Сети и системы связи

Представлена аналитическая оценка вероятности бесперебойной передачи сигналов в линиях связи между подвижными носителями через многоярусную облачность. Использованы известная концепция “замороженного состояния” и гранулярная модель ОНейла в виде ансамбля невзаимодействующих непрозрачных дисков с известными статистиками размеров. Каждый “замороженный″ облачный слой, как и каждый носитель, характеризуется независимыми векторами скорости.

Представлен обзор современных работ по созданию многоканальных параллельных оптических межсоединений. Основное внимание уделено межсоединениям для связи значительного числа каналов (>1000) и имеющих быстродействие >1 Гбит/с на каждый канал. Обсуждаются современные требования к характеристикам данных устройств связи оптических каналов, требования к используемым приемникам и передатчикам оптического излучения. Рассматриваются различные топологии соединителей. Уделено внимание проблеме рассогласование узлов устройства и допустимым допускам. Отдельно выделена задача сборки устройств и упаковки в отдельный модуль. Также затрагиваются коммерческие вопросы, себестоимость устройства и его узлов.

Рассмотрены методы конструирования систем связи с применением излучения ИК диапазона, а в качестве несущей – СВЧ или оптического излучения. Примерами систем с использованием СВЧ излучения являются системы Bluetooth и Home RF. Приведены рабочие параметры обеих систем. Оптические системы связи используют излучение, распространяющееся в свободном пространстве. Достоинством систем с применением СВЧ излучения являются большая дальность связи и возможность перекрытия территории большой площади. Основным преимуществом оптических систем связи является большая широкополосность. Рассмотрены шумовые характеристики оптических систем связи с классификацией источников шумов в закрытом помещении и свободном пространстве. Рассмотрены свойства оптических систем связи с применением источников направленного и рассеянного излучения. Показано, что ключевую роль при выборе системы связи определяют характеристики среды распространения излучения. Большую роль играет выбор оптим. соотношения стоимости и параметров системы.

Предложена конструкция перемежителя на основе интерферометра Майкельсона с одним резонатором Gires-Tournois в качестве отражающего зеркала. Представлены результаты эксперим. исследования дисперсии перемежителя при наличии многолучевой интерференции. Приведены графики зависимости дисперсии от длины волны в полосе пропускания. Перемежитель в сочетании с компенсатором дисперсии м. б. успешно использован в высокоскоростных системах оптической связи.

Лазерные спутниковые системы связи получили в последнее время широкое распространение. В таких системах существенное влияние на ее характеристики оказывает вибрация, которая вызывает угловой шум при наведении лазерного луча. Данный шум соизмерим с шириной лазерного луча. В результате значительная часть оптической мощности между передатчиком и приемником теряется, а коэф. однобитовой ошибки возрастает. Направление лазерного луча корректируется скоростным отклоняющим зеркалом. Предложены 2 подхода к управлению скоростным отклоняющим зеркалом. Проведено моделирование характеристик каждого из подходов.

В ИК беспроводных системах связи необходимо размещать не отображающий оптический концентратор на фронтальной поверхности планарного PIN ФД, чтобы получить большую оптическую мощность, что в результате приводит к более высокому эл. отношению С/Ш. Вводимые лучи, которые имеют различные направления относительно оси концентратора, будут усилены с разными коэф. усиления, а следовательно изменится и импульсный отклик канала по сравнению с простой планарной системой PIN детектора. Поле зрения концентратора сильно влияет на характеристики системы. Исследовано влияние формы концентратора на импульсный отклик ИК беспроводного канала внутри помещения.

Предложена новая схема цифровой хаотической системы связи, использующей решетку из передатчиков/приемников, которые состоят из 2-х самопульсирующих ЛД, напр., ЛД приемника и ЛД передатчика. Часть выхода ЛД передатчика инжектируется в соотв. ЛД приемника, который принимает кодированный хаосом сигнал. Нейтральный светофильтр помещается после каждого ЛД передатчика для управления количеством переданного оптического излучения, а затем инжектированного в соотв. ЛД приемника. Результаты проведенного численного исследования показали, что засекреченность передачи в такой системе связи выше, чем у стандартных схем, создающих хаос.

