Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Разработка и исследование оптоэлектронных атмосферных каналов для автоматизированных информационных систем и сетей Боганов, Александр Анатольевич

Разработка и исследование оптоэлектронных атмосферных каналов для автоматизированных информационных систем и сетей
<
Разработка и исследование оптоэлектронных атмосферных каналов для автоматизированных информационных систем и сетей Разработка и исследование оптоэлектронных атмосферных каналов для автоматизированных информационных систем и сетей Разработка и исследование оптоэлектронных атмосферных каналов для автоматизированных информационных систем и сетей Разработка и исследование оптоэлектронных атмосферных каналов для автоматизированных информационных систем и сетей Разработка и исследование оптоэлектронных атмосферных каналов для автоматизированных информационных систем и сетей
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Боганов, Александр Анатольевич. Разработка и исследование оптоэлектронных атмосферных каналов для автоматизированных информационных систем и сетей : диссертация ... кандидата технических наук : 05.12.13 / Боганов Александр Анатольевич; [Место защиты: Моск. гос. ин-т электроники и математики].- Москва, 2011.- 167 с.: ил. РГБ ОД, 61 11-5/2099

Содержание к диссертации

Введение

1. Анализ эффективности применения OAK в информационных системах и сетях 12

1.1.Прогноз динамики роста рынка изделий оптоэлектроники и интегральной оптики за рубежом 12

1.2.Особенности организации вычислительных сетей 16

1.3. Технико-зкономическое обоснование необходимости применения OAK 19

2. Моделирование OAK 25

2.1.Общая характеристика модели OAK 25

2.2.Общие требования к математическим моделям 28

2.3.Физическая модель работы ИК-диода 35

2.4. Физическая модель работы полупроводникового фотоприемника 49

2.5.Физическая модель атмосферы 56

3. Програмно-аппаратная реализация OAK 60

3.1.Программно — аппаратная модель OAK 60

3.2.ОАК средней дальности 84

3.3. ОАК, работающие внутри помещения 111

3.4.Инсталляция OAK на объекте 128

3.5.Внешняя фоновая засветка 133

4. OAK как составной элемент в АИС 136

4.1.Математическая модель OAK в сети 136

4.2. Расчет производительности ВС 142

4.3.Использование OAK в АИС предприятия 149

4.4.Информационные технологии предприятия 151

5. Устойчивость OAK к эксплуатационным воздействиям 153

5.1.Система параметров OAK 153

5.2.Методы измерения параметров OAK 153

5.3. Экспериментальная оценка устойчивости OAK при различных эксплуатационных воздействиях 153

6.Испытания 155

6.1 Методология испытаний системы OAK 155

6.2 Результаты испытаний 161

Заключение 162

Список литературы 165

Введение к работе

Актуальность темы диссертационного исследования обусловлена разработкой беспроводной коммуникационной системы передачи информации для открытых пространств и помещений. В ряде случаев возникает необходимость оперативного изменения конфигурации системы терминалов в пределах помещения и повышения уровня безопасности передачи служебной и конфиденциальной информации, что и вызывает потребность в разработке бескабельных систем связи,

В связи с этим особый интерес представляет применение оптоэлек-тронных атмосферных каналов (OAK) малого и среднего радиуса действия, которые повышают скорость передачи информации до 10 Гбит/с и увеличивают производительность коммуникационной системы. Принцип работы OAK основан на инфракрасном излучении (ИК-излучение). Дистанционная передача сигналов с помощью ИК-излучения имеет преимущества как перед кабельной связью за счет отсутствия проводов, электрических наводок, так и перед высокочастотной радиопередачей, где в качестве негатива выступает влияние электромагнитных помех, передаваемых радиосигналов на другие системы. К тому же, передача сигналов с помощью ИК-излучения не требует отдельного лицензирования.

Оптимальным расстоянием для нормальной работы оптоэлектронного атмосферного канала считаются следующие величины:

между зданиями - околоІбОО м,

между рабочими станциями в закрытых помещениях - до 10 м.

