Giao tiếp bằng laser với người ngoài hành tinh. Hệ thống liên lạc laze

Tuần này kết quả của một loại mặt trăng đã được biết đến. truyền thông laser. Cuộc thử nghiệm diễn ra trong 30 ngày trong điều kiện khó khăn do bụi Mặt Trăng. Có một nhạc trưởng đặc biệt nằm ở khoảnh khắc này trong quỹ đạo mặt trăng. Bài kiểm tra này cho thấy hệ thống thông tin liên lạc vẫn hoạt động đầy đủ dù ở khoảng cách xa. Nó giao tiếp thành công như bất kỳ tín hiệu vô tuyến nào từ NASA.

Công nghệ này thể hiện việc sử dụng thực tế các tia laser băng thông rộng để kết nối và liên lạc. Kết nối này, hay đúng hơn là quá trình tải của nó được thực hiện nhanh hơn nhiều so với giao tiếp vô tuyến tương tự. Phương pháp này cho phép bạn nhận tín hiệu trên Trái đất ở tốc độ 622 Mbit và gửi với 20 Mbit. Tốc độ này được ghi nhận vào ngày 20/10. Nó được truyền từ Mặt trăng đến Trái đất bằng chùm tia laser xung. Tín hiệu này được nhận bởi một trạm ở New Mexico, một phần của sự hợp tác Mỹ và Tây Ban Nha.

Laser có lợi thế lớn trước tín hiệu vô tuyến. Họ là những người có thông lượng lớn nhất. Điều quan trọng là truyền dữ liệu bằng cách sử dụng một chùm tia kết hợp cụ thể. Điều này góp phần tiêu thụ ít năng lượng hơn khi truyền tín hiệu trên khoảng cách xa.

Các nhà nghiên cứu tại NASA tuyên bố rằng thử nghiệm của chương trình đã vượt qua với thành công lớn. Họ không mong đợi loại kết quả này. Thông điệp laser đã được nhận và truyền trở lại quỹ đạo ngay cả trong điều kiện khó khăn nhất. Điều kiện khó khăn. Điều này khẳng định giả thuyết rằng dù có nhiễu sóng thế nào thì tín hiệu cũng sẽ đến Trái đất. Cả bụi vũ trụ lẫn khoảng cách đều không phải là trở ngại đối với tín hiệu laser. Ngay cả ở những thời điểm khi lớp khí quyển tăng lên, việc truyền tín hiệu vẫn được thực hiện mà không cần vấn đề đặc biệt, biểu thị hiệu quả của thiết bị này. Không có dấu vết ngờ vực nào giữa những người hoài nghi ở NASA khi ngay cả những đám mây cũng không trở thành vật cản cho việc truyền tín hiệu.

Đáng ngạc nhiên là không có một lỗi nào trong tín hiệu. Thủ tục gợi nhớ đến giao tiếp điện thoại di động. Hơn nữa, nó hoạt động mà không cần sự can thiệp của con người. Hệ thống thậm chí có thể tự khóa khi trong một khoảng thời gian dài Không có tín hiệu từ trạm mặt đất.

Hệ thống truyền dữ liệu laser được thiết kế để tổ chức một chiều và giao tiếp song công giữa các vật thể trong tầm nhìn.
Quang học không gian tự do - Công nghệ FSO, bao gồm truyền thông quang học khí quyển (AOLC) và kênh truyền thông quang học không dây (BOX) là một cách Truyền không dây thông tin trong phần sóng ngắn của phổ điện từ. Nó dựa trên nguyên tắc chuyển giao tín hiệu kĩ thuật số qua bầu khí quyển (hoặc không gian bên ngoài) bằng cách điều chỉnh bức xạ (hồng ngoại hoặc nhìn thấy) và phát hiện nó sau đó bằng bộ tách sóng quang học.
Hiện trạng không dây truyền thông quang học cho phép bạn tạo các kênh liên lạc đáng tin cậy ở khoảng cách từ 100 đến 1500-2000 m trong khí quyển và lên tới 100.000 km trong không gian vũ trụ, chẳng hạn như để liên lạc giữa các vệ tinh. Hiện tại giải pháp thay thế Liên quan đến cáp quang, đường truyền dữ liệu quang trong khí quyển (AODL) cho phép bạn nhanh chóng tạo kênh liên lạc quang không dây.

1. Liên kết truyền thông quang khí quyển

Sự phát triển nhanh chóng của thị trường viễn thông đòi hỏi đường truyền dữ liệu tốc độ cao. Tuy nhiên, miếng đệm cáp quang ngụ ý một khoản đầu tư đáng kể và về nguyên tắc không phải lúc nào cũng có thể thực hiện được.
Một giải pháp thay thế tự nhiên trong trường hợp này là các đường truyền không dây vi sóng, nhưng vấn đề nhanh chóng có được quyền sử dụng tần số đã hạn chế đáng kể triển vọng sử dụng chúng, đặc biệt là ở các thành phố lớn.
Cách khác truyền thông không dây là các đường truyền thông quang học (giao tiếp laser hoặc quang học) sử dụng cấu trúc liên kết điểm-điểm hoặc chế độ truy cập điểm-đa điểm. Truyền thông quang học được thực hiện bằng cách truyền thông tin bằng sóng điện từ phạm vi quang học. Một ví dụ về truyền thông quang học là việc truyền tải các thông điệp được sử dụng trước đây bằng cách sử dụng bảng chữ cái lửa trại hoặc bảng chữ cái semaphore. Vào những năm 60 của thế kỷ 20, tia laser đã được tạo ra và người ta có thể xây dựng các hệ thống thông tin quang băng thông rộng. Đường dây liên lạc khí quyển (ALC) đầu tiên ở Moscow xuất hiện vào cuối những năm 60: nó được ra mắt đường dây điện thoại giữa tòa nhà Đại học quốc gia Moscow trên đồi Lenin và Quảng trường Zubovskaya với chiều dài hơn 5 km. Chất lượng tín hiệu truyền đi tuân thủ đầy đủ các tiêu chuẩn. Cũng trong những năm đó, các thí nghiệm với ALS đã được thực hiện ở Leningrad, Gorky, Tbilisi và Yerevan. Nhìn chung các cuộc thử nghiệm đều thành công nhưng vào thời điểm đó các chuyên gia cho rằng chúng rất tệ. thời tiết làm cho việc liên lạc bằng laser trở nên không đáng tin cậy và nó được coi là không hứa hẹn.
Việc sử dụng tín hiệu điều chế liên tục (tương tự), được sử dụng trong những năm đó, đã dẫn đến sự suy giảm bất thường của tín hiệu quang do ảnh hưởng của khí quyển.
Việc sử dụng rộng rãi ALS hiện đại ở nhiều nước trên thế giới bắt đầu vào năm 1998, khi các laser bán dẫn rẻ tiền có công suất từ ​​100 mW trở lên được tạo ra và việc sử dụng xử lý kỹ thuật số tín hiệu giúp tránh được sự suy giảm tín hiệu bất thường và truyền lại gói thông tin khi phát hiện thấy lỗi.
Đồng thời, nhu cầu liên lạc bằng laser nảy sinh khi chúng bắt đầu phát triển nhanh chóng. công nghệ thông tin. Số lượng thuê bao có nhu cầu cung cấp các dịch vụ viễn thông như Internet, điện thoại IP, truyền hình cáp Với một số lượng lớn kênh truyền hình, mạng máy tính v.v... Kết quả là nảy sinh vấn đề “dặm cuối” (kết nối kênh truyền thông băng thông rộng với người dùng cuối). Đẻ mới mạng cápđòi hỏi vốn đầu tư lớn, và trong một số trường hợp, đặc biệt là ở các khu đô thị đông đúc, là rất khó khăn, thậm chí là không thể thực hiện được.
Giải pháp tối ưu cho vấn đề của phần cuối là sử dụng đường dây không dây chuyển nhượng.
Ưu điểm của đường dây liên lạc không dây là rất rõ ràng: tiết kiệm chi phí (không cần đào hào để đặt cáp và thuê đất); chi phí vận hành thấp; cao thông lượng và chất lượng truyền thông kỹ thuật số; triển khai nhanh và thay đổi cấu hình mạng; dễ dàng vượt qua các chướng ngại vật - đường sắt, sông, núi, v.v.
Thông tin liên lạc không dây trong phổ vô tuyến bị hạn chế do tắc nghẽn và khan hiếm Dải tần số, không đủ bí mật, dễ bị can thiệp, bao gồm cả các kênh có chủ ý và từ các kênh lân cận, làm tăng mức tiêu thụ điện năng. Ngoài ra, liên lạc vô tuyến cần có sự phê duyệt và đăng ký lâu dài với sự phân bổ tần số của Cơ quan giám sát truyền thông nhà nước Liên bang Nga, tiền thuê kênh và chứng nhận bắt buộc về thiết bị vô tuyến của Ủy ban tần số vô tuyến nhà nước. Việc sử dụng phương tiện laser giúp loại bỏ vấn đề khó khăn này. Điều này là do thực tế là, trước hết, tần số bức xạ hệ thống laser thông tin liên lạc vượt ra ngoài phạm vi cần có sự phối hợp (ở Nga), thứ hai, do thiếu khả năng thực tế để phát hiện và xác định chúng làm phương tiện trao đổi thông tin.
Các tính chất cơ bản của hệ thống laser:
bảo mật gần như tuyệt đối của kênh khỏi bị truy cập trái phép và do đó, cấp độ cao khả năng chống nhiễu và khả năng chống nhiễu do khả năng tập trung toàn bộ năng lượng tín hiệu theo các góc phân số của phút cung (trong laser hệ thống không gian thông tin liên lạc) lên đến hàng chục độ (hệ thống thông tin liên lạc trong nhà có thể truy cập đầy đủ);
dung lượng thông tin cao của các kênh (lên tới hàng chục Gbit/s)
không có sự chậm trễ trong việc truyền tải thông tin (ping<1ms) как у радиолиний
sự vắng mặt của các dấu hiệu vạch trần rõ rệt (chủ yếu là bức xạ điện từ thế chấp) và khả năng ngụy trang bổ sung, giúp che giấu không chỉ thông tin được truyền đi mà còn cả thực tế trao đổi thông tin.
Ngoài ra, nhiều chuyên gia lưu ý đến sự an toàn sinh học của các hệ thống này, vì mật độ năng lượng bức xạ trung bình trong các hệ thống laser cho các mục đích khác nhau thấp hơn khoảng 3–6 lần so với bức xạ do Mặt trời tạo ra, cũng như tính đơn giản của các nguyên tắc của chúng. xây dựng và vận hành, và chi phí tương đối thấp so với các phương tiện truyền tải thông tin truyền thống cho mục đích tương tự.
Thiết kế:
Đường dây liên lạc laser bao gồm hai trạm giống hệt nhau được lắp đặt đối diện nhau trong tầm nhìn (Hình 1).