Предложен метод устранения или ослабления сцинтиляций оптического сигнала, обусловленного турбулентностью атмосферы, в которой он распространяется. Метод основан на включении в состав приемных устройств параболических концентраторов оптического излучения, предложенных Уинстоном и Уэлфордом, достоинством упомянутых устройств является высокая эффективность при низкой стоимости. Для усреднения сцинцилляций на выходе приемного устройства предлагается использовать метод усреднения апертур. Предложенная методика достаточно эффективна при использовании высокой турбулентности среды.

Рассмотрена система оптической связи между наземной установкой и установкой на борту ИСЗ. Система д. б. использована в широком диапазоне угловой ориентации луча и широкой полосы частот системы наведения. Перечисленные требования м. б. удовлетворены при использовании гибридной системы с применением широкополосных брегговских ячеек и манипулятора типа Omni Wrist. Приведено описание контрольных систем для управления перечисленными элементами и рассмотрена их устойчивость при воздействии шумов.

Предложен новый метод одновременной оптимизации размеров, как окна, так и кадра для достижения макс. пропускной способности протокола доступа ИК линии связи. Разработан протокол, использующий данный метод, в котором применяется спец. управляющие кадры (S-кадры) для контроля пропускной способности. Рассмотрены параметры, используемые при моделировании пропускной способности протокола доступа ИК линии связи.

Существующей стандарт Ассоциации ИК передачи данных IrDA (Infrared Data Association) предусматривает каналы со скоростью передачи ЭКВИВ16 Мбит/с. На перспективу разработан протокол IrLAP (Infrared Link Access Protocol) со скоростью передачи 100 Мбит/с. Исследована производительность нового протокола. За основу принято понятие времени передачи окна WTT (Window Transmission Time), которое равно среднему времени от начала передачи 1-го кадра рассматриваемого окна до начала передачи 1-го кадра след. окна. Это время зависит от вероятности ошибок. Показана возможность получения высоких характеристик производительности при правильном выборе размера окна и длины кадра в зависимости от вероятности ошибок передачи.

Предложена локальная оптическая беспроводная сеть связи, предназначенная для межсоединения множества терминалов внутри помещения, осуществляющих оптическую связь по линии прямой видимости. Базовая станция в такой сети имеет множество оптических передатчиков, каждый из которых имеет разнесение оптического луча по углу и определенную направленность. Интенсивность каждого из множества передатчиком м. б. отдельно модулирована.

Одним из основных факторов, определяющих перспективность применения лазерных линий, является устойчивость их работы при воздействии помех различного происхождения как естественного, так и искусственного происхождения, в частности, туманов, дымов, смога и др. аналогичных явлений. Показана актуальность и перспективность использования лазерных систем связи, телекоммуникаций и дистанционного управления средствами радиотехнического обеспечения полетов авиации.

Предлагаются запутанные M+1-модовые квантовые состояния в качестве многопользовательского квантового канала для коммуникации с непрерывными переменными. Произвольные квантовые состояния могут быть отправлены через этот канал одновременно с М удаленными и отделенными локализациями с равным минимальным избыточным шумом в каждой выходящей моде. Для совокупности входных когерентных состояний канал реализует оптимальное симметричное клонирование 1->M на расстоянии (“телеклонирование”). Обеспечивается также оптимальное клонирование когерентных состояний без необходимого усиления интересующего состояния. Получение многопользовательского квантового канала требует не более двух 10 lg {(РАДИКАЛM-1)/РАДИКАЛM+1)} dB сжатых состояний и М расщепителей пучка.

Представлены результаты исследования феномена синхронизации 2-х хаотически излучающих полупроводниковых лазеров, зависящей от задержанной оптической ОС. Лазеры однонаправлено связаны через свои оптические поля. Эксперим. данные и результаты численных исследований показали, что относит. фаза оптической ОС имеет решающий значение. Численными методами показано, что новая технология амплитудно-фазовой манипуляции м. б. использована в оптических системах связи, использующих хаотическую несущую. Приведена структурная схема 2-х однонаправлено связанных хаотических полупроводниковых лазеров с внешним резонатором и приема сигнала.

Технология пространственного разнесения использовалась для устранения влияния турбулентности на вероятность возникновения однобитовой ошибки принимающего терминала атмосферной оптической системы связи. Оптим. приемники или/и передатчики выбираются из множества устройств для улучшения отношения С/Ш и уменьшения вероятности возникновения ошибки. Результаты моделирования показали, что при сильной турбулентности улучшение средней вероятности ошибки достигается при множестве передатчиков и/или приемников по сравнению с системой, в которой применяется 1 передатчик и 1 приемник.