KVM устройства успешно применяются во всех сферах бизнеса: финансовые структуры (рабочее место трейдера), безопасность и видеонаблюдение, центры контроля и мониторинга, дата центры (ЦОД), промышленность, торговые сети, офисы компаний и т.д. Профессиональное использование KVM технологий позволяет с одной стороны минимизировать расходы на администрирование сетевой инфраструктуры, а с другой максимально эффективно определять организацию и местонахождение рабочих мест, серверов, мониторов и другой IT периферии в соответствии с текущими задачами безопасности, логикой бизнес процессов и прогнозируемого роста бизнеса.

Существует два основных типа КVМ оборудования:

• KVM удлинители (KVM extender)
• KVM переключатели (KVM switch)

Первые решают задачу передачи (удлинения) интерфейсных сигналов на расстояния (от нескольких метров до десятков километров), вторые позволяют оптимизировать IT инфраструктуру: расположение, коммутацию и количество рабочих мест.
KVM удлинители (представляют собой пару устройств: приемник и передатчик) делятся по способу передачи сигнала на три группы:

• Удлинители по оптоволоконному кабелю (fiber optic)
• Медной витой паре (CATx)
• IP сетям (KVM over IP)

У каждой группы есть свои особенности:

KVM удлинители по оптоволоконному кабелю максимально эффективны там, где необходимы передача интерфейсных сигналов и аудио-видео потоков в оригинальном качестве на большие расстояния. Но, естественно, применение таких удлинителей ограничено возможностью прокладки оптоволоконных линий и относительно высокой стоимостью удлинителей.

KVM удлинители по витой паре (CATx) не столь «дальнобойные», но могут быть использованы везде, где можно проложить медную витую пару. Благодаря своим широчайшим возможностям коммутации и простоте инсталляции — это самый популярный вид KVM удлинителей.

Основное преимущество KVM по IP удлинителей – они не требуют прокладки новых кабелей, т.к. используют существующую локальную сеть предприятия. Использование технологии KVM по IP дает возможность администрировать территориально распределенные серверы, которые могут находиться не только в разных помещениях, но и в разных странах.

KVM переключатели (KVM switch) делятся по типу доступа на три вида:

• Однопользовательские (Single user)
• Многопользовательские (Multi user)
• Матричные (Matrix KVM switch)

Однопользовательские KVM переключатели позволяют одному пользователя управлять группой компьютеров с одного рабочего места. Многопользовательские КVМ переключатели позволяют нескольким пользователям одновременно администрировать группу компьютеров. Матричные КVМ переключатели позволяют переключать N-ое количество пользователей к N-му количеству компьютеров, где N может достигать значения 320.

КVМ переключатели отличаются количеством портов (от 1 до 64), видом подключений.
По витой паре (CATx), через IP или по оптическому кабелю, а также набором дополнительных функций:

• Поддержка аудио (стерео)
• Удаленное управление питанием
• Поддержкой разных форматов VGA, DVI, HDMI
• Безопасность: аутентификация и шифрование
• Разное количество подключаемых мониторов
• Разная удаленность рабочего места от управляемого устройства
• Поддержка последовательных устройств

Кроме снижения расходов на содержание IT инфраструктуры и гибкости в организации территориального пространства предприятия КVМ технология дает дополнительные возможности. Рассмотрим их на примере KVM по IP переключателя:

• Повышенная надежность в эксплуатации, в отличие от традиционных софтверных и аппаратных систем управления серверами.
• Полная независимость от работы и настроек используемых операционных систем дает возможность управлять с одного переключателя KVM over IP любыми компьютерами сети работающими под разными ОС (Windows, Mac, Sun и пр).
• Удаленное управление: переустановка ОС, конфигурирование на уровне BIOS, «холодная» перезагрузка серверного оборудования при аварийных ситуациях, когда WEB интерфейс управления серверами не доступен.
• Центральный авторизованный доступ, защищенный шифрованием с гибким разграничением прав на уровне портов.

Учитывая большое разнообразие и бурное развитие экосистемы коммутационного оборудования в последнее время, правильный выбор KVM устройств может оказаться трудной задачей.

Обращаясь в нашу компанию, вы можете быть уверены, что ваш выбор будет правильным. Наши специалисты обеспечивают всестороннюю техническую поддержку заказчика. Вы получаете индивидуальные консультации экспертов, которые сопровождают вас, начиная с этапа планирования до послепродажного обслуживания. Благодаря индивидуальному подходу и детальной проработки всех возможных сценариев решения задачи достигается максимально эффективное взаимодействие КVМ оборудования с IT инфраструктурой предприятия.

Собственно, простые матрицы можно строить и без использования KVM-технологий. В некоторых случаях можно ограничиться инструментами виртуализации, которых сегодня великое множество.