На таких расстояниях линия устойчива к воздействию большинства неблагоприятных погодных факторов, таких, как снег, дождь или туман.

Общий принцип работы автоматизированной информационной системы (АИС) с использованием OAK малого и среднего радиуса действия представлен на рис.1. Открытый канал малого радиуса действия соединяет в локальную сеть все компьютеры, расположенные в одном помещении.

>

Рис.1. Схема использования OAK для АИС.

Локальная сеть является сегментом автоматизированной ЙС, расположенной в нескольких зданиях. Эти здания соединены OAK среднего радиуса действия до 1600 м. На схеме показаны соединения рабочих станций, серверов и сетевых принтеров, объединенных с помощью OAK на расстоянии до 10 м.

Изложенное выше послужило основополагающим фактором актуальности данного диссертационного исследования.

Целью диссертационной работы является разработка единой модели OAK для АИС, объединяющей работу системы в открытых пространствах и закрытых помещениях.

Дли достижения поставленной цели необходимо было решение следующих задач:

-изучить и проанализировать имеющийся материал по разработке OAK, опубликованный в российских и зарубежных научных исследованиях;

исследовать технические характеристики OAK российских разработок и зарубежных аналогов;

разработать модели OAK для АИС;

-разработать требования к эксплуатации коммуникационных систем с применением OAK для средних и коротких каналов передачи информации;

-выбрать и обосновать тип кодирования сигнала при использовании OAK в АИС;

-разработать различные виды конфигураций использования OAK при передаче информации в помещениях и на открытых участках;

-разработать принципы аппаратной реализации OAK.

Методологической и теоретической основой исследования послужило использование методов системного анализа, ключевые положения трудов отечественных и зарубежных ученых по разработке и использованию OAK, а также данные, полученные автором путем теоретических и экспериментальных исследований.

Научная новизна диссертационной работы состоит в том, что в ней на основании анализа и практических наработок коммуникационных систем с использованием OAK предложено сегментировать OAK для средних и малых расстояний при использовании различных интерфейсов компыотерных систем в одну общую конфигурацию, направленную на создание сетевой инфраструктуры информационных систем. Это позволит значительно сократить сроки инсталляции на объекте и сэкономить финансовые средства, направленные на монтажные работы при создании АИС, обеспечит требуемую надежность в заданных условиях эксплуатации.

На защиту выносятся:

результаты оценки эффективного применения OAK в помещениях и на открытых участках;

математическая (физическая) модель функционирования OAK;

алгоритмы и методы расчета параметров OAK;

способы кодирования сигнала в OAK, обеспечивающие устойчивую работу канала;

конфигурационные решения OAK, применяемые при создании АИС;

принципы аппаратной реализации OAK;

способы инсталляции OAK на объекте.

Практическая значимость исследования состоит в том, что полученные в работе результаты позволяют:

осуществить беспроводный доступ к ресурсам АИС по OAK;

использовать коммуникационную систему OAK в АИС в труднодоступных географических условиях;

объединить удаленные локальные вычислительные сети в единую оптоэлектронную сеть;

обеспечить гибкость топологии сети;

повысить уровень безопасности каналов.

Эксплуатация разработанного в диссертационном исследовании OAK не требует отдельной процедуры лицензирования.

Реализация и внедрение результатов работы.

Полученные в диссертации результаты были использованы при создании экспериментальной сети на базе OAK в помещении организации ОАО «РОСТЕКС». Расстояния между рабочими станциями составляло не более Юм, что позволило использовать OAK для коротких расстояний при использовании порта USB.

Апробация результатов исследования.

Участие в научно-техническом семинаре центра информационных технологий проектирования Российской академии наук (2009г., 2010г.).

Участие в научно-техническом семинаре «Информация и сетевые технологии» (2010г.).

Представление результатов разработки на ежегодной конференции МИЭМ (2008г., 2009г., 2010г.).

