд сучасного ринку АОЛЗ - обладнання

Обсяг світового ринку обладнання, що використовується в атмосферних оптичних лініях зв'язку, в 2012 році склав 30 млн дол. При цьому прогнозується, що до 2018 року обсяг продажів даних систем досягне 58 млн дол.

В даний час на ринку телекомунікаційного устаткування існує декілька провідних компаній, що випускають лазерні атмосферні системи зв'язку. З вітчизняних виробників це :

Мостком (Рязань), розробник та постачальник бездротового оптичного устаткування ARTOLINK.

Виробник даного бездротового обладнання зв'язку - одне з найбільших і успішних підприємств аерокосмічної галузі Росії - Державний Рязанський приладовий завод. Устаткування ARTOLINK ® має Сертифікат відповідності Мінінформзв'язку Росії.

Тестер каналів Ethernet дозволяє оцінювати реальну пропускну спроможність каналів зв'язку (у тому числі бездротових), вимірювати комплекс параметрів, що регламентуються стандартами IEEE і RFC.

Дозволяє:

– надшвидко розгорнути новий бездротової гігабітний канал зв'язку протягом одного дня ;

– не потребує отримання дозволу на використання радіочастот;

– працює зі швидкістю сучасної кабельної мережі Gigabit Ethernet ;

– дозволяє збільшити пропускну здатність вже встановлених у Вас радіо або DSL - каналів в 100 раз , використовуючи встановлене обладнання для резервування і дублювання;

– забезпечує високу захищеність переданої інформації від прослуховування та перехоплення ;

– несприйнятлива до радіоперешкод і не створює їх ;

– не знижує пропускну здатність ні своєї , ні сусідньої, працюючої АОЛЗ ;

– не вимагає абонентської плати.

Лазер Ай-Ти-Си (Єкатеринбург). Компанія "Лазер АйТиСи" була заснована в липні 2008 року за участю НПФ "Лазерні прилади" і свердловського обласного венчурного фонду для здійснення виробництва та впровадження систем зв'язку, розроблених колективом ТОВ НВФ "Лазерні прилади". Компанія розробляє і виробляє оптико-електронні пристрої бездротових оптичних систем зв'язку і передачі даних. Розроблено оригінальні конструкції приймально-передавальних пристроїв для атмосферних оптичних ліній зв'язку для передачі Ethernet і Е1 зі швидкостями 100 Мб / с і 1Гб / c.

Серед відомих зарубіжних компаній, що працюють в даному сегменті ринку , варто приділити увагу наступним:

fSONA (Канада) , мережі виробляє найвищу якість , висока продуктивність , вільне місце оптичного бездротового обладнання зв'язку на ринку сьогодні. Призначений для забезпечення простий , легкий в інтеграції , і найголовніше , економічно ефективних рішень для останньої милі , LAN моста і PCS / базових станцій стільникових мереж додатків , сімейство продуктів SONAbeam пропонує мережевим операторам ідеальне рішення для їх проблеми з підключенням і з'єднує останньої милі розрив з неперевершеною простотою і продуктивності. Використовуючи гнучку архітектуру точка- точка і не залежні від протоколу дизайн , системи SONAbeam розширити Спадщина архітектура інвестиції та створити нові широкі можливості підключення та комерційні можливості . ви розширення на SONET / SDH , Gigabit Ethernet , шт / базових станцій стільникових мереж або мережі Метро LAN , SONAbeam займає складності з міського широкосмугового транспорту , щоб ви могли повною мірою реалізувати владу з операторського класу комунікацій оптична бездротова - на частку від вартості радіочастотної (РЧ ) і установок волокна.

LightPointe (США), рішення LightPointe забезпечують підприємств і державних установ можливість швидко підключити два або більше будинків без ліцензій регулюючих . Лазерна технологія наступного покоління була розроблена і уточнена протягом більше 13 років. Насправді , головний виконавчий директор LightPointe , д -р Хайнц Віллебранда , є одним з ключових у розробці основних технологій і критичних патентів у секторі Free Space Optics . Простіше кажучи , жодена інша компанія не має більше досвіду. Доктор Віллебранда був широко відомий для підвищення надійності / доступності та продуктивності лазерних систем до рівня , при якому вони в даний час використовується в 3G і 4G операторських мереж с до " 5 дев'яток " наявність . Якщо ви зв'язуючі будинки в умовах університету / кампусу, або при підключенні стільникових веж для мобільного LTE трафіку, АОЛЗ рішення наступного покоління LightPointe забезпечують всій зі швидкістю світла , і не може бути перехоплено.

Canon (США), Всі моделі в рамках DT-100 серії Canobeam використовувати розвивається і важливу функцію автоматичного спостереження Canon. Ця передова функціональність підтримує вирівнювання променя, компенсуючи зміни в будівлі через коливання температури і вібрації через вітер та інших факторів. Оскільки ця функція завжди забезпечує максимальну потужність в приймач, блок здатний високо надійних і стабільних зв'язків.

Характеристики продукції Canon DT-100 серії Canobeam.

