ปัจจุบัน เทคโนโลยีเลเซอร์เปิดโอกาสใหม่ในการปรับปรุงระบบควบคุมการสื่อสาร ตำแหน่ง และระบบควบคุมวิทยุ ความสามารถเหล่านี้สัมพันธ์กับการเพิ่มขึ้นอย่างมหาศาลของการส่งสัญญาณเสาอากาศแบบออปติก ซึ่งช่วยให้อัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนสูงที่เครื่องรับบนแถบความถี่กว้างที่มีเครื่องส่งสัญญาณพลังงานต่ำ และความสามารถในการใช้คลื่นความถี่กว้างมากเมื่อส่งและรับ สัญญาณแสง

ระบบส่งข้อมูลเลเซอร์มีข้อดีเหนือกว่าระบบวิทยุดังต่อไปนี้

ความสามารถในการส่งข้อมูลด้วยความเร็วสูงมากด้วยกำลังเครื่องส่งสัญญาณที่ค่อนข้างต่ำและขนาดโดยรวมของเสาอากาศมีขนาดเล็ก ปัจจุบัน สายสื่อสารแบบเลเซอร์สามารถส่งข้อมูลด้วยความเร็วสูงสุด 102 Gbit/s หรือมากกว่า ด้วยการมัลติเพล็กซ์เวลาของช่องสัญญาณ จึงเป็นไปได้ในสายการสื่อสารแบบหลายช่องสัญญาณเพื่อให้ได้อัตราการเกิดซ้ำของพัลส์ที่มากกว่า 100 GHz ซึ่งเกินกว่าแบนด์วิดท์ทั้งหมดของสเปกตรัมความถี่วิทยุที่ใช้อยู่ในปัจจุบัน

ความลับของการส่งข้อมูลและการป้องกันจากการรบกวนที่เกิดขึ้น (เนื่องจากรูปแบบการแผ่รังสีที่แคบมากของเสาอากาศส่งและรับซึ่งคิดเป็นหน่วยของส่วนโค้งวินาที)

อย่างไรก็ตาม ยังมีข้อเสียอยู่ด้วย สาเหตุหลักคือ: การพึ่งพาการทำงานกับสภาพอากาศและความจำเป็นในการใช้ตัวนำแสง (ควอตซ์, ใยแก้ว)

โอกาสที่แท้จริงสำหรับระบบการสื่อสารด้วยเลเซอร์เปิดขึ้นในระบบการสื่อสารอวกาศผ่านดาวเทียมสู่ดาวเทียมเนื่องจากไม่มีบรรยากาศ ในระบบดังกล่าว ข้อมูลบรอดแบนด์และแนโรว์แบนด์จากยานอวกาศวงโคจรต่ำจะถูกส่งผ่านสายสื่อสารเลเซอร์ไปยังดาวเทียมที่อยู่กับที่ และส่งไปยังสถานีภาคพื้นดิน ระบบการสื่อสารผ่านดาวเทียมระหว่างโลกสู่โลกผ่านเครื่องทวนสัญญาณดาวเทียมพร้อมสายสื่อสารแบบเลเซอร์จะมีความสำคัญ

การคำนวณแสดงให้เห็นว่าในช่องทางการสื่อสารดังกล่าว สามารถรับรู้ความเร็วในการส่งข้อมูลมากกว่า 1 Mbit/s จากบริเวณดาวอังคาร สำหรับการเปรียบเทียบ เราสามารถพูดได้ว่าในลิงก์วิทยุโทรมาตรที่มีอยู่สำหรับการสื่อสารกับยานอวกาศในภูมิภาคดาวอังคาร ความเร็วในการส่งข้อมูลจะต้องไม่เกิน 10 บิต/วินาที

ก่อนที่จะหารือเกี่ยวกับการเลือกระบบสำหรับการสื่อสารในอวกาศ เรามาประเมินข้อดีและข้อเสียของระบบที่ใช้กันก่อน:

ด้วยการตรวจจับโดยตรง (รูปที่ 8, a);

ด้วยตัวรับเฮเทอโรไดน์ (รูปที่ 8, b)

ข้าว. 8

โปรดทราบว่าภูมิคุ้มกันทางเสียงของทั้งสองระบบมีค่าใกล้เคียงกัน และสำหรับความถี่เดียวกันและระดับการพัฒนาเทคโนโลยีเลเซอร์ที่เท่ากัน ระบบแรกมีข้อดีที่ชัดเจนดังนี้

มีอุปกรณ์รับที่ง่ายกว่า

ไม่ไวต่อการเปลี่ยนความถี่ Doppler ซึ่งช่วยลดความจำเป็นในการค้นหาสัญญาณตามความถี่ในตัวรับ (เช่นในกรณีในระบบที่สอง)

ไม่ไวต่อความบิดเบี้ยวของหน้าคลื่นสัญญาณ (เกิดขึ้นในบรรยากาศปั่นป่วน) ดังนั้นจึงสามารถใช้เสาอากาศกราวด์ที่มีรูรับแสงขนาดใหญ่แบบธรรมดาได้ ในเครื่องรับเฮเทอโรไดน์ความปั่นป่วนในบรรยากาศจะจำกัดขนาดของเสาอากาศรับและเพื่อเพิ่ม (พื้นที่เสาอากาศ) จำเป็นต้องใช้อาร์เรย์เสาอากาศที่ประกอบด้วยเสาอากาศจำนวนมากพร้อมอุปกรณ์สำหรับรวมสัญญาณเอาท์พุต

มีเสาอากาศรับสัญญาณที่ไม่ต้องการคุณภาพแสงสูง ซึ่งทำให้สามารถติดตั้งเสาอากาศออนบอร์ดที่เบากว่าและราคาถูกกว่าได้

ช่วยให้คุณใช้วิธีการที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นในการแนะนำร่วมกันในการส่งและรับเสาอากาศ (เมื่อเปรียบเทียบกับการสแกนแรสเตอร์แบบขั้นตอนเดียวในระบบที่สอง)

ข้อได้เปรียบเพียงอย่างเดียวของระบบที่มีตัวรับแบบเฮเทอโรไดน์คือการปราบปรามพื้นหลังที่มีประสิทธิภาพมากกว่าในตัวรับ (เทียบกับตัวแรก)

มาวิเคราะห์กัน ความเหมาะสมของความถี่ของเลเซอร์สำหรับการสื่อสารอวกาศ

เนื่องจากช่วงการสื่อสารที่ยาว จึงจำเป็นต้องใช้เครื่องส่งที่มีกำลังเฉลี่ยเป็นเศษส่วนถึงหลายวัตต์ เลเซอร์ดังกล่าวที่มีประสิทธิภาพเป็นที่ยอมรับมีอยู่ในสามช่วงหลัก:

10 µm - เลเซอร์แก๊ส CO 2 ที่มี = 10.6 µm ในโหมดโหมดเดี่ยวที่ P = 1 W = 10%, tทาส = การทำงานต่อเนื่อง 10,000 ชั่วโมง (เหมาะสำหรับอุปกรณ์ออนบอร์ดและเนื่องจากความเสถียรของความถี่สูง ค่อนข้างสามารถทำงานได้ในระบบที่มีตัวรับเฮเทอโรไดน์)

1 µm - เลเซอร์โซลิดสเตตบนอิตเทรียม-อะลูมิเนียมโกเมน (YAG) กระตุ้นโดยไนโอดิเมียม (J-Al/Nd) = 1.06 µm, = 1.5 2%, P สูงสุด = n0.1 W (เลเซอร์ดังกล่าวสามารถทำงานได้สำเร็จเมื่ออยู่กับที่ เนื่องจากการสูบน้ำจะดำเนินการโดยอาร์เรย์ของ LED หรืออุปกรณ์สูบน้ำพลังงานแสงอาทิตย์ ในกรณีหลังนี้ ตัวรวบรวมพลังงานแสงอาทิตย์จะเน้นพลังงานการสูบบนแท่งเลเซอร์ผ่านตัวกรองแสง โดยให้การกระตุ้นด้วยโคมไฟสูบน้ำโพแทสเซียมรูบิเดียมที่ให้การทำงาน เวลาสูงสุด 5,000 ชั่วโมง ที่ = 10% ผลลัพธ์ = LED 10 ดวงมีอายุการใช้งานยาวนานขึ้น แต่กำลังไฟต่ำดังนั้นจึงเหมาะสำหรับเครื่องส่งสัญญาณพลังงานต่ำสูงสุด 0.1 W เท่านั้น)

0.5 µm - เลเซอร์ Nd:YAG ที่มีแนวโน้มดีซึ่งทำงานในโหมดความถี่สองเท่า = 0.53 µm (สีเขียวสดใส) โดยมีประสิทธิภาพตัวแปลงใกล้เคียงเอกภาพ มีแนวโน้มที่ดีในกรณีนี้

เลเซอร์แก๊สไอโลหะแบบพัลส์มีแนวโน้มดีสำหรับสายสื่อสารด้วยเลเซอร์ความเร็วต่ำ ในโหมดพัลซิ่ง เลเซอร์ไอทองแดงมีค่า = 0.5106 และ 0.5782 μm และ = = 5% (ในโหมดสวิตช์ Q) โดยมีกำลังเฉลี่ยหนึ่งวัตต์

ความสามารถในการรับอุปกรณ์ใน 3 ช่วงดังกล่าวมีดังนี้:

10.6 ไมครอน - มีเครื่องตรวจจับแสงที่มีประสิทธิภาพควอนตัมสูง (40-50%) เมื่อเย็นลงถึง 77,100 K แต่เนื่องจาก เครื่องตรวจจับแสงไม่มีการขยายสัญญาณภายในและไม่เหมาะสำหรับระบบตรวจจับโดยตรง

1.06 µm - สำหรับระบบที่มีการตรวจจับโดยตรง สามารถใช้ PMT หรือโฟโตไดโอดถล่มได้ แต่ประสิทธิภาพควอนตัมของโฟโตมัลติพลายเออร์ที่ความยาวคลื่นนี้มีค่าเพียง 0.008 ดังนั้นช่วงนี้จึงด้อยกว่าช่วงแรกอย่างมาก

0.53 µm กลายเป็นช่วงที่ยอมรับได้มากกว่าในโหมดการตรวจจับโดยตรง เนื่องจาก ประสิทธิภาพของมันสูงขึ้นอย่างมากเนื่องจากการเพิ่มประสิทธิภาพของตัวคูณด้วยแสง

ดังนั้นจึงมีระบบสื่อสารอวกาศสองระบบ:

