Stručná teorie laserových spojů
V tomto případě znamená, že spoj současně vysílá i přijímá a používá tedy současně dva provozní kmitočtové intervaly (jeden pro vysílání z bodu A do B a druhý pro vysílání z bodu B do A). Na rozdí od toho simplexní spoj užívá pouze jeden frekvenční interval a buď jen vysílá nebo jen přijímá.
Český regulační orgán též pro radiokomunikace (správu a přidělování kmitočtů atd.)
je jeden ze standardů pro vysokokapacitní digitální komunikaci. Byl vytvořen ze zkušeností SONETu a používá se k zapouzdření různorodých digitálních přenosových protokolů nižších kapacit (jako je např. PDH standard) nebo může být použit přímo pro podporu ATM. SDH doplněná například o ATM je jednou z nejvýhodnějších vysokokapacitních technologií přenosu dat všech druhů. Základní jednotkou SDH je STM-1 (Synchronous Transport Module-level 1), pracující na přenosové rychlosti 155.52 Mbit/s.Okruhy s vyšší rychlostí jsou postupně agregovány ve složených pomalejších okruzích. Například čtyři STM-1 okruhy mohou být agregovány do 622.08 Mbit/s okruhů, které se nazývají STM-4.
Používá se pro označování komunikace po paprsku volně šířeném v prostoru (obvykle laserová pojítka)
Rychlejší verze Ethernetu s přenosovou rychlostí 100 Mbit/s definovaná standardem IEEE 802.3u. Převzala maximum prvků z původního Ethernetu (formát rámce, algoritmus CSMA/CD apod.). V současnosti ji lze považovat za základní verzi Ethernetu. Je k dispozici pro kroucenou dvojlinku (100Base-TX) a optická vlákna (100Base-FX).
Zvýšil přenosovou rychlost Ethernetu na 1 Gbit/s. Aplikoval co nejvíce prvků z původního Ethernetu, teoreticky i algoritmus CSMA/CD. V praxi je ale gigabitový Ethernet provozován pouze přepínaně s plným duplexem. Důležité je především použití stejného formátu rámce. Původně byl definován pouze pro optická vlákna (IEEE 802.3z), později byla doplněna i varianta pro kroucenou dvojlinku (IEEE 802.3ab).
je jeden ze standardů pro vysokokapacitní digitální komunikaci. Byl vytvořen jako náhrada PDH pro přenos velkého množství telefonních a datových přenosů a aby byla sjednocena technologie zařízení různých výrobců. Ze SONETu vychází dnes rozšířenější SDH.
ATM poskytuje vysoce komplexní technlogii se širokými možnostmi jak pro světové telekomunikační sítě, tak pro malé soukromé počítačové sítě (LAN). Je to síťový protokol přenosu dat po buňkách, který byl původně vyvinut pro současný přenos dat a videa a pro SDH technologie. Rozděluje přenos dat na malé kousky (buňky) s pevnou délkou (53 bytů; 48 bytů dat a 5 bytů záhlaví) místo paketů, které se délkou liší (užívané v LAN). Kompletní specifikace standardu ATM zahrnuje definice jak fyzické vrstvy, tak také vrstvy spojové a síťové v rámci sedmivrstvého ISO/OSI modelu. Z důvodu složitosti je postupně spíše nahrazováno vysokokapacitním Ethernetem.
je síť s kruhovou topologií. Byla to první síť s přenosovou rychlostí 100 Mbit/s a byla původně navržena pro sítě MAN. Kruhové uspořádání je tvořeno dvěma kruhy pro opačné směry přenosu (jeden je záložní pro případ poruchy). Obnovení funkčnosti je založeno na automatickém uzavření smyčky v nejbližších uzlech, ve kterých došlo k poruše. Délka kruhu je tak skoro dvojnásobná a stejně i počet uzlů. Používá se pro optické kabely i pro kroucenou dvojlinku označovanou jako CDDI (Coper DDI).
