Şu anda lazer teknolojisi iletişim, konum ve radyo kontrol sistemlerinin iyileştirilmesi için yeni fırsatlar sunuyor. Bu yetenekler, düşük güçlü vericilerle geniş bir frekans bandı üzerinden alıcıda yüksek bir sinyal-gürültü oranına ve iletim ve alım sırasında çok geniş frekans bantlarını kullanma yeteneğine olanak tanıyan iletim optik antenlerinin muazzam kazancıyla ilişkilidir. optik sinyaller.

Lazer bilgi iletim sistemleri radyo sistemlerine göre aşağıdaki avantajlara sahiptir.

Nispeten düşük verici gücü ve antenin küçük boyutları ile bilgiyi çok yüksek bir hızda iletme yeteneği. Günümüzde lazer iletişim hatları 102 Gbit/s ve üzeri hızlarda bilgi iletimi sağlayabilmektedir. Kanalların zaman çoğullaması ile, çok kanallı bir iletişim hattında, günümüzde kullanılan radyo frekansı spektrumunun tüm bant genişliğini aşan, 100 GHz'den daha yüksek bir darbe tekrarlama hızı elde etmek mümkündür.

Bilgi aktarımının gizliliği ve organize girişimden korunma (antenlerin verici ve alıcılarının yay saniyesi birimlerine ulaşan çok dar radyasyon modelleri nedeniyle).

Bununla birlikte, dezavantajları da vardır; bunların başlıcaları: operasyonun hava koşullarına bağımlılığı ve ışık kılavuzlarının (kuvars, cam elyafı) kullanılması ihtiyacı.

Atmosferin bulunmaması nedeniyle uydudan uyduya uzay iletişim sistemlerinde lazer iletişim sistemleri için gerçek umutlar açılıyor. Bu tür sistemlerde, alçak yörüngeli uzay aracından gelen geniş bant ve dar bant bilgileri, lazer iletişim hatları aracılığıyla sabit uydulara ve onlardan da yer istasyonlarına iletilecek. Lazer iletişim hatlarına sahip bir uydu tekrarlayıcı aracılığıyla Dünya'dan Dünya'ya uydu iletişim sistemleri önemli olacaktır.

Hesaplamalar, böyle bir iletişim kanalında Mars bölgesinden 1 Mbit/s'nin üzerinde bilgi aktarım hızının gerçekleştirilebileceğini gösteriyor. Karşılaştırma yapmak gerekirse, Mars bölgesindeki uzay araçlarıyla iletişim için mevcut telemetri radyo bağlantılarında bilgi aktarım hızının 10 bit/s'yi aşmadığını söyleyebiliriz.

Uzay haberleşmesi için sistem seçimi konusunu tartışmadan önce, kullanılan sistemlerin avantaj ve dezavantajlarını değerlendirelim:

doğrudan tespit ile (Şekil 8, a);

bir heterodin alıcı ile (Şekil 8, b).

Pirinç. 8

Her iki sistemin de gürültü bağışıklığının yaklaşık olarak aynı olduğunu ve aynı frekans ve aynı seviyede lazer teknolojisi gelişimi için ilk sistemin aşağıdaki gibi açık avantajlara sahip olduğunu unutmayın:

Daha basit bir alıcı cihaza sahiptir;

Alıcıda frekansa göre sinyal arama ihtiyacını ortadan kaldıran Doppler frekans kaymasına karşı duyarsız (ikinci sistemde olduğu gibi);

Sinyal dalga cephesi bozulmasına (türbülanslı atmosferlerde meydana gelen) karşı duyarsız olduğundan, basit, geniş açıklıklı yer antenleri mümkündür. Bir heterodin alıcıda, atmosferik türbülans, alıcı antenin boyutunu sınırlar ve onu arttırmak için (anten alanı), çıkış sinyallerini birleştirmek için bir cihazla birlikte birçok antenden oluşan bir anten dizisinin kullanılması gerekir;

Yüksek optik kalite gerektirmeyen bir alıcı antene sahiptir, bu da daha hafif ve daha ucuz yerleşik antenlerin uygulanmasını mümkün kılar;

Antenlerin iletilmesi ve alınması için daha verimli karşılıklı rehberlik yöntemleri uygulamanıza olanak tanır (ikinci sistemdeki tek aşamalı raster taramayla karşılaştırıldığında).

Heterodin alıcılı sistemlerin tek avantajı, alıcıda daha etkili arka plan bastırmadır (birincisine kıyasla).

Hadi analiz edelim Lazerlerin frekans uygunluğu uzay iletişimi için.

Uzun iletişim aralığı nedeniyle ortalama gücü birkaç watt'a kadar olan vericilere ihtiyaç vardır. Kabul edilebilir verimliliğe sahip bu tür lazerler üç ana aralıkta mevcuttur:

10 µm - CO2 gaz lazeri = 10,6 µm, P = 1 W = %10'da tek modlu modda, t bağımlı = 10 bin saatlik sürekli çalışma (yerleşik ekipman için uygundur ve yüksek frekans kararlılığı nedeniyle heterodin alıcılı bir sistemde oldukça çalışabilir);

1 µm - niyodim (J-Al/Nd) = 1,06 µm, = %1,5 %2, P max = n0,1 W tarafından etkinleştirilen itriyum-alüminyum garnet (YAG) üzerinde katı hal lazeri (böyle bir lazer sabit bir yüzeyde başarıyla çalışabilir) Pompalama LED dizileri veya güneş pompalama cihazları tarafından gerçekleştirildiğinden, ikinci durumda, güneş enerjisi toplayıcı, pompalama enerjisini bir optik filtre aracılığıyla lazer çubuğuna odaklar ve çalışma sağlayan potasyum-rubidyum pompalama lambalarıyla uyarılmasını sağlar. = %10'da 5 bin saate kadar süre. Sonuç = 10 LED'in ömrü daha uzundur, ancak güçleri düşüktür ve bu nedenle yalnızca 0,1 W'a kadar düşük güçlü vericiler için uygundurlar);

0,5 µm - frekans ikiye katlama modunda = 0,53 µm (parlak yeşil renk) çalışan ve bire yakın dönüştürücü verimliliğine sahip gelecek vaat eden bir Nd:YAG lazer burada umut vericidir.

Darbeli metal buharlı gaz lazerleri, düşük hızlı lazer iletişim hatları için umut vericidir. Darbeli modda, bir bakır buharlı lazer, bir watt ortalama güçle = 0,5106 ve 0,5782 μm ve = = %5'e (Q-anahtarlama modunda) sahiptir.

Bu üç aralıktaki ekipmanı alma yetenekleri aşağıdaki gibidir:

10,6 mikron - 77.100 K'ye soğutulduğunda yüksek kuantum verimliliğine (%40-50) sahip fotodedektörler vardır, ancak o zamandan beri fotodedektörlerin dahili amplifikasyonu yoktur ve doğrudan tespit sistemleri için uygun değildir;

1,06 µm - doğrudan algılamalı sistemler için PMT'ler veya çığ fotodiyotları kullanılabilir. Ancak fotoçoğaltıcının bu dalga boyundaki kuantum verimliliği yalnızca 0,008'dir, dolayısıyla bu aralık birinciden önemli ölçüde daha düşüktür;

0,53 µm, doğrudan algılama modunda daha kabul edilebilir bir aralık olarak ortaya çıkıyor çünkü fotomultipliatörlerin verimliliğindeki artış nedeniyle performansı önemli ölçüde daha yüksektir.

