Способ организации доступа к сетям передачи пакетов данных

Способ организации доступа к сетям передачи пакетов данных

Реферат

Изобретение относится к области оптической связи и предназначено для использования в сетях передачи данных.

Известны способы построения систем абонентского доступа к сетям передачи данных на основе волоконно-оптических систем связи (см., например, патент на изобретение РФ N2127489, МКИ H04B 10/12). В этих способах построения систем доступ абонентов к сети передачи данных осуществляют путем выделения из сети пакетов с адресами обслуживаемых абонентов, преобразования сигналов и их передачи по волоконно-оптическим кабелям, соединяющим соответствующие оптические приемники и передатчики со стороны пункта доступа и со стороны абонента.

Основным недостатком подобных методов является высокая стоимость инсталляции и эксплуатации волоконно-оптической линии связи, недоступная рядовым абонентам.

Наиболее близким по технической сути к предложенному является способ организации доступа к сетям передачи пакетов данных, при котором в пункте абонентского доступа выделяют из сети пакеты данных, адресованные абонентам этого пункта, и передают информацию, содержащуюся в пакетах данных, при помощи пучка электромагнитного излучения оптического диапазона с малой угловой расходимостью, который направляют на приемные устройства абонентов с соответствующими адресами, при этом динамически управляют пространственными характеристиками пучка электромагнитного излучения при помощи динамической голограммы, используя адресную информацию пакетов данных таким образом, что на время передачи конкретного пакета данных направляют пучок излучения на приемное устройство соответствующего абонента (патент РФ №2197783, МКИ H04B 10/00).

В способе-прототипе предполагается использование динамических голограмм пропускающего типа со скоростями модуляции в единицы МГц, практические реализации которых, к сожалению, в настоящее время отсутствуют. При этом в прототипе пучок электромагнитного излучения с малой угловой расходимостью формируют при помощи источника излучения с непосредственной модуляцией. Такие источники излучения характеризуются малой выходной мощностью, что изначально ограничивает возможную дальность передачи расстояниями в сотни метров.

Таким образом, основным недостатком этого способа является сложность его практической реализации в силу отсутствия в прототипе технических решений по реализации динамически управляемой голограммы, а также необходимости использования маломощных оптических лазеров, модулируемых по интенсивности.

Решаемая предлагаемым изобретением задача - обеспечение возможности практической реализации высокоскоростного доступа к сети Интернет при помощи безволоконной оптической связи.

Технический результат, который может быть достигнут при осуществлении способа, - обеспечение динамического управления пространственными и временными параметрами направленных оптических пучков путем создания динамически управляемых отражательных голограмм.

Для решения поставленной задачи с достижением ожидаемого технического результата в известном способе организации доступа к сетям передачи пакетов данных, при котором в пункте абонентского доступа выделяют из сети пакеты данных, адресованные абонентам этого пункта, и передают информацию, содержащуюся в пакетах данных, при помощи пучка электромагнитного излучения оптического диапазона с малой угловой расходимостью, который направляют на приемные устройства абонентов с соответствующими адресами, при этом динамически управляют пространственными характеристиками пучка электромагнитного излучения при помощи динамической голограммы, используя адресную информацию пакетов данных таким образом, что на время передачи конкретного пакета данных направляют пучок излучения на приемное устройство соответствующего абонента, согласно предлагаемому изобретению при помощи динамической голограммы одновременно динамически управляют и временными характеристиками пучка электромагнитного излучения таким образом, что информацию, содержащуюся в пакетах данных, передают, модулируя по интенсивности пучок электромагнитного излучения, направленного на приемное устройство соответствующего абонента, путем изменения дифракционной эффективности отражательной динамической голограммы.

В предпочтительном варианте осуществления способа целесообразно, чтобы использовали пучок электромагнитного излучения с длиной волны в диапазоне 1.3-3.0 мкм, а его пространственными и временными характеристиками управляли путем отражения этого пучка от МОЭМС дисплея с размером пикселя от 0.1 до 0.23 мкм.

МОЭМС - принятая в современном русском техническом языке калька с распространенного в зарубежной литературе сокращения MOEMS (Micro-Optical-Electro-Mechanical System). Разнообразные МОЭМС, применяемые для анализа, восприятия, обработки и передачи информации, представляют собой высокоэффективные оптико-электронные и микрозеркальные устройства, использующие пьезоэлектрические, электростатические, электромагнитные и электротермические микроприводы (актуаторы). Для данной задачи предлагается использовать т.н. МОЭМС дисплеи, которые в настоящее время используются только «по прямому назначению», именно как дисплеи для отображения планарной информации (двумерных изображений). На сегодняшний день производство МОЭМС дисплеев с размером пикселя менее 1 мкм отсутствует, но лишь потому, что пока не предполагалось использовать эти дисплеи в качестве отражательных динамических голограмм. Уровень микроминиатюризации в сотни нанометров уже давно достигнут современными производителями аналогичных устройств. При этом скорости переключения МОЭМС достигают единиц МГц даже при крупных (порядка 10 мкм) пикселях, при этом инерционность (суть размер) пикселя играют главную ограничительную роль.

