определяется по формуле:Попович М.Ю.
Читинский государственный университет
Адрес 672039, г. Чита, ул. Алекзаводская 30
Аннотация
Беспроводные лазерные системы связи быстро развиваются в связи с интенсивным развитием телекоммуникационных систем. В статье рассмотрен вопрос о применении атмосферных оптических линий для организации резервной сети на базе корпоративной сети с учетом региональных факторов на примере Забайкальского края.
Ключевые слова
Атмосферные оптические линии, резервная сеть, корпоративная сеть, региональные факторы, вероятность связи АОЛС.
Введение
Считается, что проводные соединения, с помощью медного или оптоволоконного кабеля являются основной физической средой для компьютерных сетевых технологий. У них есть как преимущества, так и недостатки. К преимуществам относят довольно высокий уровень безопасности и хорошую скорость передачи (в наибольшей степени это характерно для оптоволокна). К недостаткам - немалую стоимость организации и обслуживания кабельной сети. Конечно, данное утверждение не претендует на абсолютную объективность, все зависит от конкретной ситуации и региона, где проложена кабельная трасса. Тем не менее, порой кабельные сети менее привлекательны, чем беспроводные, и последние набирают все большую популярность. Беспроводные лазерные системы связи быстро развиваются в связи с интенсивным ростом телекоммуникационных и компьютерных сетей.
Цель: Организация резервной сети корпоративной телекоммуникационной системы с использованием атмосферных оптических линий с учетом региональных условий (факторов) на примере Забайкальского края.
Задачи
1. Расчет вероятности связи;
2. Анализ существующей корпоративной сети ЧитГУ;
3. Эскизное проектирование резервной линии для существющей корпоративной сети ЧитГУ.
Технология Free Space Optics (FSO)
В российской литературе FSO чаще обозначается как атмосферные оптические линии связи (АОЛС). Это технология, основанная на использовании атмосферы в качестве среды распространения светового излучения и позволяющая передавать любые потоки данных на ограниченные расстояния в пределах прямой видимости. Данная технология является эффективным и современным решением проблемы «последней мили». Технология FSO совместима с проводными технологиями: PDH, SDH, Ethernet, Fast Ethernet, TR, FDDI и т.д.
Системы FSO предлагаются в трёх модификациях:
· в диапазоне 780-850 нм;
· в диапазоне 1520-1600 нм;
· в диапазоне 10 мкм.
Основными особенностями данной технологии являются:
· отсутствие необходимости получать разрешение на частоты;
· нет необходимости получать технические условия для строительства;
· малая зависимость строительства сети от рельефа, на проектируемом участке;
· малая стоимость и короткие сроки строительства по сравнению с другими технологиями.
Несмотря на недостатки АОЛС, к которым относится гидрометеорологические факторы (туман, дождь, снег и солнечные лучи) и технологические факторы (смог, колебания приемо – передающего модуля (ППМ ) и высотные здания), влияющие на доступность оптического канала связи, ее можно применять в качестве резервной линии передачи данных.
Использование АОЛС в качестве резервной линии
Рассмотрим реализацию резервной линии с применением технологии FSO на базе локальных вычислительных сетей (ЛВС). Для реализации данной проблемы используют несколько приемо - передающих модулей систем АОЛС. Обычно их устанавливают на крышах и стенах зданий, либо на опорах для организации связи на расстояния до 500 м по топологии «точка – точка» или «точка – многоточка» . Затем ППМ подключаются к серверам. Совместимость АОЛС с протоколами ЛВС зависит от применяемой аппаратуры системы. Например, аппаратура МОСТ 100/500 позволяет передавать информацию по протоколам PDH, Ethernet, 10BaseT Ethernet.
Реализовать резервные линии FSO можно на базе корпоративных сетей. В этом случае, если корпоративная сеть территориально распределена, необходимо разрешение на установку аппаратуры системы АОЛС на крыше здания, которое не входит в корпоративную сеть. При этом нужно учитывать длину переприемных пунктов, которая может быть от 1 км до 5 км. Для резервирования АОЛС можно установить параллельную радиолинию, работающую в диапазоне миллиметровых волн. Объединяя радио- и атмосферно-оптические линии в один канал, можно достичь очень высокой устойчивости такого беспроводного канала к погоде.
Важным обстоятельством для успешной работы АОЛС как в том, так и в другом случае является правильная установка ППМ. Чтобы этого достичь, необходимо пользоваться следующими рекомендациями;
· 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 ППМ на лифтовых шахтах, около вытяжных вентиляторов, обслуживающих здания машин, колебания которых могут вызывать отклонение луча;
· не следует монтировать ППМ на консольных конструкциях, металлических надстройках и других сооружениях, которые могут изгибаться под действием тепловых и ветровых нагрузок;
· не следует располагать ППМ 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 ППМ в результате засветки приемника при восходе или заходе солнца;
· следует избегать установки систем АОЛС в непосредственной близости от мест скопления птиц, которые также могут создавать помехи для связи;
· необходимо учитывать сильное влияние тумана на надежность АОЛС и прокладывать линию на возможно большей высоте, где густота тумана меньше.