Cơm. 1. Thiết kế ALS

Cấu trúc của tất cả các trạm ALS gần như giống nhau: mô-đun giao diện, bộ điều biến, laser, hệ thống quang máy phát, hệ thống quang máy thu, bộ giải điều chế và mô-đun giao diện máy thu. Máy phát là một bộ phát dựa trên một diode laser bán dẫn dạng xung (đôi khi là một đèn LED thông thường). Trong hầu hết các trường hợp, bộ thu dựa trên photodiode pin tốc độ cao hoặc photodiode tuyết lở.
Luồng dữ liệu được truyền từ thiết bị người dùng sẽ đi đến mô-đun giao diện và sau đó đến bộ điều chế bộ phát. Tín hiệu sau đó được chuyển đổi bằng tia laser phun hiệu quả cao thành bức xạ quang hồng ngoại, được chuẩn trực bằng quang học thành chùm hẹp và truyền qua khí quyển đến máy thu. Tại điểm đối diện, bức xạ quang học nhận được được tập trung bởi một thấu kính thu vào vị trí của bộ tách sóng quang tốc độ cao có độ nhạy cao (điốt quang tuyết lở hoặc pin), nơi nó được phát hiện. Sau khi khuếch đại và xử lý thêm, tín hiệu được gửi đến giao diện máy thu và từ đó đến thiết bị người dùng. Tương tự, ở chế độ song công, luồng dữ liệu bộ đếm xảy ra đồng thời và độc lập.
Do chùm tia laser được truyền giữa các điểm liên lạc trong khí quyển nên sự phân bố của nó phụ thuộc nhiều vào điều kiện thời tiết, sự hiện diện của khói, bụi và các chất gây ô nhiễm không khí khác. Tuy nhiên, bất chấp những vấn đề này, liên lạc bằng laser trong khí quyển đã được chứng minh là khá đáng tin cậy ở khoảng cách vài km và đặc biệt hứa hẹn giải quyết được vấn đề “dặm cuối”.
Hãy xem xét ảnh hưởng của khí quyển đến chất lượng liên lạc hồng ngoại không dây. Sự lan truyền của bức xạ laser trong khí quyển đi kèm với một số hiện tượng tương tác tuyến tính và phi tuyến của ánh sáng với môi trường. Dựa trên các đặc điểm định tính thuần túy, những hiện tượng này có thể được chia thành ba nhóm chính:
1. sự hấp thụ (tương tác trực tiếp của chùm photon với các phân tử khí quyển);
2. tán xạ bởi các sol khí (bụi, mưa, tuyết, sương mù);
3. Sự dao động của bức xạ do nhiễu loạn khí quyển.

Truyền thông chùm tia laser xuyên qua bầu khí quyển giờ đây đã trở thành hiện thực. Nó đảm bảo truyền một lượng lớn thông tin với độ tin cậy cao trên khoảng cách lên tới 5 km và giải quyết nhiều vấn đề khó khăn. Vì vậy, sự quan tâm đến loại hình giao tiếp này gần đây đã tăng lên.

¹Biến động (từ tiếng Latin fluctuatio - biến động), độ lệch ngẫu nhiên của các đại lượng vật lý so với giá trị trung bình của chúng.
²Nguồn Internet: http://laseritc.ru/?id=93

2. Kênh truyền thông quang không dây

Kênh truyền thông quang học không dây (BOX) là một thiết bị truyền dữ liệu qua khí quyển. Nó được thiết kế để tạo ra một kênh truyền dữ liệu theo tiêu chuẩn Ethernet. BOXING bao gồm hai bộ thu phát (ống quang) giống hệt nhau được lắp đặt ở cả hai phía của kênh liên lạc. Mỗi thiết bị bao gồm một mô-đun thu phát, tấm che, cáp giao diện (dài 5 m), hệ thống hướng dẫn, giá đỡ, nguồn điện và bộ phận truy cập.
Mô-đun thu phát bao gồm một bộ phát bức xạ quang có tính định hướng cao trong phạm vi IR (bao gồm một đèn LED bán dẫn hồng ngoại) và một bộ thu - một đèn LED có độ nhạy cao. Đèn LED hoạt động ở bước sóng 0,87 micron. Một số ví dụ về các nhà sản xuất hệ thống BOX trong nước và đặc điểm của chúng được mô tả trong Bảng 1.
Bảng 1. Thiết bị tạo kênh truyền thông quang học

Hình 2 thể hiện rõ ràng BOX-10M.

Cơm. 2. HỘP-10M

Nguyên lý hoạt động:
Hãy xem xét quá trình truyền dữ liệu bằng kênh quang (Hình 3). Tín hiệu điện từ cổng Ethernet truyền qua cáp giao diện đến bộ phát, tại đây đèn LED chuyển đổi nó thành bức xạ hồng ngoại, đi qua bộ tách chùm và được thấu kính tập trung thành chùm hẹp. Sau khi đi qua bầu khí quyển, một phần bức xạ chạm vào thấu kính của một bộ thu phát khác, được tập trung và gửi đến bộ thu bằng bộ tách chùm. Bộ thu chuyển đổi bức xạ hồng ngoại thành tín hiệu điện, tín hiệu này được gửi qua cáp giao diện tới cổng Ethernet. Bộ nguồn cung cấp năng lượng cho bộ phát, bộ thu, bộ hiển thị và hệ thống chống sương mù/ngăn băng của ống kính.

Cơm. 3. Nguyên lý hoạt động chung của thiết bị họ BOX.

Độ tin cậy truyền tải đạt được chủ yếu thông qua hướng dẫn chính xác và dự trữ năng lượng. Với khả năng nhắm mục tiêu chính xác, mức dự trữ năng lượng của hệ thống sẽ tăng gấp bốn lần đối với các mẫu BOX-10ML và BOX-10M (nói cách khác, bằng cách che phủ 4/5 vật kính, chúng ta có kênh 100% đáng tin cậy trong thời tiết tốt). Mẫu BOX-10MPD có mức dự trữ năng lượng gấp 16 lần. Trong trường hợp này, khả năng sẵn sàng của kênh trong suốt cả năm sẽ là 99,7-99,9%. Dự trữ năng lượng của hệ thống càng cao thì độ tin cậy của kênh càng cao, lý tưởng là đạt 99,99%.
Ngoài ra, hoạt động của hệ thống đáng tin cậy là nhờ phương pháp truy cập phương tiện CSMA/CD được sử dụng trong mạng Ethernet. Bất kỳ xung đột nào - điều kiện thời tiết xấu đi hoặc sự xuất hiện của chướng ngại vật ngắn hạn đều dẫn đến việc truyền lại gói ở cấp độ vật lý, nhưng ngay cả khi điều đó xảy ra thì xung đột sẽ không được nghe thấy (ví dụ: điều này có thể xảy ra trong HỘP- Các mô hình 10ML và BOX-10M do thời gian chuyển từ thu sang truyền tất nhiên là bằng 4 μs) và gói bị mất, khi đó các giao thức cấp cao hơn hoạt động với bảo đảm gửi sẽ theo dõi sự cố này và yêu cầu sẽ được lặp lại.
Kết nối qua bầu khí quyển không bao giờ đảm bảo 100% kết nối, vì vậy, có thể, chẳng hạn như trong điều kiện thời tiết xấu (tuyết rơi dày đặc, sương mù dày đặc, mưa lớn, v.v.), kênh sẽ không hoạt động. Nhưng trong trường hợp này, việc ngừng liên lạc sẽ chỉ là tạm thời và sau khi điều kiện được cải thiện, kết nối sẽ tự khôi phục. Để giảm khả năng mất liên lạc do điều kiện thời tiết, cần lắp đặt các mô hình có khoảng cách hoạt động lớn hơn, điều này làm tăng năng lượng của luồng ánh sáng và do đó, độ tin cậy của toàn bộ hệ thống.
Một điều kiện khác để hệ thống hoạt động ổn định và đáng tin cậy là sự trùng khớp giữa tâm của điểm chiếu sáng hình học của máy phát với tâm của thấu kính máy thu. Tải trọng gió, cũng như các rung động cơ học và theo mùa của giá đỡ có thể loại bỏ hệ thống khỏi khu vực điểm sáng, do đó kết nối sẽ biến mất. Toàn bộ thiết kế của hệ thống và kích thước của điểm chiếu sáng từ máy phát được phối hợp sao cho khả năng mất liên lạc do những lý do trên được giảm thiểu. Khi trỏ, bài toán hình học sau đây được giải quyết: từ điểm thu được trong quá trình trỏ thô, cần phải di chuyển hệ thống đến tâm hình học của điểm chiếu sáng từ quang thông của bộ phát, cuối cùng cố định hệ thống trỏ ở vị trí này. Sử dụng hệ thống hướng dẫn tiêu chuẩn, vấn đề này được giải quyết sau 35 lần lặp.
Cài đặt:
Bộ thu phát có thể được lắp đặt trên bề mặt mái nhà hoặc tường. HỘP được gắn trên một giá đỡ bằng kim loại, cho phép bạn điều chỉnh góc nghiêng theo chiều ngang và chiều dọc (Hình 4). Bộ thu phát được kết nối thông qua một thiết bị truy cập đặc biệt; cặp xoắn loại 5 (UTP) thường được sử dụng làm cáp kết nối. Về phía kênh quang, thiết bị truy cập được kết nối với bộ thu phát bằng cáp giao diện, sử dụng cáp xoắn đôi thông thường được trang bị các đầu nối đặc biệt. Mặt khác, thiết bị truy cập kết nối với máy tính hoặc thiết bị mạng (bộ định tuyến hoặc bộ chuyển mạch).
Bộ truy cập và bộ nguồn thu phát luôn được lắp đặt trong nhà cạnh nhau. Chúng có thể được gắn trên tường hoặc đặt trong cùng giá đỡ được sử dụng cho thiết bị mạng LAN.
Để hoạt động đáng tin cậy, các khuyến nghị sau phải được tính đến:
các tòa nhà phải nằm trong tầm nhìn (dầm không được gặp chướng ngại vật mờ đục dọc theo toàn bộ đường đi);
sẽ tốt hơn nếu thiết bị được đặt càng cao so với mặt đất càng tốt và ở nơi khó tiếp cận;
khi lắp đặt hệ thống, tránh hướng máy thu phát theo hướng Đông Tây (yêu cầu cụ thể này được giải thích khá đơn giản: tia nắng mặt trời lúc bình minh hoặc hoàng hôn có thể cản trở bức xạ trong vài phút và quá trình truyền sẽ dừng lại);
Không được phép đặt động cơ, máy nén, v.v. gần điểm lắp đặt vì rung động có thể dẫn đến dịch chuyển đường ống và làm đứt kết nối.

