1.4 Недостатки аолс

Основные проблемы АОЛС это:

• малое время наработки на отказ излучающего элемента (лазерного диода или светодиода)

• сильная зависимость расстояния передачи сигнала от погодных условий.

Первая проблема была решена производителями лазерных диодов и на сегодняшний день многие из них, мощностью до 100 мВт уже способны обеспечить работоспособноять в150 тыс. часов (практически 15 лет работы).

Вторая проблема снижения доступности канала связи при уменьшении

метеорологической дальности видимости до 100-200 м остается актуальной.

Основной причиной перебоев в связи АОЛС является туман. При видимости менее 100 метров затухание в тумане достигает 170 дБ/км для 780 нм (ближний инфракрасный спектр) и 320 дБ/км для 555 нм (зелёный спектр).

Самая современная АОЛС имеет энергетический запас около 60дБ. В дождливую погоду FSO-системы работают стабильно. Сильный ливень (уровень осадков 75 мм/час) не мешает лазерной системе передавать данные на расстояния до 1.5 км и со скоростью до 1Гбит/с.

1.5. Помехоустойчивость аолс.

Основным недостатком АОЛС является зависимость пропускания атмосферой оптического излучения от состояния погоды.

Распространение лазерного излучения в атмосфере сопровождается тремя существенными для лазерной связи процессами:

• поглощение

• рассеяние

• турбулентность

Остальными процессами, такими как резонансное поглощение, молекулярное рассеяние и аэрозольное поглощение, при правильном выборе длины волны можно пренебречь.

Рассмотрим основные процессы, которые влияют на помехоустойчивости АОЛС.

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. На рис. 1.3 приведена зависимость затухания от длины волны. Если лазерное излучение попадает в центр сильной линии спектра, то оно поглощается атмосферой на 100% даже на небольшом расстоянии. Поэтому для АОЛС следует брать лазеры с излучением, находящимся на участках спектра атмосферы, занятых широкими окнами прозрачности (участками, где поглощение незначительно).

Рис. 1.3. - Зависимость затухания от длины волны.

Рассеяние в атмосфере 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. В таблице 1 показана зависимость затухания от погодных условий.

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

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. К атмосферным потерям следует добавить еще так называемые геометрические потери сигнала, зависящие от протяженности линии и угловой расходимости излучения (рис. 1.4)

Рис. 1.4. - Угловая расходимость излучения.

Доступность линии АОЛС зависит от допустимого ослабления мощности сигнала между передатчиком и приемником на заданном расстоянии между терминалами и от статистики распределения метеорологической дальности видимости (МДВ) в месте установки линии. Чем больше запас мощности системы, тем меньше погодные условия влияют на работоспособность линии. При передаче сигнала возможно отклонение луча и, как следствие, выход сигнала из области приёма из-за малейшего изменения положения опорной конструкции по следующим причинам:

• температурное расширение(сжатие) металлических креплений;

• воздействие ветра;

• изменение состояния почвы, фундамента, следовательно, небольшие колебания здания;

6. . Надежность канала связи АОЛС.

Надежность канала связи определяется отношением времени бесперебойной работы линии к общему времени эксплуатации. Это основной параметр, характеризующий потребительские свойства системы. Поэтому большинство производителей в своих рекламных материалах приводят параметр доступности в первую очередь. Опыт эксплуатации АОЛС показал, что дожди, дымки и снег средней интенсивности мало влияют на работоспособность линий связи, обладающих достаточным динамическим потенциалом.

Основной причиной нарушения работоспособности последних являются туманы. Кроме того, ухудшение видимости менее 1000 метров при метелях, снегопадах, дождях и моросях имеет повторяемость не более 5-10%, остальные 90-95% приходятся на туманы. Вероятность образования тумана, его характер, интенсивность и продолжительность существенно зависят от широты места, географических особенностей, сезона года, характера атмосферных процессов. Из практики известно, что в одних случаях туман сплошь застилает значительную территорию, в других - возникает местами, то есть имеет большую пространственно-временную изменчивость.

Для обеспечения работоспособности линии связи на требуемой дистанции с определенным уровнем надежности связи (или доступности канала) необходимо иметь достаточный динамический запас энергетического потенциала линии или диапазон допустимого затухания мощности сигнала на приемнике, при котором линия сохраняет работоспособность. Верхняя граница динамического диапазона определяется геометрическими потерями и флуктуациями, т.е. это максимальная величина сигнала на приемной антенне, которая реализуется при отсутствии потерь на пропускание атмосферы. Нижняя граница обусловлена чувствительностью приемника и определяет уровень работоспособности системы при плохих погодных условиях.