MRV (США), надає комунікаційне обладнання та послуги компанії, що базується в Chatsworth, Каліфорнія. Компанія через свої бізнесодиниць, є глобальним постачальником оптичних комунікацій мережевого обладнання та послуг інфраструктури для широкого кола телекомунікаційних проблем, у тому числі транснаціональних операторів зв'язку, місцевих муніципалітетів, осцилографів, корпоративних і споживчих провайдерів високошвидкісного G-Інтернет-послуг, і зберігання даних і хмарних обчислень постачальників.

Та інші зарубіжні:

– CBL (Німеччина);

– PAV Data Systems (Великобританія) ;

– CableFree (Великобританія);

– Terabeam Wireless (США);

– AirLinx (США).

Серед моделей , що випускаються даними компаніями , можна побачити АОЛЗ -системи з пропускною здатністю від 2 Мбіт / с до 10 Гбіт c, і з максимальною робочою дистанцією від 200 до 7500 метрів. При цьому, говорячи про тенденції розвитку ринку АОЛЗ - обладнання, варто відзначити, що розробляючи і випускаючи нові моделі , виробники прагнуть до наступного:

– збільшення пропускної здатності каналу зв'язку. І тут, безсумнівно, лідирує американська компанія «MRV», яка випустила модель TereScope10GE з максимальною швидкістю передачі даних 10 Гбіт / с;

– збільшення максимальної робочої дистанції. У цій області досягла успіху компанія «fSONA» (Канада). Вона випускає АОЛЗ системи з максимальною робочою дистанцією 7.7 кілометра при швидкості передачі даних 52 Мбіт/с, 6.4 кілометра при 155 Мбіт/с , і 5.3 кілометра при швидкості каналу 1250 Мбіт/с;

– випуск більш дешевих моделей для використання в корпоративних мережах невеликих організацій. Наприклад, компанія « LightPointe » випускає декілька серій відносно недорогих моделей, що мають невеликі робочі дистанції і призначених для корпоративних локальних мереж (продуктові лінійки AireLite , FlightLite);

– збільшення коефіцієнта доступності каналу і підвищення надійності зв'язку .

Для досягнення цього виробники використовують такі методи як:

– випуск устаткування з кількома паралельно працюючими випромінюючими лазерами (забезпечує захист від пролітають птахів, снігопаду). Наприклад, компанії «fONA», «LightPointe» і « CBL» виробляють моделі з чотирма випромінюючими лазерами ;

– використання систем просторової стабілізації (також званих як системи автотрекінгу - auto tracking systems), які автоматично підтримують напрямок оптичного зв'язку в просторі (відмови оптичної лінії через її раз'юстіровці найчастіше перевищують час непрацездатності внаслідок поганих погодних умов) .

– введення автотрекінгу, дозволяє встановлювати приймально-передавальні модулі на нестабільних підставах - дерев'яних дахах , вишках стільникового зв'язку і т.д., зберігаючи при цьому надійність лінії зв'язку. Системи автотрекінгу реалізовані в обладнанні від компаній «Містки» , «LightPointe», «Canon»;

– реалізація в АОЛЗ системах резервного радіоканалу, що дозволяє не переривати передачу даних при поганих погодних умовах (сильний туман , снігопад, тощо) . Системи з резервним радіоканалом випускають компанії «Мостком», «Лазер Ай- Ти- Си», « LightPointe », «MRV», «CBL», «AirLinx».

Нижче приведена порівняльна таблиця з оглядом технічних характеристик АОЛЗ - обладнання різних виробників. Для кожної компанії виробника розглянуто весь модельний ряд, представлений на ринку на момент написання даної роботи.



Таблиця 1.1 - Огляд АОЛЗ-обладнання різних виробників

Виробник	Торгова Марка	Максимальна швидкість передачи	Максимальна робоча дистанція	Кількість випромінювальних лазерів	Автонаведення	Резервний Радіоканал
Мостком	Artolink	100 Мбіт/с - 10 Гбіт/с	400 -7000 м	1 - 3	Так	Так
Оптические ТелеСистемы	ЛАНтастИКа	8 - 1000 Мбіт/с	600-1800 м	1 - 2	Ні	Ні
Лазер Ай-Ти-Си	ОСС	2 - 1250 Мбіт/с	400 - 2500 м	1	Ні	Так
fSONA	Sоnabeam	50 - 1600 Мбіт/с	2600-7700 м	2 - 4	Ні	Ні
LightPointe	FlightLite, AireLite	8 - 1485 Мбіт/с	200 - 5600 м	1 - 4	Так	Так
Canon	Canobeam	156 - 1485 Мбіт/с	500 - 2000 м	1	Так	Ні
MRV	TereScope	100 Мбіт/с - 10 Гбіт/с	350 - 4000 м	1 - 3	Ні	Так
CBL	AirLaser	8-1250 Мбіт/с	300 - 2000 м	1 - 4	Ні	Так
PAV Data Systems	SkyCell, SkyNet	2 - 1000 Мбіт/с	200 - 4000 м	1	Ні	Ні
CableFree	CableFree	100 - 1500 Мбіт/с	200 - 4000 м	1	Ні	Ні
Terabeam Wireless	TeraOptic	125 Мбіт/с	1000 м	1	Ні	Ні
AirLinx	UniFSO	100 - 155 Мбіт/с	250-3000 м	1	Ні	Так

1.4 Експлуатаційно-технічні переваги АОЛЗ

Фізичні обмеження АОЛЗ за швидкістю передачі визначаються тільки власною частотою несучої електромагнітної хвилі ( 1015 ... 1016 Гц) , оскільки на відміну від ВОЛЗ , середа передачі (атмосфера) не вносить тимчасової дисперсії сигналів. Цей фактор є в багатьох випадках визначальним при виборі засобу передачі. Вже почалося практичне освоєння великих швидкостей , зокрема , фірма " Lucent " заявила цього року про створення комерційних пристроїв АОЛЗ зі швидкістю передачі 2,5 Гбіт / с і найближчим часом планує випускати апаратуру на 10 Гбіт / с.

