Kdy aplikovat optické a laserové bezdrátové spoje

Především monopol Českého Telecomu v oblasti vlastnictví infrastruktury tzv.poslední míle u nás nastartoval rozmach a oblibu systémů bezdrátové komunikace. Jako alternativa k mikrovlnným spojům existují i optické (nebo také laserové) bezdrátové komunikační systémy,o jejichž výhodách a nevýhodách pojednává následující článek.
Tento článek je převzat z časopisu Connect!Tomáš Drozd: Především monopol Českého Telecomu v oblasti vlastnictví infrastruktury tzv.poslední míle u nás nastartoval rozmach a oblibu systémů bezdrátové komunikace. Hodně nadějí do ní vkládali pokročilí uživatelé Internetu,svou významnou roli ale plní také v komunikaci podnikové. Jako alternativa k mikrovlnným spojům existují i optické (nebo také laserové) bezdrátové komunikační systémy,o jejichž výhodách a nevýhodách pojednává následující článek.

Již několik let dramaticky rostou požadavky na propojení datových,popř.telefonních sítí.První možností při řešení tohoto problému je pronájem linek nebo položení linek vlastních (např. optického kabelu).Tato řešení jsou však zaprvé vysoce nákladná,zadruhé často nesplňují požadavky na krátkou dobu realizace a vysokou flexibilitu vytváření nových spojení (např.v členité zástavbě budov).Druhým řešením,zvláště v případech propojení budov,areálů,sítí na přímou viditelnost,je použití některého z dostupných bezdrátových systémů. Aby bylo možné vybrat řešení pro nasazení ve vnitropodnikové síti,musí být zvolena rozhodující kriteria pro přenos,tj.stanoveny minimální požadavky na přenosovou rychlost. U optických spojů je neekonomické použití na menší rychlost než 10 Mb/s (to představuje např.dostatečně rychlý přístup více jak deseti pracovníků do firemní sítě LAN a současný přenos jejich telefonních hovorů).Maximální kapacita současných optických systémů se pohybuje na 155 Mb/s.

Jen pro srovnání!

V současné době existují zhruba tři různé skupiny zařízení,které jsou určeny pro bezdrátovou komunikaci,přičemž každá má svá pro a proti a každá je vhodná pro jiné potřeby zákazníka –viz tabulku na další straně. Jako první jsou v tabulce uvedeny parametry mikrovlnných systémů,které pracují v tzv.volném (nelicencovaném)pásmu.Jedná se o zařízení pracující vokolí frekvencí 2,4 GHz nebo 10,5 GHz.Pokud se nad těmito parametry zamyslíte,hned vám bude jasné,že jsou to tyto systémy,které jsou u nás tak hojně používány k bezdrátovému přístupu k Internetu.Přenosová rychlost v řádu několika Mb/s,dosah,nároky na instalaci a hlavně nepotřebnost jakéhokoli povolení a tím nulové provozní poplatky nahrávaly přesně tomuto typu byznysu.Samozřejmě volnost využívání těchto frekvencí má své nedostatky (rušení při přeplnění pásma apod.), které začali poci ovat hlavně uživatelé v hustě obydlených aglomeracích.

Naproti tomu stojí směrové mikrovlnné spoje,pracující na mnohem vyšších frekvencích,k jejichž používání však již potřebujete povolení ČTÚ a musíte za ně platit.To zvyšuje celkové náklady na provoz.Na druhé straně máte k dispozici velké přenosové rychlosti a zaručenou odolnost proti rušení.Tyto systémy budou využívat spíše telekomunikační operátoři popř.ti,kdo mají požadavek na spojení dvou více vzdálených lokalit.