Cơm. 4. Sơ đồ hệ thống hướng dẫn

Các kiểu kết nối:
Hình 5 cho thấy các loại kết nối BOX có thể có.

Cơm. 5. Các loại kết nối BOX

Trong nhiều nguồn khác nhau, có một số lượng lớn tên thiết bị truyền dữ liệu không dây trong phạm vi bước sóng hồng ngoại. Ở nước ngoài, loại hệ thống này thường được gọi là FSO - Quang học không gian tự do; trong không gian hậu Xô Viết, có một số tên gọi cho hệ thống thông tin quang không dây. Để làm cơ sở, bạn nên lấy từ viết tắt HỘP - kênh liên lạc quang không dây, như được phản ánh trong chứng chỉ của Hệ thống Truyền thông (CCS).

Nghiên cứu tích cực về vi sóng bắt đầu vào giữa thế kỷ 20. Nhà vật lý người Mỹ Charles Townes quyết định tăng cường độ của chùm tia vi sóng. Sau khi kích thích các phân tử amoniac lên mức năng lượng cao thông qua nhiệt hoặc kích thích điện, nhà khoa học sau đó truyền một chùm vi sóng yếu xuyên qua chúng. Kết quả là một bộ khuếch đại vi sóng mạnh mẽ được Townes gọi là “maser” vào năm 1953. Năm 1958, Townes và Arthur Schawlow thực hiện bước tiếp theo: thay vì sử dụng lò vi sóng, họ cố gắng khuếch đại ánh sáng khả kiến. Dựa trên những thí nghiệm này, Maiman đã tạo ra tia laser đầu tiên vào năm 1960.

Việc tạo ra tia laser giúp giải quyết được nhiều vấn đề góp phần tạo nên sự phát triển đáng kể trong khoa học và công nghệ. Điều này đã giúp vào cuối thế kỷ 20 và đầu thế kỷ 21 có được những phát triển như: đường truyền cáp quang, laser y tế, xử lý vật liệu bằng laser (xử lý nhiệt, hàn, cắt, khắc, v.v.), laser hướng dẫn và chỉ định mục tiêu, máy in laser, đầu đọc mã vạch và nhiều hơn nữa. Tất cả những phát minh này đã đơn giản hóa đáng kể cuộc sống của một người bình thường và cho phép phát triển các giải pháp kỹ thuật mới.

Bài viết này sẽ trả lời các câu hỏi sau:

1) Truyền thông laser không dây là gì? Nó đã được thực hiện như thế nào?

2) Điều kiện sử dụng thông tin liên lạc laser trong không gian là gì?

3) Cần những thiết bị gì để thực hiện truyền thông laser?

Định nghĩa về truyền thông laser không dây, phương pháp thực hiện nó.

Truyền thông laser không dây là một loại truyền thông quang học sử dụng sóng điện từ trong phạm vi quang học (ánh sáng) truyền qua khí quyển hoặc chân không.

Giao tiếp laser giữa hai đối tượng chỉ được thực hiện thông qua kết nối điểm-điểm. Công nghệ này dựa trên việc truyền dữ liệu bằng cách sử dụng bức xạ điều chế ở phần hồng ngoại của quang phổ xuyên qua khí quyển. Máy phát là một diode laser bán dẫn mạnh mẽ. Thông tin đi vào mô-đun thu phát, trong đó nó được mã hóa bằng nhiều mã chống nhiễu khác nhau, được điều chế bằng bộ phát laser quang học và được hệ thống quang học của máy phát tập trung thành chùm tia laser chuẩn trực hẹp và truyền vào khí quyển.

Ở đầu nhận, hệ thống quang học tập trung tín hiệu quang vào một photodiode có độ nhạy cao (hoặc photodiode tuyết lở), chuyển đổi chùm quang thành tín hiệu điện. Hơn nữa, tần số càng cao (lên tới 1,5 GHz), khối lượng thông tin được truyền đi càng lớn. Tín hiệu sau đó được giải điều chế và chuyển đổi thành tín hiệu giao diện đầu ra.

Bước sóng trong hầu hết các hệ thống được triển khai thay đổi trong khoảng 700-950 nm hoặc 1550 nm, tùy thuộc vào diode laser được sử dụng.

Từ những điều trên cho thấy các thành phần thiết bị chính để truyền thông bằng laser là một diode laser bán dẫn và một photodiode có độ nhạy cao (photodiode tuyết lở). Chúng ta hãy xem xét nguyên tắc hoạt động của họ chi tiết hơn một chút.

Diode laser là một laser bán dẫn được chế tạo trên cơ sở một diode. Công việc của nó dựa trên sự xuất hiện của sự đảo ngược dân số trong khu vực tiếp giáp pn khi đưa các hạt mang điện vào. Một ví dụ về diode laser hiện đại được đưa ra trong Hình 1.

Điốt quang tuyết lở là thiết bị bán dẫn có độ nhạy cao, chuyển đổi ánh sáng thành tín hiệu điện do hiệu ứng quang điện. Chúng có thể được coi là bộ tách sóng quang cung cấp khả năng khuếch đại bên trong thông qua hiệu ứng nhân tuyết lở. Từ quan điểm chức năng, chúng là chất tương tự trạng thái rắn của máy nhân quang. Điốt quang tuyết lở có độ nhạy cao hơn so với các bộ tách sóng quang bán dẫn khác, cho phép chúng được sử dụng để ghi lại năng lượng ánh sáng yếu (≲ 1 nW). Một ví dụ về photodiode tuyết lở hiện đại được cung cấp trong Hình 2.

Điều kiện sử dụng thông tin liên lạc laser trong không gian.

Một trong những lĩnh vực đầy hứa hẹn để phát triển hệ thống liên lạc không gian là các hệ thống dựa trên việc truyền thông tin qua kênh laser, vì các hệ thống này có thể cung cấp thông lượng lớn hơn, với mức tiêu thụ điện năng, kích thước tổng thể và trọng lượng tổng thể của thiết bị thu phát thấp hơn so với các hệ thống liên lạc vô tuyến đang được sử dụng hiện nay.

Có khả năng, hệ thống liên lạc laser không gian có thể cung cấp luồng thông tin tốc độ cực cao - từ 10-100 Mbit/s đến 1-10 Gbit/s và cao hơn.

Tuy nhiên, có một số vấn đề kỹ thuật cần được giải quyết để triển khai các kênh liên lạc laser giữa tàu vũ trụ (SC) và Trái đất:

• Cần có độ chính xác cao của việc dẫn đường và theo dõi lẫn nhau ở khoảng cách từ nửa nghìn đến hàng chục nghìn km và khi các tàu sân bay di chuyển với tốc độ vũ trụ.
• Các nguyên tắc nhận và truyền thông tin qua kênh laser ngày càng trở nên phức tạp hơn nhiều.
• Thiết bị quang-điện tử ngày càng trở nên phức tạp hơn: quang học chính xác, cơ khí chính xác, laser bán dẫn và sợi quang, máy thu có độ nhạy cao.

Thí nghiệm thực hiện thông tin liên lạc laser không gian

Cả Nga và Hoa Kỳ đều đang tiến hành thử nghiệm triển khai hệ thống liên lạc bằng laser để truyền lượng lớn thông tin.

Hệ thống liên lạc Laser RF (SLS)

Vào năm 2013, thí nghiệm đầu tiên của Nga đã được thực hiện để truyền thông tin bằng hệ thống laser từ Trái đất đến trạm vũ trụ quốc tế (RS ISS) của Nga và quay trở lại.