У багатьох випадках споживачів приваблює відсутність необхідності узгодження частотного діапазону , оскільки оптичний діапазон не регламентований . І істотно важливо , що причин для введення частотних обмежень фактично немає , що пов'язано з надзвичайно вузькою діаграмою спрямованості випромінювання лазерних передавачів і відсутністю бічних пелюсток діаграми спрямованості оптичних антен. Достатньою умовою відсутності впливу двох близько розташованих ліній є кутове або лінійне відстань між діаграмами спрямованості випромінювання передавачів цих ліній , при якому випромінювання однієї лінії не потрапляє на приймачі інший. Це, як правило , 1 ... 20 або 5 ... 10 метрів.

Істотним достоїнством АОЛЗ є нечутливість до перешкод радіодіапазоні. Це дозволяє використовувати оптичні лінії в місцях з великою насиченістю радіосистем.

З вузькою діаграмою оптичних антен пов'язано також інше значну перевагу АОЛЗ - захищеність каналу зв'язку від несанкціонованого доступу. За цим критерієм дана технологія є унікальною. У всіх інших випадках ( волоконні і мідні кабелі , радіолінії ) для захисту інформації потрібне використання спеціальних кодів . У відкритій оптичної лінії захист забезпечується за рахунок вузької діаграми спрямованості випромінювання. За допомогою зовнішніх ІЧ- приладів можна виявити наявність каналу зв'язку , але для перехоплення інформації необхідно встановити приймач безпосередньо в канал зв'язку , що практично нездійсненно .

Багато виробників відзначають як гідності АОЛЗ швидкість організації лінії зв'язку. Дійсно , крім загальних тимчасових витрат , пов'язаних з оформленням оренди місць установки апаратури , час на інсталяцію каналу при відпрацьованої технології обчислюється годинами.



1.5 Завадостійкість АОЛЗ

Основним недоліком АОЛЗ є залежність пропускання атмосферою оптичного випромінювання від стану погоди . Ця специфіка пристроїв АОЛЗ є основною причиною, що стримує їх широкомасштабне впровадження .

Поширення лазерного випромінювання в атмосфері супроводжується трьома істотними для лазерного зв'язку процесами :

– флуктуаціями прийнятого сигналу внаслідок рефракції випромінювання на турбулентних неоднорідностях показника заломлення повітря ;

– розсіюванням випромінювання на аерозолях;

– екранування випромінювання механічними предметами;

Рештою процесами , такими як резонансне поглинання , молекулярне розсіювання і аерозольне поглинання , при правильному виборі довжини хвилі можна знехтувати.

Розглянемо основні процеси , які впливають на завадостійкості АОЛЗ . Вплив флуктуацій обумовлено наступними факторами. Після проходження через турбулентну атмосферу лазерне випромінювання , спочатку має плавний профіль розподілу інтенсивності в поперечному перерізі пучка , набуває плямисту структуру. У площині прийомної антени це проявляється в хаотичному чергуванні темних і яскравих плям. Поперечний розмір і частота " мерехтіння " плям залежить від відстані між джерелом випромінювання і екраном і характеру атмосферної турбулентності , тобто стану погоди . У кожній точці мішені при цьому можуть спостерігатися флуктуації сигналу з частотою від десятків герц до декількох кілогерц . На практиці це виражається в тому , що виникають т.зв. завмирання оптичного сигналу на вході в фотоприймачем. Зв'язок стає нестійкою , з'являються помилки 10-6 ... 10-3. Цей ефект проявляє себе найбільш сильно в ясну погоду при слабкому вітрі в будь-який час року , але особливо - у спекотні літні місяці.

Найпростішим способом зменшення впливу турбулентної рефракції на якість каналу зв'язку , яким користуються розробники , є збільшення розміру приймальної оптичної антени . При цьому відбувається осредніння флуктуацій випромінювання , що прийшов на окремі ділянки цієї апертури в фокальній площині антени , де встановлений фотоприймач . Другим методом є некогерентного додавання в одному інформаційному каналі випромінювання декількох лазерів.

Також до основних факторів впливу на якість сигналу відносяться аерозолі. До аерозолям відносяться дисперсні системи, що складаються з твердих частинок і крапель рідини , що перебувають у зваженому стані. В даному випадку це тумани , зміг , дощ, сніг . Як відомо , при поширенні в розсіювальний середовищі згідно закону Бугера потужність випромінювання зменшується експонеційно по довжині траси. Тому збільшення відстані для лазерного зв'язку є серйозною проблемою, яка потребує значного нарощування енергетичного потенціалу .