Optické bezdrátové spoje:
představují velmi levnou alternativu k vybudování kabelového spoje nebo drahému pronájmu vedení
nestojí žádné průběžné poplatky umožňují snadné zřizování nových spojů s možností snadného překlenutí řek,železnic,veřejných prostranství a ulic bez složitého získávání stavebních povolení
dosahují přenosu s kapacitou až 155 Mb/s
jsou citlivější na počasí než klasické mikrovlnné spoje

Optické bezdrátové systémy mají výhody obou předešlých,ovšem také své základní nevýhody. K jejich provozu není třeba žádné povolení ani platit poplatky. Přitom dosahují velkých přenosových rychlostí. Z fyzikální podstaty přenosu vyplývá téměř stoprocentní nerušitelnost a skutečně stoprocentní nemožnost odposlechu.Základními omezeními blíže určujícími možnosti jejich aplikací jsou menší dosah (dosud max.kolem 2 km) a nutnost přesného zaměření vysílače a přijímače.

Pravděpodobně největším záporem všech těchto bezdrátových systémů je vliv počasí na jejich provoz.Největší problémy způsobuje hustá mlha.Se sněžením a deštěm nejsou zkušenosti až tak špatné. Laserovým systémům může způsobovat problémy také např.zapadající či vycházející Slunce svítící ve směru optického přenosového paprsku do přijímače. Praktické zkušenosti s optickými systémy hovoří o spolehlivosti kolem 99,9 % na vzdálenosti do půl kilometru,a kolem 98 % na maximální používané vzdálenosti 2 km.Podle požadované spolehlivosti se tedy v mnoha aplikacích vyplatí tyto spoje zálohovat.

Na druhou stranu není třeba řešit problémy spojené s přerušením (přeseknutím) kabelu ukrajinským gastarbaitrem.

Základní požadavky pro možnost aplikace optických bezdrátových pojítek jsou:

  • komunikace má být realizována mezi dvěma objekty do vzdálenosti cca 2 km,
  • požadovaná vysoká přenosová rychlost (min.10 Mb/s),
  • přenášeny mají být pouze digitální signály (jakákoli data,a už hlas,nebo sí ový provoz),
  • přenos má být bezdrátový.

Laser,co nosí data,neřeže

Optickými směrovými spoji se data přenáší přímo přes volnou atmosféru.Jako nosič se používá neviditelné infračervené nebo laserové světlo,kterým se dá přemostit maximálně několik kilometrů. Datové přenosové kapacity zasahují až do rozsahu Gb/s.

Optické bezdrátové spoje sestávají ze dvou identických stanic,každá stanice obsahuje vysílač a přijímač.Podle potřebného dosahu se používají přijímací čočky různých průměrů.Tomu odpovídají různé velikosti skříní,které chrání vysoce kvalitní optiku a elektroniku a umožňují trvalý provoz ve venkovním prostředí.

- volné pásmo 2,4 nebo 10,5 GHz optické směrové spoje mikrovlnné směrové spoje (koordinované pásmo)
přenosová rychlost několik Mb/s až 155 Mb/s až 155 Mb/s
maximální dosah několik km <2 km <20 km
bezpečnost odposlechu vysoká extrémně vysoká velmi vysoká
spolehlivost >99% >99% >99%
odolnost proti rušení přiměřená velmi vysoká velmi vysoká
pružnost nasazení vysoká velmi vysoká vysoká
nároky na instalaci malé přiměřené přiměřené
přesnost nastavení nízká velmi vysoká vysoká
povolení žádné žádné povolení ČTÚ
provozní poplatky žádné žádné cca 2500 korun/MHz/rok

Světelné diody nebo polovodičové laserové diody emitují ve vysílači světelné záření,které je modulováno přenášenými daty. Pomocí čočky v protější stanici je paprsek zaostřen do úzkého svazku na vstup přijímače.Čím větší čočka,tím větší spolehlivost přenosu za zhoršeného počasí, ovšem za cenu větší skříně.Integrální součástí všech optických směrových spojů jsou zaměřovací dalekohledy a testovací generátory,což umožňuje rozsáhlou diagnostiku celého systému.