ด้วยการตรวจจับสัญญาณโดยตรงที่ความยาวคลื่น 0.53 µm

ด้วยตัวรับเฮเทอโรไดน์ในช่วง IR ที่ 10.6 ไมครอน

นอกจากนี้ ระบบที่มี = 10.6 μm ยังมี:

ระดับเสียงรบกวนควอนตัมที่ต่ำกว่า (เนื่องจากความหนาแน่นสเปกตรัมของเสียงควอนตัมเป็นสัดส่วนกับค่า hf ดังนั้นที่ = 10.6 µm จะน้อยกว่าที่ = 0.53 µm 20 เท่า)

ประสิทธิภาพของเครื่องส่งเลเซอร์สำหรับช่วง = 10.6 µm สูงกว่าสำหรับ = 0.53 µm

คุณสมบัติสองประการแรกของระบบช่วยให้สามารถใช้รูปแบบเครื่องส่งสัญญาณได้กว้างขึ้นเมื่อเปรียบเทียบกับระบบช่วงที่มองเห็นได้ ซึ่งทำให้ระบบนำทางง่ายขึ้น

ข้อเสียที่นี่จะเหมือนกับวิธีเฮเทอโรไดน์

ระบบช่วงที่มองเห็นได้ = 0.53 µm ซึ่งมีระดับเสียงควอนตัมสูงกว่า ประสิทธิภาพของเครื่องส่งสัญญาณต่ำกว่า สามารถลดรูปแบบเสาอากาศส่งสัญญาณลงได้อย่างมาก ดังนั้น หากช่องรับส่งสัญญาณของเสาอากาศส่งสัญญาณเท่ากัน (ที่ = 0.53 และ 10.6 µm) ดังนั้น เสาอากาศส่งสัญญาณที่ = 0.53 µm จะมีอัตราขยายมากกว่าที่ = 10.6 µm ถึง 400 เท่า ซึ่งชดเชยข้อเสียที่กล่าวถึง ข้างบน. ลำแสงส่งสัญญาณที่แคบกว่าทำให้ระบบการนำทางร่วมกันของเสาอากาศส่งและรับมีความซับซ้อนอย่างไรก็ตามการใช้วิธีค้นหาแบบหลายขั้นตอนที่มีประสิทธิภาพสามารถลดเวลาในการสร้างการสื่อสารได้อย่างมาก ยิ่งไปกว่านั้น ในเครื่องรับเฮเทอโรไดน์ เมื่อค้นหาสัญญาณสามารถทำได้เพียงการสแกนแรสเตอร์แบบธรรมดาเท่านั้น และเวลาในการค้นหาจะเพิ่มขึ้นอย่างมากเนื่องจากจำเป็นต้องค้นหาสัญญาณตามความถี่ไปพร้อมๆ กัน

ข้อได้เปรียบที่สำคัญของเสาอากาศแบบช่วงที่มองเห็นได้คือความสามารถในการสร้างระบบสื่อสารผ่านดาวเทียมหลายช่อง ในกรณีนี้ มีการวางตัวรับสัญญาณการตรวจจับโดยตรงแบบธรรมดาหลายตัว (ตามจำนวนสายการสื่อสาร) ไว้บนดาวเทียม RRS สำหรับระบบในช่วง 10.6 µm สิ่งนี้แทบจะเป็นไปไม่ได้เลย เนื่องจากความซับซ้อนของตัวรับเฮเทอโรไดน์ที่มีอุปกรณ์ทำความเย็นโฟโตมิกเซอร์ขนาดใหญ่

ดังนั้นในระดับเทคนิคปัจจุบัน ระบบที่มีการตรวจจับโดยตรง (= 0.53 µm) จึงมีข้อได้เปรียบที่สำคัญ:

สำหรับการสื่อสารอวกาศระยะไกล "SC-Earth" ผ่านชั้นบรรยากาศ

สำหรับระบบการเข้าถึงหลายรายการผ่านดาวเทียม

สำหรับระบบสื่อสารผ่านดาวเทียม เมื่อลำแสงรับ (หรือส่งสัญญาณ) ของเครื่องทวนสัญญาณดาวเทียมถูก “โยน” จากผู้สมัครสมาชิกรายหนึ่งไปยังอีกรายหนึ่งตามโปรแกรม ระบบสื่อสารที่มีปริมาณงานสูงที่ = 0.53 และ 10.6 μm จะมีลักษณะที่เทียบเคียงได้ในการส่งข้อมูล อัตราสูงถึงหลายร้อยเมกะบิตต่อวินาที อัตราการส่งข้อมูลที่สูงขึ้น (มากกว่า 10 Gbit/s) ในระบบที่มี = 10.6 μm เป็นเรื่องยากที่จะนำไปใช้ ในขณะที่อยู่ในช่วงที่มองเห็นได้ สามารถทำได้ง่ายๆ ผ่านไทม์มัลติเพล็กซ์ของช่องสัญญาณ

ตัวอย่างการใช้งานระบบสื่อสารสำหรับดาวเทียมซิงโครนัสสามดวง (รูปที่ 9):

ความยาวคลื่นของเครื่องส่งสัญญาณ = 0.53 µm (การตรวจจับโดยตรง);

การมอดูเลตจะดำเนินการโดยโมดูเลเตอร์แบบอิเล็กโทรออปติคอล และสัญญาณมอดูเลชั่นคือคลื่นพาหะย่อยของไมโครเวฟที่มีความถี่กลาง m = 3 GHz และแถบด้านข้างตั้งแต่ min = 2.5 10 9 ถึงสูงสุด = 3.5 10 9 Hz (เช่น = 10 9 Hz ) ;

ข้าว. 9

โมดูเลเตอร์แบบอิเล็กโทรออปติคัล (คริสตัล) ทำงานในโหมดตามขวางโดยมีค่าสัมประสิทธิ์อิเล็กโทรออปติคัล r 4·10 -11 ที่ค่าคงที่ไดอิเล็กทริกของไมโครเวฟ = 55 0 ความลึกของการมอดูเลตสูงสุด - Г m = /3;

เลนส์ปรับเทียบและรับเลนส์วัดได้ 10 ซม.

อัตราส่วนสัญญาณต่อเสียงรบกวนที่เอาต์พุตของแอมพลิฟายเออร์ตาม PMT คือ 10

เรามาพิจารณากำลังรวมของแหล่งกำเนิด DC ที่ต้องจ่ายดาวเทียมเพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดของข้อกำหนดการออกแบบ (ก่อนอื่นเราจะกำหนดระดับพลังงานแสงของรังสีที่ส่งผ่าน จากนั้นจึงกำหนดกำลังมอดูเลตที่จำเป็นสำหรับการทำงาน)

สารละลาย: ดาวเทียมซิงโครนัสมีคาบการโคจร 24 ชั่วโมง ระยะทางจากโลกถึงดาวเทียมนั้นพิจารณาจากความเท่าเทียมกันของแรงเหวี่ยงและแรงโน้มถ่วง

mV 2 /R ES = มก.(R ดิน) 2 /(R ES) 2,

โดยที่ V คือความเร็วของดาวเทียม m มวลของมัน; g - ความเร่งโน้มถ่วงที่พื้นผิวโลก R ES - ระยะทางจากศูนย์กลางของโลกถึงดาวเทียม R Earth - รัศมีของโลก

ความถี่การหมุนของวงโคจรแบบซิงโครนัส (24 ชั่วโมง) ช่วยให้คุณกำหนดได้

V/R ES = 2/(246060) จากนั้น R ES = 42,222 กม.

ระยะห่างระหว่างดาวเทียมคือ R = 73 12 กม. โดยมีระยะห่าง 120 O หากสัญญาณแสงที่มีกำลัง P T ถูกส่งไปในมุมทึบ T และรูรับแสงที่ได้รับจะให้มุมทึบ R ดังนั้นกำลังรับที่ได้รับ

P R = P T (R / T)

ลำแสงที่ส่งผ่าน (รูปที่ 35) จะเลี้ยวเบนด้วยมุมที่แตกต่างของลำแสง ซึ่งสัมพันธ์กับรัศมีลำแสงขั้นต่ำ 0 โดยการแสดงออก

พวง = / 0 .

มุมทึบที่สอดคล้องกันคือ T = (ลำแสง)2

หากเราเอา 0 เท่ากับรัศมี dt ของเลนส์ที่ส่งสัญญาณแล้ว

มุมทึบของตัวรับคือ

R = ง 2 R / R 2,

R คือระยะห่างระหว่างเครื่องส่งและเครื่องรับ

จาก (42), (44), (45) เราได้

P T = P R R 22 / 22 T 2 R .

ลองเขียนอัตราส่วนสัญญาณต่อเสียงรบกวนที่เอาท์พุตของโฟโตมัลติพลายเออร์ที่ทำงานในโหมดจำกัดควอนตัม (เช่น เมื่อแหล่งกำเนิดเสียงรบกวนหลักคือเสียงช็อตของสัญญาณเอง):

s/w = 2 (PR e/h) 2 G 2 /G 2 ei d = P R /h,

โดยที่ P R คือกำลังแสง G คือเกนปัจจุบัน i d คือกระแสมืด ที่ = 0.53 µm, = 0.2 - ประสิทธิภาพการแปลงพลังงาน, = 10 9 Hz s/w = 10 3 เราได้ Р R 2·10 -6 ในกรณีนี้ กำลังไฟฟ้าที่ต้องการตาม (46) ที่ R = 7.5·10 4 m จะเป็น Р t 3 W

ระบบส่งข้อมูลเลเซอร์ได้รับการออกแบบมาเพื่อจัดระเบียบการสื่อสารทางเดียวและดูเพล็กซ์ระหว่างวัตถุที่อยู่ในระยะการมองเห็น
Free Space Optics - เทคโนโลยี FSO ซึ่งรวมถึงการสื่อสารด้วยแสงในบรรยากาศ (AOLC) และช่องทางการสื่อสารด้วยแสงไร้สาย (BOX) เป็นวิธีส่งข้อมูลแบบไร้สายในส่วนคลื่นสั้นของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า ขึ้นอยู่กับหลักการของการส่งสัญญาณดิจิทัลผ่านชั้นบรรยากาศ (หรืออวกาศ) โดยการมอดูเลตรังสี (อินฟราเรดหรือที่มองเห็นได้) และการตรวจจับในภายหลังด้วยเครื่องตรวจจับแสงด้วยแสง
สถานะปัจจุบันของการสื่อสารด้วยแสงไร้สายทำให้สามารถสร้างช่องทางการสื่อสารที่เชื่อถือได้ในระยะทางตั้งแต่ 100 ถึง 1,500-2,000 ม. ในชั้นบรรยากาศและสูงถึง 100,000 กม. ในอวกาศ เช่น สำหรับการสื่อสารระหว่างดาวเทียม ทางเลือกอื่นสำหรับไฟเบอร์ออปติก สายส่งข้อมูลออปติกในบรรยากาศ (AODL) ช่วยให้คุณสร้างช่องทางการสื่อสารออปติกไร้สายได้อย่างรวดเร็ว