Thí nghiệm không gian SLS được thực hiện với mục đích thử nghiệm và trình diễn công nghệ và thiết bị của Nga để nhận và truyền thông tin qua đường liên lạc laser không gian.

Mục tiêu của thí nghiệm là:

• thử nghiệm, trong điều kiện bay vào vũ trụ trên ISS RS, các giải pháp thiết kế và công nghệ chính được tích hợp vào thiết bị tiêu chuẩn của hệ thống truyền thông tin laser giữa các vệ tinh;
• phát triển công nghệ nhận và truyền thông tin bằng đường truyền laser;
• nghiên cứu khả năng và điều kiện hoạt động của đường dây liên lạc laser “trên tàu vũ trụ – trạm mặt đất” trong các điều kiện khí quyển khác nhau.

Thí nghiệm dự kiến ​​sẽ được thực hiện trong hai giai đoạn.

Ở giai đoạn đầu tiên, hệ thống nhận và truyền thông tin chạy dọc theo các đường “trên tàu RS ISS–Trái đất” (3, 125, 622 Mbit/s) và “Trái đất–trên tàu RS ISS” (3 Mbit/s ) Đang được phát triển.

Ở giai đoạn thứ hai, người ta dự định phát triển hệ thống dẫn đường có độ chính xác cao và hệ thống truyền thông tin dọc tuyến “trên vệ tinh chuyển tiếp ISS RS”.

Hệ thống liên lạc laser ở giai đoạn đầu tiên của thí nghiệm SLS bao gồm hai hệ thống con chính:

• thiết bị đầu cuối liên lạc laser trên tàu (BTLS), được lắp đặt trên đoạn Trạm vũ trụ quốc tế của Nga (Hình 3);
• thiết bị đầu cuối laser mặt đất (GLT) được lắp đặt tại trạm quan sát quang học Arkhyz ở Bắc Kavkaz (Hình 4).

Đối tượng nghiên cứu giai đoạn 1 của FE:

• thiết bị đầu cuối liên lạc laser trên tàu (BTLN);
• thiết bị đầu cuối liên lạc laser mặt đất (GLT);
• kênh truyền bức xạ khí quyển

Hình 4. Thiết bị đầu cuối laser mặt đất: gian hàng thiên văn với bộ phận cơ-quang và kính thiên văn căn chỉnh

Hệ thống liên lạc Laser (LCS) - giai đoạn 2.

Giai đoạn thứ hai của thử nghiệm sẽ được thực hiện sau khi hoàn thành thành công giai đoạn đầu tiên và sự sẵn sàng của tàu vũ trụ chuyên dụng loại “Luch” trên GEO với thiết bị đầu cuối trên tàu của hệ thống truyền thông tin laser giữa các vệ tinh. Thật không may, không thể tìm thấy thông tin về việc giai đoạn thứ hai có được thực hiện hay không trong các nguồn mở. Có lẽ kết quả thí nghiệm đã được giữ bí mật, hoặc giai đoạn thứ hai chưa bao giờ được thực hiện. Sơ đồ truyền thông tin được thể hiện trong Hình 5.

Dự án OPALS USA

Gần như đồng thời, cơ quan vũ trụ Mỹ NASA bắt đầu triển khai hệ thống laser OPALS (Tải trọng quang học cho Khoa học Lasercomm).

Michael Kokorowski, giám đốc dự án OPALS và là thành viên của Phòng thí nghiệm Sức đẩy Phản lực của NASA (JPL), cho biết: “OPALS đại diện cho địa điểm thử nghiệm đầu tiên để phát triển công nghệ liên lạc không gian bằng laser và Trạm Vũ trụ Quốc tế sẽ đóng vai trò là địa điểm thử nghiệm OPALS”. Phòng thí nghiệm Sức đẩy Phản lực, JPL) - "Các hệ thống liên lạc laser trong tương lai sẽ được phát triển dựa trên công nghệ OPALS sẽ có thể trao đổi khối lượng lớn thông tin, loại bỏ nút thắt mà trong một số trường hợp đang cản trở hoạt động nghiên cứu khoa học và doanh nghiệp thương mại."

Hệ thống OPALS là một hộp kín chứa các thiết bị điện tử được kết nối qua cáp quang với thiết bị truyền và nhận laser (Hình 6). Thiết bị này bao gồm máy chuẩn trực laser và camera theo dõi được gắn trên bệ chuyển động. Việc cài đặt OPALS sẽ được gửi tới ISS trên tàu vũ trụ Dragon, tàu sẽ phóng lên vũ trụ vào tháng 12 năm nay. Sau khi được giao, thùng chứa và máy phát sẽ được lắp đặt bên ngoài nhà ga và chương trình thử nghiệm thực địa kéo dài 90 ngày cho hệ thống sẽ bắt đầu.

Nguyên lý hoạt động của OPALS:

Từ Trái đất, các chuyên gia từ Phòng thí nghiệm Kính viễn vọng Truyền thông Quang học sẽ gửi một chùm ánh sáng laser về phía trạm vũ trụ, trạm này sẽ hoạt động như một đèn hiệu. Thiết bị của hệ thống OPALS, sau khi bắt được tín hiệu này, sử dụng các bộ truyền động đặc biệt, sẽ hướng máy phát của nó vào kính viễn vọng trên mặt đất, kính này sẽ đóng vai trò là máy thu và truyền tín hiệu phản hồi. Nếu không có sự can thiệp trên đường truyền của chùm tia laser, một kênh liên lạc sẽ được thiết lập và quá trình truyền thông tin video và đo từ xa sẽ bắt đầu, lần đầu tiên sẽ kéo dài khoảng 100 giây.

Hệ thống chuyển tiếp dữ liệu châu Âu viết tắt EDRS.

Hệ thống chuyển tiếp dữ liệu châu Âu (EDRS) là một dự án do Cơ quan vũ trụ châu Âu lên kế hoạch nhằm tạo ra một chòm sao vệ tinh địa tĩnh hiện đại sẽ truyền thông tin giữa các vệ tinh, tàu vũ trụ, máy bay không người lái (UAV) và trạm mặt đất, cung cấp khả năng truyền nhanh hơn các phương pháp truyền thống . Tốc độ dữ liệu, ngay cả trong điều kiện thiên tai và thảm họa do con người gây ra.

EDRS sẽ sử dụng công nghệ truyền thông laser Thiết bị đầu cuối truyền thông laser (LCT) mới. Thiết bị đầu cuối laser sẽ cho phép truyền thông tin với tốc độ 1,8 Gbit/s. Công nghệ LCT sẽ cho phép các vệ tinh EDRS truyền và nhận khoảng 50 terabyte dữ liệu mỗi ngày trong thời gian gần như thực.

Vệ tinh liên lạc EDRS đầu tiên dự kiến ​​sẽ phóng vào quỹ đạo địa tĩnh vào đầu năm 2016 từ Sân bay vũ trụ Baikonur trên xe phóng Proton của Nga. Khi ở trên quỹ đạo địa không đồng bộ trên khắp châu Âu, vệ tinh sẽ mang các liên kết liên lạc bằng laser giữa bốn vệ tinh Sentinel-1 và Sentinel-2 của chương trình quan sát Trái đất Copernicus, các máy bay không người lái và các trạm mặt đất ở Châu Âu, Châu Phi, Châu Mỹ Latinh, Trung Đông và bờ biển phía đông bắc của Hoa Kỳ.

Một vệ tinh tương tự thứ hai sẽ được phóng vào năm 2017 và việc phóng vệ tinh thứ ba được lên kế hoạch vào năm 2020. Cùng với nhau, ba vệ tinh này sẽ có thể bao phủ toàn bộ hành tinh bằng liên lạc laser.

Triển vọng phát triển thông tin liên lạc laser trong không gian.

Ưu điểm của thông tin laser so với thông tin vô tuyến:

• truyền tải thông tin trên khoảng cách xa
• tốc độ truyền cao
• sự nhỏ gọn và nhẹ nhàng của thiết bị truyền dữ liệu
• hiệu suất năng lượng

Nhược điểm của truyền thông laser:

• nhu cầu định vị chính xác các thiết bị thu và truyền
• các vấn đề về khí quyển (mây, bụi, v.v.)

Truyền thông bằng laser cho phép truyền dữ liệu ở khoảng cách xa hơn nhiều so với truyền thông vô tuyến; do mức độ tập trung năng lượng cao và tần số sóng mang cao hơn nhiều (theo bậc độ lớn), tốc độ truyền cũng cao hơn. Hiệu quả năng lượng, trọng lượng thấp và độ nén cũng tốt hơn nhiều lần hoặc thậm chí nhiều hơn. Những khó khăn về nhu cầu hướng dẫn chính xác của các thiết bị thu và truyền có thể được giải quyết bằng các phương tiện kỹ thuật hiện đại. Ngoài ra, các thiết bị thu trên mặt đất có thể được đặt ở những khu vực trên Trái đất nơi có số ngày mây ít.

Ngoài các vấn đề đã trình bày ở trên, còn có một vấn đề khác - sự phân kỳ và suy giảm của chùm tia laser khi đi qua bầu khí quyển. Vấn đề càng trầm trọng hơn khi chùm tia xuyên qua các lớp có mật độ khác nhau. Khi đi qua mặt phân cách giữa các môi trường, một chùm ánh sáng, bao gồm cả chùm tia laser, chịu sự khúc xạ, tán xạ và suy giảm đặc biệt mạnh. Trong trường hợp này, chúng ta có thể quan sát thấy một loại điểm sáng chính xác là do việc truyền giao diện như vậy giữa các phương tiện. Có một số ranh giới như vậy trong bầu khí quyển Trái đất - ở độ cao khoảng 2 km (lớp khí quyển thời tiết hoạt động), ở độ cao khoảng 10 km và ở độ cao khoảng 80-100 km, tức là đã ở ranh giới của không gian. . Chiều cao của các lớp được đưa ra cho các vĩ độ trung bình vào mùa hè. Đối với các vĩ độ khác và các mùa khác, độ cao và số lượng giao diện giữa các phương tiện có thể khác rất nhiều so với mô tả.