Důležitým předpokladem pro spolehlivý provoz systému je pevná montáž. Z důvodu nutnosti poměrně přesného zaměření není vhodné skříně připevňovat na materiály jako dřevo a kov,které reagují na teplotu okolí. Nejvhodnější jsou cihly nebo beton (např.upevnění na cihlový komín). Samozřejmě existují samozaměřovací systémy,jejich cena však roste do ohromné výše.Dále je požadována,vedle potřebného napájení,přímá neomezená viditelnost mezi oběma stanovišti. Samozřejmě je možné zařadit systémy do kaskády v případě,že je nutné obejít překážku nebo když musí být přemostěna větší vzdálenost. Systémy mohou být také instalovány za okny uvnitř budovy.

Všeobecně optické směrové spoje vykazují vysokou odolnost proti odposlechu. Protože je vyzářená energie v neviditelném spektru a je zaostřena do velmi úzkého svazku,může být spojení odposlechnuto jen na úkor přerušení (zastínění)svazku. To však uživatel vždy okamžitě zpozoruje. Dále zpravidla probíhá svazek v určité větší výšce nad terénem tak,že je stejně neoprávněný odposlech prakticky nemožný. K dalšímu zvýšení bezpečnosti je samozřejmě možné přenášená data zašifrovat pomocí externího šifrovacího zařízení.

Krátké přerušení, způsobené například ptáky, kteří proletěli svazkem, rozezná nadřízený protokol a data jsou automaticky přenášena dál, aniž by to uživatel poznal.

Přenese cokoli a docela rychle

Datový přenos optickým spojem je transparentní ke všem protokolům,takže je možné univerzální použití směrových spojů bez zvláštního přizpůsobení nejen pro koncové zařízení, ale také pro spojení v sítích. Přívody jsou řešeny pomocí duplexních multimodových (gradientních)vláken.

Mezi nejčastější aplikace optických spojů patří přenos Fast Ethernetu (data jsou vedena přes rozbočovač nebo přepínač přímo na optický vstup),propojování sítí FDDI a nebo ATM, a to na rychlostech 155 Mb/s do vzdálenosti až dva km.

Firma CBL East nabízí na českém trhu ke svým optickým spojům také multiplexer sdružující hovorové a datové kanály s názvem MultiMux ET/2E1.Zařazení časového multiplexu MultiMux ET/2E1 umožňuje přenášet přes společný optický směrový spoj ethernetová data a dva hovorové kanály E1. V tomto případě by neměla být překročena délka spoje 500 m,protože by mohlo dojít k ovlivnění přenosu při zhoršených klimatických podmínkách.Někteří výrobci nabízejí ke svým systémům také možnost jejich vzdálené správy (management).

Laserový trh?

Optické spoje nezabírají na trhu nijak velkou část.Jedná se o velice specifická zařízení pro specifické aplikace.V České republice tyto systémy dodávají hlavně dvě firmy: pardubická CBL East, coby dceřinka německé CBL (Communication by Light), jejíž šéf a zakladatel profesor Herman Lentke patřil mezi průkopníky tohoto typu komunikace.Druhou u nás je brněnská UNA, která vyvíjí vlastní systémy založené především na přenosu laserovým paprskem.Čas od času se u nás objeví zařízení jiných zahraničních firem,ale skutečnou podporu svým zákazníkům poskytují tyto dvě zmiňované společnosti.