1. ลิงค์การสื่อสารด้วยแสงบรรยากาศ

การพัฒนาอย่างรวดเร็วของตลาดโทรคมนาคมจำเป็นต้องมีสายส่งข้อมูลความเร็วสูง อย่างไรก็ตาม การวางเส้นใยแก้วนำแสงต้องใช้เงินลงทุนจำนวนมาก และโดยหลักการแล้วไม่สามารถทำได้เสมอไป
ทางเลือกที่เป็นธรรมชาติในกรณีนี้คือสายสื่อสารไร้สายในช่วงไมโครเวฟ แต่ปัญหาในการขออนุญาตความถี่อย่างรวดเร็วจำกัดโอกาสในการใช้งานโดยเฉพาะในเมืองใหญ่
วิธีการสื่อสารไร้สายอีกวิธีหนึ่งคือสายการสื่อสารด้วยแสง (การสื่อสารด้วยเลเซอร์หรือแสง) โดยใช้โทโพโลยีแบบจุดต่อจุดหรือโหมดการเข้าถึงแบบจุดต่อหลายจุด การสื่อสารด้วยแสงทำได้โดยการส่งข้อมูลโดยใช้คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในช่วงแสง ตัวอย่างของการสื่อสารด้วยแสงคือการส่งข้อความที่ใช้ในอดีตโดยใช้กองไฟหรือตัวอักษรสัญญาณ ในช่วงทศวรรษที่ 60 ของศตวรรษที่ 20 เลเซอร์ถูกสร้างขึ้น และเป็นไปได้ที่จะสร้างระบบการสื่อสารด้วยแสงบรอดแบนด์ สายสื่อสารบรรยากาศ (ALC) สายแรกในมอสโกปรากฏขึ้นในช่วงปลายยุค 60: มีการเปิดตัวสายโทรศัพท์ระหว่างอาคารมหาวิทยาลัยแห่งรัฐมอสโกบนเนินเขาเลนินและจัตุรัส Zubovskaya ที่มีความยาวมากกว่า 5 กม. คุณภาพของสัญญาณที่ส่งเป็นไปตามมาตรฐานอย่างสมบูรณ์ ในปีเดียวกันนั้นมีการทดลองกับ ALS ในเลนินกราด กอร์กี ทบิลิซี และเยเรวาน โดยทั่วไป การทดสอบประสบความสำเร็จ แต่ในเวลานั้นผู้เชี่ยวชาญพิจารณาว่าสภาพอากาศเลวร้ายทำให้การสื่อสารด้วยเลเซอร์ไม่น่าเชื่อถือ และถือว่าไม่มีท่าว่าจะดี
การใช้สัญญาณที่มีการมอดูเลตแบบต่อเนื่อง (แอนะล็อก) ซึ่งใช้กันในช่วงหลายปีที่ผ่านมา ส่งผลให้สัญญาณแสงอ่อนลงอย่างผิดปกติเนื่องจากอิทธิพลของบรรยากาศ
การใช้ ALS อย่างแพร่หลายในปัจจุบันในหลายประเทศทั่วโลกเริ่มต้นขึ้นในปี 1998 เมื่อมีการสร้างเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ราคาไม่แพงที่มีกำลัง 100 mW ขึ้นไป และการใช้การประมวลผลสัญญาณดิจิทัลทำให้สามารถหลีกเลี่ยงการลดทอนสัญญาณที่ผิดปกติและส่งแพ็คเก็ตอีกครั้ง ข้อมูลเมื่อตรวจพบข้อผิดพลาด
ในเวลาเดียวกัน ความต้องการการสื่อสารด้วยเลเซอร์ก็เพิ่มขึ้นเนื่องจากเทคโนโลยีสารสนเทศเริ่มพัฒนาอย่างรวดเร็ว จำนวนผู้ใช้บริการที่ต้องการให้บริการโทรคมนาคม เช่น อินเทอร์เน็ต, โทรศัพท์ IP, เคเบิลทีวีที่มีช่องสัญญาณจำนวนมาก, เครือข่ายคอมพิวเตอร์ ฯลฯ เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ส่งผลให้ปัญหา “ไมล์สุดท้าย” เกิดขึ้น (การเชื่อมต่อช่องทางการสื่อสารบรอดแบนด์กับผู้ใช้ปลายทาง) การวางเครือข่ายเคเบิลใหม่ต้องใช้เงินลงทุนจำนวนมาก และในบางกรณี โดยเฉพาะอย่างยิ่งในเขตเมืองที่หนาแน่น เป็นเรื่องยากมากหรือเป็นไปไม่ได้เลยด้วยซ้ำ
ทางออกที่ดีที่สุดสำหรับปัญหาในส่วนสุดท้ายคือการใช้สายส่งสัญญาณไร้สาย
ข้อดีของสายสื่อสารไร้สายนั้นชัดเจน: คุ้มค่า (ไม่จำเป็นต้องขุดร่องเพื่อวางสายเคเบิลและเช่าที่ดิน) ต้นทุนการดำเนินงานต่ำ ปริมาณงานสูงและคุณภาพของการสื่อสารดิจิทัล การใช้งานอย่างรวดเร็วและการเปลี่ยนแปลงการกำหนดค่าเครือข่าย เอาชนะอุปสรรคได้อย่างง่ายดาย - ทางรถไฟ แม่น้ำ ภูเขา ฯลฯ
การสื่อสารไร้สายในช่วงวิทยุถูกจำกัดด้วยความแออัดและการขาดแคลนช่วงความถี่ ความลับไม่เพียงพอ ความไวต่อการรบกวน รวมถึงการรบกวนโดยเจตนาและจากช่องสัญญาณที่อยู่ติดกัน และการใช้พลังงานที่เพิ่มขึ้น นอกจากนี้ การสื่อสารทางวิทยุจำเป็นต้องได้รับอนุมัติและลงทะเบียนเป็นระยะเวลานาน โดยมีการกำหนดความถี่โดยหน่วยงานกำกับดูแลการสื่อสารแห่งรัฐของสหพันธรัฐรัสเซีย การเช่าช่องสัญญาณ และการรับรองอุปกรณ์วิทยุบังคับโดยคณะกรรมาธิการแห่งรัฐด้านความถี่วิทยุ การใช้เลเซอร์ช่วยขจัดปัญหาที่ยากลำบากนี้ นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าประการแรกความถี่ของการแผ่รังสีจากระบบสื่อสารด้วยเลเซอร์นั้นอยู่นอกเหนือช่วงที่จำเป็นในการประสานงาน (ในรัสเซีย) และประการที่สองคือการขาดความเป็นไปได้ในทางปฏิบัติสำหรับการตรวจจับและระบุตัวตนเป็นวิธีการแลกเปลี่ยนข้อมูล .
คุณสมบัติพื้นฐานของระบบเลเซอร์:
การรักษาความปลอดภัยเกือบทั้งหมดของช่องสัญญาณจากการเข้าถึงโดยไม่ได้รับอนุญาตและเป็นผลให้ภูมิคุ้มกันทางเสียงและภูมิคุ้มกันทางเสียงในระดับสูงเนื่องจากความเป็นไปได้ในการรวมพลังงานสัญญาณทั้งหมดในมุมจากเศษส่วนของอาร์คนาที (ในระบบการสื่อสารอวกาศเลเซอร์) ถึงสิบ องศา (ระบบการสื่อสารภายในอาคารที่เข้าถึงได้อย่างเต็มที่);
ความจุข้อมูลสูงของช่องสัญญาณ (สูงสุดหลายสิบ Gbit/s)
ไม่มีความล่าช้าในการส่งข้อมูล (ping<1ms) как у радиолиний
การไม่มีสัญญาณการเปิดโปงที่เด่นชัด (ส่วนใหญ่เป็นรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่เป็นหลักประกัน) และความเป็นไปได้ของการอำพรางเพิ่มเติมซึ่งทำให้สามารถซ่อนได้ไม่เพียง แต่ข้อมูลที่ส่งเท่านั้น แต่ยังรวมถึงข้อเท็จจริงของการแลกเปลี่ยนข้อมูลด้วย
นอกจากนี้ผู้เชี่ยวชาญหลายคนยังตั้งข้อสังเกตถึงความปลอดภัยทางชีวภาพของระบบเหล่านี้เนื่องจากความหนาแน่นของพลังงานรังสีโดยเฉลี่ยในระบบเลเซอร์เพื่อวัตถุประสงค์ต่าง ๆ นั้นน้อยกว่าการฉายรังสีที่สร้างโดยดวงอาทิตย์ประมาณ 3-6 เท่ารวมถึงความเรียบง่ายของหลักการของพวกเขา การก่อสร้างและการดำเนินงานและต้นทุนที่ค่อนข้างต่ำเมื่อเทียบกับวิธีการส่งข้อมูลแบบเดิมเพื่อจุดประสงค์ที่คล้ายคลึงกัน
ออกแบบ:
สายสื่อสารด้วยเลเซอร์ประกอบด้วยสถานีที่เหมือนกันสองสถานีซึ่งติดตั้งตรงข้ามกันภายในระยะการมองเห็น (รูปที่ 1)

