Влияние атмосферы на АОЛС

Рассмотрим влияние атмосферы на качество беспроводной инфракрасной связи.

Распространение лазерного излучения в атмосфере сопровождается целым рядом явлений линейного и нелинейного взаимодействия света со средой.

По качественным признакам указанные явления можно разделить на три основные группы:

.поглощение (непосредственное взаимодействием луча фотонов с молекулами атмосферы)

.рассеяние на аэрозолях (пыль, дождь, снег, туман)

. флуктуации излучения на турбулентностях атмосферы

ПОГЛОЩЕНИЕ

Поглощение светового потока видимого и инфракрасного диапазонов определяется, прежде всего, молекулярным поглощением, крайне неравномерным по частоте. Оно максимально на резонансных частотах молекул воздуха, воды, углекислого газа, озона и других компонент атмосферы.

Если лазерное излучение попадает в центр сильной линии спектра, то оно поглощается атмосферой на 100% даже на небольшом расстоянии. Поэтому для АЛС следует брать лазеры с излучением, находящимся на участках спектра атмосферы, занятых широкими окнами прозрачности (участками, где поглощение незначительно).

РАССЕЯНИЕ

Атмосфера представляет собой механическую смесь из газов, паров, капель жидкости и твердых частиц. В ней всегда в переменном количестве присутствуют пыль, дым, кристаллики льда. Поэтому атмосфера является аэрозолем, состав которого непрерывно изменяется из-за перемешивания. Говоря об аэрозольном рассеянии в общем, имеют в виду аэрозольное ослабление, обусловленное не только рассеянием, но и поглощением излучения частицами аэрозоля. Все типы атмосферных аэрозолей можно объединить в следующие основные классы: облака, туманы, дымки, морозь и осадки - дождь или снег

Ослабление излучения в диапазоне 0,85 мкм в зависимости от погодных условий.

ТУРБУЛЕНТНОСТЬ

На распространение лазерного луча сильное влияние оказывает также турбулентность атмосферы, то есть случайные пространственно-временные изменения показателя преломления, вызванные перемещением воздуха, флуктуациями его температуры и плотности. Турбулентность атмосферы приводит к искажениям волнового фронта и, следовательно, к колебаниям и уширению лазерного пучка и перераспределению энергии в его поперечном сечении. При этом иногда возникают замирания сигнала и связь становится неустойчивой.

В мире не существует аппаратуры FSO, которая может обеспечить в условиях России связь с надежностью выше 99,9 % на расстоянии 1 км. Всегда имеется ненулевая вероятность ухудшения погодных условий, когда связь прервется при любой дистанции.

В связи с этим при выборе аппаратуры атмосферной связи потребителям и производителям необходимо обязательно учитывать статистику погодных условий в конкретной местности, оценку допустимого уровня надежности связи и, соответственно, выбор длины трассы.

Считается, что в России для сетей Интернет допустима надежность связи FSO систем в 99,7 % из-за погодных условий. Реально это может приводить к потере связи 1-2 раза в осенне-весенний период не более чем на 1-2 часа в течение одних суток. В течение года это время суммарно составит не более, чем 24 часа. При этом самое неблагоприятное время приходится на 4-6 часов утра.

Технология FSO не стоит на месте. Производители учитывают ее ограниченные возможности и разрабатывают комбинированные решения. Технология Hybrid FSO/Radio (HFR) преодолевает ограничения из-за чувствительности технологии FSO к туманам и нестабильности работы радиооборудования в условиях сильного дождя на миллиметровых волнах, сочетая в себе функциональность и достоинства обеих технологий. Накладывая серьезные ограничения на работоспособность систем беспроводной связи в диапазоне 25-60 ГГц, сильный дождь практически не сказывается на функциональности оборудования FSO. И наоборот, туманы не препятствуют осуществлению связи на радиоволнах этой длины. Поскольку оба природных явления одновременно практически не встречаются, технологии взаимно дополняют друг друга, а гибридные системы HFR представляют собой надежное решение для последней мили. Такое решение, например, предлагает компания AirFiber.

Лучшие статьи по информатике

Разработка системы управления электроприводом нажимного устройства реверсивного четырехвалкового стана 5000 горячей прокатки
Целью проекта является разработка системы управления электроприводом нажимного устройства реверсивного четырехвалкового стана «5000» горячей прокатки. По ...

Цифровая обработка сигналов
сигнал преобразование фурье искажение Цифрова́я обрабо́тка сигна́лов (ЦОС, DSP - англ. digital signal processing) - преобразование сигналов, п ...

Проектирование канала сбора аналоговых данных микропроцессорной системы
Применяя микропроцессоры и микро-ЭВМ для контроля за сложными производственными процессами, можно обрабатывать в реальном масштабе времени сигналы, поступаю ...