ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Наименование инновационного проекта

«Атмосферные оптические линии связи»

Рекомендуемая область пременения

Являясь альтернативным решением по отношению к оптоволоконным и радиорелейным линиям связи, АОЛС успешно используются в таких областях применения, как:
городские мультисервисные высокоскоростные сети (MAN);
распределенные кампусные и корпоративные сети (LAN);
решение проблемы "последней мили";
соединение базовых станций сотовой связи (2G, 2.5G и 3G);
оперативное резервирование линий связи.
Варианты применения АОЛС
Приемо-передающий модуль
Устройство внешнего интерфейса
Коммутатор (Switch)
Телефонная станция
Лазерная связь
Витая пара
Кабели внутреннего интерфейса.

Объединение ЛВС Fast Ethernet, разделенных трудно-преодолимыми препятствиями (ЛЭП автострады, железные дороги и т.д.).
Обеспечение магистральных соединений в распределенных компьютерных сетях (100 Мбит/с).
Телефонизация отдельно стоящего жилого дома или офиса без прокладки кабеля через зону отчуждения железной дороги с потоком 2,048 Мбит High density.
Создание телефонной сети с использованием АОЛС в качестве ретранслятора и мультиплексора.

Назначение, цели и задачи проекта

Атмосферная оптическая линия связи (Artolink) предназначена для беспроводной передачи цифровых данных между двумя точками с активным оборудованием. АОЛС - это оборудование FSO-технологии, обеспечивающее для многих применений экономически более эффективные решения, по сравнению с проводными, оптоволоконными и радиолиниями. Оборудование может применяться на дистанциях от 0,1 до 4 и более километров в зависимости от региона установки и требований к доступности канала. Допускается использовать изделия для организации линейного тракта с одним или несколькими участками регенерации.

Изготовление продукции ведется на основе утвержденных ТУ с обеспечением полного комплекса мероприятий по поддержанию высокого качества продукции и исполнения гарантийных обязательств.

Установка и эксплуатация изделий не требуют согласования с ГКРЧ РФ.

Технология FSO

Технология FSO (Free Space Optics) - это способ беспроводной передачи информации в коротковолновой части электромагнитного спектра. В ее основе лежит принцип передачи цифрового сигнала через атмосферу (или космическое пространство) путем модуляции излучения в нелицензируемом диапазоне длин волн (инфракрасном или видимом) и его последующим детектированием оптическим фотоприемным устройством. Импульс светового излучения при прохождении в атмосфере практически не испытывает дисперсионных искажений фронтов, характерных для любых оптических волокон. Это принципиально позволяет передавать поток данных со скоростями до террабит в секунду. К основным преимуществам такого способа передачи информации можно отнести:

высокие скорости передачи (которые невозможно достичь при использовании любых других беспроводных технологий),

простота инсталляции,

отсутствие необходимости платить за использование частотного диапазона,

использование нелицензируемого диапазона длин волн,

абсолютная электромагнитная совместимость,

конфиденциальность передачи информации,

низкие затраты на установку и эксплуатацию,

высокая степень защиты инвестиций.

Все изделия серии состоят из двух идентичных постов. Каждый пост включает в себя приемо-передающий модуль (ППМ), обеспечивающий передачу и прием оптических сигналов в атмосферном канале и устройство внешнего интерфейса (УВИ) служащее для обеспечения питания ППМ и стыка с внешним контрольным оборудованием.

Между собой эти блоки соединяются кабелем внутреннего интерфейса (КВИ). Информационный сигнал подается непосредственно в ППМ через соединительный сигнальный кабель (ССК) (стандартная витая пара). ССК не входят в комплект поставки и поставляются по отдельному заказу, либо изготовляются и прокладываются пользователем от ППМ к соответствующей аппаратуре в соответствии с количеством цифровых потоков. Длина кабельных соединений - до 150 м.

Питание изделия осуществляется от сети переменного тока 220В 50 Гц или источника постоянного тока 48В +/-20%.

