2.3 Доступ в Интернет по сети кабельного телевидения

Полоса пропускания коаксиального телевизионного кабеля сотни МГц, этого вполне достаточно для предоставления услуг «последней мили», однако сети кабельного ТВ являются сетями коллективного пользования. Это значит, что к одному модему подключено несколько десятков абонентов. Чем больше клиентов одновременно посылают данные, тем меньше скорость передачи. На практике эта технология позволяет передавать данные со скоростями меньшими, чем технологии XDSL.

4. Оптический доступ

Оптический доступ может быть организован двумя способами.

• Наиболее распространённый способ требует применения оптического волокна (FDSL),

• Второй способ – это беспроводной оптический доступ (skyDSL) («sky» – небо)

Технология FDSL предполагает три варианта использования:

1. F TTC, fiber to the curb, волокно в монтажный шкаф – это широкополосный доступ, в котором уличный шкаф оснащается оптоэлектронным преобразователем, в свою очередь от этого шкафа меднык абонентские кабели доставляют трафик в дома к абонентам. При этом скорость трафика абоненту будет тем больше, чем ближе такой шкаф к дому.

2. FTTB, Fiber to The Building, волокно к зданию – это широкополосный доступ, для реализации которого оптический кабель от АТС прокладывается до шкафа в подъезде многоквартирного дома, от которого в квартиры к абонентам идут медные витые пары длиной до 100 метров, что обеспечивает доставку сообщений на скоростях до 100 Мбит/с;

Рисунок 2.3 – Варианты FTTx

3. FTTH, fiber to the home, волокно в квартиру – обеспечивает абонентам самые широкие возможности по полосе пропускания (до 1 Гбит/с), FTTH сегодня реализуется в технологии GPON.

Технология беспроводной оптической связи (skyDSL)

В атмосферных лазерных линиях связи (АЛС) передача информации осуществляется лазерным лучом. Преимущества беспроводных линий связи очевидны: это экономичность (так как не требуется рыть траншеи для укладки кабеля и арендовать землю); низкие эксплуатационные расходы; высокая пропускная способность и качество цифровой связи; быстрое развертывание и изменение конфигурации сети; легкое преодоление препятствий - железных дорог, рек, гор и т. д.

П о сравнению с АЛС радиосвязь в СВЧ-диапазоне ограничена перегруженностью и дефицитом частотного диапазона, недостаточной скрытностью, подверженностью помехам, в том числе и преднамеренным, и с соседних каналов, повышенным энергопотреблением. Кроме того, для СВЧ-связи необходимо длительное согласование и регистрация с назначением частот органами Госсвязьнадзора РФ, арендная плата за канал, обязательная сертификация радиооборудования Государственной комиссией по радиочастотам.

В отличие от СВЧ оптический диапазон совершенно свободен, и его использование не требует согласования частотного канала. Он позволяет обеспечить высокую скорость передачи информации, ее защиту от несанкционированного доступа, помехоустойчивость, низкое энергопотребление.

Для успешного применения АЛС и передачи информации лазерным лучом необходимо учитывать зависимость пропускания оптического излучения от состояния воздушной среды. Распространение лазерного излучения в атмосфере сопровождается целым рядом явлений взаимодействия света со средой. Указанные явления можно разделить на три основные группы: поглощение и рассеяние молекулами газов воздуха, ослабление на аэрозолях (пыль, дождь, снег, туман) и флуктуации излучения на турбулентностях атмосферы. 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. Все типы атмосферных аэрозолей можно объединить в следующие основные классы: облака, туманы, дымки, морозь и осадки - дождь или снег. В таблице 2.1 приведено ослабление излучения в диапазоне 0,85 мкм в зависимости от погодных условий

Из таблицы 2.1 видно, что главными ограничителями дальности АЛС являются густой снег и густой туман, для которых аэрозольное ослабление максимально.

Погодные условия	Затухание, дБ/км
Ясная погода	0 - 3
Слабый дождь	3 - 6
Сильный дождь	6 - 17
Снег	6 - 26
Легкий туман	20 - 30
Густой туман	50 - 100

Таблица 2.1.

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. Поэтому световые волны, распространяющиеся в атмосфере, испытывают не только поглощение, но и флуктуации передаваемой мощности. Турбулентность атмосферы приводит к уширению лазерного пучка и перераспределению энергии в его поперечном сечении. При этом иногда возникают замирания сигнала (термин заимствован из радиосвязи) и связь становится неустойчивой. Замирание наиболее сильно проявляется в ясную солнечную погоду, особенно в летние жаркие месяцы, в часы восхода и захода солнца, при сильном ветре. Самым простым способом борьбы с замираниями является увеличение размера приемной оптической антенны или использование нескольких приемных антенн (до 8).