Внаслідок складної структури аерозолів в реальній атмосфері розрахунок втрат випромінювання з прийнятною точністю надзвичайно утруднений , і на практиці використовують інтегральну характеристику пропускання атмосфери - видимість або метеорологічну дальність видимості - МДВ ( Sm ) .

За визначенням МДВ являє собою найбільшу відстань , на якому вдень видно великі темні предмети. Однак метеослужби визначають МДВ шляхом вимірювання пропускання еталонного випромінювання на каліброваной трасі. Тому вона однозначно пов'язана з характеристикою оптичної прозорості атмосфери і являє собою е ? умовний вираз .

Для кожної конкретної апаратури АОЛЗ і дальності зв'язку можна розрахувати мінімальне , або критичне , значення МДВ - Smin , при якому при погіршенні погодних умов відбувається порушення працездатності каналу АОЛЗ . Тоді , знаючи метеорологічну статистику конкретної місцевості , наприклад , використовуючи дані метеослужб , можна з певною точністю передбачити доступність каналу зв'язку. Іншим способом теоретично розрахувати параметр доступності неможливо. Саме тому прогноз погоди досі не вдається забезпечити з прийнятною точністю.

Тут необхідно відзначити ще одну особливість роботи лазерної лінії зв'язку. Як відомо , кількість помилок на біт інформації визначається рівнем перевищення сигналу над усіма шумами на приймачі. При збільшенні рівня сигналу на фотоприймачі в два рази рівень помилок знижується з 10-6 до 10-10 , а весь наявний динамічний діапазон зміни сигналу - 103 ... 106 .

Ця властивість АОЛЗ виявляється в тому , що при нормальній погоді якість передачі дуже хороше (якщо вирішена проблема флуктуацій сигналу ) до моменту , коли за рахунок погіршення погодних умов сигнал на приймачі зменшується до порогового значення. Лінія може працювати тривалий час ідеально в сніг або дощ , туман середньої інтенсивності , а потім , якщо туман згущується до критичної МДВ , за кілька хвилин канал повністю переривається. У цей час число помилок зростає від 10-10 ... 10-12 до 1 . Так само швидко нормальна робота лінії відновлюється при поліпшенні погодних умов.

1.6 Надійність каналу зв'язку

Надійність каналу зв'язку визначається відношенням часу безперебійної роботи лінії до загального часу експлуатації. Це основний параметр, що характеризує споживчі властивості системи . Тому більшість виробників у своїх рекламних матеріалах призводять параметр доступності в першу чергу.

Досвід експлуатації АОЛЗ показав , що дощі , димки і сніг середньої інтенсивності мало впливають на працездатність ліній зв'язку , що володіють достатнім динамічним потенціалом . Основною причиною порушення працездатності останніх є тумани. Крім того, погіршення видимості менше 1000 метрів при заметілях, снігопадах , дощах і мрячить має повторюваність не більше 5-10% , решта 90-95 % припадають на тумани. Ймовірність утворення туману , його характер , інтенсивність і тривалість істотно залежать від широти місця , географічних особливостей , сезону року , характеру атмосферних процесів . З практики відомо , що в одних випадках туман суцільно застилає значну територію , в інших - виникає місцями, тобто має велику просторово -часову мінливість . Наявність в безпосередній близькості від АОЛЗ водойми також може вплинути на кількість виникаючих туманів , а значить, і на доступність лінії.

Для забезпечення працездатності лінії зв'язку на необхідній дистанції з певним рівнем надійності зв'язку ( або доступності каналу ) необхідно мати достатній динамічний запас енергетичного потенціалу лінії або діапазон допустимого загасання потужності сигналу на приймачі , при якому лінія зберігає працездатність . Верхня межа динамічного діапазону визначається геометричними втратами і флуктуаціями , тобто це максимальна величина сигналу на приймальній антені , яка реалізується за відсутності втрат на пропускання атмосфери . Нижня межа зумовлена чутливістю приймача і визначає рівень працездатності системи при поганих погодних умовах.

У результаті проведеного аналізу існуючого рівня розвитку технології АОЛЗ можна зробити висновок , що впливу таких факторів як атмосфера , погодні умови , турбулентність при малих дистанціях не чинитимуть істотного вплив на працездатність АОЛЗ.

1.7 Застосування систем АОЛЗ

Для корпоративного сектора.

З'єднання окремих офісів , будівель і складів в міських умовах , що дозволить забезпечити високу швидкість обміну інформацією в мережах компанії і не залежати від власників кабельної інфраструктури.

Рішення для організації « Останньої милі ».

Вимоги до пропускної здатності каналів зв'язку постійно зростають у зв'язку з постійним збільшенням обсягів передачі інформації. На фоні перевантаженості кабельної системи , АОЛЗ дозволяють оперативно збільшувати пропускну здатність каналів на ділянках останньої милі до абонентів , при цьому не несучи істотних витрат на будівництво та оренду кабельної або повітряної інфраструктури.

Підключення окремих будівель до існуючої кабельної мережі .