Yani iki uzay iletişim sistemi vardır:

0,53 µm dalga boyunda doğrudan sinyal algılama ile;

10,6 mikron IR aralığında bir heterodin alıcı ile.

Ayrıca = 10,6 μm olan sistem şunları içerir:

Daha düşük kuantum gürültü seviyesi (kuantum gürültüsünün spektral yoğunluğu hf değeriyle orantılı olduğundan, = 10,6 µm'de = 0,53 µm'den 20 kat daha azdır);

Lazer vericinin verimliliği = 10,6 µm aralığı için = 0,53 µm aralığından daha yüksektir.

Sistemin ilk iki özelliği, görünür menzil sistemine kıyasla daha geniş verici modellerinin kullanılmasına olanak tanır ve bu da yönlendirme sistemini basitleştirir.

Buradaki dezavantajlar heterodin yöntemininkilerle aynıdır.

Daha yüksek bir kuantum gürültü seviyesine ve daha düşük verici verimliliğine sahip olan görünür menzilli bir sistem = 0,53 µm, verici anten modellerini önemli ölçüde azaltabilir. Dolayısıyla, eğer verici antenlerin açıklıkları aynıysa (=0,53 ve 10,6 µm'de), o zaman = 0,53 µm'deki verici anten, = 10,6 µm'dekinden 400 kat daha fazla bir kazanca sahip olacaktır; bu, bahsedilen dezavantajları bir marjla telafi eder. üstünde. Verici antenlerin daha dar ışınları, verici ve alıcı antenlerin karşılıklı yönlendirilme sistemini karmaşıklaştırır, ancak etkili çok aşamalı arama yöntemlerinin kullanılması, iletişim kurma süresini önemli ölçüde azaltabilir. Ayrıca, bir heterodin alıcıda, bir sinyal ararken yalnızca basit tarama taraması mümkündür ve aynı anda bir sinyali frekansa göre arama ihtiyacı nedeniyle arama süresi önemli ölçüde artar.

Görünür menzilli antenin önemli bir avantajı, uydu çoklu erişim iletişim sistemi oluşturabilme yeteneğidir. Bu durumda, RRS uydusuna birkaç (iletişim hattının sayısına göre) basit doğrudan algılama alıcıları yerleştirilir. 10,6 µm aralığındaki sistemler için, hacimli fotomikser soğutma cihazlarına sahip heterodin alıcıların karmaşıklığı nedeniyle bu neredeyse imkansızdır.

Dolayısıyla mevcut teknik seviyede, doğrudan algılamalı (= 0,53 µm) sistemlerin önemli avantajları vardır:

atmosfer üzerinden uzun mesafeli uzay iletişimi için "SC-Earth";

uydu çoklu erişim sistemi için.

Bir uydu iletişim sistemi için, bir uydu tekrarlayıcının alıcı (veya verici) ışını programa göre bir aboneden diğerine "atıldığında", = 0,53 ve 10,6 μm'de yüksek verime sahip bir iletişim sistemi bilgi aktarımında karşılaştırılabilir özelliklere sahiptir. Saniyede birkaç yüz megabite kadar hızlar. = 10,6 μm'ye sahip bir sistemde daha yüksek bilgi aktarım hızlarının (10 Gbit/s'den fazla) uygulanması zordur; görünür aralıkta ise bu hızlara, kanalların zaman çoğullaması yoluyla kolayca ulaşılabilir.

Üç senkronize uydu için bir iletişim sisteminin uygulanmasına bir örnek (Şekil 9):

verici dalga boyu = 0,53 µm (doğrudan tespit);

modülasyon bir elektro-optik modülatör tarafından gerçekleştirilir ve modülasyon sinyali, merkezi frekansı m = 3 GHz ve min = 2,5 10 9 ila maksimum = 3,5 10 9 Hz (yani = 10 9 Hz) arasında bir yan banda sahip bir mikrodalga alt taşıyıcısıdır. ;

Pirinç. 9

Elektro-optik modülatör (kristal), bir mikrodalga dielektrik sabiti = 550'de bir elektro-optik katsayı r4.10-11 ile enine modda çalışır. Maksimum modülasyon derinliği - Г m = /3;

Yönlendirici ve alıcı merceklerin ölçüsü 10 cm'dir;

PMT'yi takip eden amplifikatör çıkışındaki sinyal-gürültü oranı 10'dur

Tasarım spesifikasyonunun gerekliliklerini karşılamak için uydunun beslenmesi gereken DC kaynağının toplam gücünü belirleyelim (önce iletilen radyasyonun optik güç seviyesini, ardından işlem için gereken modülasyon gücünü belirleyeceğiz).

Çözüm: Senkron uydunun yörünge periyodu 24 saattir. Dünyadan uyduya olan mesafe, merkezkaç ve yerçekimi kuvvetlerinin eşitliği ile belirlenir.

mV 2 /RES ES = mg(R Toprak) 2 /(RES) 2,

burada V uydunun hızıdır; kütlesi m; g - Dünya yüzeyindeki yerçekimi ivmesi; R ES - Dünyanın merkezinden uyduya olan mesafe; R Dünya - Dünyanın yarıçapı.

Senkron yörünge dönüş sıklığını (24 saat) belirlemenizi sağlar

V/R ES = 2/(246060), bu durumda R ES = 42.222 km.

Uydular arasındaki mesafe R = 73 12 km ve 120 O'dur. Eğer PT gücüne sahip bir optik sinyal T katı açısında iletilirse ve alınan açıklık R katı açısı sağlıyorsa, alınan güç

PR = P T (R / T).

İletilen optik ışın (Şekil 35), ifadeyle minimum ışın yarıçapı 0 ile ilişkili olan bir ışın sapma açısıyla kırılır.

grup = / 0 .

Karşılık gelen katı açı T = (ışın)2'dir.

0'ı verici merceğin yarıçapına dt eşit alırsak, o zaman

Alıcının katı açısı

R = d 2 R / R 2 ,

R, verici ile alıcı arasındaki mesafedir.

(42), (44), (45)'ten elimizde

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

Kuantum sınırlama modunda çalışan bir fotoçoğaltıcının çıkışındaki sinyal-gürültü oranını yazalım (yani, ana gürültü kaynağı sinyalin kendisinin atış gürültüsü olduğunda):

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

burada PR optik güçtür, G mevcut kazançtır, i d karanlık akımdır. = 0,53 µm, = 0,2 - güç dönüşüm verimliliği, = 10 9 Hz s/w = 10 3'te Р R 2·10 -6 elde ederiz. Bu durumda R = 7,5·10 4 m'de (46)'ya göre gereken güç Р t 3 W olacaktır.

Lazer veri iletim sistemleri, görüş alanı dahilinde bulunan nesneler arasında tek yönlü ve çift yönlü iletişimi organize etmek için tasarlanmıştır.
Serbest Uzay Optiği - atmosferik optik iletişimi (AOLC) ve kablosuz optik iletişim kanalını (BOX) içeren FSO teknolojisi, elektromanyetik spektrumun kısa dalga kısmındaki bilgilerin kablosuz olarak iletilmesine yönelik bir yöntemdir. Radyasyonu modüle ederek (kızılötesi veya görünür) atmosferden (veya dış uzaydan) dijital bir sinyalin iletilmesi ve ardından optik bir fotodetektör tarafından algılanması ilkesine dayanır.
Kablosuz optik iletişimin mevcut durumu, örneğin uydular arasındaki iletişim için atmosferde 100 ila 1500-2000 m ve uzayda 100.000 km'ye kadar mesafelerde güvenilir iletişim kanalları oluşturulmasını mümkün kılmaktadır. Optik fibere alternatif bir çözüm olarak atmosferik optik veri iletim hatları (AODL), hızlı bir şekilde kablosuz optik iletişim kanalı oluşturmanıza olanak tanır.