Однако наиболее функциональные и гибкие матрицы получаются только с использованием KVM-технологий. В первую очередь, это связано с тем, что при использовании KVM-технологий коммутация осуществляется на аппаратном уровне. То есть производительность и функциональность сетевой матрицы не зависит от программного обеспечения, что особенно актуально в проектах, использующих специфическое ПО (например, при организации систем управления промышленным производственным оборудованием).

Помимо расширенной фунциональности самой матрицы, матричный коммутатор обеспечивает возможность удобного централизованного управления всеми подключениями и правами пользователей.

Таким образом, благодаря матричным коммутаторам, стало возможно строить динамические многоуровневые системы с распределенными полномочиями по пользованию и управлению информацией.

Матричный коммутатор или KVM-переключатель?

Поскольку функционал и назначение этих устройств похож, существует путаница. Так, пользователи могут искать матричный коммутатор, имея ввиду KVM-переключатель, и наоборот. Рассмотрим, какая разница между этими устройствами.

KVM-ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ

KVM-переключатель только переключает сигналы между пользователями и системами.

Некоторые многопортовые KVM-переключатели предоставляют возможность удалённого управления подключениями, что максимально приближает их к матричным коммутаторам.

МАТРИЧНЫЙ КОММУТАТОР

Матричный коммутатор выполняет все функции KVM-переключателя + поддерживает возможность мультивещания. То есть матричный коммутатор даёт возможность подключать к одной системе нескольких пользователей одновременно, распределять сигналы с одной системы между разными пользователями (например, выводить видео на одно рабочее место, а аудио — на другое), централизованно управлять пользовательскими правами, создавать различные комбинации подключений и пр.

Также матричные коммутаторы позволяют одному пользователю подключаться сразу к нескольким машинам одновременно, переключая управление между ними за долю секунды с помощью горячих клавиш или OSD-меню.

Критерии выбора матричного коммутатора

Матричный коммутатор — это лишь часть матрицы. И выбирать решение нужно, опираясь на возможности всей системы в целом, которые зависят от характеристик других используемых в решении устройств — KVM-удлинителей.

ПОДДЕРЖИВАЕМЫЕ ТИПЫ СИГНАЛОВ

Системы матричной коммутации могут распределять только аудио/видео сигналы (AV-коммутаторы), либо аудио/видео + сигналы периферийного оборудования, в том числе устройств ввода (KVM-коммутаторы).

Системы AV-коммутации обычно используются в системах видеонаблюдения, в системах цифровой рекламы и пр., то есть в тех проектах, когда пользователю не нужно управлять системой, а нужно просто просматривать и переключать видео. При отсутствии в ТЗ требований к значительному удалению видеоисточников от дисплеев AV-коммутаторы могут использоваться без удлинителей сигналов.

МАКСИМАЛЬНОЕ КОЛИЧЕСТВО ПОДКЛЮЧАЕМЫХ УСТРОЙСТВ

Максимальное количество подключаемых к матрице систем и пользовательских рабочих мест определяется возможностями матричного коммутатора (в случае организации сети прямым подключением) или сервера управления (в случае коммутации KVM по IP). В системах прямого подключения матричный коммутатор может быть оснащён статическими или динамическими портами.

Коммутаторы со статическими портами

Размерность на таких матричных коммутаторах обозначается как MxN, где M — количество входных портов, а N — количество выходных.

Например, коммутатор 8х4 – это 8 входных и 4 выходных статических портов. То есть при общем количестве портов 12 вы не сможете подключить к коммутатору более 4 пользователей или более 8 систем.

Динамические порты

Матричные коммутаторы с динамическими портами – это коммутаторы нового поколения, наиболее популярные в средних и крупных компаниях, готовых к масштабированию. Так, например, матричный коммутатор AdderView DDX30 имеет 30 портов, из которых только 7 – статические выходные (для подключения пользователей). Остальные 23 – настраиваемые. То есть их можно использовать как для подключения систем, так и для подключения пользователей.

Оптимальная размерность матричного коммутатора определяется необходимостью потенциального масштабирования сети. В случае использования небольших матричных коммутаторов со статичными портами масштабирование осуществляется путём каскадирования системы. То есть по мере того, как порты матричного коммутатора «заканчиваются», покупаются новые матричные коммутаторы и подключаются к имеющимся.

В некоторых же матричных коммутаторах «размерность» можно наращивать по мере необходимости путём установки дополнительных интерфейсных модулей. Это, например, коммутаторы IHSE, максимальное количество портов в которых может достигать 576. Подобные решения более выгодны в плане масштабирования, но отличаются более высокой изначальной стоимостью.