ข้าว. 1. การออกแบบ ALS

โครงสร้างของสถานี ALS ทั้งหมดเกือบจะเหมือนกัน: โมดูลอินเทอร์เฟซ, โมดูเลเตอร์, เลเซอร์, ระบบออปติคัลของเครื่องส่งสัญญาณ, ระบบออปติคัลของตัวรับ, เดโมดูเลเตอร์ และโมดูลอินเทอร์เฟซของตัวรับ เครื่องส่งเป็นตัวส่งสัญญาณที่ใช้ไดโอดเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์แบบพัลซ์ (บางครั้งอาจเป็น LED ธรรมดา) ในกรณีส่วนใหญ่ ตัวรับสัญญาณจะขึ้นอยู่กับโฟโตไดโอดแบบพินความเร็วสูงหรือโฟโตไดโอดแบบถล่ม
สตรีมข้อมูลที่ส่งจากอุปกรณ์ของผู้ใช้ไปที่โมดูลอินเทอร์เฟซ จากนั้นไปยังโมดูเลเตอร์ของตัวส่งสัญญาณ จากนั้นสัญญาณจะถูกแปลงโดยการฉีดเลเซอร์ที่มีประสิทธิภาพสูงให้เป็นรังสีอินฟราเรด จากนั้นเลนส์จะปรับให้เข้ากันเป็นลำแสงแคบ และส่งผ่านชั้นบรรยากาศไปยังเครื่องรับ ที่จุดตรงข้าม การแผ่รังสีแสงที่ได้รับจะถูกโฟกัสโดยเลนส์รับไปยังตำแหน่งของเครื่องตรวจจับแสงความเร็วสูงที่มีความไวสูง (โฟโตไดโอดถล่มหรือพิน) ซึ่งเป็นที่ที่ตรวจพบ หลังจากการขยายและประมวลผลเพิ่มเติม สัญญาณจะถูกส่งไปยังอินเทอร์เฟซของตัวรับสัญญาณ และจากที่นั่นไปยังอุปกรณ์ของผู้ใช้ ในทำนองเดียวกัน ในโหมดดูเพล็กซ์ กระแสข้อมูลตัวนับจะเกิดขึ้นพร้อมกันและเป็นอิสระจากกัน
เนื่องจากลำแสงเลเซอร์ถูกส่งระหว่างจุดสื่อสารในชั้นบรรยากาศ การกระจายแสงจึงขึ้นอยู่กับสภาพอากาศ การมีอยู่ของควัน ฝุ่น และมลพิษทางอากาศอื่นๆ อย่างไรก็ตาม แม้จะมีปัญหาเหล่านี้ การสื่อสารด้วยเลเซอร์ในชั้นบรรยากาศได้รับการพิสูจน์แล้วว่ามีความน่าเชื่อถือในระยะทางหลายกิโลเมตร และมีแนวโน้มเป็นอย่างยิ่งในการแก้ปัญหา "ไมล์สุดท้าย"
ลองพิจารณาอิทธิพลของบรรยากาศที่มีต่อคุณภาพของการสื่อสารอินฟราเรดไร้สาย การแพร่กระจายของรังสีเลเซอร์ในบรรยากาศนั้นมาพร้อมกับปรากฏการณ์หลายประการของการโต้ตอบเชิงเส้นและไม่เชิงเส้นของแสงกับตัวกลาง จากลักษณะเชิงคุณภาพล้วนๆ ปรากฏการณ์เหล่านี้สามารถแบ่งออกเป็นสามกลุ่มหลัก:
1. การดูดซับ (ปฏิกิริยาโดยตรงของลำแสงโฟตอนกับโมเลกุลในชั้นบรรยากาศ)
2. กระจายโดยละอองลอย (ฝุ่น, ฝน, หิมะ, หมอก)
3. ความผันผวนของรังสีเนื่องจากความปั่นป่วนของชั้นบรรยากาศ

การสื่อสารด้วยลำแสงเลเซอร์ผ่านชั้นบรรยากาศกลายเป็นความจริงแล้ว ช่วยให้มั่นใจในการส่งข้อมูลจำนวนมากด้วยความน่าเชื่อถือสูงในระยะทางสูงสุด 5 กม. และแก้ไขปัญหายาก ๆ มากมาย ดังนั้นความสนใจในการสื่อสารประเภทนี้จึงเพิ่มขึ้นเมื่อเร็ว ๆ นี้

¹ความผันผวน (จากความผันผวนของภาษาละติน - ความผันผวน) การเบี่ยงเบนแบบสุ่มของปริมาณทางกายภาพจากค่าเฉลี่ย
²แหล่งอินเทอร์เน็ต: http://laseritc.ru/?id=93

2. ช่องทางการสื่อสารด้วยแสงไร้สาย

ช่องสัญญาณสื่อสารด้วยแสงไร้สาย (BOX) เป็นอุปกรณ์ที่ส่งข้อมูลผ่านชั้นบรรยากาศ ได้รับการออกแบบเพื่อสร้างช่องทางการรับส่งข้อมูลมาตรฐานอีเธอร์เน็ต BOXING ประกอบด้วยตัวรับส่งสัญญาณที่เหมือนกันสองตัว (ท่อแสง) ที่ติดตั้งอยู่ที่ทั้งสองด้านของช่องสื่อสาร แต่ละยูนิตประกอบด้วยโมดูลตัวรับส่งสัญญาณ กระบังหน้า สายเคเบิลอินเทอร์เฟซ (ยาว 5 ม.) ระบบนำทาง ตัวยึด แหล่งจ่ายไฟ และยูนิตเข้าถึง
โมดูลตัวรับส่งสัญญาณประกอบด้วยตัวส่งสัญญาณของการแผ่รังสีแสงที่มีทิศทางสูงในช่วง IR (ประกอบด้วย LED เซมิคอนดักเตอร์อินฟราเรด) และตัวรับ - LED ที่มีความไวสูง LED ทำงานที่ความยาวคลื่น 0.87 ไมครอน ตัวอย่างของผู้ผลิตระบบ BOX ในประเทศและคุณลักษณะต่างๆ ได้อธิบายไว้ในตารางที่ 1
ตารางที่ 1. อุปกรณ์สำหรับสร้างช่องสัญญาณสื่อสารด้วยแสง

รูปที่ 2 แสดง BOX-10M อย่างชัดเจน

ข้าว. 2. กล่อง-10M

หลักการทำงาน:
พิจารณากระบวนการส่งข้อมูลโดยใช้ช่องสัญญาณออปติคัล (รูปที่ 3) สัญญาณไฟฟ้าจากพอร์ตอีเธอร์เน็ตเดินทางผ่านสายเคเบิลอินเทอร์เฟซไปยังตัวส่งสัญญาณ โดยที่ LED จะแปลงเป็นรังสีอินฟราเรด ซึ่งผ่านตัวแยกลำแสงและถูกเลนส์โฟกัสให้เป็นลำแสงแคบ เมื่อผ่านชั้นบรรยากาศ ส่วนหนึ่งของรังสีกระทบเลนส์ของตัวรับส่งสัญญาณอื่น จะถูกโฟกัสและส่งไปยังเครื่องรับโดยตัวแยกลำแสง เครื่องรับจะแปลงรังสีอินฟราเรดเป็นสัญญาณไฟฟ้า ซึ่งจะถูกส่งผ่านสายเคเบิลอินเทอร์เฟซไปยังพอร์ตอีเธอร์เน็ต แหล่งจ่ายไฟจ่ายไฟให้กับเครื่องส่งสัญญาณ เครื่องรับ หน่วยแสดงผล และระบบป้องกันฝ้า/น้ำแข็งของเลนส์

ข้าว. 3. หลักการทำงานทั่วไปของอุปกรณ์ตระกูล BOX

ความน่าเชื่อถือในการส่งผ่านทำได้โดยอาศัยการนำทางที่ถูกต้องและพลังงานสำรองเป็นหลัก ด้วยการเล็งที่ถูกต้อง พลังงานสำรองของระบบควรเป็นสี่เท่าสำหรับรุ่น BOX-10ML และ BOX-10M (กล่าวอีกนัยหนึ่ง การครอบคลุมเลนส์ใกล้วัตถุ 4/5 ทำให้เรามีช่องทางที่เชื่อถือได้ 100% ในสภาพอากาศที่ดี) รุ่น BOX-10MPD มีพลังงานสำรอง 16 เท่า ในกรณีนี้ความพร้อมใช้งานของช่องตลอดทั้งปีจะอยู่ที่ 99.7-99.9% ยิ่งพลังงานสำรองของระบบสูงเท่าใด ความน่าเชื่อถือของช่องสัญญาณก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น ซึ่งตามหลักการแล้วจะสูงถึง 99.99%
นอกจากนี้ การทำงานของระบบที่เชื่อถือได้นั้นเนื่องมาจากวิธีการเข้าถึงสื่อ CSMA/CD ที่ใช้ในเครือข่ายอีเทอร์เน็ต การชนกันใด ๆ - สภาพอากาศที่เลวร้ายลงหรือการปรากฏตัวของสิ่งกีดขวางในระยะสั้นจะนำไปสู่การส่งสัญญาณซ้ำของแพ็กเก็ตในระดับกายภาพ แต่ถึงแม้ว่ามันจะเกิดขึ้นก็ตามการชนจะไม่ได้ยิน (เป็นไปได้เช่นใน BOX- รุ่น 10ML และ BOX-10M เนื่องจากแน่นอนว่าเวลาในการเปลี่ยนจากการรับสัญญาณไปสู่การส่งสัญญาณเท่ากับ 4 μs) และแพ็กเก็ตสูญหาย ดังนั้นโปรโตคอลระดับสูงกว่าที่ทำงานกับการรับประกันการจัดส่งจะติดตามเหตุการณ์นี้ และคำขอนั้นจะถูกทำซ้ำ
การเชื่อมต่อผ่านชั้นบรรยากาศไม่เคยรับประกันการเชื่อมต่อ 100% ดังนั้นจึงเป็นไปได้ที่ช่องสัญญาณจะไม่ทำงาน เช่น ในสภาพอากาศเลวร้าย (หิมะตกหนัก หมอกหนามาก ฝนตกหนัก ฯลฯ) แต่ในกรณีนี้ การหยุดการสื่อสารจะเกิดขึ้นชั่วคราว และหลังจากเงื่อนไขต่างๆ ดีขึ้น การเชื่อมต่อจะกลับคืนมาเอง เพื่อลดโอกาสที่จะสูญเสียการสื่อสารเนื่องจากสภาพอากาศ จำเป็นต้องติดตั้งรุ่นที่มีระยะการทำงานที่มากขึ้น ซึ่งจะเพิ่มพลังงานของฟลักซ์แสงและเป็นผลให้ความน่าเชื่อถือของระบบโดยรวม
เงื่อนไขอีกประการหนึ่งสำหรับการทำงานที่เชื่อถือได้และมีเสถียรภาพของระบบคือความบังเอิญที่จุดศูนย์กลางของจุดทางเรขาคณิตของการส่องสว่างของเครื่องส่งสัญญาณกับศูนย์กลางของเลนส์ตัวรับ แรงลม รวมถึงแรงสั่นสะเทือนทางกลและตามฤดูกาลของส่วนรองรับอาจทำให้ระบบหลุดออกจากบริเวณจุดไฟ ซึ่งส่งผลให้การเชื่อมต่อหายไป การออกแบบระบบทั้งหมดและขนาดของจุดส่องสว่างจากเครื่องส่งสัญญาณได้รับการประสานงานในลักษณะที่จะลดโอกาสที่จะสูญเสียการสื่อสารเนื่องจากสาเหตุข้างต้นให้เหลือน้อยที่สุด เมื่อชี้ปัญหาทางเรขาคณิตต่อไปนี้จะได้รับการแก้ไข: จากจุดที่ได้รับระหว่างการชี้แบบคร่าวๆ จะต้องย้ายระบบไปยังศูนย์กลางทางเรขาคณิตของจุดส่องสว่างจากฟลักซ์แสงของตัวปล่อยและในที่สุดก็แก้ไขระบบชี้ตำแหน่งในตำแหน่งนี้ เมื่อใช้ระบบนำทางมาตรฐาน ปัญหานี้ได้รับการแก้ไขด้วยการวนซ้ำ 35 ครั้ง
การติดตั้ง:
สามารถติดตั้งตัวรับส่งสัญญาณบนหลังคาหรือพื้นผิวผนังได้ BOX ติดตั้งอยู่บนส่วนรองรับโลหะซึ่งช่วยให้คุณปรับมุมเอียงในแนวนอนและแนวตั้ง (รูปที่ 4) ตัวรับส่งสัญญาณเชื่อมต่อผ่านหน่วยการเข้าถึงพิเศษ โดยปกติจะใช้สายคู่บิดเกลียว 5 (UTP) เป็นสายเชื่อมต่อ ที่ด้านช่องสัญญาณออปติคอล ยูนิตการเข้าถึงจะเชื่อมต่อกับตัวรับส่งสัญญาณด้วยสายเคเบิลอินเทอร์เฟซ ซึ่งใช้สายคู่บิดเกลียวปกติที่มีขั้วต่อพิเศษ ในทางกลับกัน หน่วยการเข้าถึงจะเชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์หรืออุปกรณ์เครือข่าย (เราเตอร์หรือสวิตช์)
หน่วยการเข้าถึงและแหล่งจ่ายไฟของตัวรับส่งสัญญาณจะติดตั้งอยู่ในอาคารติดกันเสมอ สามารถติดตั้งบนผนังหรือวางในชั้นวางเดียวกับที่ใช้สำหรับอุปกรณ์ LAN
เพื่อการทำงานที่เชื่อถือได้ ต้องคำนึงถึงคำแนะนำต่อไปนี้:
อาคารต้องอยู่ในระยะสายตา (คานต้องไม่เจอสิ่งกีดขวางทึบตลอดเส้นทาง)
จะดีกว่าถ้าอุปกรณ์ตั้งอยู่สูงเหนือพื้นดินมากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้และอยู่ในสถานที่ที่เข้าถึงยาก
เมื่อติดตั้งระบบคุณควรหลีกเลี่ยงการวางตัวรับส่งสัญญาณในทิศทางตะวันออก - ตะวันตก (ข้อกำหนดเฉพาะนี้อธิบายได้ค่อนข้างง่าย: รังสีของดวงอาทิตย์เมื่อพระอาทิตย์ขึ้นหรือพระอาทิตย์ตกสามารถปิดกั้นรังสีได้เป็นเวลาหลายนาทีและการส่งสัญญาณจะหยุด)
ไม่ควรมีมอเตอร์ คอมเพรสเซอร์ ฯลฯ ใกล้กับจุดยึด เนื่องจากการสั่นสะเทือนอาจทำให้ท่อขยับและขาดการเชื่อมต่อ