1. Atmosferik optik iletişim bağlantısı

Telekomünikasyon pazarının hızlı gelişimi, yüksek hızlı veri iletim hatlarına ihtiyaç duymaktadır. Ancak optik fiberin döşenmesi önemli bir yatırım gerektirir ve prensipte her zaman mümkün değildir.
Bu durumda doğal bir alternatif, mikrodalga kablosuz iletişim hatlarıdır, ancak frekans izinlerinin hızlı bir şekilde alınması sorunu, özellikle büyük şehirlerde kullanım olanaklarını keskin bir şekilde sınırlamaktadır.
Kablosuz iletişimin başka bir yöntemi, noktadan noktaya topoloji veya noktadan çok noktaya erişim modunu kullanan optik iletişim hatlarıdır (lazer veya optik iletişim). Optik iletişim, optik aralıktaki elektromanyetik dalgalar kullanılarak bilgilerin iletilmesiyle gerçekleştirilir. Optik iletişime bir örnek, geçmişte kullanılan mesajların şenlik ateşleri veya semafor alfabesi kullanılarak iletilmesidir. 20. yüzyılın 60'lı yıllarında lazerler yaratıldı ve geniş bantlı optik iletişim sistemlerinin kurulması mümkün hale geldi. Moskova'daki ilk atmosferik iletişim hattı (ALC) 60'ların sonlarında ortaya çıktı: Lenin Tepeleri'ndeki Moskova Devlet Üniversitesi binası ile Zubovskaya Meydanı arasında 5 km'den uzun bir telefon hattı kuruldu. İletilen sinyalin kalitesi standartlara tamamen uygundur. Aynı yıllarda Leningrad, Gorki, Tiflis ve Erivan'da ALS deneyleri yapıldı. Genel olarak testler başarılıydı, ancak o zamanlar uzmanlar kötü hava koşullarının lazer iletişimini güvenilmez hale getirdiğine inanıyordu ve bunun ümit verici olmadığı düşünülüyordu.
O yıllarda kullanılan sürekli (analog) modülasyonlu sinyallerin kullanımı, atmosferin etkisiyle optik sinyalin anormal şekilde zayıflamasına neden oluyordu.
ALS'nin dünyanın birçok ülkesinde modern yaygın kullanımı, 1998 yılında, 100 mW veya daha fazla güce sahip ucuz yarı iletken lazerlerin yaratıldığı ve dijital sinyal işlemenin kullanımının anormal sinyal zayıflamasını önlemeyi ve bir paketi yeniden iletmeyi mümkün kıldığı zaman başladı. Bir hata tespit edildiğinde bilgi.
Aynı zamanda bilgi teknolojisinin hızla gelişmeye başlamasıyla birlikte lazer iletişim ihtiyacı da ortaya çıktı. İnternet, IP telefon, çok sayıda kanallı kablolu televizyon, bilgisayar ağları vb. gibi telekomünikasyon hizmetlerinin sağlanmasına ihtiyaç duyan abonelerin sayısı keskin bir şekilde artıyor. Sonuç olarak, "son mil" sorunu ortaya çıktı. (geniş bantlı bir iletişim kanalının son kullanıcıya bağlanması). Yeni kablo ağlarının döşenmesi büyük sermaye yatırımları gerektirir ve bazı durumlarda, özellikle yoğun kentsel alanlarda, çok zor, hatta imkansızdır.
Son bölümdeki problemin en uygun çözümü kablosuz iletim hatlarının kullanılmasıdır.
Kablosuz iletişim hatlarının avantajları açıktır: uygun maliyetlidirler (kablo döşemek ve arazi kiralamak için hendek kazmaya gerek yoktur); düşük işletme maliyetleri; yüksek verim ve dijital iletişim kalitesi; hızlı dağıtım ve ağ yapılandırmasının değiştirilmesi; engellerin kolayca aşılması - demiryolları, nehirler, dağlar vb.
Radyo aralığındaki kablosuz iletişimler, frekans aralığının sıkışıklığı ve yetersizliği, yetersiz gizlilik, kasıtlı girişim ve bitişik kanallardan kaynaklanan girişimler de dahil olmak üzere girişime duyarlılık ve artan güç tüketimi nedeniyle sınırlıdır. Buna ek olarak, radyo iletişimleri, Rusya Federasyonu Devlet İletişim Denetleme Kurumu tarafından frekansların atanması, kanal için kira ve radyo ekipmanının Devlet Radyo Frekansları Komisyonu tarafından zorunlu sertifikasyonu ile uzun süreli onay ve kayıt gerektirir. Lazer araçlarının kullanılması bu zor sorunu ortadan kaldırır. Bunun nedeni, ilk olarak, lazer iletişim sistemlerinden gelen radyasyon frekansının, koordinasyonun gerekli olduğu aralığın (Rusya'da) ötesine geçmesi ve ikinci olarak, bunların bilgi alışverişi aracı olarak tespit edilmesi ve tanımlanması için pratik olanakların bulunmamasıdır. .
Lazer sistemlerinin temel özellikleri:
Kanalın yetkisiz erişime karşı neredeyse mutlak güvenliği ve sonuç olarak, tüm sinyal enerjisinin ark dakikalarının kesirlerinden (lazer alanı iletişim sistemlerinde) onlarca açıya kadar açılarda yoğunlaştırılması olasılığı nedeniyle yüksek düzeyde gürültü bağışıklığı ve gürültü bağışıklığı derece (tamamen erişilebilir iç mekan iletişim sistemleri);
Kanalların yüksek bilgi kapasitesi (onlarca Gbit/s'ye kadar)
bilgi aktarımında herhangi bir gecikme yoktur (ping<1ms) как у радиолиний
belirgin maskeleme işaretlerinin yokluğu (esas olarak ikincil elektromanyetik radyasyon) ve yalnızca iletilen bilgilerin değil, aynı zamanda bilgi alışverişi gerçeğinin de gizlenmesini mümkün kılan ek kamuflaj olasılığı.
Ek olarak, birçok uzman, çeşitli amaçlar için lazer sistemlerindeki ortalama radyasyon gücü yoğunluğunun Güneş'in yarattığı ışınlamadan yaklaşık 3-6 kat daha az olması ve prensiplerinin basitliği nedeniyle bu sistemlerin biyolojik güvenliğine dikkat çekmektedir. inşaat ve işletme ve benzer bir amaç için bilgi aktarmanın geleneksel araçlarına kıyasla nispeten düşük maliyet.
Tasarım:
Lazer iletişim hattı, görüş hattı içerisinde karşılıklı olarak kurulmuş iki özdeş istasyondan oluşur (Şekil 1).