Публикации.

По теме диссертации опубликовзны 5 печатных работ общим объемом = 1,3 п.л.; в перечне журналов утвержденных ВАК России - 1 статья.

Структура и объем диссертации.

Технико-зкономическое обоснование необходимости применения OAK

Использование пассивных оптических компонентов в оптоэлектронных интегральных схемах (переключательных, микропроцессорных) в сравнении с электронными аналогами, позволяют получить возможность создания многомерных высокоскоростных параллельных систем, соединенных между активными компонентами на кристаллах. Такие системы соединений имеют более высокую плотность упаковки, чем аналогичные планарные проводники, не подвержены воздействию электромагнитных наводок и помех, не требуют высоких энергий переключений электрическим током. Как показали исследования, электронные межсоединения ограничивают тактовую частоту обработки величиной в несколько десятков мегагерц. Применение же оптических межсоединений позволит повысить эту частоту до 100-1000 Мгц.

В центре оптоэлектроники Ромским НИЦ ВВС (США) разработан проект создания микросетей оптических соединений с множественным доступом, в которых используется временное уплотнение каналов [13]. Скорость передачи данных в такой сети достигает 5 Гб/с. Использование множественного доступа с временным уплотнением каналов в микросети оптических соединений имеет преимущества с точки зрения простоты реализации перед использованием способов уплотнения по длинам волн, частотного или кодового уплотнения.

Применение для внутрисистемных и межсистемных связей оптических соединений с использованием оптических волокон, свободного пространства и голограмм приведет к созданию новых и более эффективных многомерных архитектур вычислительных сетей.

Кроме оптоэлектронных аналоговых систем оптической обработки сигналов, в Ромском НИЦ ведутся интенсивные исследования по созданию оптоэлектронных цифровых процессоров. Центр затрачивает в год 3,5 млн. долл. на проведение работ в области оптоэлектронной обработки сигналов.

В настоящее время за рубежом существенно возрос интерес к исследованиям в области оптической вычислительной техники (ОВТ). Одной из ведущих организаций в этой области является университет Хериоге-Уатта (Шотландия). В оптических компьютерах в качестве носителя информации используются фотоны, которые по своей устойчивости к электромагнитным помехам намного превосходят электромагнитный носитель в электронных процессорах. Перспективным считается создание гибридных оптоэлектронных компьютеров, у которых в качестве носителей информации будут использоваться фотоны и электроны. В таких компьютерах происходит переключение оптических лучей и их трассировка с помощь волоконных и планарных световодов.

В настоящее время на основе микропроцессоров компании Intel создан макетный образец суперкомпьютера с производительностью 1 трлн. опер./с и стоимостью 53 млн. долл. Это практический предел электронного процессора. Кроме того, устойчивость его к электромагнитным помехам на 3-6 порядков ниже, чем у аналогичного цифрового оптоэлектронного процессора с такой же производительностью.

Одним из последних достижений в области оптической вычислительной техники следует отметить разработанный в университете штата Колорадо (США) новый оптоэлектронный компьютер. В отличии от предыдущих, ранее созданных моделей оптоэлектронного процессора (1991г.), в нем не используется ЭВМ для программного управления или для статического запоминания. Вся информация запоминается и обрабатывается на оптическом уровне. Компьютер содержит матрицу лазеров, оптоэлектронные коммутаторы и оптическое волокно, образующие многослойную конструкцию небольшого размера. Сигналы команд и данных преобразуются с помощью лазеров в оптические импульсы и хранятся в оптическом запоминающем устройстве.