В комплект поставки входит программа удаленного контроля, позволяющая контролировать параметры работы ППМ на персональном компьютере, подключенном к УВИ через кабель связи с компьютером (КСК). Изделие поставляется запрограммированным на ограниченное время работы (около 50 часов), достаточное для его установки и настройки. После настройки изделия необходимо в каждый ППМ загрузить свой файл лицензии (предоставляется поставщиком), позволяющий ему работать в течении времени, определенного договором поставки (в том числе и бессрочно). Загрузка файла лицензии осуществляется с персонального компьютера с помощью программы удаленного контроля.

Тип установленного интерфейса определяет модификацию изделия, а конкретные исполнения зависят от наличия в его составе системы пространственной стабилизации, типа фотоприемника, устройства удаленного мониторинга по IP-сети. Система обозначений изделия имеет следующий вид.

Принцип работы изделия основан на передаче цифрового сигнала через атмосферу путем модуляции инфракрасного излучения и его последующим детектированием оптическим фотоприемным устройством (FSO-технология).

На рис.1 приведена схема подключения изделия, позволяющая организовать передачу четырех каналов Е1 между двумя АТС.

Рис. 1.

При передаче цифровые сигналы от коммуникационного оборудования в коде HDB3 по ССК поступают на линейные цифровые стыки ППМ (порты 1-4 рис.1) и через разъемы РС4 попадают в устройство линейного интерфейса. Здесь они регенерируются, при необходимости мультиплексируются и преобразуются в последовательный самосинхронизирующийся транспортный код. Подготовленный таким образом цифровой поток направляется на синфазно настроенные лазерные передатчики.

В качестве источника излучения служит полупроводниковый лазерный диод, который осуществляет преобразование "ток-свет". Излучение лазерного диода формируется коллимирующей оптикой в пучок малой расходимости и направляется на противоположный пост.

Наличие двух передатчиков, повышая надежность изделия, увеличивает выходную мощность и уменьшает влияние интерференционной нестабильности волнового фронта когерентного излучения лазера из-за неоднородностей в атмосфере, что повышает надежность и дальность связи.

Примерная форма пучков (диаграмма направленности) лазерного излучения ППМ показаны на рис.2.

Рис. 2. Диаграмма направленности пучков лазерного излучения противоположного ППМ.

При приеме лазерное излучение противоположного поста собирается тремя объективами и с помощью объединительной оптики фокусируется на фоточувствительной площадке быстродействующего PIN-диода. Часть излучения перед фотодиодом направляется на датчик координат, который определяет отклонение оси приемной системы от направления на противоположный пост. При идеальной наводке оси лазерных пучков по направлению должны совпадать с линией, соединяющей оба поста.

Усиленный и отфильтрованный в фотоприемном устройстве электрический сигнал направляется на устройство линейного интерфейса. Здесь происходит перекодировка сигнала и формирование линейного кода HDB3 в соответствии с требованиями G.703 к линейным цифровым сигналам коммуникационного оборудования.

Краткое описание заменяемого процесса или решаемой проблемы

Современное состояние FSO технологии позволяет создавать надежные каналы связи на расстояниях от 100 до 1500-2000 м в условиях атмосферы и до 100 000 км в открытом космосе, например для связи между спутниками. Являясь альтернативным решением по отношению к оптоволокну, FSO технология позволяет сверхоперативно сформировать канал связи (мобильные системы с автонаведением обеспечивают установление связи за 10-15 минут) при значительно меньших затратах

Краткое описание предлагаемого технологического процесса

Оборудование ориентировано на простую установку и эксплуатацию его пользователем, что позволяет избежать дополнительных затрат на услуги специализированных монтажных организаций. АОЛС имеет в своем составе все необходимые компоненты для его самостоятельной установки и быстрого ввода в эксплуатацию. Оборудование закрепляется на любых опорах, включая трубостойку, с помощью универсального монтажного комплекта оригинальной конструкции.

Для оперативного и удобного наведения и юстировки линии в состав каждого ППМ входит:

опорно-поворотное устройство;

система пространственной стабилизации (СПС), либо механизм тонкой регулировки;

диоптрийное прицельное устройство;

панель контрольных индикаторов с указателем направления связи.

Набор этих средств позволяет установить связь в течение 5-10 минут после монтажа АОЛС.

Для тестирования линии связи предусмотрены возможности многоуровневой установки шлейфов, контроля ошибок в оптическом канале и служебный канал, реализованные с помощью специализированного ПО, входящего в комплект поставки.