Pirinç. 1. ALS tasarımı

Tüm ALS istasyonlarının yapısı hemen hemen aynıdır: arayüz modülü, modülatör, lazer, verici optik sistemi, alıcı optik sistemi, demodülatör ve alıcı arayüz modülü. Verici, darbeli yarı iletken lazer diyotuna (bazen normal bir LED) dayalı bir yayıcıdır. Çoğu durumda alıcı, yüksek hızlı pin fotodiyoduna veya çığ fotodiyoduna dayanır.
Kullanıcı ekipmanından iletilen veri akışı, arayüz modülüne ve ardından yayıcı modülatöre gider. Sinyal daha sonra yüksek verimli bir enjeksiyon lazeri tarafından kızılötesi optik radyasyona dönüştürülür, optiklerle dar bir ışına yönlendirilir ve atmosfer yoluyla alıcıya iletilir. Ters noktada, alınan optik radyasyon, bir alıcı mercek tarafından, tespit edildiği son derece hassas, yüksek hızlı bir fotodetektörün (çığ veya pin fotodiyotları) bölgesine odaklanır. Daha fazla güçlendirme ve işleme sonrasında sinyal, alıcı arayüzüne ve oradan da kullanıcı ekipmanına gönderilir. Benzer şekilde çift yönlü modda sayaç veri akışı eş zamanlı ve bağımsız olarak gerçekleşir.
Lazer ışını atmosferdeki iletişim noktaları arasında iletildiği için dağılımı büyük ölçüde hava koşullarına, duman, toz ve diğer hava kirleticilerin varlığına bağlıdır. Ancak bu sorunlara rağmen, atmosferik lazer iletişiminin kilometrelerce mesafelerde oldukça güvenilir olduğu kanıtlandı ve özellikle “son mil” sorununun çözümü açısından umut verici.
Atmosferin kablosuz kızılötesi iletişimin kalitesi üzerindeki etkisini ele alalım. Lazer radyasyonunun atmosferde yayılmasına, ışığın ortamla doğrusal ve doğrusal olmayan etkileşimi gibi bir dizi olay eşlik eder. Tamamen niteliksel özelliklere dayanarak, bu fenomenler üç ana gruba ayrılabilir:
1. soğurma (bir foton ışınının atmosferik moleküllerle doğrudan etkileşimi);
2. Aerosollerle saçılma (toz, yağmur, kar, sis);
3. atmosferik türbülansa bağlı radyasyon dalgalanmaları.

Atmosfer yoluyla lazer ışınıyla iletişim artık bir gerçek haline geldi. 5 km'ye kadar mesafelerde büyük miktarda bilginin yüksek güvenilirlikle iletilmesini sağlar ve birçok zor sorunu çözer. Bu nedenle son zamanlarda bu tür iletişime olan ilgi arttı.

¹Dalgalanmalar (Latince fluctuatio - dalgalanmadan), fiziksel niceliklerin ortalama değerlerinden rastgele sapmaları.
²İnternet kaynağı: http://laseritc.ru/?id=93

2. Kablosuz optik iletişim kanalı

Kablosuz optik iletişim kanalı (BOX), verileri atmosfer yoluyla ileten bir cihazdır. Ethernet standardında bir veri iletim kanalı oluşturmak için tasarlanmıştır. BOXING, iletişim kanalının her iki tarafına monte edilmiş iki özdeş alıcı-vericiden (optik borular) oluşur. Her ünite bir alıcı-verici modülü, bir vizör, bir arayüz kablosu (5 m uzunluğunda), bir yönlendirme sistemi, bir braket, bir güç kaynağı ve bir erişim ünitesinden oluşur.
Alıcı-verici modülü, IR aralığında oldukça yönlü optik radyasyon vericisi (kızılötesi yarı iletken LED'den oluşur) ve oldukça hassas bir LED olan bir alıcı içerir. LED'ler 0,87 mikron dalga boyunda çalışır. BOX sistemlerinin yerli üreticilerinin çeşitli örnekleri ve özellikleri Tablo 1'de açıklanmıştır.
Tablo 1. Optik iletişim kanalları oluşturmaya yönelik cihazlar

Şekil 2, BOX-10M'yi açıkça göstermektedir.

Pirinç. 2. KUTU-10M

Çalışma prensibi:
Optik bir kanal kullanarak veri aktarım sürecini ele alalım (Şekil 3). Ethernet bağlantı noktasından gelen elektrik sinyali, arayüz kablosu üzerinden vericiye gider; burada LED, onu ışın ayırıcıdan geçen ve mercek tarafından dar bir ışına odaklanan IR radyasyonuna dönüştürür. Atmosferi geçtikten sonra radyasyonun bir kısmı başka bir alıcı-vericinin merceğine çarpar, odaklanır ve bir ışın ayırıcı tarafından alıcıya gönderilir. Alıcı, IR radyasyonunu bir arayüz kablosu aracılığıyla Ethernet portuna gönderilen bir elektrik sinyaline dönüştürür. Güç kaynağı vericiye, alıcıya, görüntüleme ünitesine ve lens buğu önleyici/buz önleme sistemine güç sağlar.

Pirinç. 3. BOX ailesi cihazının genel çalışma prensibi.

İletim güvenilirliği öncelikle doğru yönlendirme ve enerji rezervleri ile sağlanır. Doğru nişan alma ile sistemin enerji rezervi BOX-10ML ve BOX-10M modelleri için dört kat olmalıdır (yani objektif merceklerin 4/5'ini kapsayarak iyi havalarda %100 güvenilir bir kanala sahip oluruz). BOX-10MPD modeli 16 kat enerji rezervine sahiptir. Bu durumda kanalın yıl boyunca kullanılabilirliği %99,7-99,9 olacaktır. Sistemin enerji rezervi ne kadar yüksek olursa, ideal olarak %99,99'a ulaşan kanalın güvenilirliği de o kadar yüksek olur.
Ayrıca güvenilir sistem çalışması, Ethernet ağlarında kullanılan CSMA/CD ortam erişim yönteminden kaynaklanmaktadır. Herhangi bir çarpışma - kötüleşen hava koşulları veya kısa süreli bir engelin ortaya çıkması, paketin fiziksel düzeyde yeniden iletilmesine yol açar, ancak çarpışma duyulmasa bile (bu, örneğin BOX'ta mümkündür) 10ML ve BOX-10M modelleri, alımdan iletime geçiş süresinin elbette 4 μs'ye eşit olması ve paketin kaybolması nedeniyle, teslimat garantisiyle çalışan üst düzey protokoller bu olayı izleyecektir. ve istek tekrarlanacaktır.
Atmosfer üzerinden yapılan bir bağlantı hiçbir zaman %100 bağlantı garantisi vermez, dolayısıyla örneğin kötü hava koşullarında (yoğun kar yağışı, çok yoğun sis, şiddetli yağmur vb.) kanalın çalışmaması mümkündür. Ancak bu durumda iletişimin kesilmesi geçici olacak ve koşullar düzeldikten sonra bağlantı kendiliğinden yeniden kurulacaktır. Hava koşulları nedeniyle iletişim kaybı olasılığını azaltmak için, ışık akısının enerjisini ve bunun sonucunda bir bütün olarak sistemin güvenilirliğini artıran daha geniş çalışma mesafesine sahip modellerin kurulması gerekir.
Sistemin güvenilir ve istikrarlı çalışması için bir diğer koşul, vericinin geometrik aydınlatma noktasının merkezinin alıcı merceğinin merkezi ile çakışmasıdır. Desteğin mekanik ve mevsimsel titreşimlerinin yanı sıra rüzgar yükleri de sistemi ışık noktası alanından uzaklaştırabilir ve bunun sonucunda bağlantı kaybolur. Sistemlerin tüm tasarımı ve vericiden gelen aydınlatma noktasının boyutu, yukarıdaki nedenlerden dolayı iletişim kaybı olasılığını en aza indirecek şekilde koordine edilmiştir. İşaretleme sırasında aşağıdaki geometrik problem çözülür: Kaba işaretleme sırasında elde edilen noktadan, sistemin yayıcının ışık akısından aydınlatma noktasının geometrik merkezine taşınması ve son olarak işaretleme sisteminin bu konumda sabitlenmesi gerekir. Standart bir yönlendirme sistemi kullanılarak bu sorun 35 yinelemede çözülür.
Kurulum:
Alıcı-vericiler çatı veya duvar yüzeylerine monte edilebilir. BOX, eğim açısını yatay ve dikey olarak ayarlamanıza olanak tanıyan metal bir destek üzerine monte edilmiştir (Şek. 4). Alıcı-verici özel bir erişim ünitesi aracılığıyla bağlanır; genellikle bağlantı kabloları olarak bükümlü çift kategori 5 (UTP) kullanılır. Optik kanal tarafında, erişim ünitesi alıcı-vericiye, özel konektörlerle donatılmış normal bükümlü çift kablo kullanan bir arayüz kablosuyla bağlanır. Öte yandan erişim ünitesi bir bilgisayara veya ağ cihazına (yönlendirici veya anahtar) bağlanır.
Erişim ünitesi ve alıcı-verici güç kaynağı her zaman iç mekanda yan yana kurulur. Duvara monte edilebilirler veya LAN ekipmanı için kullanılan aynı raflara yerleştirilebilirler.
Güvenilir çalışma için aşağıdaki öneriler dikkate alınmalıdır:
binalar görüş alanı içinde olmalıdır (ışın tüm yol boyunca opak engellerle karşılaşmamalıdır);
cihazın yerden mümkün olduğu kadar yükseğe ve ulaşılması zor bir yere yerleştirilmesi daha iyidir;
sistemi kurarken, alıcı-vericileri doğu-batı yönünde yönlendirmekten kaçınmalısınız (bu özel gereklilik oldukça basit bir şekilde açıklanmaktadır: gün doğumu veya gün batımındaki güneş ışınları, radyasyonu birkaç dakika boyunca engelleyebilir ve iletim duracaktır);
Titreşim borunun kaymasına ve bağlantının kopmasına neden olabileceğinden montaj noktasının yakınında motor, kompresör vb. bulunmamalıdır.

