Pogosta vprašanja

Povezava FSO podatke pretvori v moduliran optični signal, ga usmeri skozi prosti prostor in zazna na sprejemnem terminalu. Zemeljski sistemi običajno uporabljajo infrardeče valovne dolžine, enake kot v optičnih omrežjih, zato FSO doseže hitrosti optičnega vlakna brez fizičnega kabla čez vrzel. Uporaba sega od kratkih povezav v strojih in priklopnih postajah do povezovanja stavb, premičnih platform, povezav zemlja–zrak in zemlja–vesolje ter laserske komunikacije med sateliti. Preprosto povedano: podatki potujejo po laserskem žarku.

Sistem FSO sestavljajo oddajnik, optični elementi za oblikovanje žarka, pot skozi prosti prostor, sprejemna optika, detektor in podatkovni vmesniki, ob tem pa še pritrditev, poravnava, krmiljenje in napajanje.

Vir podatkov krmili laser ali drug optični oddajnik. Leče ali teleskopi žarek oblikujejo in usmerijo proti sprejemni odprtini, ki svetlobo zbere na fotodetektor ali optični sprejemnik. Elektronika podatke obnovi in jih preda priključeni opremi. Praktični sistemi potrebujejo še stabilno konstrukcijo, grobo poravnavo, po potrebi zajem in sledenje, diagnostiko, upravljanje, zaščito pred okoljem, napajanje in varnostne funkcije. Dvosmerne povezave lahko uporabljajo ločena žarka ali različni valovni dolžini po skupni optični poti.

Optično vlakno je prva izbira, kadar je stalni kabel mogoče položiti gospodarno in je potrebna največja razpoložljivost. Klasične radijske povezave so prilagodljive, pogosto delujejo tudi brez neposredne vidne linije ali pokrivajo širše območje in imajo zrelo opremo, omejujejo pa jih zmogljivost, motnje, spekter in varnost. Radijske povezave v milimetrskem pasu ponujajo visoke hitrosti, a še vedno uporabljajo regulirane ali deljene frekvenčne pasove ter so občutljive na dež in motnje. FSO je smiseln, kadar povezava potrebuje veliko pasovno širino, majhno zakasnitev, neodvisnost od radijskega spektra, usmerjenost, hitro postavitev ali odpravo kabla, ki se nenehno premika, in dodatno varnost neposredne povezave med oddajnikom in sprejemnikom.

FSO prinese zmogljivost optičnega omrežja čez prostor, kjer je kabel težko položiti ali ga nenehno premikati. Ozek žarek omeji energijo zunaj predvidene poti, zmanjša motnje s sosednjimi povezavami in oteži prestrezanje. Ker je podatkovna pot optična, je na ravni prenosa neobčutljiva za zasedenost radijskega spektra in motenje. Marsikateri sistem je mogoče namestiti hitreje, kot bi izkopali vlakno, in lahko deluje kot transparentna fizična povezava za standardne vmesnike. Te prednosti so najizrazitejše pri aplikacijah z veliko pasovno širino in nadzorovano vidno linijo.

Optični žarek mora ostati znotraj sprejemne odprtine in vidnega polja sprejemnika. Gosta megla ali meglica lahko razprši dovolj svetlobe, da zemeljsko povezavo prekine. Veter, toplotno raztezanje, vibracije ali gibanje lahko terminala premaknejo iz poravnave. Umazanija, voda, sneg ali led lahko optično pot zaprejo ali popačijo. Sončna svetloba in turbulenca pri nekaterih zasnovah poslabšata delovanje sprejemnika. Ta tveganja obvladujemo s pravilno izbiro dosega in energijske bilance, stabilno pritrditvijo, večjimi odprtinami ali ustrezno razširitvijo žarka, sledenjem, zaščito pred okoljem, nadzorom in redundanco.

Delci v ozračju del žarka vpijejo ali razpršijo. Kapljice goste megle so po velikosti blizu optičnim valovnim dolžinam, zato povzročijo veliko slabljenje, zlasti na daljših razdaljah. Dežne kaplje in večina snežink so večje in na enoto razdalje pogosto slabijo manj, čeprav močne padavine in nabiranje snega ostajajo pomembni. Prah, dim in onesnaženje zmanjšajo vidljivost ali prekrijejo optiko. Turbulenca povzroča nihanje jakosti in tavanje žarka, sončna svetloba pa poveča šum ozadja na detektorju. Na občutljivost vplivajo valovna dolžina, dolžina poti, odprtina, vidno polje in filtriranje v sprejemniku.