ข้าว. 4. แผนภาพระบบนำทาง

ประเภทการเชื่อมต่อ:
รูปที่ 5 แสดงประเภทการเชื่อมต่อ BOX ที่เป็นไปได้

ข้าว. 5. ประเภทของการเชื่อมต่อ BOX

ในแหล่งต่างๆ มีชื่ออุปกรณ์จำนวนมากสำหรับการส่งข้อมูลไร้สายในช่วงความยาวคลื่นอินฟราเรด ในต่างประเทศ ระบบประเภทนี้มักเรียกว่า FSO - Free Space Optics ในพื้นที่หลังโซเวียต มีการกำหนดไว้หลายประการสำหรับระบบการสื่อสารด้วยแสงไร้สาย โดยพื้นฐานแล้วคุณควรใช้ตัวย่อ BOX - ช่องการสื่อสารด้วยแสงไร้สายดังที่แสดงในใบรับรองของระบบการสื่อสาร (CCS)

อเล็กซานเดอร์ โลบินสกี้

ใน SR ฉบับที่แล้ว เราได้ทดลองใช้วิธีการใหม่ในการนำเสนอข่าว “พร้อมทั้งพูดคุยและแสดงความคิดเห็น” และดูเหมือนว่าผู้อ่านของเราจะชอบความคิดริเริ่มนี้ คราวนี้ เนื้อหาที่เผยแพร่บนพอร์ทัลข่าว ZDNet ที่มีชื่อเสียงเกี่ยวกับระบบการสื่อสารด้วยเลเซอร์กลับมาอยู่ภายใต้การพิจารณาอีกครั้ง และผู้เชี่ยวชาญจากบริษัท Belana ในเบลารุสจะมาแบ่งปันความคิดของเขาในหัวข้อนี้กับคุณ

สิ่งพิมพ์บน ZDNet:

เลเซอร์แก้ปัญหาแบนด์วิธ

ผู้ให้บริการขนส่งและผู้ผลิตอุปกรณ์ได้ทำการทดสอบเทคโนโลยีข้อมูลความเร็วสูงสำหรับองค์กรต่างๆ เป็นเวลาหลายเดือน เรียกว่า "เลเซอร์ในอวกาศ" หรือ "การสื่อสารไร้สายแบบออปติคอล" ซึ่งจนกระทั่งเมื่อไม่นานมานี้ ยังคงเป็นประเด็นถกเถียงทางทฤษฎี การวิจัย และโครงการนำร่อง
Terabeam และ FSona Communications วางแผนที่จะเปิดตัวผลิตภัณฑ์และบริการเชิงพาณิชย์ชุดแรกที่ใช้เทคโนโลยีนี้ในอนาคตอันใกล้นี้ “เป็นที่ชัดเจนแล้วว่าพร้อมสำหรับการใช้งานอย่างแพร่หลาย” Jeff Kagan นักวิเคราะห์อุตสาหกรรมโทรคมนาคมอิสระกล่าว “ถึงเวลาที่จะนำเสนอมันสู่ตลาดและดูว่ามันจะออกมาเป็นอย่างไร ชัดเจนว่ามันจะไม่มีปัญหา แต่ถ้ามันได้ผล เราก็สามารถวางใจในความสำเร็จอันยิ่งใหญ่ได้”

เลเซอร์ของช่วงแสงที่มองไม่เห็นไม่เป็นอันตรายต่อสายตามนุษย์และทำให้สามารถเข้าถึงอินเทอร์เน็ตและเครือข่ายองค์กรด้วยความเร็วสูงผ่านลำแสงที่ส่องผ่านหน้าต่างสำนักงาน
เทคโนโลยีนี้ให้ประสิทธิภาพที่เร็วกว่าเครือข่ายไร้สายที่มีอยู่ และมีราคาถูกกว่าการสื่อสารด้วยไฟเบอร์ออปติก ซึ่งต้องใช้สายเคเบิลเพื่อวางข้ามถนน เลเซอร์มีศักยภาพในการแก้ปัญหาสำคัญที่อุตสาหกรรมโทรคมนาคมต้องเผชิญ

แม้ว่าเครือข่ายขนาดใหญ่ทั่วประเทศจะมีอยู่แล้ว แต่การก่อสร้างและความทันสมัยของเครือข่ายภายในเมืองยังเพิ่งเริ่มต้นเท่านั้น ดังนั้น องค์กรมักจะต้องรอหลายเดือนก่อนจึงจะสามารถเข้าถึงอินเทอร์เน็ตหรือสื่อสารกับสำนักงานระยะไกลได้ อย่างไรก็ตาม เราไม่สามารถรับประกันความสำเร็จของเทคโนโลยีเลเซอร์ได้ ประการแรก ลำแสงเลเซอร์จะได้รับผลกระทบจากหมอกหนาทึบ ซึ่งอาจรบกวนการแพร่กระจายและลดความน่าเชื่อถือในการสื่อสาร นอกจากนี้ นักวิเคราะห์กล่าวว่าการสื่อสารด้วยเลเซอร์จะเผชิญกับความท้าทาย เช่น ความกังขาของตลาดและการใช้งานที่จำกัด เมื่อเปรียบเทียบกับวิทยุโทรศัพท์พื้นฐานและการเชื่อมโยงใยแก้วนำแสงโดยตรง

คู่แข่งที่เป็นอันตราย

อย่างไรก็ตาม ผู้บริหารของบริษัทที่ทำงานกับเทคโนโลยีเลเซอร์เชื่อว่าพร้อมที่จะแข่งขันกับวิธีการส่งข้อมูลทางเลือกอื่น Dan Hesse ซีอีโอของ Terabeam ผู้ซึ่งลาออกจากงานที่มีรายได้สูงที่ AT&T Wireless เพื่อเป็นผู้นำบริษัทเลเซอร์กล่าวว่า "เรารู้สึกว่าถึงเวลาที่ต้องเปิดเผยต่อสาธารณะแล้ว Terabeam นำเสนอความเร็วข้อมูลสูงสุด 1 Gbps ในซีแอตเทิล และกำลังเตรียมที่จะเปิดตัวแคมเปญการตลาดที่สำคัญในเดือนหน้า Terabeam ให้บริการลูกค้าในท้องถิ่นสองราย ได้แก่ เอเจนซี่โฆษณาดิจิทัล Avenue A และ Simpson Investment โดยรายที่สามจะเข้าร่วมในอีกไม่กี่วันข้างหน้า ภายในสิ้นปีนี้ มีการวางแผนที่จะเริ่มขายบริการในเมืองต่างๆ ของสหรัฐฯ อีก 5 เมือง “เทคโนโลยีอื่นๆ จำเป็นต้องมีการอนุญาตและการเดินสายเคเบิลที่มีความยาว