В умовах неякісної міської забудови та наявності вже прокладеної ВОЛЗ мережі , для підключення окремих будівель і споруд АОЛЗ є найбільш вигідним , з економічної точки зору , рішенням завдяки швидкій окупності та оперативності споруди. Пропускна здатність систем і широка номенклатура модельного ряду систем АОЛЗ дозволяє підбирати найбільш ефективне рішення таких задач : від підключення малоповерхових житлових будинків, до великих бізнес центрів і торгових павільйонів.

Резерв основний кабельної інфраструктури.

Для відповідальних ділянок мереж , а також до ділянках ВОЛЗ , де ймовірні пошкодження кабельної інфраструктури застосовуються схеми резервування основних каналів . АОЛЗ є найбільш недорогим способом побудови схеми резервування.

«Гарячий резерв» .

Особливість АОЛЗ дозволяє йому, на відміну від інших рішень бездротових зв'язку , бути використаної рішенням «гарячого резерву», тобто для відновлення зв'язку на ділянці обриву основної кабельної інфраструктури або для створення тимчасового каналу зв'язку за кілька годин. Також одним з найбільш раціональних способів застосування систем є рішення для тимчасового та оперативного підключення нових клієнтів або існуючих абонентів , що переїхали на нове місце. У такому випадку система дозволить забезпечити зв'язок до абонента , на період організації постійної ВОЛЗ лінії. Це дозволить підвищити якість і швидкість надання послуг клієнтам .

З'єднання базових станцій 3G і LTE мереж .

Одним з основних застосувань систем є забезпечення каналів зв'язку до базових станції стільникового і ШСД зв'язку . За рахунок забезпечення високої пропускної спроможності і надійності зв'язку навіть в найгірших погодних умовах , системи дозволяє розгортати мережі 3G і LTE з мінімальними витратами на інженерну інфраструктуру , а в процесі експлуатації скоротити витрати на орендних платежах і обслуговуванні мережі .

Зв'язок до базових станцій мереж ШСД WiMax і WiFi.

Для мереж широкосмугового доступу WiFi і WiMax АОЛЗ забезпечує підвідний канал зв'язку до базової станції , чим суттєво здешевлює і спрощує процес будівництва й експлуатації такої мережі .

Організація зв'язку на вузлових З / Д станціях.

Використання РЛС на З/ Д станціях і сортувальних центрах вкрай утруднено у зв'язку з великою кількістю електромагнітних полів і наведень від ліній електропередач вздовж З / Д шляхів. Прокладка ВОЛЗ мереж на таких об'єктах тягне за собою багаторазове збільшення витрат на узгодження технічних умов і проведення додаткових робіт . У таких умовах дозволяє долати ЗД шляхи і організовувати канали зв'язку на З / Д за лічені тижні , без обтяження додатковими витратами.

Державним організаціям .

Бездротові лазерні системи зв'язку можуть застосовуватися для вирішення завдань державних організацій , навчальних установ , аеропортів , лікарняних комплексів і т.д. Дозволить за мінімальний час створити високошвидкісні , надійні і захищені мережі зв'язку між окремими корпусами, будинками та офісами цих організацій. При цьому забезпечивши не тільки високу швидкість передачі даних і надійність зв'язку , але і низьку вартість побудови та експлуатації таких мереж .

Організація захищених каналів зв'язку на закритих об'єктах промисловості та енергетики. Закриті і секретні промислові підприємства та об'єкти повинні забезпечуватись захищеними від перехоплення і дешифрування каналами передачі інформації. Система АОЛЗ дозволяє забезпечити цю вимогу. За рахунок низького розходження променя лазера , його перехоплення можливо здійснити тільки в двох точках - місцях розташуванні оптичних передавачів . Здійснити відео контроль і забезпечення безпеки від проникнення на дані дві точки лінії зв'язку , представляється технічно простим завданням , значно боле простий і фінансової менш витратною , ніж контроль стану кабельної мережі по всьому підприємству . Інших способів перехоплення інформації лазерного каналу зв'язку не існує, тому перехоплення лазера в повітрі , з технічної точки зору - нездійсненний. Крім того система самостійно не виробляє кодування інформації і дозволяє встановлювати будь-які типи шифрувальних пристроїв безпосередньо до передачі інформації через атмосферу , що робить дане рішення універсальним і багатофункціональним для застосування на будь-яких закритих об'єктах.

1.8 Атмосферні впливи на АОЛЗ

Робота каналу зв'язку АОЛЗ системи насамперед залежить від кліматичних умов і фізичних характеристик місця установки. В цілому , погодні умови і параметри установки , що впливають на видимість , впливають і на якість зв'язку АОЛЗ системи . Типова АОЛЗ система працездатна на відстані в два-три рази перевищує відстань прямої видимості в будь-яких умовах навколишнього середовища. Головні фактори впливають на її роботу включають атмосферний поглинання , Сцинтиляцій , втрати на шибках , нахили чи рух будівлі , сонячна засвітка та перекриття прямої видимості.

Розглянемо вплив атмосфери на якість безпровідного інфрачервоного зв'язку.

Релеєвське розсіювання оптичного сигналу в атмосфері.