В последние годы как у нас в стране, так и за рубежом, получили развитие технологии ИК-систем на основе OAK. Технология передачи данных по волоконно-оптическим кабелям и по открытым оптическим каналам связи очень близки. Различие состоит, в основном, лишь в адаптации систем под среду передачи. Значительный опыт, приобретенный при разработке систем передачи информации на основе оптоволоконных каналов, позволил довести технологию открытых оптических каналов связи до совершенства. Главными преимуществами ИК-систем являются независимость передачи от перегруженного радиоэфира, высокая конфиденциальность связи, отсутствие внешних электромагнитных помех и отсутствие принципиальных сложностей с пределом скорости передачи, которые определяются лишь характеристиками модулирующих оптических сигналов, усилителями и частотными свойствами фотодиодов. По данным зарубежных источников, эти скорости достигли отметки 2,5 Гб/с.

Физическая модель работы полупроводникового фотоприемника

Важнейшим параметром фотоприемника является чувствительность. Чувствительность фотоприемника отражает изменение электрического состояния на выходе фотоприемника при подаче на его вход единичного оптического сигнала. Оптическое излучение может характеризоваться энергетическими и световыми параметрами. В зависимости от измеряемого электрического параметра на выходе фотоприемника различают токовую и вольтовую чувствительности. Чувствительность фотоприемника зависит от параметров излучения, т.е. от длины волны падающего излучения.

Помимо полезного сигнала на входе фотоприемника всегда имеет место хаотический сигнал со случайной амплитудой и спектром - это шумы фотоприемника. Источники шума могут быть как внешние, так и внутренние. Шум затрудняет регистрацию малых значений входного излучения, так как оно становится неразличимым. В качественных фотоприемниках чувствительность к малым входным сигналам определяется уровнем собственных шумовых приборов. В фотоприемниках, помимо обычных для полупроводников видов шумов, добавляются радиационные (фотонные) шумы, которые попадают в виде излучения. Шум характеризуется током шума или напряжением шума. Связь чувствительности фотоприемника с шумами количественно определяет пороговый поток прибора Фп, равный среднеквадратичному значению действующего на фотоприемник потока излучения, при котором среднеквадратичное значение фототока равно среднеквадратичному значению тока шума.

Основные характеристики. Основными характеристиками фотоприемника являются вольт — амперная (ВАХ), спектральная, энергетическая. BAX - зависимость напряжения на выходе фотоприемника от выходного тока при заданном потоке излучения. Спектральная характеристика — зависимость чувствительности фотоприемника от длины волны, падающей на него излучения. Энергетическая характеристика определяет зависимость фототока от потока излучения, падающего на фотоприемник. Фотодиод представляет собой обратно смещенный p-n-переход. Наличие обеспеченной носителями области перехода, концентрирующей относительно сильное поле и области поглощения, где поглощается падающий свет, является основным свойством такого перехода. Обедненная область образуется неподвижными положительно заряженными атомами доноров в п-области и неподвижными отрицательно заряженными атомами акцепторов в р-области. Ширина обедненной области зависит от концентрации легирующих примесей. Чем меньше примесей, тем шире обедненный слой. Положение и ширина поглощающей области зависят от длины волны падающего света и от материала, из которого сделан диод. Чем сильнее поглощается свет, тем тоньше поглощающая область. При поглощении фотонов электроны переходят из валентной зоны в зону проводимости. Таким образом создается электронно-дырочная пара. Если пара создается в обедненной области, то носители будут действовать под влиянием поля в обедненной области. В цепи нагрузки потечет ток. Обедненную область желательно сделать более протяженной, при этом уменьшив концентрацию легирующей примеси в п-слое. Фотодиоды с р-і-п-структурой. Расширение частотного диапазона фотодиода без снижения его чувствительности создаются в р-і-п-структуре. В p-i-n-структуре і-область заключена между двумя областями противоположенного типа электропроводимости и имеет удельное сопротивление в 10-10 раз больше, чем сопротивление легированных областей р- и п- типов. При достаточных больших обратных напряжениях сильное и однородное электрическое поле напряженностью Е распространяется на всю і-область. Эта область достаточно широка. Такая структура предназначена для получения быстродействующего и чувствительного приемника. Механизм быстродействия заключается в том, что процесс диффузии через базу, характерный для обычной структуры, в р-і-п-структуре занимается дрейфом носителей через і-область в сильном электрическом поле. Фотодиоды с р-і-п-структурой имеют следующие основные параметры: - сочетание высокой чувствительности и высокого быстродействия, так для длины волны А,=0,9мкм достигнут предел чувствительности 8ф =0,7А/Вт; - обеспечивает высокую чувствительность в длинноволновой области спектра при увеличении ширины і-области; - малая барьерная емкость; - малые рабочие напряжения в фотодиодном режиме позволяют обеспечить электрическую совместимость р-і-п-фотодиодов с интегральными микросхемами. Основной недостаток p-i-n-структуры - полная технологическая несовместимость с тонкими легированными слоями интегральных схем. Фотодиоды с гетероструктурой. Гетерофотодиодом является прибор, имеющий переходной слой, образованный полупроводниковыми материалами с разной шириной запрещенной зоны. На подложке арсенида галлия п+-типа методом жидкофазной эпи-таксии последовательно наращивают слой арсенида галлия n-типа и слой р+-типа твердого раствора GaAlAs. Слой GaAlAs играет роль широкозонного окна, пропускающего излучение, поглощаемое в средней п-области. Толщина средней области выбирается так, чтобы обеспечить поглощение всей падающей мощности. Фоточувствительность гетеродиодов определяется эффективным временем жизни носителей в среднем слое, а время переключения определяется толщиной среднего слоя и напряженностью электрического ПОЛЯ. Применение совершенных гетероструктур приведет к созданию фотодиодов С КПД-100%.