Izračun se začne z oddano optično močjo. Od nje odšteje izgube v oddajni optiki, razširjanje žarka, geometrijo poti, slabljenje ozračja, napako usmerjanja ter izgube sprejemne optike in sklopitve. Rezultat mora ostati nad občutljivostjo sprejemnika in pod njegovo mejo preobremenitve. Temu se doda rezerva za vreme, vibracije, tolerance namestitve, umazanijo, staranje in negotovost. Uporabna energijska bilanca določi običajne, najslabše in mejne razmere ter jih poveže z zahtevano razpoložljivostjo storitve.

Kratke industrijske in priklopne povezave zmorejo več deset ali več sto gigabitov na sekundo čez centimetre ali metre. Povezave med stavbami segajo od več sto metrov do kilometrov pri gigabitnih hitrostih. Sistemi zemlja–vesolje in medsatelitski sistemi uporabljajo posebne teleskope, zajem in sledenje ter optične terminale na precej večjih razdaljah. Enotne zgornje meje za FSO ni: višja hitrost praviloma zahteva zmogljivejši sprejemnik in zmanjša rezervo povezave, razen če spremenimo optiko, moč, kodiranje ali odprtino.

Svetloba po zraku potuje skoraj enako hitro kot v vakuumu, zato sam prenos po zemeljski povezavi FSO doda tako rekoč nič zakasnitve. Večina dodane zakasnitve nastane pri elektro-optični pretvorbi, digitalni obdelavi signala, kodiranju in popravljanju napak, časovnikih, medijskih pretvornikih in omrežni opremi. Preprost optični most lahko prenaša standardni Ethernet ali druge združljive signale brez usmerjanja ali pregledovanja paketov. Transparentni optični sistemi lahko prenašajo tudi zunanje generirane signale, če so valovna dolžina, moč, modulacija, vlakno in sprejemnik združljivi.

Žarki FSO so ozki, zato mora oddajnik ostati usmerjen v sprejemnik. Sledenje izravnava napake pri namestitvi, toplotne premike, vibracije in gibanje platforme.

V dobro zasnovanem območju delovanja je FSO lahko zelo zanesljiv, razpoložljivost pa je odvisna od lokacije in vremena. Kritične povezave FSO praviloma združijo z redundantno optično, radijsko ali kabelsko potjo.

Napadalec običajno potrebuje fizični dostop blizu vidne linije in mora svetlobo zajeti, ne da bi povzročil zaznavno izgubo. Žarek ne prehaja skozi stene in radijsko motenje nanj ne vpliva. FSO je dragocena plast fizične varnosti, ne pa nadomestilo za kriptografijo ali kibernetsko varnost.

Varnost za oči je odvisna od valovne dolžine, moči, premera in razširjanja žarka, odprtine, časa izpostavljenosti, dostopnosti in razmer ob okvari. Osnovni okvir za razvrščanje izdelkov, vključno z razredoma 1 in 1M, daje standard IEC 60825-1. Optična brezžična komunikacija ne potrebuje dodelitve radijskih frekvenc, veljajo pa lahko električni, EMC, delovnopravni, gradbeni, okoljski, strojni in panožni predpisi.

Namestitev zahteva ogled lokacije, neovirano vidno linijo, stabilne nosilce, napajanje, podatkovne priključke, poravnavo in prevzemni preizkus. Vzdrževanje obsega predvsem optiko, nosilce, nadzor in programsko opremo. Povezava KORUZA MINI v notranjosti stroja vzdrževanja tako rekoč ne potrebuje.

FSO je najmočnejši pri gibanju strojev in robotiki, priklopu in prenosu podatkov, začasnih visokozmogljivih povezavah, objektih, občutljivih na radijske motnje, varnih povezavah od točke do točke, težko premostljivih ovirah, raziskovalnih platformah in posebnih komunikacijah. Optično vlakno izberite, kadar je stalni kabel izvedljiv in potrebujete največjo razpoložljivost. Radijska povezava je pogosto boljša, kadar zadošča njena zmogljivost, kadar vidne linije ni mogoče zagotoviti ali kadar sta mobilnost in pokritost pomembnejši od usmerjenosti. Najboljša zasnova pogosto združi več tehnologij.