Енергетичні втрати оптичного сигналу із-за аерозольного і молекулярного розсіювання є одним з головних чинників, що визначають спотворення сигналу. Існують таблиці, по яким енергетичні втрати оптичних сигналів, обумовлені молекулярним розсіянням, можуть бути визначені з великою точністю. Як правило, ці втрати відносно малі (10-2/км від рівня сигналу) і при розрахунку оптичних каналів ними часто нехтують.

Аерозолі. Найчастіше аерозолі, що зустрічаються в атмосфері є краплями води в рідкому і твердому станах, що об'єднуються загальним поняттям, - гідрометеори (дощ, туман, сніг і т.д.).

Ослаблення енергії хвилі видимого діапазону пояснюється тим, що хвиля наводить в краплях струми зсуву. Крім того, струми зсуву є джерелами вторинного і розсіяного випромінювання, що також створює ефект ослаблення у напрямі розповсюдження хвилі, причому у видимому діапазоні основні втрати енергії створюються за рахунок явища розсіяння.

Аєрозолі - це нормальна складова атмосфери; поверхні Землі її зміст міняється від декілька мкг/м3 в дуже чистому повітрі, до величини більше 100 мкг/м3 в забрудненій атмосфері. До аерозолів в атмосфері відносяться переносимі вітром частинки порошка і морській солі, продукти згорання (сажа, попелу), конденсуючі органічні залишки і речовини, що утворюються в результаті хімічних реакцій в атмосфері, включаючи такі з'єднання, як сульфати, нітрати, H2S, NH3 і т.п. Макрочастки, в своїй більшості, віддаляються з атмосфери унаслідок гравітації, конденсації на частинках з подальшим випаданням з дощем, а також за рахунок захоплення випадними опадами.

Б хмар і туману найбільш вірогідне значення радіусу частинок складає 5-6 мкм, а в серпанках на 1-2 порядки менше. При цьому теоретично і експериментально показане, що ослаблення сигналу при дощі і снігопаді менше, ніж при тумані.

Таблиця 1.2 Ослаблення в діапазоні 0,85 мкм від погодних умов

Погодні умови	Загасання, дБ/км
Ясна погода	0 - 3
Слабкий дощ	3 - 6
Сильний дощ	6 - 17
Сніг	6 - 26
Легкий туман	20 - 30
Густий туман	50 - 100

На рис.1 приведені криві ослаблення лазерного сигналу в різних аерозолях по даним Інформаційно-технологічного центру.

Рисунок 1.- Залежність ослаблення світла в аерозолях від відстані при різних метеофакторах

З табл.1.2 і рис.1.8 видно, що головними обмежувачами дальності LAN є густий сніг і густий туман, для яких аерозольне ослаблення максимально.

Вплив молекулярного поглинання.

Кожен хімічний елемент має свій набір частот поглинання електромагнітної і світлової енергії, названий спектром поглинання. Знаючи спектри поглинання різних молекул, що входять до складу атмосфери і концентрацію даних речовин, можна визначити коефіцієнт пропускання атмосферою випромінювання заданою довжини хвилі. На практиці облік всіх ліній поглинання молекул в атмосфері - вельми складене завдання. Врахувати молекулярне поглинання можна двома шляхами: скласти фізичну модель атмосфери і зняти експериментальні дані . Проблемою складання фізичної моделі атмосфери займався зокрема Інститут Оптики Атмосфері З РАН. За роки дослідження виконана велика робота. На рис. показана залежність пропускання атмосфери, знята експериментально.

Рисунок 2.- Залежність пропускання атмосфери від довжини хвилі

При розрахунку оптичних атмосферних ліній зв'язку вибирається так зване ``вікно'' прозорості атмосфери, в якому працюватиме оптико-електронний прилад. У разі використання як передавального елемента лазерів, необхідно з великою точністю знати спектр випромінювання лазера, спектр поглинання атмосфери на вибраній ділянці і закон зміни спектру випромінювання лазера від дії зовнішніх обурень (зміна тиску, нагріваючи робочого тіла).

Вплив турбулентності.

На розповсюдження лазерного променя сильний вплив надає також турбулентність атмосфери, тобто випадкові просторово-часові зміни показника заломлення, викликані переміщенням повітря, флуктуаціями його температури і щільності. Турбулентність атмосфери приводить до спотворень хвилевого фронту і, отже, до коливань і розширення лазерного пучка і перерозподілу енергії в його поперечному перетині. При цьому іноді виникають завмирання сигналу і зв'язок стає нестійкою. До атмосферних втрат слід додати ще так звані геометричні втрати сигналу, залежні від протяжності лінії і кутовій розбіжності випромінювання. Доступність лінії АОЛЗ залежить від допустимого ослаблення потужності сигналу між передавачем і приймачем на заданій відстані між терміналами і від статистики розподілу МДБ в місці установки лінії. Чим більше запас потужності системи, тим менше погодні умови впливають на працездатність лінії.

– При передачі сигналу можливе відхилення променю і, як наслідок, вихід сигналу з області прийому із-за щонайменшої зміни положення опорної конструкції по наступних причинах:температурне розширення (стиснення) металевих кріплень;

– дія вітру;

– зміна стану грунту, фундаменту, отже, невеликі коливання будівлі ( кути нахилу при таких коливаннях складають до 0,1).