เราสามารถส่งสัญญาณแสงได้โดยตรงผ่านหน้าต่าง ซึ่งโดยปกติแล้วจะถูกส่งผ่านสายเคเบิลหนา เรามองว่าเทคโนโลยีของเราเป็นส่วนเสริมของไฟเบอร์ออปติก” เฮสส์กล่าว
กลยุทธ์ของบริษัทแตกต่างตรงที่มีแผนจะดำเนินธุรกิจทั้งในฐานะผู้ให้บริการและผู้ผลิตอุปกรณ์เลเซอร์ AT&T ดำเนินกลยุทธ์เดียวกันในช่วงปีแรก ๆ เมื่อดำเนินการเป็นทั้งผู้ให้บริการขนส่งและผู้ผลิตอุปกรณ์โทรศัพท์ Tera-beam ได้ลงนามข้อตกลงเพื่อร่วมกันพัฒนาฮาร์ดแวร์กับ Lucent Technologies Lucent ถือหุ้น 30% ใน Terabeam Labs ซึ่งเป็นบริษัทร่วมทุนด้านฮาร์ดแวร์ที่ผู้บริหารใฝ่ฝันที่จะแยกตัวออกมาเป็นบริษัทของตัวเองในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า FSONA วางแผนที่จะประกาศผลิตภัณฑ์เลเซอร์ตัวแรกสำหรับผู้ให้บริการโทรคมนาคมในสัปดาห์หน้า
ในเดือนเมษายน บริษัทจะเริ่มจำหน่ายระบบเลเซอร์ SONAbeam 155-2 ซึ่งสามารถส่งข้อมูลด้วยความเร็ว 155 Mbps ในระยะทางสูงสุด 2 กม. ในราคา 20,000 ดอลลาร์สำหรับอุปกรณ์ส่งและรับ "เราจะเปิดตัวผลิตภัณฑ์การสื่อสารไร้สายเคเบิลแบบออปติกสำหรับตลาดมวลชนตัวแรก" Stephen Mecherle หัวหน้าวิศวกรของ FSONA กล่าว “มันควรจะเป็นมาตรฐานสำหรับเทคโนโลยีนี้”
เมื่อเร็วๆ นี้ FSona เพิ่มกำลังการผลิตเป็นสามเท่าด้วยการเปิดอาคารใหม่ในแวนคูเวอร์ซึ่งมีพื้นที่ประมาณ 27,000 ตารางเมตร ม.
วางแผนที่จะขยายธุรกิจเพิ่มเติม บริษัทได้จัดการเจรจาเบื้องต้นกับพันธมิตรที่มีศักยภาพในต่างประเทศ ในปีนี้ บริษัทตั้งใจที่จะเปิดตัวระบบเลเซอร์ 155 Mbit/s รุ่นที่ราคาถูกกว่า ซึ่งทำงานในระยะทางที่สั้นกว่า รวมถึงระบบที่มีปริมาณงาน 622 Mbit/s

นักวิเคราะห์หลายคนชื่นชมข้อดีของเทคโนโลยี แต่ก็ไม่แน่ใจในความน่าเชื่อถือ FSona ประมาณการอัตราความพร้อมในการทำงานอยู่ที่ 99% ซึ่งไม่ดีพอตามมาตรฐานอุตสาหกรรมโทรคมนาคม แต่บริษัทตั้งใจที่จะนำเสนอระบบสำรองข้อมูลเพิ่มเติมเพื่อเพิ่มความน่าเชื่อถือถึง 99.9%
ผู้บริหารของ Terabeam เชื่อว่าเครือข่ายของพวกเขาสามารถให้เวลาพร้อมใช้งานได้ 99.9% ของเวลา ซึ่งคิดเป็นวันหยุดทำงานประมาณหนึ่งวันต่อปี
ความสามารถของเทคโนโลยีเลเซอร์และความน่าเชื่อถือเพียงพอที่จะทำให้ Lucent สนใจ จนถึงตอนนี้ Avenue A ยังพอใจกับบริการของ Terabeam โดยเฉพาะอย่างยิ่งความรวดเร็วที่บริษัทได้รับเมื่อเปรียบเทียบกับเวลารอเพื่อเชื่อมต่อกับบริการของบริษัทโทรศัพท์และบริการเครือข่ายอื่นๆ เช่น WorldCom และ Sprint "คุณต้องรอช่องต่างๆ ตลอดไป" Jamie Marra CIO ของ Avenue A กล่าว - “เมื่อคุณได้ยินเกี่ยวกับระยะเวลา 90 วัน คุณจะไม่ต้องการติดต่อผู้ให้บริการเหล่านี้อีกต่อไป” Avenue A หันไปหา Terabeam แทน “เวลาเพียงสามสัปดาห์นับจากที่เราถามว่า ‘คุณเสนออะไรได้บ้าง’ ไปจนถึงการติดตั้งอุปกรณ์” Marra กล่าว - "เราได้รับบริการอย่างรวดเร็วและในราคาที่เทียบเคียงได้กับราคาของบริษัทโทรศัพท์"
Terabeam และ FSONA ไม่ได้เป็นเพียงกลุ่มเดียวที่แสวงหาตลาดโทรคมนาคม ผู้ให้บริการสื่อสารด้วยเลเซอร์รายอื่นๆ ได้แก่ AirFiber ซึ่งได้ลงนามข้อตกลงกับ Nortel Networks, Optical Access (โซลูชันของบริษัทนี้ได้กล่าวถึงรายละเอียดใน CP ฉบับที่แล้ว - หมายเหตุบรรณาธิการ) และ LightPointe Communications

บริษัทเหล่านี้ทั้งหมดอาจเป็นภัยคุกคามร้ายแรงต่อผู้ให้บริการวิทยุพื้นฐานและกิกะบิตอีเทอร์เน็ต ด้วยความสามารถในการฉายแสงเลเซอร์ผ่านหน้าต่างโดยตรง ผู้ให้บริการจึงสามารถหลีกเลี่ยงการซื้อใบอนุญาตคลื่นความถี่วิทยุราคาแพง และเจรจากับเจ้าของทรัพย์สินเกี่ยวกับสิทธิ์การเข้าถึงหลังคาได้ “เสรีภาพในการแข่งขันในระดับนี้อาจทำให้ Teligent, Winstar และผู้ให้บริการวิทยุโทรศัพท์บ้านอื่นๆ เกิดความกังวลใจ” Pat Brogan รองผู้อำนวยการของบริษัทวิจัย The Precursor Group กล่าว
ความคิดเห็นนี้มีการแบ่งปันโดยนักวิเคราะห์คนอื่น ๆ พวกเขากล่าวว่าเทคโนโลยีเครือข่ายเลเซอร์อาจได้รับความนิยมหากการใช้งานในช่วงแรกๆ เหล่านี้พิสูจน์ความน่าเชื่อถือและดึงดูดลูกค้า “หากเทคโนโลยีนี้ทำงานตามที่สัญญาไว้ ก็อาจจะได้รับความนิยม” Kagan กล่าว “ด้วยอัตราการถ่ายโอนข้อมูลที่สูง เวลาการติดตั้งสั้น และไม่จำเป็นต้องกังวลเรื่องสิทธิ์ สิ่งนี้จึงค่อนข้างเป็นไปได้”
คอรีย์ กรีซ, ZDNet

การอภิปรายบทความ: ความคิดเห็นของผู้เชี่ยวชาญ Velana

“แนวคิดในการส่งข้อมูลโดยใช้ลำแสงเลเซอร์ไม่ใช่เรื่องใหม่เลย ในช่วงปลายยุค 80 ขณะที่ยังเป็นเด็กนักเรียน ฉันเองก็เห็นการติดตั้งทดลองที่ BSUIR (ในตอนนั้นคือ MRTI) ซึ่งใช้ลำแสงเลเซอร์ในการส่งสัญญาณ ความพยายามในการใช้ระบบที่คล้ายกัน (t .n. "เลเซอร์บรรยากาศ") สำหรับการส่งข้อมูลเกิดขึ้นตราบเท่าที่ยังมีเครือข่ายการส่งข้อมูลอยู่ สินค้ากลายเป็นที่ถกเถียงกันมาก
บางคนโต้แย้งว่าเทคโนโลยี "บรรยากาศ" มีแนวโน้มที่ดี แต่ต้องมีการปรับปรุง บางคนบอกว่าเป็นการเสียเวลาและเงิน นี่เป็นตัวอย่างทั่วไปของทัศนคติที่ไม่มั่นใจ: “ใช่แล้ว... ช่องนี้ล่มสลายไปแล้ว
สาเหตุที่เป็นไปได้: ลมพัดใบไม้ มีหมอกควันในสวน (KRAZ ขับรถอยู่ใต้หน้าต่าง) ฝน หิมะ พนักงานทำความสะอาดไม่ได้ล้างหน้าต่างเป็นเวลานาน มือระเบิดฆ่าตัวตายบินออกไปนอกหน้าต่าง ข้ามคาน :) มีโปสเตอร์แขวนอยู่บนถนน นกกำลังบิน การเชื่อมต่อที่ยอดเยี่ยมและเชื่อถือได้ ไม่มีอะไรต้องเพิ่มเติม กรุณาวางสายเคเบิลให้ฉันด้วย

นอกจากนี้ “เลเซอร์แสงที่มองไม่เห็นไม่เป็นอันตรายต่อดวงตามนุษย์” ก็เป็นเรื่องไร้สาระ ความจริงที่ว่าโคนตาไม่ตอบสนองต่อรังสีที่ต่ำกว่าความถี่ที่กำหนดไม่ได้หมายความว่าเนื้อเยื่อของดวงตาไม่ดูดซับรังสี
ในทางตรงกันข้าม รังสีที่มองไม่เห็นนั้นเป็นอันตรายเพราะบางครั้งผ่านไปก่อนที่บุคคลจะรู้สึกว่ามีบางอย่างผิดปกติ คุณจะสูญเสียดวงตาได้ง่าย สำหรับการตั้งค่า ที่ระยะ 100 เมตร (10,000 ซม.) การรบกวนเชิงมุม 10/10,000 = 0.001 rad ก็เพียงพอที่จะเบี่ยงเบนลำแสงได้ 10 ซม. ฉันนึกไม่ออกเลยว่าจะมั่นใจเสถียรภาพดังกล่าวได้อย่างไร”
โดยหลักการแล้ว ความคิดเห็นที่นำเสนอไม่ได้ไร้เหตุผล เช่นเดียวกับความคิดเห็นในแง่ดีที่นำเสนอในบทความที่กำลังอภิปราย
เรามาลองคิดดูสิ ความจริงที่ว่าระบบออพติคัลไร้สายยังไม่ได้รับการยอมรับในวงกว้าง (การไม่จำเป็นต้องวางสายไฟเบอร์ออปติกที่มีราคาแพงทำให้ระบบเหล่านี้มีความน่าสนใจในเชิงเศรษฐกิจมาก) อธิบายได้จากหลายสาเหตุ ลองวิเคราะห์พวกมันดู