KORUZA MOD je namenjena strankam, ki potrebujejo določeno zmogljivost FSO. Mehansko poravnana osnovna plošča sprejme različne vtične module, tako da optično pot, hitrost prenosa, doseg, sledenje, krmiljenje in ohišje izberemo glede na aplikacijo. KORUZA Pro pokriva fiksne povezave in povezave srednjega dosega do približno 150 m, v posebni konfiguraciji do 1 km, KORUZA Mini pa kompaktne povezave do 10 m za priklop, robotiko in gibanje strojev. Konfiguracijo KORUZA MOD dobavimo kot razvojno platformo, sestavljen komplet ali kot osnovo za izdelek po meri.

KORUZA MOD sistem deli na optične in podporne module. Med optičnimi so dvosmerne (BiDi) povezave 1 in 10 Gbit/s s 50 mm optiko, kompaktni moduli Mini 10 Gbit/s, različica Mini z ločenim oddajnikom in sprejemnikom, modul BiDi 25 Gbit/s, kratkodosežni modul QSFP28 100 Gbit/s, transparentna optična vmesnika 20 in 50 mm, slabilnik MEMS in ojačevalnik EDFA. Podporni moduli so vmesniške plošče 1/10/25 Gbit/s, sledilna kamera, mehanizmi za vrtenje in nagib, glavni krmilnik, zunanje ohišje in usposabljanje. Končno kombinacijo izberemo glede na zahteve aplikacije.

Povezave KORUZA smo dobavili pri 1 in 10 Gbit/s; konfiguraciji 25 in 100 Gbit/s sta v katalogu in na zgodnejši stopnji. Optični kanal sam ni ozko grlo: hitrost določajo oddajno-sprejemni modul, vmesniška plošča in rezerva povezave. Modul 100 Gbit/s je kompaktna glava QSFP28 za povezave dolžine približno 1 do 10 m. Višja hitrost ne prinese samodejno enakega dosega ali odpornosti na vreme, zato za vsak projekt skupaj izberemo modul, optiko, vmesnik in sledenje ter pred ponudbo potrdimo linijsko hitrost, uporabno prepustnost, način dupleksa, pogostost napak in razdaljo.

Doseg je odvisen od hitrosti prenosa, oddajne moči, občutljivosti sprejemnika, odprtine, razširjanja žarka, poravnave, vremena in zahtevane razpoložljivosti. Okvirno: 10 in 100 Gbit/s za 1–10 m; različice 10 Gbit/s s 50 mm optiko za 50–150 m; različica 25 Gbit/s za 50–150 m; različica 1 Gbit/s za 100–200 m. Sistemi z daljšim dosegom so mogoči kot razvoj po meri ali raziskava, vendar potrebujejo drugačno optiko, ojačanje, sledenje, varnostno analizo in modeliranje razpoložljivosti.

Pri reprezentativni konfiguraciji za 150 m ima KORUZA slabljenje v prostem prostoru pod približno 3 dB in razpoložljivo rezervo okoli 15–21 dB, odvisno od optičnega modula. Katalog KORUZA MOD vsebuje več parov moči in občutljivosti, zato enotne energijske bilance ni. Za vsak projekt pripravimo model z omejitvami oddajnika, občutljivostjo in preobremenitvijo sprejemnika, optično sklopitvijo, odprtino, razširjanjem žarka, izgubami na poti, slabljenjem ozračja, napakami poravnave in razpoložljivostjo, ki jo zahteva stranka.

KORUZA je zasnovana z rezervo povezave in nadzorom poravnave za dejanske namestitve, razpoložljivost pa je odvisna od lokalne vidljivosti in razdalje. Interno smo preizkušali vpliv megle, prejšnji izračuni pa so upoštevali hudo slabljenje okoli 100 dB/km. Pri 150 m to pomeni približno 15 dB atmosferskih izgub, kar izbrane konfiguracije prenesejo, če ostane dovolj rezerve. Gosta megla ni vedno premostljiva, zlasti na večjih razdaljah. Dež, sneg in temperatura prek neposrednega slabljenja običajno vplivajo manj, lahko pa veter, toplotno raztezanje, led, umazanija in fizične ovire povzročijo neporavnanost ali zaprtje poti.

KORUZA združuje poravnavo s pomočjo kamere, osrednje krmiljenje in motorizirano sledenje z vrtenjem in nagibom. Mehanizem izberemo glede na scenarij (fiksne konstrukcije, toplotni premiki, stroji, priklop ali premične platforme). Končni odgovor je odvisen od zahtevanega kotnega območja, ločljivosti, vibracij, hitrosti in časa ponovnega zajema. Hitra korekcija z MEMS je v razvoju.