Сочетание малого времени рассасывания неравновесных носителей заряда и малого значения барьерной емкости обеспечивает высокое быстродействие гетерофотодиодов. Подбирая пары полупроводниковых материалов можно создавать фотодиоды, работающие в любой части оптического диапазона длин волн. В гетерофотодиоде рабочая длина волны определяется разницей ширины запрещенной зоны и не связана со спектральной характеристикой глубины поглощения. При оптимальном выборе материала базы можно достичь фото ЭДС до 1Д6 В, что в три раза превышает значения у других структур фотодиода. Основной недостаток гетерофотодиодов связан со сложностью его изготовления.

ОАК, работающие внутри помещения

Все компоненты предприятия необходимо связать в АИС с помощью системы OAK. Сформулируем основные задачи, которые должны способствовать конкурентоспособности предприятия: увеличение числа заказчиков, сохранение существующей инфраструктуры заказов, обеспечение контроля за состоянием заказов, повышение эффективности работы каждого из сотрудников, увеличение объема ресурсов, защита ресурсов, увеличение объемов информации, расширение структуры знаний, оптимизация доступа к данным, контроль за изменением информации, защита информации.

Для повышения гибкости АИС, повышения безопасности передаваемой информации и быстрой инсталляции новых сегментов информационной системы предлагаю широкое внедрение каналов OAK средней и малой дальности.