Проведенный авторами анализ данных по прозрачности близких к поверхности земли слоев атмосферы в населенных пунктах, используемых и перспективных диапазонов длин волн систем открытой оптической связи, в увязке с предлагаемой высотой размещения базовых станций (на уровне не ниже существующих базовых станций GSM/LTE), а также целесообразной дальности охвата с сохранением приемлемого уровня надежности (в пределах 3 км), позволил определить предпочтительные длины волн используемого пучка электромагнитного излучения и, соответственно, размеры пикселей МОЭМС дисплея для формирования динамической голограммы необходимой разрешающей способности, а именно предпочтительный диапазон длин волн 1.3-3 мкм при размерах пикселей дисплея МОЭМС от 0.1 до 0.23 мкм.

Также обратим внимание, что, согласно предложению, в качестве источника пучка электромагнитного излучения оптического диапазона с малой угловой расходимостью возможно использование не маломощных лазеров с непосредственной модуляцией, а лазеров непрерывного излучения, используемая мощность которых будет ограничена только применяемыми методами охлаждения отражательных голограмм.

Суть предлагаемого изобретения поясняется чертежом, на котором схематично представлен вариант системы доступа, построенной в соответствии с предпочтительным вариантом реализации предложенного способа. На чертеже и далее по тексту, как и в способе-прототипе, не приводятся пояснения к методу передачи информации от абонентов к пункту доступа, так как это не является принципиальным для достижения ожидаемого положительного эффекта.

На чертеже схематически изображены: сеть передачи данных 1, устройство доступа к сети передачи данных 2, блок управления МОЭМС дисплеем 3, МОЭМС дисплей 4, источник электромагнитного излучения 5, приемные абонентские устройства - антенны 6 и абонентские терминалы 7.

Доступ к сети передачи данных 1 осуществляют через устройство доступа 2. Для потоков информации, направляемых из сети к абонентам, в устройстве 2 выделяют адресованные абонентам данного сектора обслуживания пакеты и разделяют передаваемую в этих пакетах информацию на два потока, а именно на адрес каждого пакета и собственно данные, направляемые данным пакетом по конкретному адресу, т.е. конкретному абоненту. И те, и другие данные направляют на блок управления МОЭМС дисплеем 3. Блок управления 3 сначала для каждого пакета формирует, сообразно адресу, свое распределение пикселей на дисплее 4, суть отражательную голограмму, направляющую излучение источника 5 на приемную антенну 6 соответствующего абонентского терминала 7. Затем блок 3, не меняя самого распределения пикселей на дисплее 4, изменяет дифракционную эффективность сформированной на дисплее 4 отражательной голограммы в соответствии с передаваемыми в пакете данными. Таким образом, пучок оптического излучения от источника 5, направленный при передаче конкретного пакета на конкретное устройство 6, получает модуляцию по интенсивности, передавая тем самым данные, содержащиеся в пакете.

Таким образом, использование предложенного способа позволяет обеспечить решение поставленной задачи с достижением ожидаемого технического результата.

1. Способ организации доступа к сетям передачи пакетов данных, при котором в пункте абонентского доступа выделяют из сети пакеты данных, адресованные абонентам этого пункта, и передают информацию, содержащуюся в пакетах данных, при помощи пучка электромагнитного излучения оптического диапазона с малой угловой расходимостью, который направляют на приемные устройства абонентов с соответствующими адресами, при этом динамически управляют пространственными характеристиками пучка электромагнитного излучения при помощи динамической голограммы, используя адресную информацию пакетов данных таким образом, что на время передачи конкретного пакета данных направляют пучок излучения на приемное устройство соответствующего абонента, согласно предлагаемому изобретению при помощи динамической голограммы одновременно динамически управляют и временными характеристиками пучка электромагнитного излучения таким образом, что информацию, содержащуюся в пакетах данных, передают, модулируя по интенсивности пучок электромагнитного излучения, направленного на приемное устройство соответствующего абонента, путем изменения дифракционной эффективности отражательной динамической голограммы.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют пучок электромагнитного излучения с длиной волны в диапазоне 1.3-3.0 мкм, а его пространственными и временными характеристиками управляют путем отражения этого пучка от МОЭМС дисплея с размером пикселя от 0.1 до 0.23 мкм.