Kratkodosežni FSO odpravi fizični podatkovni kabel čez nadzorovano gibljivo režo. KORUZA se že uporablja pri vgradnji v stroje z linearnim gibanjem pri 1 in 10 Gbit/s, v sledilni robotiki in pri priklopu s 25/100 Gbit/s. Tipične priložnosti so hitri pregledovalni sistemi, stroji CNC in stroji za polaganje komponent, avtonomni roboti, priklop brezpilotnih letalnikov ali vozil ter hiter prenos senzorskih podatkov. Integracija mora upoštevati geometrijo gibanja, prekinitve vidne linije, čas zajema, pospeške in zahtevano obnašanje omrežja med kratkimi izpadi.

Glede na konfiguracijo KORUZA uporablja module SFP, SFP+, SFP28, QSFP28 ali druge optične module in premosti hitro podatkovno pot brez vgrajenega usmerjanja ali obdelave paketov. Vmesniške plošče MOD dodajo optični nadzor in parametre izpostavijo prek USB ali serijske povezave. Natančno združljivost z gostiteljem, zakasnitev, tresenje, FEC in transparentnost protokola je treba potrditi za izbrani modul in vmesnik.

FSO ponuja koristne lastnosti fizične varnosti: žarek je usmerjen, ne širi se skozi stene kot klasični radio in ne zaseda radijskega kanala. Prestreznik praviloma potrebuje fizični dostop tik ob optični poti in ne sme zmotiti sprejetega signala. To zmanjša možnost prestrezanja in radijskega motenja, ne nadomesti pa šifriranja, overjanja, varnosti končnih točk, varnega upravljanja ali fizične zaščite terminalov.

KORUZA uporablja bližnjo infrardečo optiko in je zasnovana za varno delovanje. Praviloma ne potrebuje licence za radijski spekter, vsak končni izdelek in namestitev pa morata izpolnjevati veljavne laserske, električne, EMC, delovnopravne in panožne predpise.

Prvi korak je ogled lokacije in aplikacije: razdalja, vidna linija, stabilnost pritrditve, vidljivost in vreme, gibanje, omrežni vmesnik, napajanje in ciljna razpoložljivost. Fiksni sistemi potrebujejo trdne nosilce in odmik od rastočega rastlinja in drugih ovir. Tipična konfiguracija KORUZA MOD za robotiko uporablja napajanje 24 V DC / 2 A, podatke prek SFP+, upravljanje prek Etherneta 100 Mbit/s in majhen zunajpasovni upravljalni kanal med enotama. Zunanje namestitve zahtevajo še ustrezno ohišje, uvodnice, ozemljitev, zaščito pred okoljem in varnostni pregled.

Cenika ni, ker ni enega samega izdelka. Par KORUZA MINI se začne pri nekaj sto evrih, par KORUZA PRO stane nekaj tisoč evrov. Skupno ceno premakne vse okoli optike: sledenje, zaščita pred vremenom, transparentno ali koherentno delovanje, certificiranje, inženiring integracije, namestitev in podpora. Vsak projekt začnemo s študijo izvedljivosti glede na vaše zahteve, nadaljujemo s plačanim projektom integracije in šele nato ponudimo pilotne ali serijske količine. Tako delamo zato, ker nakup opreme FSO s police po podatkovnem listu najpogosteje konča z razočaranjem, mi pa vam raje povemo, kaj ne bo delovalo, preden to plačate.

KORUZA je od leta 2012 šla skozi več generacij: izdelke 1 in 10 Gbit/s, terenske poskuse, veliko dela na poravnavi in industrijske namestitve. Platformo MOD danes uporabljajo razvojne ekipe, proizvajalci opreme in projekti po meri. Zrelost modulov se razlikuje, zato pred ponudbo za vsak element posebej povemo, ali je na voljo, prototip, v razvoju ali le po meri.

Priporočeni postopek ima tri korake. Najprej z vami opredelimo primer uporabe in dokažemo tehnično izvedljivost. Nato razvijemo in preverimo integracijo: optiko, mehaniko, vmesnike, sledenje ter varnostne in okoljske zahteve. Nazadnje zasnovo pripravimo za pilot ali proizvodnjo. Za to potrebujemo: prepustnost koristnih podatkov, razdaljo, vidno linijo, gibanje, čas zajema, vreme, sprejemljive izpade, redundanco, gostiteljski vmesnik, fizično velikost, napajanje, skladnost, letno količino in ciljno ceno.