Принимая во внимание основной круг задач, решаемых предприятием, можно составить общую схему применения OAK средней и малой дальности в информационной системе, которая представлена на рис.4.5. Рассмотрим предназначение основных частей АИС уровня предприятия с использованием системы OAK. Для обеспечения взаимодействие с Internet, Web, схемами «бизнес-коммерция» (В2С) и приложениями электронной коммерции необходимо использовать транспортную сеть кабельного типа или оптоволокно. Для работы компьютеров внутри помещений необходимо использовать OAK для помещений с ненаправленным каналом. Безопасность информационных ресурсов обеспечивается за счет использования средств защиты информационных систем и системы OAK. Для обеспечения доступа между серверами распределенных баз данных предлагаю использовать OAK с направленными каналами, работающими с большим объемом данных, что позволит обеспечить защиту и целостность информации. Информационные технологии, используемые в информационных системах уровня предприятия на базе системы OAK, классифицируются по областям применения: - пользовательский интерфейс- представляет информацию пользователям работающим с Web-сервером. Используются технологии предоставления документов с помощью HTML и XML. В этом интерфейсе используется кабельная система коммуникации; - использование данных предприятия - хранение, управление и организация доступа к информации. Используются технологии JDBC и ODBC. В этом интерфейсе можно применить OAK средней или малой дальности доступа; - коммуникационные средства, позволяющие осуществлять доступ к данным и приложениям посредством использования коммуникационные технологии TCP/IP, CORBA, DCOM. В этом интерфейсе можно применить OAK с конфигурацией для помещений вне прямой видимости; - сервисные средства распределенной системы коммуникации предприятия представляют собой набор сервисных средств, использующих принцип взаимодействия распределенных объектов. К ним относятся: служба имен и каталогов; служба поставки услуг CORBA; средства активации; сис тема обработки сообщений на базе JMS. В этом интерфейсе можно использо вать OAK с конфигурацией многоканальной видимости; - обеспечение надежной работы системы включает в себя следующие компоненты: средства защиты повышения надежности системы; организация доступа к основным системным средствам; сопровождение информационной системы; - связь с Web состоит во взаимодействии АИС предприятия с Internet и Web, генерации Web-страниц для представления каталога выпускаемой продукции. В этом интерфейсе используются кабельные системы коммуникации; - работа с приложениями, входящая в состав АИС - это связь с партнерами по схеме «бизнес-бизнес». В этом интерфейсе используются кабельные системы коммуникации. Одним из основных преимуществ оптоэлектроники является возможность создания высокопроизводительных и надежных узлов, блоков и радиоэлектронной аппаратуры, работающей в сложных условиях (особенно при воздействии электронных полей). Поэтому одной из главных проблем функционирования OAK является обеспечение требуемого уровня качества и надежности передачи. Условия эксплуатации OAK характеризуются комплексом факторов, которые имеют различную физико-химическую природу, изменяются в достаточно широких пределах и по- разному влияют на работоспособность и надежность. Эти факторы подразделяются на электрические, климатические, механические и радиационные. Методами измерения параметров излучающих диодов для OAK являются светотехнические измерения. Анализ известных методов и средств светотехнических измерений показывает, что основными причинами низкой точности измерений параметров излучающих диодов является отсутствие фотоприемников с неселективной точностью. Поставка аппаратуры OAK на экспериментальный объект ИППИ РАН осуществлена 14 января 2005 г. В период с 17 по 28 января 2005 г. проведен монтаж кабелей и подготовка площадок для установки аппаратуры OAK, а также монтаж и юстировка аппаратуры. Испытания аппаратуры OAK проводились в период с 31 января по 4 марта 2005 г. В течение этого времени наблюдались следующие погодные условия - ясно, пасмурно, снег. Температура окружающей среды за время испытаний варьировалась в пределах от -18С до -ШС. Согласно программе и методике испытаний были получены следующие данные. Пропускная способность канала в ясную погоду 94.5 Мбит/сек, в пасмурную - 94.25 Мбит/сек, в снежную - 92.6 Мбит/сек. Величина вероятности потери UDP-пакетов в ясную погоду 8.03 10"5, в пасмурную - 7.79 10"5, в снежную - 7.46 10"4. За время испытаний наблюдались три случая сбоя аппаратуры (уход оптического луча), которые устранялись в течение получаса сотрудниками ИППИ РАН путем юстировки аппаратуры OAK. Сбоев в работе аппаратуры из-за изменений погодных условий не зафиксировано.

Экспериментальная оценка устойчивости OAK при различных эксплуатационных воздействиях

Основу системы OAK представляют источник излучения, приемник излучения и атмосферная среда. Для нормальной работы системы необходимо согласование электрических и волновых параметров всех модулей. Основные принципы согласования модулей OAK рассмотрены в физических моделях источника излучения, приемника излучения и атмосферной среды.