Do đó, khi đi vào bầu khí quyển Trái đất, một chùm tia laze, vốn trước đó đã di chuyển bình tĩnh hàng triệu km mà không bị tổn thất gì (có lẽ ngoại trừ một chút lệch tiêu điểm), sẽ mất đi phần sức mạnh của sư tử trong vòng vài chục km đáng tiếc. Tuy nhiên, chúng ta có thể biến thực tế này, thoạt nhìn có vẻ tồi tệ, thành lợi thế của mình. Vì thực tế này cho phép chúng ta thực hiện mà không cần bất kỳ mục tiêu nghiêm túc nào của chùm tia vào máy thu. Bởi vì với tư cách là một bộ thu như vậy, hay đúng hơn là một bộ thu chính, chúng ta có thể sử dụng chính xác những ranh giới này giữa các lớp và phương tiện. Chúng ta có thể hướng kính viễn vọng vào điểm sáng thu được và đọc thông tin từ nó. Tất nhiên, điều này sẽ làm tăng đáng kể lượng nhiễu và giảm tốc độ truyền dữ liệu. Và nó sẽ khiến điều đó hoàn toàn không thể thực hiện được vào ban ngày. Nhưng điều này sẽ giúp giảm giá thành của tàu vũ trụ bằng cách tiết kiệm hệ thống dẫn đường. Điều này đặc biệt đúng đối với các vệ tinh có quỹ đạo không cố định, cũng như đối với tàu vũ trụ để nghiên cứu không gian sâu.

Hiện tại, nếu chúng ta xem xét liên lạc giữa Trái đất-tàu vũ trụ và tàu vũ trụ-Trái đất, giải pháp tối ưu là sự kết hợp giữa liên lạc laser và vô tuyến. Việc truyền dữ liệu từ tàu vũ trụ đến Trái đất bằng liên lạc laser và từ Trái đất đến tàu vũ trụ bằng liên lạc vô tuyến là khá thuận tiện và hứa hẹn. Điều này là do mô-đun thu laser là một hệ thống khá cồng kềnh (thường là kính thiên văn) thu giữ bức xạ laser và chuyển nó thành tín hiệu điện, sau đó được khuếch đại bằng các phương pháp đã biết và chuyển đổi thành thông tin hữu ích. Một hệ thống như vậy không dễ cài đặt trên tàu vũ trụ, vì hầu hết các yêu cầu đều là sự nhỏ gọn và trọng lượng thấp. Đồng thời, bộ phát tín hiệu laser có kích thước và trọng lượng nhỏ so với ăng-ten để truyền tín hiệu vô tuyến.

Alexander lobinsky

Trong số trước của SR, chúng tôi đã thử nghiệm một phương pháp trình bày tin tức mới “với các cuộc thảo luận và bình luận” và có vẻ như độc giả của chúng tôi thích sáng kiến ​​này. Lần này, tài liệu được xuất bản trên cổng thông tin nổi tiếng ZDNet về hệ thống liên lạc laser một lần nữa được xem xét kỹ lưỡng. Và một chuyên gia từ công ty Belana của Belarus chia sẻ suy nghĩ của mình về chủ đề này với bạn.

công bố trên ZDNet:

Laser giải quyết vấn đề băng thông

Các nhà cung cấp dịch vụ và nhà sản xuất thiết bị đã thử nghiệm công nghệ dữ liệu tốc độ cao cho các doanh nghiệp trong nhiều tháng, được gọi là "laser trong không gian mở" hoặc "truyền thông không dây quang học", cho đến gần đây vẫn là chủ đề của các dự án tranh luận, nghiên cứu và thí điểm về mặt lý thuyết.
Terabeam và FSONA Communications có kế hoạch giới thiệu các sản phẩm và dịch vụ thương mại đầu tiên dựa trên công nghệ này trong thời gian tới. Nhà phân tích ngành viễn thông độc lập Jeff Kagan cho biết: “Rõ ràng là nó đã sẵn sàng để sử dụng rộng rãi”. “Đã đến lúc đưa nó ra thị trường và xem nó diễn ra như thế nào. Rõ ràng là nó sẽ không gặp vấn đề gì. Nhưng nếu nó hoạt động, chúng ta có thể tin tưởng vào thành công lớn.”

Các tia laser thuộc dải quang học vô hình vô hại đối với mắt người và có thể cung cấp khả năng truy cập Internet và mạng công ty tốc độ cao thông qua một chùm tia đi qua cửa sổ văn phòng.
Công nghệ này cung cấp hiệu suất nhanh hơn các mạng không dây hiện có và rẻ hơn so với truyền thông cáp quang, vốn yêu cầu cáp được đặt trên khắp các đường phố. Laser có tiềm năng giải quyết một vấn đề quan trọng mà ngành viễn thông đang phải đối mặt.

Trong khi các mạng lưới lớn trên toàn quốc đã tồn tại thì việc xây dựng và hiện đại hóa các mạng lưới nội đô chỉ mới bắt đầu. Vì vậy, doanh nghiệp thường phải đợi hàng tháng trời trước khi được cung cấp quyền truy cập Internet hoặc liên lạc với văn phòng ở xa. Tuy nhiên, sự thành công của công nghệ laser không có nghĩa là được đảm bảo. Đầu tiên, chùm tia laser bị ảnh hưởng bởi sương mù dày đặc, có thể cản trở việc truyền sóng và làm giảm độ tin cậy liên lạc. Ngoài ra, các nhà phân tích cho rằng truyền thông laser sẽ phải đối mặt với những thách thức như sự hoài nghi của thị trường và các ứng dụng hạn chế so với các liên kết vô tuyến cố định và cáp quang trực tiếp.

đối thủ nguy hiểm

Tuy nhiên, giám đốc điều hành tại các công ty làm việc với công nghệ laser tin rằng nó đã sẵn sàng cạnh tranh với các phương tiện truyền dữ liệu thay thế. Giám đốc điều hành Terabeam, Dan Hesse, người đã rời bỏ công việc lương cao tại AT&T Wireless để lãnh đạo công ty laser, cho biết: “Chúng tôi cảm thấy đã đến lúc IPO”. Terabeam cung cấp tốc độ dữ liệu lên tới 1 Gbps ở Seattle và đang chuẩn bị triển khai một chiến dịch tiếp thị lớn trong tháng tới. Terabeam phục vụ hai khách hàng địa phương - đại lý quảng cáo kỹ thuật số Avenue A và Simpson Investment - và khách hàng thứ ba sẽ tham gia trong những ngày tới. Đến cuối năm nay, hãng dự kiến ​​sẽ bắt đầu bán dịch vụ tại 5 thành phố nữa của Hoa Kỳ. “Các công nghệ khác yêu cầu giấy phép và hệ thống cáp dài.

Chúng ta có thể gửi tín hiệu quang trực tiếp qua cửa sổ, tín hiệu này thường được truyền qua các sợi cáp dày. Chúng tôi coi công nghệ của mình là sự mở rộng của cáp quang", Hesse nói.
Chiến lược của công ty khác biệt ở chỗ nó có kế hoạch hoạt động với tư cách vừa là nhà cung cấp dịch vụ vừa là nhà sản xuất thiết bị laser. AT&T cũng áp dụng chiến lược tương tự trong những năm đầu thành lập, khi nó hoạt động với tư cách vừa là nhà cung cấp dịch vụ vừa là nhà sản xuất thiết bị điện thoại. Tera-beam đã ký thỏa thuận cùng phát triển phần cứng với Lucent Technologies. Lucent sở hữu 30% cổ phần của Terabeam Labs, một liên doanh phần cứng mà các giám đốc điều hành mơ ước trở thành công ty riêng trong vài năm tới. FSONA có kế hoạch công bố các sản phẩm laser đầu tiên cho các nhà khai thác viễn thông vào tuần tới.
Vào tháng 4, công ty sẽ bắt đầu bán hệ thống laser SONAbeam 155-2, có khả năng truyền dữ liệu với tốc độ 155 Mbps trên khoảng cách lên tới 2 km, có giá 20.000 USD cho thiết bị truyền và nhận. Kỹ sư trưởng Stephen Mecherle của FSONA cho biết: “Chúng tôi sẽ phát hành sản phẩm truyền thông không dây cáp quang đầu tiên trên thị trường đại chúng”. “Nó sẽ trở thành tiêu chuẩn cho công nghệ này.”
FSONA gần đây đã tăng gấp ba lần công suất sản xuất của mình bằng cách mở một tòa nhà mới ở Vancouver với diện tích khoảng 27 nghìn mét vuông. m.
Lên kế hoạch mở rộng hơn nữa, công ty đã tổ chức đàm phán sơ bộ với các đối tác tiềm năng ở nước ngoài. Năm nay họ dự định tung ra phiên bản rẻ hơn của hệ thống laser 155 Mbit/s, hoạt động ở khoảng cách ngắn hơn, cũng như một hệ thống có thông lượng 622 Mbit/s.