Pirinç. 4. Rehberlik sistemi şeması

Bağlantı türleri:
Şekil 5 olası BOX bağlantı türlerini göstermektedir.

Pirinç. 5. BOX bağlantı türleri

Çeşitli kaynaklarda, kızılötesi dalga boyu aralığında kablosuz veri iletimi için çok sayıda ekipmanın adı vardır. Yurtdışında, bu sistem sınıfına genellikle FSO - Serbest Uzay Optiği adı verilir; Sovyet sonrası alanda, kablosuz optik iletişim sistemleri için bir dizi tanım vardır. Temel olarak, İletişim sistemi (CCS) sertifikasında yansıtıldığı gibi BOX - kablosuz optik iletişim kanalı kısaltmasını almalısınız.

Alexander Lobinsky

SR'nin son sayısında haberlerin “tartışma ve yorumlarla” sunulmasına yönelik yeni bir yöntem denedik ve okuyucularımızın bu girişimi beğendiği görülüyor. Bu kez, ünlü haber portalı ZDNet'te lazer iletişim sistemleriyle ilgili yayınlanan materyal yeniden mercek altına alınıyor. Belaruslu Belana firmasından bir uzman da bu konuyla ilgili düşüncelerini sizlerle paylaşıyor.

ZDNet'te yayın:

Lazerler bant genişliği sorununu çözüyor

Taşıyıcılar ve ekipman üreticileri aylardır işletmeler için "açık alandaki lazerler" veya "optik kablosuz iletişim" olarak adlandırılan ve yakın zamana kadar teorik tartışma, araştırma ve pilot projelerin konusu olarak kalan yüksek hızlı veri teknolojisini test ediyor.
Terabeam ve FSONA Communications, yakın gelecekte bu teknolojiye dayalı ilk ticari ürün ve hizmetleri sunmayı planlıyor. Bağımsız telekom endüstrisi analisti Jeff Kagan, "Yaygın kullanıma hazır olduğu zaten açık" diyor. "Bunu pazara sunmanın ve nasıl sonuçlanacağını görmenin zamanı geldi. Sorunsuz olmayacağı açık, ancak işe yararsa büyük bir başarıya güvenebiliriz."

Görünmez optik menzile sahip lazerler insan gözüne zararsızdır ve ofis penceresinden geçen bir ışın aracılığıyla internete ve kurumsal ağlara yüksek hızlı erişim sağlanmasını mümkün kılar.
Teknoloji, mevcut kablosuz ağlardan daha hızlı performans sağlıyor ve kabloların sokaklara döşenmesini gerektiren fiber optik iletişimden daha ucuz. Lazerler telekomünikasyon sektörünün karşılaştığı önemli bir sorunu çözme potansiyeline sahiptir.

Ülke çapında büyük ağlar halihazırda mevcut olsa da, şehir içi ağların inşası ve modernizasyonu henüz yeni başlıyor. Bu nedenle işletmeler, İnternet erişimi veya uzak bir ofisle iletişim sağlanması için genellikle aylarca beklemek zorunda kalıyor. Ancak lazer teknolojisinin başarısı hiçbir şekilde garanti edilmez. Birincisi, lazer ışını yoğun sisten etkilenir, bu da yayılmayı engelleyebilir ve iletişim güvenilirliğini azaltabilir. Ayrıca analistler, lazer iletişiminin, sabit hatlı radyo ve doğrudan fiber optik bağlantılara kıyasla pazar şüpheciliği ve sınırlı uygulamalar gibi zorluklarla karşı karşıya kalacağını söylüyor.

tehlikeli rakip

Yine de lazer teknolojisiyle çalışan şirketlerin yöneticileri, lazer teknolojisinin alternatif veri aktarım araçlarıyla rekabet etmeye hazır olduğuna inanıyor. Lazer şirketini yönetmek için AT&T Wireless'taki yüksek maaşlı işinden ayrılan Terabeam CEO'su Dan Hesse, "Halka açılma zamanının geldiğini düşünüyoruz" diyor. Terabeam, Seattle'da 1 Gbps'ye kadar veri hızları sunuyor ve önümüzdeki ay büyük bir pazarlama kampanyası başlatmaya hazırlanıyor. Terabeam, dijital reklam ajansı Avenue A ve Simpson Investment olmak üzere iki yerel müşteriye hizmet veriyor ve üçüncüsü de önümüzdeki günlerde katılacak. Yıl sonuna kadar ABD'nin beş şehrinde daha hizmet satışına başlanması planlanıyor. “Diğer teknolojiler uzun izinler ve kablolama gerektiriyor.

