Что такое световые сигналы?
Световые сигналы начали применять в системах связи намного раньше, чем радиочастотные. Сотни лет назад для передачи кода между кораблями на море использовали фонари. И до сих пор световыми устройствами пользуются во многих аэропортах как резервным средством связи с самолетами, у которых отказала радиоаппаратура.
Однако беспроводные сети на основе световых сигналов распространены не так широко, как сети, применяющие радиосигналы. Световые сигналы обычно удовлетворяют потребностям специальных приложений, таких как каналы связи между зданиями и в персональных сетях небольшого радиуса действия. В некоторых беспроводных локальных сетях и продуктах, предназначенных для применения внутри зданий, при передаче информации между компьютерами используется лазерное излучение.
Параметры светового сигнала
Световые сигналы являются аналоговыми по своей сущности и имеют очень высокую частоту, применение электромагнитных волн этого диапазона не регламентируется FCC. В большинстве беспроводных сетей, применяющих для беспроводнойпередачи сигналов свет, используется ИК-излучение с длиной волны 900 нм. Это соответствует частоте 333 333 ГГц, что намного выше частоты радиосигналов и несколько ниже частотного диапазона, воспринимаемого человеческим глазом.
Существуют два основных способа световой передачи — это направленное и рассеянное ИК-излучение (рис. 3.6). Рассеянное лазерное излучение отражается от стен и потолка, а направленное излучение фокусируется в определенном направлении. В большинстве "лазерных" локальных сетей применяется рассеянное лазерное излучение, а модемы и PDA в зданиях используют направленное ИК-излучение.
Рис. 3.6. В беспроводных сетях используют как рассеянные, так и направленные световые сигналы
ИК-излучение имеет очень широкую полосу частот, однако при рассеянном излучении сигнал сильно затухает. Поэтому во избежание при передаче большого числа ошибок используется низкая скорость передачи данных (менее 1 Мбит/с). Кроме того, при этом методе область размещения беспроводных компонентов ограничена высотой потолков — примерно 13м (40 футами), что и определяет геометрию распространения. Преимущество таких сетей в легкости их развертывания и дешевизне компонентов.
При использовании направленного излучения (иногда этот метод называют "оптика свободного пространства") мощность светового сигнала возрастает аналогично тому, как это происходит при использовании направленной радиоантенны. Благодаря этому радиус действия маломощных лазерных систем возрастает до 1,6 км при скоростях передачи данных порядка Гбит/с.
Как и в случае радиочастотных сигналов, амплитуда световых волн уменьшается по мере увеличения расстояния между передающей и приемной станциями. Радиус действия ИК-систем может изменяться от нескольких метров при использовании PDA до полутора километров при направленном ИК-излучении. Это существенно меньше, чем при использовании радиочастотных систем.
Преимущества и недостатки световых сигналов
Характеристики световых сигналов делают их эффективными для применения в специализированных приложениях, когда требуется чрезвычайно высокая пропускная способность сети. Так, компания может установить ИК-канал связи между двумя соседними зданиями, чтобы обеспечить высокоскоростное резервирование сервера через беспроводную сеть (табл. 3.2).
Таблица 3.2. Преимущества и недостатки световых сигналов
|
Преимущества |
Недостатки |
|
Очень высокая пропускная способность, по- рядка нескольких Гбит/с |
Изменчивые характеристики, снижающие надежность, в случае смога, тумана, дождя, снега и других явлений, нарушающих про- зрачность атмосферы |
|
Высокая степень защищенности, обуслов- ленная узостью лазерного луча |
Относительно небольшой (около 1,6 км) ра- диус действия |
|
Не требуется лицензия |
Функционирование только при условии пря- мой видимости и отсутствии преград, таких как здания, деревья и телефонные столбы |
|
Чрезвычайно высокая помехозащищенность от сигналов внешних радиосистем |
Проблемы, связанные с разъюстировкой, обусловленной покачиванием зданий |
Искажение световых сигналов
При использовании световых сигналов возникают определенные трудности. Искажения, вызванные помехами и препятствиями, ограничивают эксплуатационные характеристики беспроводных сетей, использующих световые сигналы.
Помехи
Световые сигналы не подвержены воздействию помех со стороны источников радиочастотных сигналов, таких как беспроводные телефоны и микроволновые печи. FCC не регламентирует применение световых сигналов — вероятность того, что применяющие их системы станут мешать одна другой, очень мала. Частоты электромагнитных волн ИК-диапазона намного превышают частоты радиоволн и никак на них не влияют, поэтому FCC и не ограничивает их применение.
Однако, помехи от других источников света, могут иногда создавать проблемы. Так, при установке ИК-систем передачи, ориентированных в восточном или западном направлении, они могут быть подвержены влиянию помех со стороны восходящего или заходящего солнца, находящегося низко над горизонтом. В некоторых случаях эта помеха может оказаться столь серьезной, что передача данных через ИК канал окажется вообще невозможной. При установке таких систем следует следовать
рекомендациям производителя по ориентации антенн.