Лазерная линия связи состоит из двух идентичных станций, устанавливаемых соосно напротив друг друга в пределах прямой видимости - на крышах или стенах домов или на других высоких подставках. При установке станций для успешной работы необходимо учитывать следующие рекомендации: на пути луча не должно быть препятствий, причем с учетом сезонных изменений (провисания проводов в теплое время года или при обледенении, появления на деревьях лиственного покрова, рост деревьев, снежные заносы зимой и т. д.);

– не следует устанавливать блоки АЛС на лифтовых шахтах, около вытяжных вентиляторов, обслуживающих здания машин, колебания которых могут вызывать отклонение луча;

– не следует монтировать блоки АЛС на консольных конструкциях, металлических надстройках и других сооружениях, которые могут изгибаться под действием тепловых и ветровых нагрузок;

– не следует располагать блоки АЛС вблизи локальных источников тепла, находящихся в створе проложенной линии (вентиляционных выходов, систем кондиционирования воздуха, труб промышленных предприятий и т. п.);

при ориентации системы по направлению запад - восток необходимо учитывать возможные нарушения в работе АЛС в результате засветки приемника при восходе или заходе солнца;

– следует избегать установки систем АЛС в непосредственной близости от мест скопления птиц, которые также могут создавать помехи для связи;

– необходимо учитывать сильное влияние тумана на надежность АЛС и прокладывать линию на возможно большей высоте, где густота тумана меньше.

Диапазоны оптических частот для беспроводного доступа определяются свойствами воздушной атмосферы в зависимости от времени года, выпадения осадков, пыли, загазованности и т.д. На рисунке 2.4 представлена характеристика пропускания атмосферы.

Рисунок 2.4 – Характеристика пропускания атмосферы для оптических волн

Построение всех станций АЛС практически одинаково: Передаваемый поток данных от аппаратуры пользователя поступает на интерфейсный модуль и затем на модулятор излучателя. Затем сигнал преобразуется высокоэффективным инжекционным лазером в оптическое излучение ближнего ИК-диапазона (0,81-0,86 мкм), оптикой формируется в узкий пучок и передается через атмосферу к приемнику. На противоположном пункте принимаемое оптическое излучение фокусируется приемным объективом на площадку высокочувствительного быстродействующего фотоприемника, где детектируется. После дальнейшего усиления и обработки сигнал поступает на интерфейс приемника, а оттуда на аппаратуру пользователя. Аналогичным образом в дуплексном режиме одновременно и независимо идет встречный поток данных. Кроме указанных основных узлов станция АЛС может быть снабжена монокуляром-целеуказателем и устройством автоматизированной юстировки. Наряду с этим могут быть предусмотрены системы термостабилизации, самодиагностики, индикации рабочих параметров и др.

Системы АЛС могут использоваться не только на "последней миле" каналов связи, но также и в качестве вставок в волоконно-оптические линии на отдельных труднопроходимых участках; для связи в горных условиях, в аэропортах, между отдельными зданиями одной организации (органы управления, торговые центры, промышленные предприятия, университетские городки, больничные комплексы, стройплощадки и т. д.); при создании разнесенных в пространстве локальных компьютерных сетей; при организации связи между центрами коммутации и базовыми станциями сотовых сетей; для оперативной прокладки линии при ограниченном времени на монтаж.

Таблица 2.2 – Сравнительные характеристики некоторых АЛС

Модель, производитель	Ширина канала, Мбит/с	Тип излучателя	Выходная оптическая мощность, мВт	Дальность передачи, (метры)
SkyNet, Великобритания	100	1/3 лазера	100-300	500-4000
SkyNet, Великобритания	155	1/3 лазера	100-300	500-4000
SkyCom, Великобритания	622	1 лазер	50	500
WaveStar OpticAir OLS, Lucent Ink.	2,5 гбит/с	Лазер	Н/д	До 5000
БОКС-100М-900	100/200	Светодиод	2*150	600-900
БОКС-E1-1500, "Катарсис"	2	Светодиод	2*250	600-1500
БОКС-E2-1000, "Катарсис"	8	Светодиод	250	300-1000
КС-300, НПО "Квантово-оптические системы"	2-622	4 лазера	200	3000
КС-500, НПО	2-622	4 лазера	200	5000

Доступные в настоящее время скорости передачи коммерческих беспроводных оптических систем составляют от 2 Мбит/с до 2,5 Гбит/с с применением всех распространенных интерфейсов локальных вычислительных сетей и цифровых сетей передачи данных. В настоящее время появились и используются беспроводные оптические системы, работающие на скоростях до 10 Гбит/с, а также беспроводные оптические DWDM-системы.