Genellikle kalın kablolar aracılığıyla iletilen optik sinyali doğrudan pencereden gönderebiliriz. Teknolojimizi fiber optiğin bir uzantısı olarak görüyoruz" diyor Hesse.
Şirketin stratejisi, hem servis sağlayıcı hem de lazer ekipmanı üreticisi olarak faaliyet göstermeyi planlaması açısından farklı. AT&T, hem taşıyıcı hem de telefon ekipmanı üreticisi olarak faaliyet gösterdiği ilk yıllarında aynı stratejiyi izledi. Tera-beam, Lucent Technologies ile ortak donanım geliştirmek için bir anlaşma imzaladı. Lucent, yöneticilerinin birkaç yıl içinde kendi şirketi olmayı hayal ettiği bir donanım ortak girişimi olan Terabeam Labs'ın %30 hissesine sahip. FSONA önümüzdeki hafta telekom operatörlerine yönelik ilk lazer ürünlerini duyurmayı planlıyor.
Nisan ayında şirket, 2 km'ye kadar mesafelerde 155 Mbps hızında veri iletebilen SONAbeam 155-2 lazer sistemini, iletim ve alma ekipmanı için 20.000 $ fiyatla satmaya başlayacak. FSONA baş mühendisi Stephen Mecherle, "İlk kitlesel pazara yönelik optik kablosuz iletişim ürününü piyasaya süreceğiz" diyor. “Bu teknoloji için bir mihenk taşı olmalı.”
FSONA geçtiğimiz günlerde Vancouver'da yaklaşık 27 bin metrekare alana sahip yeni bir bina açarak üretim kapasitesini üç katına çıkardı. M.
Daha da genişlemeyi planlayan şirket, potansiyel yurt dışı ortaklarıyla ön görüşmelerde bulundu. Bu yıl, 155 Mbit/s lazer sisteminin daha kısa mesafelerde çalışan daha ucuz bir versiyonunun yanı sıra 622 Mbit/s işlem hacmine sahip bir sistemi piyasaya sürmeyi planlıyor.

Pek çok analist teknolojinin yararlarını övüyor ancak güvenilirliğinden emin değil. FSONA, çalışma süresi oranının %99 olduğunu tahmin ediyor; bu, telekomünikasyon endüstrisi standartlarına göre yeterince iyi değil. Ancak şirket, güvenilirliği %99,9'a çıkarmak için ek yedekleme sistemleri sunmayı planlıyor.
Terabeam yöneticileri, ağlarının %99,9 oranında kesintisiz çalışma süresi sağlayabileceğine inanıyor; bu da yılda yaklaşık bir günlük kesinti anlamına geliyor.
Lazer teknolojisinin yetenekleri ve güvenilirliği Lucent'in ilgisini çekmeye yetiyordu. Avenue A da Terabeam'in şu ana kadarki hizmetinden, özellikle de telefon şirketi hizmetlerine ve WorldCom ve Sprint gibi diğer ağ hizmetlerine bağlanmak için bekleme süreleriyle karşılaştırıldığında şirketin hizmeti ne kadar hızlı aldığından memnun kaldı. Avenue A CIO'su Jamie Marra, "Kanallar için sonsuza kadar beklemeniz gerekiyor" diyor. - “90 günlük süreyi duyduğunuzda artık bu servis sağlayıcılarla iletişime geçmek istemeyeceksiniz.” Avenue A bunun yerine Terabeam'e döndü. Marra, "'Ne önerebilirsin?' diye sormamızın üzerinden ekipmanın kurulumuna kadar geçen süre yalnızca üç haftaydı" diyor. - "Hızlı bir şekilde ve telefon şirketlerinin fiyatlarına eşdeğer bir fiyata hizmet aldık."
Terabeam ve FSONA telekomünikasyon pazarındaki arayışlarında yalnız değiller. Diğer lazer iletişim hizmet sağlayıcıları arasında Nortel Networks ile anlaşmalar imzalayan AirFiber, Optical Access (bu şirketin çözümleri CP'nin önceki sayısında - editörün notunda ayrıntılı olarak tartışılmıştı) ve LightPointe Communications yer alıyor.

Bu şirketlerin tümü, sabit hatlı radyo ve gigabit Ethernet servis sağlayıcıları için ciddi bir tehdit oluşturabilir. Lazer ışınını doğrudan bir pencereden geçirme yeteneği sayesinde, hizmet sağlayıcılar pahalı radyo frekansı lisansları satın almaktan ve mülk sahipleriyle çatı erişim hakları konusunda pazarlık yapmaktan kurtulabilirler. Araştırma firması The Precursor Group'un direktör yardımcısı Pat Brogan, "Bu seviyedeki rekabet özgürlüğü Teligent, Winstar ve diğer sabit hatlı radyo servis sağlayıcılarını pekâlâ sinirlendirebilir" diyor.
Bu görüş diğer analistler tarafından da paylaşılıyor. Onlara göre lazer ağ teknolojisi, bu ilk uygulamaların güvenilirliği kanıtlanırsa ve müşterilerin ilgisini çekerse popüler hale gelebilir. Kagan, "Bu teknoloji söz verildiği gibi çalışırsa başarılı olabilir" diyor. "Yüksek veri aktarım hızları, kısa kurulum süreleri ve izinlerle uğraşmaya gerek olmaması nedeniyle bu oldukça mümkün."
Corey Grice, ZDNet

Makalenin tartışılması: bir Velana uzmanının görüşü

“Lazer ışını kullanarak bilgi aktarma fikri kesinlikle yeni değil. 80'lerin sonlarında, henüz bir okul çocuğuyken, ben de BSUIR'de (o zaman MRTI) iletim için bir lazer ışınının kullanıldığı deneysel bir kurulum gördüm. Veri iletimi için benzer sistemlerin (t.n. "atmosferik lazer") kullanılmasına yönelik girişimler, veri iletim ağları var olduğundan beri devam etmektedir. Hatta bazıları ticari uygulamaların yayınlanmasıyla sonuçlanan çok sayıda deneyin sonuçları vardır. ürünlerin çok tartışmalı olduğu ortaya çıktı.
Bazıları “atmosferik” teknolojinin çok umut verici olduğunu ancak iyileştirilmesi gerektiğini savunuyor, diğerleri ise bunun zaman ve para kaybı olduğunu söylüyor. İşte şüpheci tavrın tipik bir örneği: “Evet... Çok güzel. Kanal düştü.
Muhtemel nedenler: rüzgar yaprakları sürüklüyor, bahçede duman var (bir KRAZ pencerenin altına girdi), yağmur, kar, temizlikçi kadın uzun süredir pencereyi yıkamadı, pencerenin dışında bir intihar bombacısı uçuyor kirişin üzerinden geçti :), sokağa poster asıldı, kuşlar uçuyor. Mükemmel, güvenilir bağlantı, eklenecek bir şey yok. Lütfen benim için kabloyu döşeyin.

Kaldı ki “görünmez optik lazerlerin insan gözüne zararsız olduğu” da bir saçmalıktır. Göz konilerinin belirli bir frekansın altındaki radyasyona tepki vermemesi, göz dokularının radyasyonu absorbe etmediği anlamına gelmez.
Aksine, görünmez radyasyon tehlikelidir çünkü kişi bir şeylerin ters gittiğini hissetmeden önce bir süre geçer. Kolayca gözlerinizi kaybedebilirsiniz. Ayarlara gelince, 100 metre (10.000 cm) mesafede, 10/10.000 = 0,001 rad'lık bir açısal bozulma, ışının 10 cm saptırılması için yeterlidir. Böyle bir istikrarın nasıl sağlanacağını tam olarak hayal edemiyorum.
Prensip olarak sunulan görüş, tartışılan makalede sunulan iyimser görüş gibi mantıktan yoksun değildir.
Yine de anlamaya çalışalım. Kablosuz optik sistemlerin henüz kitlesel kabul görmemiş olması (pahalı fiber optik hatların döşenmesine gerek olmaması onları ekonomik açıdan çok çekici kılmaktadır) bir takım nedenlerle açıklanmaktadır. Onları analiz etmeye çalışalım.