Удаленный контроль оборудования при эксплуатации осуществляется либо через стык RS-232 либо через порт Ethernet 10/100 Мбит/с по IP-сети с неограниченным количеством подключенных к сети изделий. В последнем случае встроенное ПО обеспечивает удаленный контроль АОЛС по следующим технологиям :

на основе UDP-пакетов с применением специализированного ПО;

с использованием Интернет-браузера (встроенный WWW-сервер);

отправка аварийных SNMP- сообщений;

отправка аварийных e-mail сообщений.

Технико-экономическое обоснование применения инновационной технологии

Современное состояние FSO-технологии позволяет создавать надежные каналы связи на расстояниях от 100 до 1500-2000 м в условиях атмосферы и до 100 000 км в открытом космосе, например для связи между спутниками. Являясь альтернативным решением по отношению к оптоволокну, FSO технология позволяет сверхоперативно сформировать канал связи (мобильные системы с автонаведением обеспечивают установление связи за 10-15 минут) при значительно меньших затратах.

В настоящее время технология обеспечивает передачу цифровых потоков до 4 Гбит/с.

Технико-экономические показатели трудо-энерго-природосбережения нового процесса

Возможность подключения оптического канала к аппаратуре пользователя определяется набором доступных цифровых стыков. Различные модели АОЛС со стороны линии поддерживают электрические соединения как с сетями плезиохронной цифровой иерархии, так и с Ethernet - сетями пакетной передачи данных. Серийно выпускаемые типы интерфейсов, которыми комплектуется оборудование приведены в таблице.

Новые потребительские свойства продукции

1.АОЛС одна из немногих в мире серийных моделей FSO оборудования, имеющая в своем составе систему пространственной стабилизации линии связи (СПС) с высокочувствительным датчиком отклонения оси. Сочетание этой системы, уникальной многоапертурной оптической схемы ППМ и специально разработанных для атмосферного канала оптических интерфейсов, обеспечивает превосходящее качество беспроводного соединения в сравнении с большинством других FSO-решений. В зависимости от условий и географии эксплуатации оборудование может обеспечивать уровень доступности канала связи до 99,99 %.
2. Оборудование ориентировано на простую установку и эксплуатацию его пользователем. Терминалы АОЛС закрепляются на любых опорах, включая трубостойку, с помощью универсального монтажного комплекта оригинальной конструкции. Встроенные средства визуального наведения и контроля канала, включая мониторинг направления линии связи, многоуровневую установку шлейфов и тестовую сигнализацию, позволяют избежать дополнительных затрат на услуги специализированных монтажных организаций.
3. Широкие сервисные возможности в части различных видов мониторинга (RS232, UDP, HTTP, SNMP и SMTP сигнализация) позволяют минимизировать затраты на эксплуатацию изделия. Изготовитель и поставщик осуществляют техническую поддержку пользователей, в том числе дистанционный мониторинг и диагностику оборудования, а также обеспечивают гарантийное и послегарантийное обслуживание. Гарантийный срок изделия - 2 года.
4. Оборудование АОЛС - №1 в мире по соотношению качество-цена-сервис. Затраты на его приобретение, инсталляцию и эксплуатацию в 3-5 раз меньше, чем для изделий других производителей сопоставимого качества. В сочетании с универсальностью, высоким качеством и низкими затратами АОЛС обеспечивает высокую степень защиты инвестиций и минимальный срок их возврата.

Качественные характеристики, предъявляемые к сырью и материалам

Продукция соответствует государственным стандартам. Сертификат соответствия №ОС/1-СП-950 по системе сертификации "Связь" Министерства РФ по связи и информатизации.
Гигиеническое заключение о лазерной безопасности.

Стадия и уровень разработки

Внедрено в производство.

Предлагаемые инвестиции

2,4 млн. руб.
90 тыс. долларов США

Рынки сбыта

Страны Латинской Америки (Аргентина, Венесуэла).

Возможность и эффективность импортозамещения

Английская фирма Sky Cell производит высококачественные оптические системы передачи данных.

Возможность выхода на мировой рынок

Срок окупаемости (в месяцах)

11

Дата поступления материала

27.10.2006