Nhiều nhà phân tích ca ngợi giá trị của công nghệ này nhưng không chắc chắn về độ tin cậy của nó. FSONA ước tính tỷ lệ thời gian hoạt động là 99%, không đủ tốt theo tiêu chuẩn của ngành viễn thông. Nhưng công ty dự định cung cấp thêm hệ thống dự phòng để tăng độ tin cậy lên 99,9%.
Các giám đốc điều hành của Terabeam tin rằng mạng của họ có thể cung cấp thời gian hoạt động 99,9% thời gian, tức là có khoảng một ngày ngừng hoạt động mỗi năm.
Khả năng của công nghệ laser và độ tin cậy của nó đủ khiến Lucent quan tâm. Avenue A cũng hài lòng với dịch vụ của Terabeam cho đến nay, đặc biệt là công ty đã nhận được dịch vụ này nhanh như thế nào so với thời gian chờ đợi để kết nối với các dịch vụ của công ty điện thoại và các dịch vụ mạng khác như WorldCom và Sprint. "Bạn phải đợi mãi các kênh," Avenue A CIO Jamie Marra nói. - “Khi bạn nghe về thời hạn 90 ngày, bạn sẽ không muốn liên hệ với những nhà cung cấp dịch vụ này nữa.” Thay vào đó, Đại lộ A rẽ vào Terabeam. Marra nói: “Chỉ mất ba tuần kể từ khi chúng tôi hỏi ‘Bạn có thể cung cấp những gì?’ cho đến việc lắp đặt thiết bị. - "Chúng tôi nhận được dịch vụ nhanh chóng và ở mức giá tương đương với giá của công ty điện thoại."
Terabeam và FSONA không đơn độc trong việc theo đuổi thị trường viễn thông. Các nhà cung cấp dịch vụ liên lạc laser khác bao gồm AirFiber, đã ký thỏa thuận với Nortel Networks, Optical Access (các giải pháp của công ty này đã được thảo luận chi tiết trong số trước của CP - ghi chú của biên tập viên) và LightPointe Communications.

Tất cả các công ty này có thể là mối đe dọa nghiêm trọng đối với các nhà cung cấp dịch vụ vô tuyến cố định và Ethernet gigabit. Với khả năng chiếu tia laser trực tiếp qua cửa sổ, các nhà cung cấp dịch vụ có thể tránh phải mua giấy phép tần số vô tuyến đắt tiền và tránh phải đàm phán với chủ sở hữu tài sản về quyền tiếp cận mái nhà. Pat Brogan, phó giám đốc của công ty nghiên cứu The Precursor Group, cho biết: “Mức độ tự do cạnh tranh này có thể khiến Teligent, Winstar và các nhà cung cấp dịch vụ vô tuyến điện thoại cố định khác lo lắng”.
Ý kiến ​​​​này được chia sẻ bởi các nhà phân tích khác. Họ cho rằng công nghệ mạng laser có thể trở nên phổ biến nếu những ứng dụng ban đầu này tỏ ra đáng tin cậy và hấp dẫn khách hàng. Kagan nói: “Nếu công nghệ này hoạt động như đã hứa thì nó có thể thành công”. “Với tốc độ truyền dữ liệu cao, thời gian cài đặt ngắn và không cần bận tâm đến quyền, điều này hoàn toàn có thể thực hiện được.”
Corey Grice, ZDNet

Thảo luận bài viết: ý kiến ​​​​của chuyên gia Velana

“Ý tưởng truyền thông tin bằng tia laze không hề mới vào cuối những năm 80, khi còn là một cậu học sinh, bản thân tôi đã thấy một cơ sở thử nghiệm được lắp đặt tại BSUIR (lúc đó là MRTI), trong đó tia laze được sử dụng để truyền đi. Nỗ lực sử dụng các hệ thống tương tự (t .n. "laser khí quyển") để truyền dữ liệu đã diễn ra từ lâu cho đến khi các mạng truyền dữ liệu tồn tại. Kết quả của nhiều thử nghiệm, một số trong đó thậm chí còn dẫn đến việc phát hành thương mại. sản phẩm hóa ra lại gây nhiều tranh cãi.
Một số người cho rằng công nghệ “khí quyển” rất hứa hẹn nhưng cần phải cải tiến, số khác lại cho rằng đó là sự lãng phí thời gian và tiền bạc. Đây là một ví dụ điển hình về thái độ hoài nghi: “Ừ... Kênh này sập rồi.
Những lý do có thể: gió cuốn lá, có sương mù trong sân (một chiếc KRAZ lái dưới cửa sổ), mưa, tuyết, cô lao công đã lâu không lau cửa sổ, một kẻ đánh bom tự sát bay ra ngoài cửa sổ vượt xà :), một tấm áp phích được treo trên đường, chim đang bay. Kết nối tuyệt vời, đáng tin cậy, không có gì để thêm. Hãy đặt cáp cho tôi.

Ngoài ra, “laser quang vô hình vô hại đối với mắt người” là điều vô nghĩa. Việc tế bào hình nón của mắt không phản ứng với bức xạ dưới một tần số nhất định không có nghĩa là các mô của mắt không hấp thụ bức xạ.
Ngược lại, bức xạ vô hình rất nguy hiểm vì một thời gian trôi qua trước khi một người cảm thấy có điều gì đó không ổn. Bạn có thể dễ dàng bị mất mắt. Đối với cài đặt, ở khoảng cách 100 mét (10.000 cm), nhiễu loạn góc 10/10.000 = 0,001 rad là đủ để làm lệch chùm tia đi 10 cm. Tôi không thể tưởng tượng được làm thế nào để đảm bảo sự ổn định như vậy.”
Về nguyên tắc, quan điểm được trình bày không phải là không có logic, giống như quan điểm lạc quan được trình bày trong bài viết đang thảo luận.
Tuy nhiên, chúng ta hãy cố gắng tìm ra nó. Thực tế là các hệ thống quang không dây vẫn chưa được chấp nhận rộng rãi (việc không cần lắp đặt các đường cáp quang đắt tiền khiến chúng rất hấp dẫn về mặt kinh tế) được giải thích bởi một số lý do. Hãy thử phân tích chúng.

1. Công nghệ đang được xem xét chỉ có hiệu quả khi truyền dữ liệu trên khoảng cách xa. Ở khoảng cách ngắn (hàng chục mét), công nghệ hồng ngoại không định hướng được sử dụng và rất hiệu quả. Hệ thống laser có cường độ kém hơn nó cả về chi phí và tính linh hoạt. Ở khoảng cách xa, công nghệ laser gặp khó khăn với môi trường truyền dữ liệu - không khí, thật không may, không phải lúc nào cũng trong suốt, đặc biệt là trong môi trường đô thị. Khắc phục vấn đề này là tăng công suất laser.
Một vài năm trước, giải pháp này đã dẫn đến việc tạo ra các thiết bị tiêu tốn nhiều năng lượng, tốn rất nhiều tiền và trông giống như súng bắn tia laser trong Star Wars. Ngày nay, vấn đề này phần lớn đã được giải quyết khi các loại máy phát laser nhỏ gọn, mạnh mẽ và rẻ tiền đã được phát minh.

2. Chùm tia có thể bị gián đoạn bởi tất cả các loại vật thể chuyển động, chẳng hạn như chim, máy bay bay thấp, lá cây, giọt nước, v.v. Vào buổi bình minh của công nghệ mạng, ngay cả một sự gián đoạn ngắn hạn của chùm tia cũng có thể gây ra sự gián đoạn trong kênh truyền dữ liệu, góp phần trao tặng danh hiệu “cực kỳ không ổn định” cho truyền thông laser. Lúc bình minh, nhưng không phải hôm nay.
Kể từ đó, toàn bộ loạt giao thức lớp liên kết đã được phát triển, thiết kế cho truyền thông không dây và có khả năng tự động khôi phục kênh sau khi bị gián đoạn ngắn hạn. Và tính liên tục của luồng dữ liệu được đảm bảo bởi các giao thức cấp cao hơn (ví dụ TCP/IP).
Vì vậy, huyền thoại về tính không ổn định của truyền thông laser ngày nay có thể bị bác bỏ.

3. Hệ thống liên lạc laser khó thiết lập. Thật vậy, với đường kính chùm tia vài milimét (hoặc thậm chí là một phần milimet), sự rung động của điểm sáng với biên độ vài cm có thể làm phức tạp nghiêm trọng toàn bộ quy trình hướng vào máy thu. Đây là một trong những vấn đề kỹ thuật nghiêm trọng nhất trong truyền thông laser khí quyển hiện nay. Đúng như vậy, các báo cáo gần đây đã bắt đầu xuất hiện về sự phát triển của các cảm biến quang học có độ nhạy cao hoạt động trong dải phổ hẹp, giúp tạo ra các tấm tương đối rẻ với diện tích vài chục cm vuông, không nhạy cảm với ánh sáng ban ngày và do đó cho phép thu chùm tia ổn định.

Tôi nghi ngờ rằng công nghệ liên lạc bằng laser trong khí quyển sẽ đủ rẻ để sớm được sử dụng tại nhà (và không phải ai cũng sống trong các tòa nhà cao tầng nơi có thể cung cấp tầm nhìn).
Tuy nhiên, công nghệ này có thể trở thành đối thủ cạnh tranh xứng đáng với truyền thông vô tuyến cố định trong mạng dữ liệu doanh nghiệp. Với cùng chi phí thiết bị, công nghệ laser sẽ không yêu cầu các quy trình đau đớn (và rất tốn kém) để cách ly các kênh tần số vô tuyến, thực hiện công việc lắp đặt trên cao các thiết bị nặng và cồng kềnh và, như đã đề cập trước đó, hóa ra ít tốn kém hơn. có hại cho sức khỏe của người khác.

Ngày nay không thể tưởng tượng được cuộc sống của chúng ta nếu không có máy tính và mạng dựa trên chúng. Nhân loại đang ở ngưỡng cửa của một thế giới mới, trong đó một không gian thông tin duy nhất sẽ được tạo ra. Trong thế giới này, thông tin liên lạc sẽ không còn bị cản trở bởi ranh giới vật lý, thời gian hay khoảng cách.