1. Söz konusu teknoloji yalnızca uzun mesafelerde veri iletirken etkilidir. Kısa mesafelerde (onlarca metre), yönsüz kızılötesi teknolojisi çok etkili bir şekilde kullanılır. Lazer sistemi hem maliyet hem de esneklik açısından kendisinden çok daha düşüktür. Lazer teknolojisi, uzun mesafelerde veri aktarım ortamıyla (ne yazık ki özellikle kentsel ortamlarda her zaman şeffaf olmayan atmosfer) ilgili zorluklarla karşılaşıyor. Bu sorunun üstesinden gelmek lazer gücünü arttırmaktır.
Birkaç yıl önce bu çözüm, çok fazla enerji tüketen, çok paraya mal olan ve Star Wars'taki turbolazer silahlarına benzeyen cihazların yaratılmasına yol açtı. Bugün, yeni tip kompakt, güçlü ve ucuz lazer yayıcıların icat edilmesiyle bu sorun büyük ölçüde çözülmüştür.

2. Işın, kuşlar, alçaktan uçan uçaklar, yapraklar, damlalar vb. gibi her türlü hareketli nesne tarafından kesilebilir. Ağ teknolojilerinin şafağında, ışının kısa süreli bir kesintisi bile veri iletim kanalında bir kesintiye neden oldu ve bu da lazer iletişiminin "son derece dengesiz" unvanıyla ödüllendirilmesine katkıda bulundu. Şafakta, ama bugün değil.
O zamandan beri, kablosuz iletişim için tasarlanmış ve kısa süreli bir kesintiden sonra kanalı otomatik olarak geri yükleyebilen bağlantı katmanı protokollerinin tamamı geliştirildi. Veri akışlarının sürekliliği ise üst düzey protokoller (örneğin TCP/IP) ile sağlanmaktadır.
Böylece lazer iletişiminin istikrarsızlığı hakkındaki efsane bugün çürütülebilir.

3. Lazer iletişim sisteminin kurulumu zordur. Aslında, birkaç milimetrelik (veya hatta bir milimetrenin kesirleri) bir ışın çapıyla, ışık noktasının birkaç santimetre genliğe sahip titreşimleri, alıcıya yöneltme işleminin tamamını ciddi şekilde karmaşık hale getirebilir. Bu, günümüzde atmosferik lazer iletişimindeki en ciddi teknik sorunlardan biridir. Doğru, son zamanlarda dar spektral aralıklarda çalışan oldukça hassas optik sensörlerin geliştirilmesi hakkında raporlar ortaya çıkmaya başladı; bu, birkaç on santimetre karelik bir alana sahip, gün ışığı aydınlatmasına duyarsız ve dolayısıyla nispeten ucuz paneller oluşturmayı mümkün kılıyor ve bu nedenle istikrarlı ışın alımına izin verir.

Atmosferik lazer iletişim teknolojisinin yakın zamanda evde kullanılabilecek kadar ucuz olacağından şüpheliyim (ve herkes görüş hattının sağlanabildiği yüksek binalarda yaşamıyor).
Ancak bu teknoloji, kurumsal veri ağlarında sabit radyo iletişimine layık bir rakip haline gelebilir. Yaklaşık olarak aynı ekipman maliyetiyle, lazer teknolojisi, radyo frekansı kanallarını izole etmek, ağır ve hacimli ekipmanların yüksek irtifa kurulumunda çalışma yapmak için acı verici (ve çok pahalı) prosedürler gerektirmeyecek ve daha önce de belirtildiği gibi daha az maliyetli olacaktır. başkalarının sağlığına zararlıdır.

300-350 milyon avroya mal olacak Zelenograd fabrikası Angstrem-T'nin bir sonraki hedefi 65 nanometre. Vedomosti'nin bu hafta tesisin yönetim kurulu başkanı Leonid Reiman'a atıfta bulunarak, şirketin üretim teknolojilerinin modernizasyonu için Vnesheconombank'a (VEB) imtiyazlı bir kredi başvurusunda bulunduğunu bildirdi. Şimdi Angstrem-T, 90nm topolojiye sahip mikro devreler için bir üretim hattını başlatmaya hazırlanıyor. Daha önce satın alınan VEB kredisinin ödemeleri ise 2017 yılı ortasında başlayacak.

Pekin Wall Street'i çökertti

Önemli Amerikan endeksleri yeni yılın ilk günlerini rekor düşüşle kutladı; milyarder George Soros, dünyanın 2008 krizinin tekrarıyla karşı karşıya olduğu konusunda uyardı.

Fiyatı 60 dolar olan ilk Rus tüketici işlemcisi Baykal-T1 seri üretime geçiyor

Baykal Elektronik şirketi, 2016 yılı başında yaklaşık 60 dolar maliyetli Rus Baykal-T1 işlemcisini endüstriyel üretime sokmayı vaat ediyor. Piyasa katılımcıları, hükümetin bu talebi yaratması durumunda cihazlara talep olacağını söylüyor.

MTS ve Ericsson, Rusya'da 5G'yi ortaklaşa geliştirip uygulayacak

Mobile TeleSystems PJSC ve Ericsson, Rusya'da 5G teknolojisinin geliştirilmesi ve uygulanmasına yönelik işbirliği anlaşmaları imzaladı. MTS, 2018 Dünya Kupası da dahil olmak üzere pilot projelerde İsveçli tedarikçinin gelişmelerini test etmeyi planlıyor. Gelecek yılın başında operatör, beşinci nesil mobil iletişim için teknik gereksinimlerin oluşturulması konusunda Telekom ve Kitle İletişim Bakanlığı ile diyaloga başlayacak.

Sergey Chemezov: Rostec halihazırda dünyanın en büyük on mühendislik şirketinden biri

Rostec başkanı Sergei Chemezov, RBC ile yaptığı röportajda acil soruları yanıtladı: Platon sistemi, AVTOVAZ'ın sorunları ve beklentileri, Devlet Şirketinin ilaç sektöründeki çıkarları hakkında, yaptırımlar bağlamında uluslararası işbirliği hakkında konuştu baskı, ithal ikamesi, yeniden yapılanma, kalkınma stratejisi ve zor zamanlarda yeni fırsatlar.

Rostec "kendini koruyor" ve Samsung ve General Electric'in şöhretine tecavüz ediyor

Rostec Denetleme Kurulu “2025'e Kadar Kalkınma Stratejisini” onayladı. Ana hedefler yüksek teknolojili sivil ürünlerin payını artırmak ve temel finansal göstergelerde General Electric ve Samsung'u yakalamaktır.

Uzay lazer iletişimi konulu varyasyonlar

• Kozmonotik *

Ticari astronotikteki güncel konulardan biri, sadece bu değil, lazer iletişimi konusudur. Faydaları biliniyor, testleri yapılmış ve başarılı ya da çok başarılı olmuştur. Artılarını ve eksilerini bilmeyen varsa, kısaca özetleyeceğim.

Lazer iletişimi, radyo iletişimiyle karşılaştırıldığında çok daha uzak mesafelere veri iletilmesini mümkün kılar; yüksek enerji konsantrasyonu ve çok daha yüksek taşıyıcı frekansı nedeniyle (büyüklük sırasına göre) iletim hızı da daha yüksektir. Enerji verimliliği, düşük ağırlık ve kompaktlık da birkaç kat veya kat kat daha iyidir. Maliyetin yanı sıra, prensip olarak, yaklaşık 1 W veya daha yüksek güce sahip sıradan bir Çin lazer işaretçisi, aşağıda kanıtlamayı düşündüğüm uzayda lazer iletişimi için pekala uygun olabilir.