V zahraničí vyvíjí tyto systémy pár společností hlavně ze Spojených států a Kanady.Větší firmy,pokud už se do vývoje takového zařízení pustí,nabízí své produkty hlavně pro profesionální použití telekomunikačních operátorů apod.(např.Lucent Technologies). Pokud jako firma potřebujete rychle propojit objekty ve vzdálenosti do 2 km, a to velkou přenosovou rychlostí,jsou optické spoje zajímavou alternativou,zvlášť pokud porovnáte náklady na vybudování optického spoje s položením srovnatelně výkonného optického kabelu. 29

Firma Kontaktní informace Název produktu Kapacita Dosah Typická oblast použití
CBL East Smilova 366,538 02 Pardubice WOLINK 4E1/300 4x2 Mb/s 300 m propojení tel.ústředen
cbl@cbl.cz LED LINK 300 43 Mb/s 300 m Ethernet,Token ring,E1
www.cbl.cz LASER LINK 155/300 155 Mb/s 300 m ATM,Fast Ethernet,FDDI,STM-1
tel.:040-6613777 LASER LINK 155/800 155 Mb/s 800 m ATM,Fast Ethernet,FDDI,STM-1
fax.:040-6613407 LASER LINK 155/2000 155 Mb/s 2000 m ATM,Fast Ethernet,FDDI,STM-1
Pozn.Spolehlivost se pohybuje od 99,9 % u dosahu 300 m po 98,1 % u dosahu 2 km.Údaje o spolehlivosti byly získány z výsledků dlouhodobého měření zařízení zákazníků CBL.

UNA Hněvkovského 65,617 00 Brno BOS LA-155 až 155 Mb/s 300 m Propojení LAN,telekomunikace, transparentní spoj
posta@una.cz BOS LA-155+* až 155 Mb/s 1000 m dtto
www.una.cz BOS LA-34 až 34 Mb/s 300m dtto
tel/fax:05-43216034-5 BOS LA-34+* až 34 Mb/s 1000m dtto
Pozn.Vlastní výroba.Ve vývoji je spoj s dosahem 2 km (k dispozici bude ve třetím až čtvrtém čtvrtletí 2001).Servis dle smlouvy.Rychlá montáž,bezobslužný provoz bez dalších poplatků.Nutné pevné,směrově stabilní uchycení. Příznivá cena,nepodléhající změně kurzu koruny.

* produkty budou k dispozici v prvním čtvrtletí 2001.

Diskuze (4) Další článek: Jakákoli omezení leží pouze v nás

Témata článku: Bezpečnost, Dalekohledy, Vycházející slunce, Bezdrátový spoj, Potřebné povolení, Přenosová rychlost, Nejčastější aplikace, Vzdálenost, Vysoký dosah, Montáž, Kabelové spojení, Laserové světlo, Volné pásmo, Světelné záření, Fast, Požadovaná vzdálenost, Obydlená oblast, Vysoká odolnost, Bezdrátově, Vysoká kapacita, Zastínění, Přímá viditelnost, Multiplex, Vysoká rychlost, Praktická elektronika


Určitě si přečtěte

10 map, na kterých můžete COVID-19 sledovat téměř v živém přenosu

10 map, na kterých můžete COVID-19 sledovat téměř v živém přenosu

** Koronavrus můžete sledovat skoro živě ** Analytici a kartografové připravili hromadu map ** Vybrali jsme deset z nich

Jakub Čížek | 8

49" monitor Philips 499P9H: Ať je vám doma lépe než v kanceláři

49" monitor Philips 499P9H: Ať je vám doma lépe než v kanceláři

** Nezvykle protáhlý rozměr odpovídá dvěma monitorům vedle sebe ** Barevné podání a podpora G-Sync míří nad kancelářské nasazení ** Vestavěná kamera umí přihlašování ve Windows

Tomáš Holčík | 29

Nový Apple Macbook Air je levnější, má větší SSD a vrací se k tradiční klávesnici

Nový Apple Macbook Air je levnější, má větší SSD a vrací se k tradiční klávesnici

** Nový MacBook Air opravuje nejzásadnější chyby dosavadní verze ** Dostal lepší klávesnici, výkonnější procesor a 256GB SSD ** Apple navíc snížil ceny

Martin Miksa | 54


Aktuální číslo časopisu Computer

Megatest 24 PC zdrojů

Jak využít umělou inteligenci

10 špičkových sluchátek s ANC

Playstation 5 vs Xbox Series X