Ngày nay có một số lượng lớn các mạng trên khắp thế giới thực hiện nhiều chức năng khác nhau và giải quyết nhiều vấn đề khác nhau. Sớm hay muộn, luôn có lúc dung lượng mạng cạn kiệt và cần phải lắp đặt các đường truyền thông mới. Điều này tương đối dễ thực hiện bên trong một tòa nhà, nhưng khó khăn bắt đầu khi kết nối hai tòa nhà liền kề. Cần có giấy phép, phê duyệt, giấy phép đặc biệt để thực hiện công việc, cũng như việc đáp ứng một số yêu cầu kỹ thuật phức tạp và đáp ứng các yêu cầu tài chính đáng kể từ các tổ chức quản lý đất đai hoặc thoát nước. Theo quy định, ngay lập tức có thể thấy rõ rằng con đường ngắn nhất giữa hai tòa nhà không phải là đường thẳng. Và không nhất thiết là chiều dài của con đường này sẽ tương đương với khoảng cách giữa các tòa nhà này.

Tất nhiên, mọi người đều biết giải pháp không dây dựa trên nhiều thiết bị vô tuyến khác nhau (modem vô tuyến, đường dây chuyển tiếp vô tuyến kênh nhỏ, máy phát kỹ thuật số vi sóng). Nhưng số lượng khó khăn không giảm. Sóng vô tuyến đã quá bão hòa và việc xin phép sử dụng thiết bị vô tuyến là rất khó khăn, thậm chí đôi khi là không thể. Và thông lượng của thiết bị này phụ thuộc đáng kể vào giá thành của nó.

Chúng tôi đề xuất sử dụng một loại giao tiếp không dây mới, tiết kiệm đã xuất hiện khá gần đây - giao tiếp bằng laser. Công nghệ này nhận được sự phát triển lớn nhất ở Hoa Kỳ, nơi nó được phát triển. Truyền thông laser cung cấp giải pháp tiết kiệm chi phí cho vấn đề liên lạc tầm ngắn tốc độ cao, đáng tin cậy (1,2 km) có thể phát sinh khi kết nối các hệ thống viễn thông từ các tòa nhà khác nhau. Việc sử dụng nó sẽ cho phép tích hợp các mạng cục bộ với các mạng toàn cầu, tích hợp các mạng cục bộ ở xa nhau và cũng để đáp ứng nhu cầu về điện thoại kỹ thuật số. Giao tiếp bằng laser hỗ trợ tất cả các giao diện cần thiết cho các mục đích này - từ RS-232 đến ATM.

Giao tiếp hoạt động như thế nào?

Giao tiếp bằng laser cho phép kết nối điểm-điểm với tốc độ truyền thông tin lên tới 155 Mbit/s. Trong mạng máy tính và điện thoại, giao tiếp laser đảm bảo trao đổi thông tin ở chế độ song công hoàn toàn. Đối với các ứng dụng không yêu cầu tốc độ truyền cao (ví dụ: tín hiệu video và tín hiệu điều khiển trong hệ thống truyền hình mạch kín và quy trình), hiện có sẵn giải pháp bán song công đặc biệt, tiết kiệm chi phí. Khi cần kết hợp không chỉ máy tính mà cả mạng điện thoại, các mẫu thiết bị laser có bộ ghép kênh tích hợp có thể được sử dụng để truyền đồng thời lưu lượng mạng LAN và các luồng điện thoại nhóm kỹ thuật số (E1/ICM30).

Các thiết bị laser có thể truyền bất kỳ luồng mạng nào được phân phối tới chúng bằng cáp quang hoặc cáp đồng theo hướng thuận và ngược. Máy phát chuyển đổi tín hiệu điện thành bức xạ laser điều chế trong phạm vi hồng ngoại với bước sóng 820 nm và công suất lên tới 40 mW. Truyền thông laser sử dụng khí quyển làm môi trường truyền sóng. Sau đó, chùm tia laser chiếu tới máy thu có độ nhạy tối đa trong phạm vi bước sóng của bức xạ. Máy thu chuyển đổi bức xạ laser thành tín hiệu từ giao diện điện hoặc quang được sử dụng. Đây là cách giao tiếp được thực hiện bằng hệ thống laser.

Gia đình, mô hình và tính năng của họ

Trong phần này, chúng tôi xin giới thiệu với bạn ba dòng hệ thống laser phổ biến nhất ở Hoa Kỳ - LOO, OmniBeam 2000 và OmniBeam 4000 (Bảng 1). Dòng LOO là cơ bản và cho phép liên lạc dữ liệu và giọng nói lên đến 1000 m. Dòng OmniBeam 2000 có khả năng tương tự nhưng hoạt động ở khoảng cách xa hơn (lên tới 1200 m) và có thể truyền hình ảnh video cũng như sự kết hợp giữa dữ liệu và giọng nói. Dòng OmniBeam 4000 có thể cung cấp khả năng truyền dữ liệu tốc độ cao: từ 34 đến 52 Mbit/s trong khoảng cách lên tới 1200 m và từ 100 đến 155 Mbit/s lên đến 1000 m. Có các dòng hệ thống laser khác trên thị trường, nhưng. chúng có thể bao phủ khoảng cách ngắn hơn hoặc hỗ trợ ít giao thức hơn.

Bảng 1.

Mỗi họ bao gồm một tập hợp các mô hình hỗ trợ các giao thức truyền thông khác nhau (Bảng 2). Dòng LOO bao gồm các mẫu kinh tế cung cấp khoảng cách truyền lên tới 200 m (chữ "S" ở cuối tên).

Ban 2.

Một lợi thế không thể nghi ngờ của các thiết bị liên lạc laser là khả năng tương thích của chúng với hầu hết các thiết bị viễn thông cho các mục đích khác nhau (trung tâm, bộ định tuyến, bộ lặp, cầu nối, bộ ghép kênh và tổng đài).

Lắp đặt hệ thống laser

Một giai đoạn quan trọng trong việc tạo ra một hệ thống là cài đặt nó. Việc bật thực tế mất một khoảng thời gian không đáng kể so với việc lắp đặt và cấu hình thiết bị laser, mất vài giờ nếu được thực hiện bởi các chuyên gia được đào tạo và trang bị tốt. Đồng thời, chất lượng hoạt động của bản thân hệ thống sẽ phụ thuộc vào chất lượng của các hoạt động này. Vì vậy, trước khi trình bày các phương án đưa vào điển hình, chúng tôi muốn chú ý một chút đến những vấn đề này.

Khi đặt ngoài trời, bộ thu phát có thể được lắp đặt trên bề mặt mái nhà hoặc tường. Tia laser được gắn trên một giá đỡ cứng đặc biệt, thường là kim loại, được gắn vào tường của tòa nhà. Sự hỗ trợ cũng cung cấp khả năng điều chỉnh góc nghiêng và góc phương vị của chùm tia.

Trong trường hợp này, để dễ dàng cài đặt và bảo trì hệ thống, kết nối của nó được thực hiện thông qua các hộp phân phối (RK). Cáp kết nối thường là cáp quang cho mạch truyền dữ liệu và cáp đồng cho mạch nguồn và mạch điều khiển. Nếu thiết bị không có giao diện dữ liệu quang thì có thể sử dụng model có giao diện điện hoặc modem quang bên ngoài.

Bộ cấp nguồn (PSU) của bộ thu phát luôn được lắp đặt trong nhà và có thể gắn trên tường hoặc trên giá đỡ được sử dụng cho thiết bị mạng LAN hoặc hệ thống cáp có cấu trúc. Một bộ giám sát tình trạng cũng có thể được lắp đặt gần đó, dùng để giám sát từ xa hoạt động của các bộ thu phát thuộc dòng OB2000 và OB4000. Việc sử dụng nó cho phép chẩn đoán kênh laser, chỉ báo cường độ tín hiệu, cũng như lặp tín hiệu để kiểm tra.

Khi lắp đặt bộ thu phát laser bên trong, cần nhớ rằng công suất bức xạ laser giảm khi truyền qua kính (ít nhất 4% trên mỗi kính). Một vấn đề nữa là những giọt nước chảy xuống bên ngoài kính khi trời mưa. Chúng hoạt động như thấu kính và có thể gây ra sự tán xạ chùm tia. Để giảm tác động này, nên lắp đặt thiết bị gần mặt trên của kính.

Để đảm bảo truyền thông chất lượng cao, cần phải tính đến một số yêu cầu cơ bản.

Điều quan trọng nhất trong số đó, nếu không có nó, việc liên lạc sẽ không thể thực hiện được, đó là các tòa nhà phải nằm trong tầm nhìn và không được có chướng ngại vật mờ đục trên đường truyền chùm tia. Ngoài ra, do chùm tia laser trong khu vực thu có đường kính 2 m nên cần đặt các thiết bị thu phát phía trên người đi bộ và giao thông ở độ cao ít nhất 5 m để đảm bảo các quy định an toàn. Giao thông vận tải cũng là nguồn phát sinh khí và bụi, ảnh hưởng đến độ tin cậy và chất lượng truyền tải. Chùm tia không được phép chiếu gần hoặc cắt ngang đường dây điện. Cần phải tính đến khả năng phát triển của cây, sự chuyển động của tán khi có gió giật, cũng như ảnh hưởng của lượng mưa và sự gián đoạn có thể xảy ra do chim bay.

Sự lựa chọn chính xác của bộ thu phát đảm bảo kênh hoạt động ổn định trong toàn bộ phạm vi điều kiện khí hậu ở Nga. Ví dụ, đường kính chùm tia lớn hơn sẽ làm giảm khả năng xảy ra sự cố liên quan đến lượng mưa.