Насправді характеристична довжина атмосферних турбулентностей настільки велика, а тому розсіювальна дія їх так мала, що втрати на розсіювання із-за турбулентностей малі, загасання від розсіяння на турбулентностях завжди набагато нижче 1дБ/км. Проте, турбулентності можуть помітно переформовувати хвилю, а так само сильно відхиляти. При цьому втрати передачі коливаються в часі, а коли оптичний пучок зовсім відійде від приймача, зв'язок припиняється. Щоб зменшити вказані коливання до допустимого рівня і зробити малими годину перерви із-за гойдання променя, потрібно відповідно збільшити діаметр пучка.

Атмосферні турбулентності з їх просторовими і часовими коливаннями показника заломлення залежать від погодних умов, характеру місцевості і висоти проходження променя над землею. Крім того, змінюються від години покладу дня і ночі.

Флуктуації амплітуди і фази хвилі в оптичному пучку приводять до появи перешкод, пов'язаних із зміною структури оптичних пучків: розширенню оптичного пучка, флуктуаціям напрямку його розповсюдження і розщеплюванню оптичного пучка.

Розщеплювання оптичного пучка на невеликих відстанях виявляється у вигляді складної структури спостережуваної плями (наприклад на екрані). Із збільшенням відстані глибина просторової модуляції зростає.

Даній ефект присутній тільки при використанні лазерів як випромінюючі елементи (обумовлений когерентністю лазерного випромінювання).

Розсіяння оптичних хвиль на випадкових неоднорідностях показника заломлення повітря приводить до флуктуацій інтенсивності оптичного випромінювання, що розповсюджується в атмосфері. Експериментальне вимірювання флуктуації інтенсивності оптичного сигналу показало, що спектр флуктуації знаходитися в діапазоні від 0 до 5000Гц, збільшення діаметру приймача приводить до зменшення високочастотної складової. Зменшення відбувається за рахунок усереднювання більшої кількості прийнятого випромінювання. По діаметру приймача 100 мм, основний спектр флуктуації лежить від 0 до 2800 Гц. Середня зміна потужності оптичного сигналу не більше 1дБ.

Фонові перешкоди.

Всі фонові перешкоди мають дві складові, даючи - поволі зміну в часі частину, яку в даний конкретний момент години можна вважати постійною. І друга, швидка змінна фонової перешкоди (модульована по інтенсивності). Більшість природних джерел фонового випромінювання міняють інтенсивність випромінювання поволі, при розрахунках його необхідно враховувати як постійну складову фонових перешкод.

Для боротьби з цим типом перешкод, необхідно використовувати що розв'язують конденсатори. Друга складова фонових перешкод від природних джерел, що модулюється по інтенсивності, у дану годину не виявлена. Техногенні, швидко змінні фонові перешкоди мають локальний характер, для боротьби з ними необхідно використовувати просторову фільтрацію.

Серед природних сторонніх джерел, взаємодія оптичного випромінювання яких з атмосферою приводити до появи помітних фонових перешкод, Сонце є найбільш могутнім.

У інфрачервоній області спектру стає помітним внесок енергії від теплового випромінювання атмосфери і земної поверхні. Співвідношення внесків теплового випромінювання і сонячного розсіяного або відбитого випромінювання в рівень фонових перешкод в денну годину, залежить від багатьох чинників (від стану атмосфери, умов спостереження, положення сонця і ін.). Проте приблизно у всіх випадках можна вважати, що у області більше 4 мкм домінує теплове випромінювання атмосфери і земної поверхні з максимумом в спектрі випромінювання області близько 10 мкм. У спектральній області менше 3 мкм переважає роль фонових перешкод, обумовлених сонячним випромінюванням з максимумом видимої області спектру. У інтервалі довжин хвиль 3-4 мкм має місце мінімум рівня перешкод, обумовлених двома складовими випромінюванню, одна з яких (сонячне випромінювання) убуває, а інша (теплове випромінювання атмосфери і земної поверхні) зростає із зростанням довжини хвилі.

Окрім теплового рівноважного випромінювання в атмосфері завжди присутній нерівноважне випромінювання, викликане поряд фізичних і хімічних процесів, яку мають місце при взаємодії оптичній і жорсткій сонячній радіації з атмосферою. Результатом цих процесів є слабка люмінесценція атмосфери. Прійнято нетеплове оптичне випромінювання називати свіченням атмосфери. Характернім для цього нерівноважного випромінювання атмосфери є значна спектральна селективність. У видимій області спектру свічення є лінійчатим, в інфрачервоній області емісійні лінії мають декілька велику спектральну ширину.

Нелінійні ефекти розповсюдження.

При розповсюдженні в атмосфері оптичного випромінювання потужністю більше декількох сотень кіловат, виникає ціла серія нелінійних ефектів.

Опромінювання частинок атмосферних аерозолів могутнім направленим випромінюванням супроводжується рядами ефектів, що приводять до зміни умов розповсюдження радіації в середовищі. Серед цих ефектів найбільший практичний інтерес представляє випаровування частинок за рахунок поглиненої ними енергії поля.