Представлены теоретические принципы разработки оптической части и схемотехнической приборов OAK, а также математические модели активных компонентов OAK: ИК- диодов, полупроводниковых фотоприемников и атмосферы. Проведены сравнительные характеристики и расчеты использования разных методов модуляции сигналов. Дан полный анализ всех конфигураций подключения АИС через OAK. Рассмотрено влияние шумовых сигналов от посторонних источников излучения.

Рассмотрена целесообразность и возможность применения для сбора и передачи информационных сигналов средствами некогерентной оптоэлек-троники в АИС и сетях в условиях комплексного воздействия на эти системы электромагнитных помех и различных эксплуатационных факторов, таких, как повышение рабочей температуры и ионизирующих излучений. Обоснованы требования, предъявляемые к устройствам АИС управляющих опто-электронным каналом и показана перспективность применения OAK в сравнении с другими каналами связи.

Проведен анализ особенностей расчета параметров оптоэлектронных излучающих диодов, фотодиодов при воздействии различных факторов. Для возможности оптимального сочетания расчета параметров OAK и проводимых при этом вычислений, разработан комплекс физических моделей излучающих диодов и фотодиодов.

На основе решения диффузионных уравнений непрерывности разработана «одноуровневая» физическая модель излучающего диода (ИД), учитьшающая изменение эффективного времени жизни носителей заряда в процессе воздействия ИИ, и «двухуровневая» физическая модель многослойной фоточувствительной структуры ФП, также учитьшающая изменение времени жизни заряда в процессе воздействия ИИ и наличие «тянущего» электрического поля в области р - п. перехода.

На основе разработанных физических моделей ИД и ФП найдены оптимальные сочетания их основных параметров: излучающей мощности, квантовой эффективности преобразования фотонов в электрический заряд для приборов, устойчивых к воздействию ИИ и повышенной рабочей температуре. Разработанные физические модели OAK позволяют с достаточной для инженерной практики точностью и с малыми вычислительными затратами вести расчет сложных оптоэлектронных каналов, работающих в условиях повышенных температур и ионизационных излучений. Разработанная оптическая модель OAK позволяет рассчитать параметры оптических блоков OAK, условия инсталляции OAK на объекте и разработать принципы борьбы с внешней оптической засветкой. Разработана методика отбраковки потенциально ненадежных OAK. На основе анализа физических процессов, принципов схемного использования с помощью предложенных математических моделей разработаны системы параметров OAK. Получены физически обоснованные выражения статических и динамических параметров, выбран оптимальный режим измерения основных параметров OAK. Определена основная характеристика ВСиС на основе OAK - матрица вероятности передач. Рассчитаны основные показатели ВСиС на основе OAK: - средняя длина очередей пакетов; - среднее количество пакетов, обрабатываемых в узлах; - среднее время ожидания пакетом обработки; - среднее время пребывания пакета в узлах пакетной обработки. Новые системы коммуникаций типа OAK являются дешевыми в эксплуатации, обеспечивают безопасность передачи информации, имеют малое время инсталляции и обеспечивают работу канала в труднодоступных местах эксплуатации. Используя технические характеристики оптоэлектронных элементов и наработанные схемы эксплуатации каналов, предлагаю разрабатывать АИС с применением OAK. В данной работе рассматриваю основные особенности использования этих каналов при формировании локальных сетей. Особое внимание уделено видам конфигураций OAK для помещений. Таюке рассмотрены вопросы взаимодействия OAK для открытой местности и для помещения. Это позволяет оценить применение конфигурации канала при разработке информационной системы. В данной работе приведены экономические расчеты эффективности установки и эксплуатации для различных систем коммуникации и обоснованы преимущества применения OAK, что позволяет создавать информационные системы, работающие в городских, горных, полевых условиях при малом времени их инсталляции и низких затратах на эксплуатацию.

Похожие диссертации на Разработка и исследование оптоэлектронных атмосферных каналов для автоматизированных информационных систем и сетей