Сымсыз технология

                                           Мазмұны

 

Кіріспe	2
1    Сымсыз оптикалық технология	3
2    Лазерлік байланыс жүйесі	5
3    Оптикалық талшық	7
Қорытынды	9
Қолданылған әдбиеттер тізімі	10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Кіріспе

 

Сымсыз технология -  ақпараттар технологияның негізі. Оның негізгі қызметі бір немесе бірнеше нүктелер арасындағы қашықтыққа сымсыз ақпарат тасымалдау болып табылады. Ақпараттарды тасымалдау үшін инфроқызыл сәулендіру, радиотолқындар және оптикалық немесе лазерлік сәулелендіру қолданылады. Ең көп қолданылатыны радиотолқындар, ал олардың бірнеше зоналары бар.

Жылжымалы байланыс жүйесі – телекоммуникацияның қарқынды дамып келе жатқан салаларының бірі. Келесі онжылдықтың ішінде барлық байланыстың жартысынан көбі толығымен сымсыз болады деп күтілуде. Қазіргі кезде жылжымалы байланыс жүйесі бай қолданушыларға арналған қымбат құрылғы разрядынан нарықтың басым бөліктерінің біріне айналды. Интернет және оның құрылымдық бөліктерінің жылдам дамуы мобильді жүйелердің болашағы үшін қолайлы жағдай жасады. Бұл жүйелердің теориясы мен практикасы академиялық мекемелердегі дәрістік курстардың тақырыбына айналып, күннен күнге телекоммуникация саласында жұмыс істейтін мамандардын қызығушылығын тудыруда.

Атмосфералы оптикалық байланыс сымдары (Free Space Optics) – бұл телекоммуникацияда баяғыдан бері келе жатқан термин. ҒSО  жолдарында ақпарат талшықты- оптикалық  байланыс жолдарындағы сияқты модульді жарық толқындар көмегімен таралады. Бірақ жарық тербелістерді тарату ортасы болып оптикалыө талшық есептелмейді, тура көрінетін айиақтағы ашық атмосфера  болып табылады. Бұл жерде ҒSО  жолдары радиорелелік байланыс жолдарына  ұқсайды, себебі СВЧ диапазонының электромагниттік толқындары да ашық атмосферада таралады.

Кабельді немесе талшықты-оптикалық  құрылғыжелілік трафикті лазерлік қабылдағышқа жеткізеді, содан соң қабылданған  сигнал лазерлі оптикалық таратқыш арқылы модуляцияланады және таратқыштағы жіңішке жарық сәулесіне фокустеледі, ал ол линзалар жүйесін пайдаланады. Қабылдайтын жағындағы оптикалық  бөлік фотодиодты қоздырады, ал фотодиод модуляцияланған сигналды регенерациялайды. Сигнал демодуляцияланады және коммуникациялық  хаттамаға түрленеді.

Инфрақызыл құрылғылардың  ерекшелігі – олардың құрылу лездігі: қондырылуына кететін орташа уақыт 4 сағаттан аспайды. Кабельдік инфраструктураның  болмауы бір жүйені аса көп  пайдалануға және орнын ауыстыруға мүмкіндік береді.

 

 

 

 

 

 

1 Сымсыз оптикалық технология

 

Байланыс жолы (Линия связи) — электр сигналының берушіге жеткізілуін қамтамасыз ететін техникалық құрылғылар мен табиғи орта жиынтығы. Байланыс жолы электрлік, дыбыстық (акустикалық) жөне оптикалық болуы мүмкін. Кең таралган электрлік байланыс жолының қатарына: сымдық (өуе немесе кабель), радио(радиорелейлік, жерсеріктік және т.б.), оптикалық (кабельдік) жолдар жатады. Әуе байланыс жолы изоляторлар арқылы ағаш немесе темір-бетон бағаналарға ілініп тартылған изоляцияланбаған металл немесе биметалл сымдардан тұрады. Кабельдік байланыс жолы жер астына тікелей немесе канализация құбырлары арқылы төселіп көміледі, су асты аркылы тартылады, тіректерге де ілінеді, үй қабырғаларына бекітіліп те тартылады. Қ. : Радиорелейлік байланыс, Спутниктік байланыс, Ғарыштық байланыс. Осы жол негізінен 3 топқа бөлінеді: сымды,сымсыз және толқын тасығыш.