ОТКАЗОУСТРОЙЧИВОСТЬ

Несмотря на то, что слово «отказоустойчивость» воспринимается уже как маркетинговое клише, это всё-таки важный параметр. Есть вполне конкретные вещи, на которые следует обратить внимание, если вас интересует надёжность матричного коммутатора:

• Резервное питание. Дополнительный блок питания, который запускается в случае отказа основного.
• Резервирование матрицы. Как правило, эта возможность реализуется посредством установки дополнительного, дублирующего матричного коммутатора, который автоматически перенимает управление сетью на себя в случае выхода из строя основного коммутатора.
• Резервирование сети (каналов передачи данных). При повышенной нагрузке на одну сеть коммутация осуществляется через вторую. Также требует подключения второго матричного коммутатора, а в случае коммутации напрямую (IHSE) — установки двухпортовых KVM-удлинителей.
• Аварийные сценарии. Например, имеется в системах IHSE. Если матричный коммутатор IHSE draco выходит из строя, все приёмники и передатчики автоматически переключаются на работу в режиме «точка-точка» в той конфигурации, в какой они были подключены в момент аварии.
• Возможность модульной замены компонентов в «горячем режиме». Самые «продвинутые» матричные коммутаторы строятся по блочно-модульному принципу (например, IHSE, Thinlogical). Модули в таких моделях можно менять без отключения питания, не прерывая работу сети.3G HDSD-SDI HD видео матричный коммутатор

В то время как стоимость эксплуатации и стоимости владения современной IP-соединённой инфраструктурой производства, становится все более доступной, в частности, с точки зрения объемов производства и стоимости вложенных средств, стоимость инвестиций в поддержание своих собственных цифровых и мобильных платформ для удержания аудитории растет.

Владея зрительской аудиторией, решающее значение имеет удовлетворение их потребностей, так как это становится единственным средством увеличить доходы от рекламы.

ChyronHego предлагает приложение, которое будет соответствовать требованиям клиента; с рекламой, цветным фоном и иконками погоды, чтобы соответствовать содержанию в эфире, так что приложение действительно становится продолжением вашего бренда. В приложении имеются значительные возможности получения дохода от рекламы, и вы как вещатель будете контролировать весь процесс получения доходов.

Исследования показывают, что погода, местные новости и спорт являются крупнейшими движущими силами для целевой аудитории информационно-развлекательного рынка. Приложение ChyronHego Metacast в первую очередь платформа для показа погоды, но область обновления видео также часто используется для размещения сводки последних местных новостей и спортивные обзоров, гарантируя, что приложение становится расширенной платформой с контентом для ваших зрителей.

Доступно на всех рынках по всему миру, с локальными данными, а также с проверенными данными от партнеров ChyronHego, наше приложение подходит для того, чтобы удерживать внимание зрителей, повысить лояльность аудитории и увеличить получение доходов от показа погоды, новостей и спортивного контента.

Таким образом, ответ на вопрос «Хотите сохранить вашу аудиторию и увеличить свой доход от вещания?», на самом деле: «Там есть приложение для этого».

На текущий момент подключение компьютера, оснащенного VGA видео выходом, к устройству отображения (монитор, телевизор, проектор), оснащенному HDMI входом, возможно исключительно с применением активного видео конвертера (преобразователя сигналов). Тот же принцип актуален при подключении современных цифровых видеоисточников (Blue-Ray плеер, DVD плеер, спутниковый ресивер) с HDMI видео выходом к устройствам отображения предыдущего поколения, оснащенных входом VGA (RGBHV сигнал) или 3RCA (компонентный сигнал). Сам собой напрашивается вопрос: «Как же все это подключить?».

При общении с клиентами специалисты «КВМ технологии» часто сталкиваются с такими распространенными заблуждениями как существование неких кабелей «VGA-HDMI» или переходников «VGA-HDMI», а также теориями о возможности конвертации VGA в HDMI при помощи переходника VGA-DVI, где со стороны DVI подключается еще один переходник DVI-HDMI. Конечно, подобное «подключение» и «преобразование» является абсолютно неработоспособным и чтобы разобраться, почему так, мы произведем небольшой обзор характеристик интересующих нас интерфейсов.

Разберем причины, по которым конвертация VGA-HDMI не может осуществляться за счет использования «переходника», а требует обязательного применения активного видео конвертера.

Причина 1: Сигнал VGA является аналоговым, а сигнал HDMI – цифровым.

VGA (Video Graphics Array) – аналоговый формат видеосигналов, разработанный для вывода изображения на компьютерные мониторы. Сигнал формата VGA представляет собой компонентный сигнал RGBHV (сигнал RGB+ синхронизация «по горизонтали» + синхронизация «по вертикали»).