1. เทคโนโลยีที่อยู่ระหว่างการพิจารณาจะมีผลเฉพาะเมื่อส่งข้อมูลในระยะทางไกลเท่านั้น ในระยะทางสั้นๆ (หลายสิบเมตร) จะใช้เทคโนโลยีอินฟราเรดแบบไม่มีทิศทางและมีประสิทธิภาพมาก ระบบเลเซอร์มีความสำคัญรองลงมาทั้งในด้านต้นทุนและความยืดหยุ่น ในระยะทางไกล เทคโนโลยีเลเซอร์จะมีปัญหากับตัวกลางในการส่งข้อมูล ซึ่งก็คือบรรยากาศ ซึ่งน่าเสียดายที่ไม่โปร่งใสเสมอไป โดยเฉพาะในสภาพแวดล้อมในเมือง การเอาชนะปัญหานี้คือการเพิ่มพลังเลเซอร์
เมื่อไม่กี่ปีที่ผ่านมา โซลูชันนี้นำไปสู่การสร้างอุปกรณ์ที่ใช้พลังงานจำนวนมาก เสียค่าใช้จ่ายจำนวนมาก และดูเหมือนปืนเทอร์โบเลเซอร์จาก Star Wars ปัจจุบันปัญหานี้ได้รับการแก้ไขไปมากแล้ว เนื่องจากมีการสร้างตัวปล่อยเลเซอร์ขนาดกะทัดรัด ทรงพลัง และราคาไม่แพงรูปแบบใหม่

2. ลำแสงสามารถถูกขัดขวางโดยวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่ทุกประเภท เช่น นก เครื่องบินที่บินต่ำ ใบไม้ หยด ฯลฯ ในช่วงเริ่มต้นของเทคโนโลยีเครือข่าย แม้แต่การหยุดชะงักของลำแสงในระยะสั้นก็ทำให้ช่องทางการส่งข้อมูลหยุดชะงัก ซึ่งส่งผลให้การสื่อสารด้วยเลเซอร์ได้รับฉายาว่า "ไม่เสถียรอย่างยิ่ง" รุ่งเช้าแต่ไม่ใช่วันนี้
ตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา ชุดโปรโตคอลลิงก์เลเยอร์ทั้งหมดได้รับการพัฒนา ซึ่งออกแบบมาสำหรับการสื่อสารไร้สาย และสามารถกู้คืนช่องสัญญาณได้โดยอัตโนมัติหลังจากการหยุดชะงักในระยะสั้น และรับรองความต่อเนื่องของกระแสข้อมูลด้วยโปรโตคอลระดับที่สูงกว่า (เช่น TCP/IP)
ดังนั้นตำนานเกี่ยวกับความไม่แน่นอนของการสื่อสารด้วยเลเซอร์จึงสามารถหักล้างได้ในปัจจุบัน

3. ระบบสื่อสารด้วยเลเซอร์ติดตั้งยาก อันที่จริงด้วยเส้นผ่านศูนย์กลางลำแสงหลายมิลลิเมตร (หรือแม้แต่เศษส่วนของมิลลิเมตร) การสั่นสะเทือนของจุดไฟที่มีแอมพลิจูดหลายเซนติเมตรอาจทำให้ขั้นตอนทั้งหมดในการชี้ไปที่เครื่องรับมีความซับซ้อนอย่างมาก นี่เป็นหนึ่งในปัญหาทางเทคนิคที่ร้ายแรงที่สุดในการสื่อสารด้วยเลเซอร์ในชั้นบรรยากาศในปัจจุบัน จริงอยู่ที่รายงานเมื่อเร็ว ๆ นี้เริ่มปรากฏให้เห็นเกี่ยวกับการพัฒนาเซ็นเซอร์ออปติคอลที่มีความไวสูงซึ่งทำงานในช่วงสเปกตรัมแคบซึ่งทำให้สามารถสร้างแผงที่ค่อนข้างถูกโดยมีพื้นที่หลายสิบตารางเซนติเมตรซึ่งไม่ไวต่อแสงกลางวันและด้วยเหตุนี้ ช่วยให้รับลำแสงได้มั่นคง

ฉันสงสัยว่าเทคโนโลยีการสื่อสารด้วยเลเซอร์ในบรรยากาศจะมีราคาถูกพอที่จะใช้ที่บ้านได้ในเร็ว ๆ นี้ (และไม่ใช่ทุกคนที่อาศัยอยู่ในอาคารสูงที่สามารถให้แนวสายตาได้)
อย่างไรก็ตาม เทคโนโลยีนี้อาจกลายเป็นคู่แข่งที่คู่ควรกับการสื่อสารทางวิทยุแบบคงที่ในเครือข่ายข้อมูลขององค์กร ด้วยราคาอุปกรณ์ที่เท่ากันเทคโนโลยีเลเซอร์จะไม่ต้องใช้ขั้นตอนที่เจ็บปวด (และแพงมาก) ในการแยกช่องความถี่วิทยุการทำงานในการติดตั้งอุปกรณ์ที่หนักและเทอะทะในระดับสูงและดังที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้กลับกลายเป็นน้อยลง เป็นอันตรายต่อสุขภาพของผู้อื่น

65 นาโนเมตรเป็นเป้าหมายต่อไปของโรงงาน Zelenograd Angstrem-T ซึ่งจะมีราคา 300-350 ล้านยูโร บริษัทได้ยื่นคำขอสินเชื่อพิเศษเพื่อปรับปรุงเทคโนโลยีการผลิตให้ทันสมัยไปยัง Vnesheconombank (VEB) แล้ว Vedomosti รายงานในสัปดาห์นี้โดยอ้างอิงถึงประธานคณะกรรมการบริหารของโรงงาน Leonid Reiman ตอนนี้ Angstrem-T กำลังเตรียมที่จะเปิดตัวสายการผลิตสำหรับวงจรขนาดเล็กที่มีโทโพโลยี 90 นาโนเมตร การชำระเงินสำหรับเงินกู้ VEB ก่อนหน้านี้ซึ่งได้ซื้อไว้จะเริ่มในกลางปี ​​​​2560

ปักกิ่งถล่มวอลล์สตรีท

ดัชนีสำคัญๆ ของอเมริกาถือเป็นวันแรกของปีใหม่ด้วยการร่วงลงเป็นประวัติการณ์ มหาเศรษฐีจอร์จ โซรอส เตือนแล้วว่าโลกกำลังเผชิญกับวิกฤติปี 2551 ซ้ำแล้วซ้ำเล่า

โปรเซสเซอร์ผู้บริโภคชาวรัสเซียเครื่องแรก Baikal-T1 ซึ่งมีราคาอยู่ที่ 60 ดอลลาร์ กำลังถูกเปิดตัวสู่การผลิตจำนวนมาก

บริษัท Baikal Electronics สัญญาว่าจะเปิดตัวโปรเซสเซอร์ Baikal-T1 ของรัสเซียเข้าสู่การผลิตเชิงอุตสาหกรรมซึ่งมีราคาประมาณ 60 ดอลลาร์ในต้นปี 2559 อุปกรณ์ดังกล่าวจะเป็นที่ต้องการหากรัฐบาลสร้างความต้องการนี้ ผู้เข้าร่วมตลาดกล่าว

MTS และ Ericsson จะร่วมกันพัฒนาและใช้งาน 5G ในรัสเซีย

Mobile TeleSystems PJSC และ Ericsson ได้ทำข้อตกลงความร่วมมือในการพัฒนาและการนำเทคโนโลยี 5G ไปใช้งานในรัสเซีย ในโครงการนำร่อง รวมถึงในระหว่างการแข่งขันฟุตบอลโลกปี 2018 MTS ตั้งใจที่จะทดสอบการพัฒนาของผู้จำหน่ายในสวีเดน ในต้นปีหน้า ผู้ดำเนินการจะเริ่มการเจรจากับกระทรวงโทรคมนาคมและสื่อสารมวลชนเกี่ยวกับการกำหนดข้อกำหนดทางเทคนิคสำหรับการสื่อสารเคลื่อนที่รุ่นที่ห้า

Sergey Chemezov: Rostec เป็นหนึ่งในสิบบริษัทวิศวกรรมที่ใหญ่ที่สุดในโลกอยู่แล้ว

Sergei Chemezov หัวหน้า Rostec ในการให้สัมภาษณ์กับ RBC ตอบคำถามเร่งด่วน: เกี่ยวกับระบบ Platon ปัญหาและโอกาสของ AVTOVAZ ผลประโยชน์ของ State Corporation ในธุรกิจเภสัชกรรมพูดถึงความร่วมมือระหว่างประเทศในบริบทของการคว่ำบาตร แรงกดดัน การทดแทนการนำเข้า การปรับโครงสร้างองค์กร กลยุทธ์การพัฒนา และโอกาสใหม่ๆ ในช่วงเวลาที่ยากลำบาก

Rostec กำลัง "ฟันดาบตัวเอง" และกำลังรุกล้ำเกียรติยศของ Samsung และ General Electric

คณะกรรมการกำกับดูแลของ Rostec อนุมัติ "กลยุทธ์การพัฒนาจนถึงปี 2025" วัตถุประสงค์หลักคือเพื่อเพิ่มส่วนแบ่งของผลิตภัณฑ์พลเรือนที่มีเทคโนโลยีสูงและตามทัน General Electric และ Samsung ในตัวชี้วัดทางการเงินที่สำคัญ

การเปลี่ยนแปลงในรูปแบบของการสื่อสารด้วยเลเซอร์อวกาศ

• จักรวาลวิทยา *

หนึ่งในหัวข้อปัจจุบันในอวกาศเชิงพาณิชย์ และไม่เพียงเท่านั้น ยังเป็นหัวข้อของการสื่อสารด้วยเลเซอร์ เป็นที่รู้ถึงประโยชน์ของมัน มีการทดสอบและประสบความสำเร็จหรือประสบความสำเร็จอย่างมาก หากใครไม่ทราบข้อดีข้อเสีย ฉันจะสรุปคร่าวๆ

การสื่อสารด้วยเลเซอร์ทำให้สามารถส่งข้อมูลในระยะทางที่ไกลกว่ามากเมื่อเทียบกับการสื่อสารทางวิทยุ ความเร็วในการส่งเนื่องจากความเข้มข้นของพลังงานสูงและความถี่พาหะที่สูงกว่ามาก (ตามลำดับความสำคัญ) ก็สูงกว่าเช่นกัน ประสิทธิภาพการใช้พลังงาน น้ำหนักเบา และความกะทัดรัดยังดีกว่าหลายเท่าหรือใหญ่กว่าอีกด้วย โดยหลักการแล้ว นอกจากราคาแล้ว ตัวชี้เลเซอร์จีนธรรมดาที่มีกำลังประมาณ 1 W ขึ้นไปอาจเหมาะสำหรับการสื่อสารด้วยเลเซอร์ในอวกาศ ซึ่งฉันตั้งใจจะพิสูจน์ด้านล่าง