Сымсыз  оптикалық байланыс технологияларының негізгі міндеттері толқын ұзындығы инфрақызыл диапазонында жоғары жылдамдықпен үлкен көлемдегі  мәліметтер тарату үшін қажет. Дүние  жүзіне танымал операторлар және телекоммуникациялық желілер жұмысын  жасаушылар арасындағы ең танымалдары-Sprint, Nextol, Verizon (Bell Atlantic), Вымпелком, Motorola, Siemens болып табылады.Олар сымсыз оптикалық  технологияны өз қолдарына алған.

Жүйе интерфейсінің кіріс  сигналдары ашық  оптикалық арнада сигналды модуляциялау үшін қолданылады. Бұл тарату  технологиясы атмосфера  арқылы спектрдің инфрақызыл бөлігіндегі  модулденген сәулелену арқылы мәліметтер таратқышына негізделген. Таратқыш ретінде жартылай  өткізгіш сәулелену  диоды пайдаланылады. Қабылдағыш ретінде  жоғары сезімділікті фотодиод қолданылады.Сәулелену  фотодиодқа әсер етеді және нәтижесінде  бастапқы модулденген сигнал регенерацияланады. Сосын сигнал демодуляцияланады  және шығыс интерфейс сигналдарына түрленеді. Екі жақ қабатынан  линза жүйесі қолданылады, таратушы қабатында- коллимерленген сәуле алу  үшін, ал қабылдаушы қабатында –  қабылданған сәуленуді фотодиодқа фокустау үшін қолданылады. Дуплексті  тарату үшін де дәл осындай кері арна пайдаланылады.

Атмосфералы оптикалық байланыс сымдары (Free Space Optics) – бұл телекоммуникацияда баяғыдан бері келе жатқан термин. ҒSО  жолдарында ақпарат талшықты- оптикалық  байланыс жолдарындағы сияқты модульді жарық толқындар көмегімен таралады. Бірақ жарық тербелістерді тарату ортасы болып оптикалыө талшық есептелмейді, тура көрінетін айиақтағы ашық атмосфера  болып табылады. Бұл жерде ҒSО  жолдары радиорелелік байланыс жолдарына  ұқсайды, себебі СВЧ диапазонының электромагниттік толқындары да ашық атмосферада таралады.

ҒSО сымдарының (жолдарының) маңызды ерекшелігі – радиорелелік байланыс жолдарына қарағанда жүйе құру мен эксплуатациялау кезінде  жиілікке рұқсат алу керек емес. Басқаша сөзбен айтқанда, радиожиілік  алудын қымбат және ұзақ мерзімді процесі шектеледі. Бұдан басқа, мәнді шығындар есептелу үшін, электромагниттік сәулелену дәрежелерін өлшеу үшін және радиорелелік станциялар құру рұқсатын алу үшін қажет.

ҒSО жүйелерінде инфрақызыл лазерлері қолданылады, олар 200 ТГц  диапазонда жарықты генерациялайды және ол 1 мкм ретіндегі толқын ұзындығына сәйкес келеді.

Сатылуда бар қондырғылар  екі толқын ұзындығының – 850 немесе 1550 нм біреуінде жұмыс істейді. 850 нм толқын ұзындығында сәулеленетін лазерлер 1550 нм толқындарға қарағанда  арзанырақ және сондықтан да ол 100м-лік  аралықтағы байланысқа арналған. Бірақ  егер сөз сәулелену көзі үшін қуатты, алыс аралықты және қауіпсіздігі туралы болса, онда бірінші кезекте алыс толқынды лазерлер болады. 1550нм толқын ұзындығындағы инфрақызыл сәулелену  көздің ағында жұтылады және қарашығына жетпейді. Норма ретінде 850 нм-лік лазерге қарағанда 2 ретке үлкен қуат жұмсалады. Бұл арна ұзындығын қолайлы байланыс сақтаукезінде 5 есе үлкейтеді,ал жақын арақашықтыққа қолдану кезінде – мәліметтер тарату жылдамдығын мәнді өсіру болып табылады.

ҒSО желісінің архитектурасы  кәсіпорын керектігі мен қосымшалар пайдалану тәуелділігі әсерінен әртүрлі топологиялық конфигурациялары болады. Олардың негізгілері болып  «нүкте-нүкте», «нүкте-көпнүкте» және торлық (mesh) құрылымы саналады. Үш топологиялық комбинация жүргізіледі.

«Нүкте-нүкте» байланысы  жоғары өткізгіштік қасиеті бар.Ол белгіленген арнаны қамтамасыз етеді  де, бірақ бұл нұсқа қиын масштабталады.

«Нүкте-көпнүкте» арзан  топологиясы мен  аз өткізгіштік  қасиетімен танытады. Масштабталудың жоғары дәрежесін алу үшін сақиналық  және торлық (mesh) топологияларына немесе ең болмағанда жұлдыз тәріздес топологиясына  көңіл аудару қажет. Олар түйіндерді оңай қосуға және желілерді реконфигурациялауға  мүмкіндік береді.