Зміна розмірів частинок пояснює відповідна зміна об'ємних полідисперсних коефіцієнтів ослаблення. Таким чином, прозорість шарового розсіювального середовища стає залежним від інтенсивності падаючого випромінювання.

При дії на водний аерозоль світлових імпульсів великої потужності і малої тривалості частинки аерозоля набувають направленого руху, викликаного їх нерівномірним нагріванням. У результаті такого направленого руху може відбуватися коагуляція частинок.

Поглинання світлового потоку.

Поглинання світлового потоку видимого і інфрачервоного діапазонів визначається, перш за все, молекулярним поглинанням, украй нерівномірним по частоті. Воно максимальне на резонансних частотах молекул повітря, води, вуглекислого газу, озону і інших компонент атмосфери. Якщо лазерне випромінювання потрапляє в центр сильної лінії спектру, то воно поглинається атмосферою на 100% навіть на невеликій відстані. Тому для АОЛЗ слід брати лазери з випромінюванням, що знаходиться на ділянках спектру атмосфери, зайнятих широкими вікнами прозорості (ділянками, де поглинання незначне).

Вплив ударів блискавки на лінії зв'язку.

Будуючи мережу з використанням технологій відкритого оптичного каналу потрібно вжити заходи захисту обладнання та кабелів з металевими елементами від дії блискавки тобто пошкодження кабелів ударами блискавки, що характеризуються щільністю пошкоджень.

Місцями вражень блискавки можуть бути:

– приймально-передавальне обладнання, що встановлюється на дахах та стінах будівель;

– місця з'єднань (переходу) від обладнання до кабелю та навпаки. Оптичний кабель має металеві елементи з метою захисту від дії механічного пошкодження;

– місця підведення електроживлення обладнання;

Розглянемо дію блискавки на прикладі оптичного кабелю, що має металеві елементи.

Під щільністю пошкоджень розуміємо загальну кількість відказів (пошкоджень з простоєм зв'язку), віднесених до 100 км траси кабелю на рік, як при одно кабельних системах передачі, так і при двох кабельних, т. д.:

(1.1)

де: N - загальне число пошкоджень, яке дорівнює числу небезпечних ударів блискавки;

K - проміжок часу, за який виникло N пошкоджень, років;

L - довжина траси, км.

Для знаходження платності пошкоджень кабелю з металевою захисною оболонкою, який не має поверх оболонки ізолюючого шлангового покриття, необхідно знати наступні дані:

– опір зовнішніх захисних металевих оболонок постійному струму, Ом/,км;

– частковий опір ґрунту, Ом/,км;

– електричну міцність ізоляції жил по відношенню до металевої оболонки, В;

– інтенсивність грозодіяльності в районі прокладки кабелю (кількість годин у році);

– характер місцевості: наявність лісу або окремих дерев, наявність повітряних ліній зв'язку або ліній електропередачі (при цьому необхідно знати висоту опор та відстань від кабелю зв'язку) і т. п.

Для визначення щільності пошкодження кабелю, який має поверх металевих захисних оболонок ізолююче шлангове покриття, необхідно також до перерахованих даних знати електричну міцність зовнішнього ізоляційного покриття, В; ємність між металевою оболонкою та землею, Ф/км; ємність між пучком жил та оболонкою, Ф/км.

Опір зовнішніх захисних металевих покровів постійному струму знаходиться або експериментально або розрахунковим шляхом за формулою:

(1.2)

де: ? - частковий електричний опір матеріалу металевої оболонки кабелю, (табл. 1.1);

d1 та d2 - відносно зовнішній та внутрішній діаметр оболонки кабелю, мм;

t - товщина оболонки кабелю, мм.

Якщо оболонка складається із декількох слоїв різного матеріалу, провідність кожного слою знаходиться окремо, а потім результати складаються.

Опір стрічкової броні, яка складається з двох сталевих стрічок, знаходиться за формулою:

, Ом/км (1.3)

де: Dбр - середній діаметр кабелю по броні, мм;

а - ширина однієї стрічки, мм;

в - товщина стрічки, мм.

Загальний опір зовнішніх захисних покровів постійному струму R знаходиться, як опір паралельно з'єднаних металевою оболонкою та стальною бронею кабелю:

Ом/км (1.4)

Якщо, кабель має декілька провідних захисних покриттів, які мають періодичні контакти між собою, то їх загальний опір знаходиться, як опір паралельно з'єднаних провідників.

Сцинтиляція.

Атмосферна сцинтиляція може бути визначена як тимчасове і просторове зміна інтенсивності випромінювання в площині приймача , який виявляє сигнал від віддаленого передавача. Потужність сигналу коливається в результаті температурних змін показника заломлення повітря на шляху проходження випромінювання. Ці зміни пов'язані з тим , що атмосфера впливає на світ подібно ряду маленьких лінз , які відхиляють частина випромінювання , направляючи його як назовні , так і всередину каналу передачі . Тимчасової масштаб даних флуктуацій має порядок мілісекунд , що приблизно дорівнює часу , який потрібно обсягу повітря , пропорційно з поперечним розміром променя , перетнути лінію зв'язку і, отже , визначається швидкістю вітру .

...