Tato oblast, jejíž počátky se datují do první poloviny 60. let, prožívá v poslední době velký rozmach. Proč najednou takový zájem o tuto technologii? Zcela jistě lze hledat souvislosti mezi stále plnějšími frekvencemi pro mikrovlnné spoje a rychle se zvyšujícími nároky na přenosové rychlosti. Určitě by se i vám líbilo mít nikým a ničím nerušené bezdrátové spoje s přenosovou kapacitou blížící se rychlosti světla a neplatit žádné poplatky ČTÚ. Pojďme se tedy podívat podrobněji na problematiku těchto bezdrátových laserových spojů (Free Space Optics, FSO). Optickým bezdrátovým spojem (FSO) se obvykle rozumí digitální plně duplexní spoj umožňující širokopásmové komunikační přenosy vzduchem při použití neviditelných paprsků světla. Vedle datových spojů lze tyto spoje s výhodou použít i pro přenos hlasu či obrazu. Bez nadsázky můžeme říci, že tato technologie v sobě skrývá přenosovou kapacitu optických sítí i jednoduchost a rychlost instalace bezdrátových spojů.
Přenosová rychlost
Jelikož je rychlost šíření světla vzduchem vyšší něž přes vláknovou infrastrukturu, je možné bezdrátové optické spoje nazvat optickou komunikací rychlostí světla. Musíme však brát v úvahu návazné prvky, které přece jenom určité snížení přenosové rychlosti způsobí. Ale i tak lze realizovat obrovské datové toky v řádech Gigabitů (v případě produktů LightPointe se jedná až o 2,5 Gbit/s). Každá jednotka je tvořena kombinovaným optickým vysílačem a přijímačem, takže se navíc jedná o obousměrné plně duplexní spojení.
Bezpečnost paprsku
Intenzita vyzařovaného laserového paprsku je natolik nízká, že v žádném případě nepředstavuje ohrožení zdraví či majetku. Bezpečnost laserového paprsku je u výrobců garantována testy a certifikáty. Použité lasery jsou většinou třídy 1M, což je označení pro paprsky očím naprosto bezpečné. Navíc jsou vlnové délky v řádech stovek nanometrů zcela mimo frekvenční pásma podléhající regulaci, proto při instalaci nevznikají žádné legislativní překážky. Vedle bezpečnosti s ohledem na zdraví či majetek poskytují bezdrátové laserové spoje i vynikající možnosti pro zajištění bezpečnosti přenášených dat. Přenos laserovým svazkem totiž umožňuje realizovat kvantové kryptografické protokoly, které garantují bezpečnou komunikaci, založenou na principech kvantové teorie a odposlech takto přenášených signálů je prakticky vyloučen.
Spolehlivost a dostupnost
Čím kratší vzdálenost, tím vyšší spolehlivost – to je základní pravidlo bezdrátových laserových spojů. Realizovat spolehlivé spoje na delší vzdálenosti totiž znemožňuje útlum světla v atmosféře, který se razantně zvyšuje smogem, deštěm, sněžením a především mlhou. Jelikož je závislost na povětrnostních podmínkách podstatnou nevýhodou těchto spojů, snaží se výrobci aplikovat do svých produktů stále nové a nové metody pro zvýšení spolehlivosti. Není samozřejmě možné se zde podrobně zabývat všemi, pojďme se ale podívat alespoň na některé. 
Jednou z nich je např. vícesvazkové šíření signálu, které je odolnějši jak vůči atmosférickým vlivům tak i vůči zaclonění paprsku např. přelétajícím ptákem. Zpravidla se používají 4 svazky.
Významný je také přechod na délku nosné vlny v pásmu 1550nm (drtivá většina současných spojů používá vlnovou délku 850nm) Díky výhodnějším podmínkám pro bezpečnou práci v pásmu 1550nm lze podstatně zvýšit výkon laserového vysílače a přesto zachovat paprsek zdraví neškodný.
Pro přijímače se vedle běžně používaných křemíkových PIN diod, které jsou dostatečně rychlé, začínají používat tzv APD diody. Tyto mají až stonásobnou citlivost oproti PIN diodám, avšak musí být stabilizována jejich teplota, musí pracovat při větším napětí, atd. U profesionálních systémů jsou však čím dál častěji používané, neboť – jak udávají samotní výrobci – výsledek stojí za investice. Spolehlivost s ohledem na vlivy počasí je pak dokonce lepší než 99,995 procenta.
Dalšího zvýšení spolehlivosti výrobci dosahují také použitím velkých apertur vysílacích soustav. Dochází tak ke snížení optické intenzity na výstupu, což dále zvyšuje odolnost svazku vůči zaclonění.