Қазіргі кезде ақпаратпен сымсыз алмасу үшін радио (радиорелелік сымдар және радиомодемдер) өте кең  қолданылады. Бірақ бізге бөгеуіл  қиыншылығын кездестірмеген бірде  бір қолданушыны кездестіру қиын. Арнайы рұқсат алу және қағаздық жұмыстар үлкен қалаларда радионы пайдалануға  кері әсерін тигізеді. Қазіргі кезде  шығып жатқан жаңа технологиялардың өзі бұл проблеманы шешпейді.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 Лазерлік байланыс жүйесі

 

Лазерлік байланыс жүйесі – ашық жүйе болып табылады және тасымалдау жүйесінің кез-келген хаттамасын қолдайды. Кабельді немесе талшықты-оптикалық құрылғыжелілік трафикті лазерлік қабылдағышқа жеткізеді, содан соң қабылданған сигнал лазерлі оптикалық таратқыш арқылы модуляцияланады және таратқыштағы жіңішке жарық сәулесіне фокустеледі, ал ол линзалар жүйесін пайдаланады. Қабылдайтын жағындағы оптикалық бөлік фотодиодты қоздырады, ал фотодиод модуляцияланған сигналды регенерациялайды. Сигнал демодуляцияланады және коммуникациялық хаттамаға түрленеді. Басқа сөзбен айтқанда, бұл жүйенің жұмыс жасау принципі талшықты-оптикалық кабельді модемдерге ұқсас болады. Оның айырмашылығы жарық сәулесінің басқа ортада таралуына байланысты.Дуплексті конфигурацияларға әр шетінде екі нүктелі байланыс түзулеріне қабылдағышта, таратқышта керек.

Қазіргі кездегі бар коммерциялық лазерлер сигналының шығыс қуаты  кемінде 100 мВт және басқару үшін арнайы техникалық лицензиялауды қажет  етпейді. Олар мәліметтерді 1,2 км қашықтыққа тасымалдаудың жоғары жылдамдығын  қолдайды, бірақ олардың өткізгіштік  қабілеті қашықтыққа байланысты болады. Өткізгіштік қабілеті неғұрлым жоғары болған сайын, соғұрлым қашықтық қысқа  болады. Мысалы: егер тасымалданатын мәліметтердің  өткізгіштік қабілеті 34-52 Мбит/с-та қашықтық 1200 м болса, ал 100-155 Мбит/с-та ол 1000 м болады. Сонымен бірге, лазердің қуаты көп болғанда, ол қаптайтын қашықтықта үлкен болады. Мысалы, Freespace немесе OmniBeam лазерлік таратқыштарының шығыс қуаты 20-дан 40 мВт-қа дейін, бұлар сигналды 1200 м қашықтыққа жеткізе алады. Егер әскери лазерлерді пайдаланатын болсақ (10 Вт), ақпаратты бірнеше км қашықтыққа таратуға болады. Бірақ лазердің қуаты үлкен болса, олардың жұмыс жасау (өмір сүру) уақыты аз болады. Сондықтан қазіргі уақытта коммерциялық лазерлер пайдаланылады, олардың шығыс қуаты 50 мВт. Ақпаратты 1200 м қашықтыққа таратқанда өткізгіштік қабілеті 155 Мбит/с-қа дейін көбейеді және Е1, Е3, ОС1, ОС3 және басқа стандарттарын қолдайды.

Лазерлік байланыс ақпараттың жоғары қорғағыштық деңгейін қамтамасыз етеді. Лазерлермен салыстырғанда  радиотаратқыштағы ақпаратты сырттан  алып қоюға және жазып алуға болады.

Инфрақызыл диапозонда функцияланатын жүйелердің алтернативті жұмыстарға қарағанда  бірқатар жетістіктері болады. Біріншіден, оптикалық аумаққа ауысу есебінен мұндай жүйелер радиодиапозон бөлігіне қол жеткізе алмайды, РЧ спектріне  бөгеу жасамайды және осындай  бөгеулерге сезімсіз. Олардың эксплутациясы  үшін радиожиілік ресурсына арнайы ұрықсат алу қажет емес. Екіншіден, инфрақызыл байланыс каналы тасымалданатын ағын спектр анализаторымен және радиожелі  бақылау құрылғыларымен сканерленбейді. Сонымен қатар, олар патенттелген алгоритмдер  арқылы кодталады. Үшіншіден, өздігінен  сымсыз оптикалық жүйелер тасымалданатын ақпарат жылдамдығын ешқандай шектеулер қоймайды. Қажетті факторлардың бірі қысқа уақыт ішінде.