Thiết bị laser không phải là nguồn bức xạ điện từ (EMR). Tuy nhiên, nếu đặt gần các thiết bị có EMR, thiết bị điện tử của tia laser sẽ thu được bức xạ này, điều này có thể gây ra sự thay đổi tín hiệu ở cả máy thu và máy phát. Điều này sẽ ảnh hưởng đến chất lượng liên lạc nên không nên đặt thiết bị laser gần các nguồn EMR như đài phát thanh mạnh, ăng-ten,…

Khi lắp đặt tia laser, nên tránh các bộ thu phát laser định hướng theo hướng đông tây, vì vài ngày trong năm tia nắng mặt trời có thể chặn bức xạ laser trong vài phút và sẽ không thể truyền được, ngay cả với các bộ lọc quang học đặc biệt trong người nhận. Biết cách mặt trời di chuyển trên bầu trời ở một khu vực cụ thể, bạn có thể dễ dàng giải quyết vấn đề này.

Rung có thể làm cho bộ thu phát laser bị dịch chuyển. Để tránh điều này, không nên lắp đặt hệ thống laser gần động cơ, máy nén, v.v.

Bức tranh 1.
Vị trí và kết nối của máy thu phát laser.

Một số phương pháp đưa vào điển hình

Giao tiếp bằng laser sẽ giúp giải quyết vấn đề liên lạc tầm ngắn trong các kết nối điểm-điểm. Để làm ví dụ, chúng ta hãy xem xét một số tùy chọn hoặc phương pháp đưa vào điển hình. Vì vậy, bạn có một văn phòng trung tâm (CO) và một chi nhánh (F), mỗi văn phòng đều có một mạng máy tính.

Hình 2 cho thấy một biến thể của việc tổ chức kênh liên lạc trong trường hợp cần kết hợp F và DSO, sử dụng Ethernet làm giao thức mạng và cáp đồng trục (dày hoặc mỏng) làm phương tiện vật lý. Trong CO có máy chủ LAN và trong F có các máy tính cần được kết nối với máy chủ này. Với các hệ thống laser như mẫu LOO-28/LOO-28S hoặc OB2000E, bạn có thể dễ dàng giải quyết vấn đề này. Cầu được lắp đặt ở trung tâm trung tâm và bộ lặp ở F. Nếu cầu hoặc bộ lặp có giao diện quang thì không cần phải có modem quang. Bộ thu phát laser được kết nối thông qua cáp quang kép. Mẫu LOO-28S sẽ cho phép bạn liên lạc ở khoảng cách lên tới 213 m và LOO-28 - lên tới 1000 m với góc thu “tự tin” là 3 mrad. Model OB2000E bao phủ khoảng cách lên tới 1200 m với góc thu “tự tin” là 5 mrad. Tất cả các mô hình này hoạt động ở chế độ song công hoàn toàn và cung cấp tốc độ truyền 10 Mbit/s.

Hình 2.
Kết nối phân đoạn Ethernet LAN từ xa bằng cáp đồng trục.

Một tùy chọn tương tự để kết hợp hai mạng Ethernet sử dụng cáp xoắn đôi (10BaseT) làm phương tiện vật lý được hiển thị trong Hình 3. Điểm khác biệt của nó là thay vì cầu nối và bộ lặp, các bộ tập trung (hub) được sử dụng có số lượng 10BaseT cần thiết các đầu nối và một giao diện AUI hoặc FOIRL để kết nối các bộ thu phát laser. Trong trường hợp này, cần lắp đặt bộ thu phát laser LOO-38 hoặc LOO-38S, bộ thu phát này cung cấp tốc độ truyền cần thiết ở chế độ song công hoàn toàn. Mẫu LOO-38 có thể hỗ trợ khoảng cách liên lạc lên tới 1000 m và mẫu LOO-38S có thể hỗ trợ khoảng cách liên lạc lên tới 213 m.

Hình 3.
Kết nối phân đoạn Ethernet LAN từ xa dựa trên cặp xoắn.

Hình 4 cho thấy một biến thể của truyền dữ liệu kết hợp giữa hai mạng LAN (Ethernet) và luồng kỹ thuật số nhóm E1 (PCM30) giữa hai PBX (ở CO và F). Để giải quyết vấn đề này, model OB2846 là phù hợp, cung cấp khả năng truyền dữ liệu và giọng nói ở tốc độ 12 (10+2) Mbit/s trên khoảng cách lên tới 1200 m. Mạng LAN được kết nối với bộ thu phát bằng cáp quang kép. thông qua đầu nối SMA tiêu chuẩn và lưu lượng điện thoại được truyền qua cáp đồng trục 75 Ohm qua đầu nối BNC. Cần lưu ý rằng việc ghép kênh dữ liệu và luồng thoại không yêu cầu thiết bị bổ sung và được thực hiện bởi các bộ thu phát mà không làm giảm thông lượng của từng luồng riêng biệt.

Hinh 4.
Tích hợp mạng máy tính và mạng điện thoại.

Một tùy chọn truyền dữ liệu tốc độ cao giữa hai mạng LAN (LAN “A” ở trung tâm trung tâm và LAN “B” ở F) sử dụng bộ chuyển mạch ATM và bộ thu phát laser được trình bày trong Hình 5. Mẫu OB4000 sẽ giải quyết vấn đề tốc độ cao - Tốc độ liên lạc tầm ngắn một cách tối ưu. Bạn sẽ có cơ hội truyền các luồng E3, OC1, SONET1 và ATM52 ở tốc độ cần thiết trong khoảng cách lên tới 1200 m và 100 Base-VG hoặc VG ANYLAN (802.12), 100 Base-FX hoặc Fast Ethernet (802.3) , FDDI, TAXI 100/140, OC3, SONET3 và ATM155 với tốc độ yêu cầu - trên khoảng cách lên tới 1000 m. Dữ liệu được truyền đến bộ thu phát laser bằng cáp quang kép tiêu chuẩn được kết nối qua đầu nối SMA.

Hình 5.
Hợp nhất các mạng viễn thông tốc độ cao.

Các ví dụ đưa ra không nói hết tất cả các ứng dụng có thể có của thiết bị laser.

Cái nào có lợi hơn?

Hãy thử xác định vị trí của giao tiếp laser giữa các giải pháp có dây và không dây khác, đánh giá ngắn gọn ưu điểm và nhược điểm của chúng (Bảng 3).

Bàn số 3.

Hãy bắt đầu với cáp đồng thông thường nổi tiếng. Một số đặc điểm của nó giúp tính toán gần như chính xác các thông số của kênh liên lạc đã tạo. Đối với một kênh như vậy, hướng truyền là gì và các vật thể có nằm trong tầm nhìn hay không không quan trọng; không cần phải suy nghĩ về ảnh hưởng của lượng mưa và nhiều yếu tố khác. Tuy nhiên, chất lượng và tốc độ truyền do cáp này mang lại còn nhiều điều đáng mong đợi. Tỷ lệ lỗi bit (BER) ở mức 1E-7 hoặc cao hơn, cao hơn đáng kể so với cáp quang hoặc truyền thông không dây. Cáp đồng là liên kết truyền thông tốc độ thấp nên trước khi lắp đặt cáp mới, hãy cân nhắc xem chúng có đáng sử dụng hay không. Nếu bạn đã có cáp, thì bạn nên nghĩ đến cách tăng dung lượng của nó bằng công nghệ HDSL. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng nó có thể không cung cấp chất lượng liên lạc cần thiết do tình trạng của đường cáp không đạt yêu cầu.

Cáp quang có những ưu điểm vượt trội so với cáp đồng. Thông lượng cao và chất lượng truyền dẫn (BER)

Ngày nay thông tin vô tuyến được sử dụng rộng rãi, đặc biệt là các đường dây chuyển tiếp vô tuyến và modem vô tuyến. Họ cũng có những ưu điểm và nhược điểm riêng. Các công nghệ vô tuyến hiện tại sẽ cung cấp cho bạn chất lượng cao hơn (BER) khi tạo kênh truyền dữ liệu

Giao tiếp bằng laser - giải quyết nhanh chóng và hiệu quả, đáng tin cậy và hiệu quả vấn đề liên lạc tầm ngắn giữa hai tòa nhà nằm ở khoảng cách lên tới 1200 m và trong tầm nhìn trực tiếp. Nếu không đáp ứng được những điều kiện này thì việc liên lạc bằng laser là không thể. Ưu điểm không thể nghi ngờ của nó là:

• "minh bạch" cho hầu hết các giao thức mạng (Ethernet, Token Ring, Sonet/OC, ATM, FDDI, v.v.);
• tốc độ truyền dữ liệu cao (hiện nay lên tới 155 Mbit/s, lên tới 1 Gbit/s đối với thiết bị được nhà sản xuất công bố);
• chất lượng truyền thông cao với BER=1E-10...1E-9;
• kết nối lưu lượng mạng với bộ thu phát laser bằng cáp và/hoặc thiết bị giao diện cáp quang;
• không cần phải xin phép sử dụng;
• chi phí tương đối thấp của thiết bị laser so với các hệ thống vô tuyến.

Máy thu phát laser, do công suất bức xạ thấp, không gây nguy hiểm cho sức khỏe. Cần lưu ý rằng mặc dù chùm tia an toàn nhưng lũ chim nhìn thấy nó và cố gắng tránh nó, điều này làm giảm đáng kể khả năng thất bại. Nếu thông tin được truyền đến và đi từ bộ thu phát laser thông qua cáp quang đa chế độ tiêu chuẩn thì việc truyền dữ liệu được đảm bảo không có sóng vô tuyến và bức xạ điện từ. Điều này không chỉ đảm bảo rằng không có tác động đến các thiết bị hoạt động gần đó mà còn khiến việc truy cập thông tin trái phép không thể thực hiện được (chỉ có thể lấy được thông tin đó bằng cách tiếp cận trực tiếp với bộ thu phát).