Velmi důležitým hlediskem je zajištění směrové stability spoje. Je třeba si uvědomit, že na vzdálenost kilometru znamená i nepatrné chvění vysílače metrové odchylky paprsku. Proto bývají držáky velice robustní a předimenzované, aby se tomuto vlivu zamezilo. Někdy však ani nejpevnější uchycení nemusí stačit, neboť budova, na kterou je zařízení instalováno se může pohybovat. Na střechách výškových budov mohou výkyvy dosáhnout i několika centimetrů. Někteří přední výrobci začínají do svých zařízení aplikovat další prostředek pro zvýšení spolehlivosti, tzv. Autotracking systém, což je systém aktivního zaměřování, který automaticky upravuje směr paprsku dle potřeby.
Praktické použití
Jak vidíte, bezdrátové optické spoje prošly opravdu obrovským vývojem, stále však platí, že základem je vhodné dimenzování dosahu bezdrátového optického spoje. Přestože výrobci udávají garantované dosahy v některých případech až 5 km, doporučujeme – zejména v oblastech náchylných na mlhy - realizovat pouze spoje na relativně krátké vzdálenosti (kolem 500m). Tak lze zajistit dostupnost 99,99 procenta. Neoddiskutovatelnou podmínkou spolehlivého spoje je snad ještě více než u mikrovlnných systémů naprostá přímá viditelnost.
Výhody oproti mikrovlnným spojům
Možná Vás v tuto chvíli napadá, existují-li vůbec nějaké výhody oproti rádiovým spojům. Ano, existují a není jich málo:
- vysoké přenosové rychlosti (až 2.5 Gbit/s) - vysoká přenosová rychlost umožňuje plnohodnotné nasazení těchto systémů ve všech typech přenosových sítí
- žádné vzájemné rušení - vysoce směrový paprsek zaručuje vysokou prostorovou selektivitu přenosového signálu, proto nehrozí interference s jinými spoji
- žádná potřeba kmitočtového přídělu - pásmo optické nosné vlny leží mimo oblast působnosti ČTÚ, proto při instalaci a provozu spoje nevznikají legislativní překážky a optická síť je tak naprosto nezávislá na omezeném a regulovaném spektru a kmitočtové licenci
- transparentnost pro používané protokoly a navazující sítě - Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, SONET / SDH, ATM, FDDI atd.
- přenositelnost a flexibilita řešení - frekvenční nezávislot umožňuje případné přesunutí spoje na jiné lokality bez přeladění
- interní i externí umístění - některá zařízení lze umístit jak vně budov, tak i uvnitř např. za okno a chránit tak samotné jednotky před atmosférickými vlivy
- bezpečnost přenášených dat - lze používat výše zmiňované kryptografické protokoly
- příznivý poměr cena/výkon - tato pojítka jsou zvláště u vysokých přenosových kapacit podstatně cenově přístupnější než kapacitou srovnatelná rádiová pojítka
Jak vidíte, přednosti bezdrátových laserových spojů tedy ocení zejména ti, kteří požadují vysoké přenosové rychlosti na relativně krátké vzdálenosti. Při použití klasických mikrovlnných systémů pro takovéto aplikace můžete narazit na problém frekvenčního přídělu. Prostě se může stát, že v daných lokalitách již nejsou volné frekvence. Naproti tomu FSO nezamořují své okolí, neboť operují s velmi úzkým světelným paprskem, nevznikají žádné postranní laloky a viditelné frekvence nejsou regulovány ani zpoplatňovány.
A co říci závěrem ?
Bezdrátové optické spoje jsou dnes na vysoké technologické úrovni, nabízejí vysokou bezpečnost a spolehlivost komunikace, obrovské přenosové rychlosti a mají před sebou nesporně zajímavou budoucnost. Optimální využití FSO však vyžaduje profesionální návrh instalace, který obsahuje výběr vhodně nadimenzovaného spoje pro danou aplikaci a zdůvodnění očekávané dostupnosti spoje v dané lokalitě s ohledem na povětrnostní vlivy. S konkrétními laserovými pojítky z našeho sortimentu se můžete seznámit zde.
KAISER DATA s.r.o.