Соңғы жылдарда инфрақызыл ақпаратты тасымалдау жүйелеріне провайдерлар, операторлар үлкен қызығушылық  көрсетеді. Олардың қолдануы корпаративті желілерде (Ethernet, Fast Ethernet, ATM, FDDI) және жердегі  байланыс опраторларының магестральды желілерінде (SDH,PDH), резервтік каналдарды жасау, «соңғы миля» қиыншылықтарын шешу үшін, мобильдік байланыс желілеріндегі  базалық станциялармен олардың  бақылаушыларының арасындағы байланысты қамтамасыз ету. Негізгі кабельдік  инфраструктураны модернизациялау  кезінде уақытша желілерді құрастыру  үшін, бейнебақылау жүйелерінен ақпаратты  тасымалдау және телеметрияда пайдаланады.

Барлық оптикалық жүйелердің негізгі қасиеттері – лазер сәулесінің жоғары энергоқаруланғандығы (орташа қуаты – 300мВт. Инфрақызыл – шашырау  деңгейі 7Вт/м2) және лазердің жұмыс  жасау уақыты 130 мың сағат немесе 15 жыл). Әрбір құрылғының пайдаланатын қуаты 20Вт.

Инфрақызыл құрылғылардың  ерекшелігі – олардың құрылу лездігі: қондырылуына кететін орташа уақыт 4 сағаттан аспайды. Кабельдік инфраструктураның  болмауы бір жүйені аса көп  пайдалануға және орнын ауыстыруға мүмкіндік береді. Осы құрылғылардың  жөндеуге қолайлылығы жетістік болып  табылады. Оның жасалынуы сондай, тасымалдаушыны ауыстырғанда қабылдауышты модернизациялау  қажет емес.

Атмосфералық құбылыстардың  әсері максималды байланыс арнасының  ұзындығын шектейді, ал түзу көрсетілу  талаптары қосымша шектеулерге  қабылдаптаратушы құрылғылар және олардың  бағыттарын құру биіктігіне қосады.

Ауа райы құбылыстары тарату сенімділігіне қатысты болғандықтан, белгілі ауданда әр эксплуатация жүйесінің алдында оны тестілеу қажет. Тек қана жауын-шашын типі ғана емес, оныі арнаға үзіліссіз арнаға әсер ету уақыты да қажет. Сондықтан  да жаңбыр немесе қарға қарағанда  тұман ИҚ-арнаға үлкен дәрежеде әсер етеді.

Атмосфералық құбылыстарға бағыныштылық арнаның қосу мүмкіншілігі беру ұзақтығына кері пропорционалды болуына әкеледі. Осылайша, 40 км ұзақтықта  орта есеппен жылына 40-50 пайыз құрайды. Бәрақ жазда бұл көрсеткіш  жоғарырақ болады. Және керісінше, қабылдағыш және таратқыш 50м қашықтыққа жақындауы 99,9 пайызға дейін қамтамасыз етеді. Практикада сымсыз арналар негізінде  түйіндерді қосу үшін ұйымдастырылады. 3км байланыс ұзақтығында ИҚ-арнаның  Е1 қосу мүмкіншілігі 99,9 пайыз құрайды, ал 1млн(1,6 км) үшін 99,7 пайызға тең. Қабылдағыш пен таратқышты далаға шығару міндетті емес, олар үй ішіне де қалдырылуы мүмкін. Шыны тосқауылдың бар болуы монтаждалатын  жүйенің техникалық сипаттамаларын есептеу стадиясында есепке алуға  болады. Және үлкен проблемалар тек  светофильтрлер немесе арнайы күнге  қарсы тұтылуы бар кезінде  пайда болады.

 

 

3 Оптикалық талшық

 

Оптикалық талшық (Оптическое волокно) — жарықтық сигналдарды  жеткізуге пайдаланылатын мөлдір материалдан  жасалған жіп. Егер жіп басқа типтегі  шынымен қоршалса, онда жарықтық сигналдар  аздаған өту арқылы үлкен арақашықтыққа  таралады. Радио толқындар сияқты жарық та ақпаратты жеткізуге  пайдаланылады. Ақпараттар үшін үлкен  жиіліктерде кең жолақтар бөлінеді, ол бір оптикалық талшық. Арқылы көп мәліметтер жіберуге мүмкіндік  береді. Оптикалық талшық лазерлермен  бірге пайдаланылады.