Реализация АОЛС в качестве резервной линии ЛВС применимо к Забайкальскому краю
Проанализируем возможность применения АОЛС с учетом регионального аспекта на примере Забайкальского края.
Забайкальский край — субъект Российской Федерации, входит в состав Сибирского федерального округа. Рельеф территории Забайкальского края формируют невысокие горы (сопки), что, в ряде случаев, затрудняет прокладку и строительство кабельных трасс. Климат – резко континентальный с малым количеством осадков (450 мм/год) и большим количеством солнечных дней. Средняя температура января составляет −20°С на юге и −37°С на севере, абсолютный минимум −64°С. Средняя температура июля составляет +15°С на севере до + 21°С на юге, абсолютный максимум +42°С. Также в регионе малое количество промышленных предприятий и соответственно отсутствие смога. На исследуемой территории протекает только две реки, следовательно отсутствуют туманы. В регионе отсутствуют высотные здания, так как район находится в сейсмически активной зоне. Все эти факторы положительно влияют на использование технологии АОЛС.
Произведем расчет вероятности связи, чтобы определить с какой степенью доступности необходима аппаратура систем АОЛС в нашем крае.
Вероятность связи АОЛС определяется по следующее формуле:
определяется по формуле:
где t – время измерений.
Таблица 1 - Значения вероятности связи
Месяц |
Время t |
Значение Sm, км |
Значение |
Вероятность связи P,% |
Сентябрь |
43200 |
19,7 |
0,000456 |
99,954 |
Октябрь |
44640 |
19,3 |
0,000432 |
99,956 |
Ноябрь |
43200 |
18,4 |
0,000426 |
99,957 |
Декабрь |
44640 |
18 |
0,000403 |
99,959 |
Январь |
44640 |
17,8 |
0,000399 |
99,96 |
Продолжение таблицы 1
Февраль |
40752 |
18,2 |
0,000447 |
99,955 |
Март |
44640 |
18,8 |
0,000421 |
99,957 |
Апрель |
43200 |
19,5 |
0,000451 |
99,954 |
Май |
44640 |
20,7 |
0,000464 |
99,953 |
Июнь |
43200 |
21,3 |
0,000493 |
99,95 |
Мы произвели теоретический расчет надежности связи для системы АОЛС применимо к Забайкальскому краю. Исходя из произведенных расчетов можно сделать вывод, что в нашем крае можно использовать аппаратуру АОЛС со степенью доступности 99,95%. Полученное значение доступности АОЛС позволяет организовать объединение сегментов локальных сетей и передачу IP приложений. С этим показателем прирывы связи могут быть в течении десятков часов за год.
Объектом для проверки применимости технологии АОЛС в качестве резервной линии связи в Забайкальском крае нами был выбран Читинский государственный университет (ЧитГУ). В состав университета входят восемь институтов находящихся на значительном расстоянии друг от друга. Корпоративная сеть ЧитГУ реализована по технологии Ethernet.
Участком связи для организации резервной ЛВС был выбран участок институт технологических и транспортных систем (ИТТС) – горный институт (ГИ). Данный участок представляет собой два здания, которые объединяют три института. Расстояние между зданиями составляет 250 м. Вблизи участка расположена река Чита, которая является источником факторов, влияющих на доступность оптического канала связи (туман). По этим причинам участок связи ИТТС – ГИ представляет наибольший интерес в исследовании применимости технологии АОЛС.
Резервная локальная сеть организуется с применением двух приемо – передающих модулей (ППМ) МОСТ 100/500-4 поддерживающих 4 потока Е1. ППМ установлены на крышах зданий данного участка связи согласно вышеизложенным рекомендациям. Скорость резервной линии составила 2,048 Мбит/с с возможностью объединения потоков ( 4*2,048 Мбит/с).
Заключение
Таким образом, технология FSO применима для организации резервных линий применимо к Забайкальскому краю. Перспективой развития этой технологии в Забайкальском крае может служить организация связи на более масштабные расстояния. Так, в будущем планируется проектирование резервной линии на базе корпоративной сети Читинского государственного университета с применением оборудования с более лучшими техническими показателями.
Список литературы
Краткая биография автора:
Попович М.Ю. Студент ЧитГУ группы ТКВ-07 по специальности: «Физика и техника оптической связи». Член научного общества студентов «Сталкер» на базе кафедры Физики и техники связи ИТиТС ЧитГУ. Член АСФ России.