ประการแรกเราสามารถพูดถึงข้อเสียได้คือความจำเป็นในการแนะนำโมดูลรับและส่งสัญญาณที่แม่นยำยิ่งขึ้นซึ่งสัมพันธ์กับการสื่อสารทางวิทยุ มีปัญหาบรรยากาศเกี่ยวกับเมฆและฝุ่นที่รู้จักกันดี ในความเป็นจริง ปัญหาทั้งหมดเหล่านี้สามารถแก้ไขได้ง่าย ๆ หากคุณเข้าหาปัญหาโดยตรง

ก่อนอื่น เรามาดูกันว่าโมดูลการรับทำงานอย่างไร เป็นกล้องโทรทรรศน์เฉพาะทาง (ไม่เสมอไป) ที่จับการแผ่รังสีเลเซอร์และแปลงเป็นสัญญาณไฟฟ้า จากนั้นจึงขยายขนาดโดยใช้วิธีการที่รู้จักและแปลงเป็นข้อมูลที่เป็นประโยชน์ การสื่อสาร จะต้องเป็นแบบดิจิทัลและฟูลดูเพล็กซ์ เช่นเดียวกับที่อื่นๆ ในปัจจุบัน แต่ควรเป็นเลเซอร์ทั้งสองทิศทางมั้ย? ไม่จำเป็นเลย! เหตุใดจึงชัดเจนสำหรับเรา เราเพียงแต่ต้องพิจารณาว่าอุปกรณ์รับและส่งสัญญาณสำหรับการสื่อสารด้วยเลเซอร์แตกต่างกันอย่างไร และข้อกำหนดสำหรับพารามิเตอร์น้ำหนักและขนาดของอุปกรณ์สื่อสารบนยานอวกาศวงโคจร (หรือยานอวกาศห้วงอวกาศ) และภาคพื้นดินอย่างไร -คอมเพล็กซ์พื้นฐานแตกต่างกัน

ดังที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ คอมเพล็กซ์รับคือกล้องโทรทรรศน์ ด้วยเลนส์และ (หรือ) แผ่นสะท้อนแสง เป็นระบบสำหรับติดและชี้กล้องโทรทรรศน์ และนี่หมายถึงการออกแบบที่หนักและเทอะทะ ซึ่งเป็นที่ยอมรับไม่ได้สำหรับยานอวกาศโดยสิ้นเชิง เพราะสำหรับยานอวกาศ อุปกรณ์ใดๆ ก็ตามจะต้องมีน้ำหนักเบาและกะทัดรัดที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ซึ่งเป็นเรื่องปกติสำหรับเครื่องส่งสัญญาณ LI ทุกคนคงเคยเห็นเลเซอร์ PP สมัยใหม่ที่มีขนาดและน้ำหนักเท่ากับปากกาหมึกซึมอยู่แล้ว เป็นเรื่องจริงที่แหล่งจ่ายไฟสำหรับเลเซอร์จริงที่ไม่ใช่ของเล่นจะมีน้ำหนักมากกว่า แต่สำหรับระบบสื่อสารดิจิทัลทางวิทยุ จะมีน้ำหนักมากกว่าเนื่องจากประสิทธิภาพการใช้พลังงานต่ำกว่ามาก

อะไรตามมาจากทั้งหมดนี้? ซึ่งหมายความว่าไม่จำเป็นต้องส่งข้อมูลทั้งสองทิศทางโดยใช้เลเซอร์เลย การส่งข้อมูลจากดาวเทียมในช่องแสงเท่านั้น และไปยังดาวเทียม (SC) ในช่องสัญญาณวิทยุก็เพียงพอแล้วเหมือนเมื่อก่อน แน่นอนว่านั่นหมายความว่าคุณยังคงต้องใช้เสาอากาศแบบพาราโบลากำหนดทิศทางในการรับสัญญาณ ซึ่งไม่ดีต่อน้ำหนักของยานอวกาศ แต่ควรคำนึงว่าเสาอากาศสำหรับการรับสัญญาณเช่นเดียวกับตัวรับเองจะยังคงมีน้ำหนักน้อยกว่าเสาอากาศสำหรับการส่งสัญญาณหลายเท่า เนื่องจากเราสามารถสร้างกำลังของเครื่องส่งสัญญาณภาคพื้นดินที่มีขนาดมีพลังมากกว่าบนยานอวกาศ ซึ่งหมายความว่าเราไม่จำเป็นต้องมีเสาอากาศขนาดใหญ่ ในบางกรณี เสาอากาศแบบกำหนดทิศทางก็ไม่จำเป็นเลย

ที่. เรามีการลดน้ำหนักของยานอวกาศเกือบหลายครั้งรวมถึงการใช้พลังงานด้วย ซึ่งเป็นเส้นทางตรงสู่ความเป็นไปได้ในการใช้ไมโครแซทเทลไลท์ในระดับสากลเพื่อการสื่อสาร การสำรวจอวกาศ และความต้องการอื่นๆ ซึ่งหมายถึงการลดต้นทุนพื้นที่ลงอย่างมาก แต่นั่นไม่ใช่ทั้งหมด

ขั้นแรก ให้เราพิจารณาวิธีแก้ปัญหาในการชี้ลำแสงเลเซอร์จากดาวเทียมไปยังเครื่องรับภาคพื้นดิน เมื่อมองแวบแรก ปัญหาจะร้ายแรง และในบางกรณีก็ไม่สามารถแก้ไขได้โดยสิ้นเชิง (หากดาวเทียมไม่ได้อยู่ที่สถานีค้างฟ้า) แต่คำถามคือ จำเป็นต้องชี้ลำแสงไปที่เครื่องรับหรือไม่?

มีปัญหาที่ทราบอยู่แล้ว - ความแตกต่างและการลดทอนของลำแสงเลเซอร์เมื่อผ่านชั้นบรรยากาศ ปัญหาจะรุนแรงขึ้นโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อลำแสงผ่านชั้นที่มีความหนาแน่นต่างกัน เมื่อผ่านส่วนต่อระหว่างสื่อจะมีลำแสงรวมอยู่ด้วย และลำแสงเลเซอร์จะมีการหักเห การกระเจิง และการลดทอนที่รุนแรงเป็นพิเศษ ในกรณีนี้ เราสามารถสังเกตจุดแสงชนิดหนึ่งซึ่งเกิดจากการส่งผ่านส่วนต่อประสานระหว่างสื่อได้อย่างแม่นยำ มีขอบเขตดังกล่าวหลายประการในชั้นบรรยากาศของโลก - ที่ระดับความสูงประมาณ 2 กม. (ชั้นบรรยากาศของสภาพอากาศที่ใช้งานอยู่) ที่ระดับความสูงประมาณ 10 กม. และที่ระดับความสูงประมาณ 80-100 กม. เช่น ที่ขอบเขตของอวกาศแล้ว . ความสูงของชั้นต่างๆ จะแสดงไว้สำหรับละติจูดกลางในฤดูร้อน สำหรับละติจูดและฤดูกาลอื่นๆ ความสูงและจำนวนจุดเชื่อมต่อระหว่างสื่ออาจแตกต่างกันอย่างมากจากที่อธิบายไว้

ที่. เมื่อเข้าสู่ชั้นบรรยากาศของโลก ลำแสงเลเซอร์ซึ่งก่อนหน้านี้เดินทางอย่างสงบเป็นระยะทางหลายล้านกิโลเมตรโดยไม่มีการสูญเสียใด ๆ (ยกเว้นบางทีการพร่ามัวเล็กน้อย) จะสูญเสียพลังส่วนแบ่งของสิงโตภายในระยะทางหลายสิบกิโลเมตรอันโชคร้าย อย่างไรก็ตาม เราสามารถเปลี่ยนข้อเท็จจริงที่ดูเหมือนไม่ดีนี้ให้เป็นประโยชน์ได้ ด้วยเหตุนี้เราจึงสามารถทำได้โดยไม่ต้องเล็งลำแสงไปที่เครื่องรับอย่างจริงจัง สำหรับในฐานะที่เป็นเครื่องรับหรือเป็นเครื่องรับหลัก เราสามารถใช้ชั้นบรรยากาศของโลกเอง หรือใช้ขอบเขตระหว่างชั้นและสื่อแทนก็ได้ เราสามารถชี้กล้องโทรทรรศน์ไปที่จุดแสงที่เกิดขึ้นและอ่านข้อมูลจากจุดนั้นได้ แน่นอนว่าสิ่งนี้จะเพิ่มปริมาณการรบกวนอย่างมากและลดความเร็วในการถ่ายโอนข้อมูล และมันจะทำให้เป็นไปไม่ได้เลยในเวลากลางวันด้วยเหตุผลที่ชัดเจน - ดวงอาทิตย์! แต่เราสามารถลดต้นทุนของดาวเทียมได้มากเพียงใดด้วยการประหยัดระบบนำทาง! โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับดาวเทียมในวงโคจรที่ไม่อยู่กับที่ เช่นเดียวกับยานอวกาศสำหรับการวิจัยในห้วงอวกาศ นอกจากนี้ เมื่อพิจารณาว่าเลเซอร์ แม้จะมีคุณภาพต่ำ ในย่านความถี่ไม่แคบเหมือนเลเซอร์ของจีน ก็สามารถกรองออกจากการรบกวนได้อย่างสมจริงโดยใช้ฟิลเตอร์แสงหรือเครื่องตรวจจับแสงความถี่แคบ

ความเกี่ยวข้องไม่น้อยไปกว่าการใช้การสื่อสารด้วยเลเซอร์ไม่ใช่สำหรับอวกาศ แต่สำหรับการสื่อสารทางไกลภาคพื้นดินในลักษณะที่คล้ายกับการสื่อสารในชั้นบรรยากาศ นี่หมายถึงการส่งข้อมูลด้วยเลเซอร์โดยใช้การกระเจิงของบรรยากาศที่ส่วนต่อประสานของชั้นบรรยากาศจากจุดหนึ่งบนพื้นผิวโลกไปยังอีกจุดหนึ่ง ระยะของการสื่อสารดังกล่าวสามารถเข้าถึงได้หลายร้อยหลายพันกิโลเมตร และมากยิ่งขึ้นเมื่อใช้หลักการรีเลย์

Tags: การสื่อสารด้วยเลเซอร์, อวกาศ