Eksilerden, öncelikle alıcı ve verici modüllerin radyo iletişimine göre çok daha doğru bir şekilde yönlendirilme ihtiyacından bahsedebiliriz. Bulut ve tozla ilgili iyi bilinen atmosferik problemler var. Aslında tüm bu sorunlara kafa kafaya yaklaşırsanız kolayca çözülebilir.

Öncelikle alıcı modülün nasıl çalıştığına bakalım. Lazer radyasyonunu yakalayan ve onu elektrik sinyallerine dönüştüren, daha sonra bilinen yöntemler kullanılarak güçlendirilen ve yararlı bilgilere dönüştürülen özel (her zaman olmasa da) bir teleskoptur. İletişim artık her yerde olduğu gibi doğal olarak dijital ve dolayısıyla tam çift yönlü olmalıdır. Fakat her iki yönde de lazer mi olmalı? Kesinlikle gerekli değil! Bunun neden böyle olduğu bizim için açık hale gelecektir; yalnızca lazer iletişimi için alıcı ve verici cihazların nasıl farklılaştığını ve yörüngesel uzay aracı (veya derin uzay uzay aracı) ve yerdeki iletişim cihazlarının ağırlık ve boyut parametrelerine yönelik gereksinimlerin nasıl olduğunu düşünmemiz gerekir. temelli kompleksler farklıdır.

Daha önce de belirtildiği gibi, alıcı kompleks bir teleskoptur. Mercekler ve/veya reflektörler ile bunları takmak ve teleskopu yönlendirmek için bir sistem. Bu da ağır ve hantal bir tasarım anlamına geliyor ki bu da bir uzay aracı için kesinlikle kabul edilemez. Çünkü bir uzay aracı için herhangi bir cihazın mümkün olduğunca hafif ve kompakt olması gerekir. Bu, bir LI vericisi için oldukça tipik bir durumdur; muhtemelen herkes zaten dolma kalem boyutunda ve ağırlığında modern PP lazerleri görmüştür. Gerçek, oyuncak olmayan bir lazerin güç kaynağının daha ağır olacağı doğrudur, ancak radyo dijital iletişim sistemleri için, çok daha düşük enerji verimliliği nedeniyle daha da ağır olacaktır.

Bütün bunlardan ne sonuç çıkıyor? Bu, lazer kullanarak her iki yönde veri iletmeye kesinlikle gerek olmadığı anlamına gelir; daha önce olduğu gibi, verileri yalnızca optik kanalda uydudan ve radyo kanalında uyduya (SC) iletmek yeterlidir. Elbette bu, alım için yine de yönlü bir parabolik anten kullanmanız gerekeceği anlamına gelir ki bu, uzay aracının ağırlığı için iyi değildir. Ancak, alıcının kendisi gibi alım anteninin de iletim anteninden birkaç kat daha az ağırlığa sahip olacağı dikkate alınmalıdır. Çünkü yer tabanlı bir vericinin gücünü bir uzay aracınınkinden kat kat daha güçlü hale getirebiliriz, bu da büyük bir antene ihtiyacımız olmadığı anlamına gelir. Bazı durumlarda yönlü bir antene hiç ihtiyaç duyulmayacaktır.

O. uzay aracının ağırlığında ve enerji tüketiminde neredeyse birkaç kat azalma sağladık. Bu, mikro uyduların iletişim, uzay araştırmaları ve diğer ihtiyaçlar için evrensel olarak kullanılması olasılığına giden doğrudan bir yoldur, bu da alan maliyetinde keskin bir azalma anlamına gelir. Ama hepsi bu değil.

Öncelikle, bir lazer ışınını uydudan yerdeki bir alıcıya yönlendirme problemini çözmenin bir yolunu düşünelim. İlk bakışta sorun ciddidir ve bazı durumlarda tamamen çözülemez (eğer uydu sabit bir istasyonda değilse). Ancak soru şu: Işını alıcıya doğrultmak gerekli mi?

Bilinen bir sorun var: Lazer ışınının atmosferden geçerken sapması ve zayıflaması. Sorun özellikle ışın farklı yoğunluktaki katmanlardan geçtiğinde daha da kötüleşir. Medya arasındaki arayüzden geçerken, bir ışık huzmesi dahil. ve lazer ışını özellikle güçlü kırılmalara, saçılmalara ve zayıflamalara maruz kalır. Bu durumda, medya arasında böyle bir arayüzden geçerken tam olarak ortaya çıkan bir tür ışık noktası gözlemleyebiliriz. Dünya atmosferinde bu tür birkaç sınır vardır - yaklaşık 2 km yükseklikte (aktif hava atmosferik katmanı), yaklaşık 10 km yükseklikte ve yaklaşık 80-100 km yükseklikte, yani. zaten uzay sınırında . Katmanların yükseklikleri yaz aylarında orta enlemler için verilmiştir. Diğer enlemler ve diğer mevsimler için, ortamlar arasındaki arayüzlerin yükseklikleri ve sayısı açıklananlardan büyük ölçüde farklı olabilir.

O. Daha önce herhangi bir kayıp olmadan (belki hafif bir odaklanma dışında) milyonlarca kilometre boyunca sakin bir şekilde yol almış olan bir lazer ışını, Dünya atmosferine girdiğinde, bazı talihsiz onlarca kilometre içinde gücünün aslan payını kaybeder. Ancak görünüşte kötü olan bu gerçeği pekâlâ lehimize çevirebiliriz. Çünkü bu gerçek, ışının alıcıya ciddi bir şekilde yöneltilmesine gerek kalmadan bunu yapmamızı sağlar. Böyle bir alıcı, daha doğrusu birincil alıcı olarak, Dünya'nın atmosferini, daha doğrusu katmanlar ve ortamlar arasındaki sınırları kullanabiliriz. Teleskobu basitçe ortaya çıkan ışık noktasına doğrultabilir ve oradan bilgi okuyabiliriz. Elbette bu, parazit miktarını önemli ölçüde artıracak ve veri aktarım hızını azaltacaktır. Ve gündüzleri bariz nedenlerden dolayı tamamen imkansız hale getirecek - güneş! Ancak rehberlik sisteminden tasarruf ederek bir uydunun maliyetini ne kadar azaltabiliriz! Bu özellikle sabit olmayan yörüngelerdeki uydular ve derin uzay araştırmaları için kullanılan uzay araçları için geçerlidir. Ek olarak, Çin lazerleri gibi düşük kaliteli, dar olmayan bir frekans bandına sahip olsalar bile lazerlerin, ışık filtreleri veya dar frekanslı fotodetektörler kullanılarak parazitten oldukça gerçekçi bir şekilde filtrelenebileceği göz önüne alındığında.

Lazer iletişiminin uzay için değil, troposferik iletişime benzer bir şekilde karasal uzun mesafeli iletişim için kullanılması daha az alakalı olamaz. Bu, verilerin, atmosferik katmanların arayüzlerinde atmosferik saçılmayı da kullanarak, Dünya yüzeyindeki bir noktadan diğerine lazerle iletilmesini ifade eder. Bu tür iletişimin menzili yüzlerce ve binlerce kilometreye ve hatta aktarma prensibi kullanıldığında daha da fazlasına ulaşabilir.

Etiketler: lazer iletişimi, uzay