DVI (Digital Visual Interface) — цифровой видео интерфейс. Стандарт цифрового графического интерфейса, использующий широкий разъем. Сигналы RGB в нем, в отличие от аналогового сигнала VGA, цифровые, и передаются дифференциальными уровнями. Интерфейс используется для передачи данных от источников графической информации, например, компьютера, платы захвата видеоизображений, декодера кабельного телевидения и т.д., к приемникам, например, к цифровому монитору, LCD панели, видеопроектору и т.д. Интерфейс DVI поддерживает также возможность передачи управляющих сигналов. 24-контактный разъем DVI-D используется для передачи только цифрового изображения, а через дополнительные контакты 29-выводного разъема DVI-I передаются также и сигналы «старого» аналогового VGA. Из-за высокой скорости передачи цифровых данных сигналы DVI более чувствительны к длине кабеля.

HDMI (High-Definition Multimedia Interface) – мультимедийный интерфейс высокого разрешения, полностью цифровой интерфейс, предназначенный для передачи несжатых видеопотоков и многоканальных аудио-сигналов. HDMI обратно совместим с DVI и поддерживает все компьютерные разрешения до UXGA, SDTV и HDTV до 1080p и UltraHD 4K, а также 8-канальный цифровой звук – все по одному кабелю. Интерфейс HDMI является наиболее распространенным на современном потребительском рынке, обеспечивая простое и высокопроизводительное решение для подключения различных мультимедийных устройств, таких как игровые консоли, DVD-плееры, AV приставки и ресиверы, к совместимым цифровым HDTV дисплеям.

Улучшенная защита от несанкционированного копирования – еще одно преимущество стандарта HDMI. Стандарт HDMI обеспечивает высокую степень защиты от несанкционированного копирования, удовлетворяющую требованиям большинства поставщиков высококачественного мультимедийного контента. Большинство устройств, реализующих технологию HDMI на современном рынке, поддерживает HDCP (High Bandwidth Content Protection), технологию защиты данных от несанкционированного копирования. Фактически, суть технологии защиты сводится к тому, что каждое устройство, включенное на пути сигнала с шифрованием HDCP, должно быть совместимо с HDCP, чтобы сигнал дошел от источника к дисплею.

Таким образом, основными отличиями интерфейса HDMI от интерфейса DVI являются :

• Возможность передачи встроенного многоканального звука;
• Поддержка HDCP (Защита видеоданных высокого разрешения от несанкционированного копирования);
• Меньший размер конвектора.

Причина 2: Присутствие HDCP в сигнале HDMI.

В том случае, когда требуется, например, преобразовать сигнал HDMI, взятый с Blue-Ray проигрывателя или спутникового ресивера, в сигнал VGA или компонентный сигнал, может возникнуть ситуация, что даже при использовании подходящего и исправного конвертера видеосигналов изображение на экране воспроизводиться не будет. В подавляющем большинстве случаев это происходит из-за присутствия технологии HDCP: с HDMI выхода видеоисточника берется зашифрованный сигнал, который после преобразования сигнала конвертером HDMI-VGA подается на VGA вход устройства отображения. Поскольку VGA интерфейс не поддерживает HDCP защиту, получается тот самый «черный экран». Данная проблема решается с помощью специальных устройств. При преобразовании сигнала VGA в сигнал HDMI данная проблема полностью отсутствует.

Общие рекомендации

При подборе и подключении видео конвертеров необходимо обратить внимание на рабочие разрешения на входе и выходе конвертера, а также частоту обновления экрана при работе с данными разрешениями.

Приемник обрабатывает полученный электрический сигнал, усиливая его и приобразуя импульсы тока в импульсы напряжения, чтобы сигнал с выхода приемника был совместим с той радиочастотной системой передачи, которая подключается к его выходу. Именно параметры оптического приемника во многом определяют технические возможности распределительной системы, среди которых длина регенерационного участка, рабочая полоса частот реверсного канала и качество выходного сигнала.

Основными факторами при выборе оптических приемников являются:

• Чувствительность фотодетектора. Она измеряется соотношением его выходного напряжения к входной оптической мощности.
• Квантовая эффективность. Это характеристика, которая аналогична чувствительности диода, выраженная как отношение числа фотонов, падающих на диод, к числу порожденных ими электронов, образующих ток во внешней цепи. Эффективность, равная 1 (или 100 %), означает, что каждый фотон увеличивает ток во внешней цепи на один электрон.
• Темновой ток. Даже в отсутствии падающего света через диод протекает некоторый ток, объясняющийся тепловой генерацией электронно-дырочных пар. Этот ток, величина которого зависит от температуры прибора, называется темновым или током утечки.
• Эквивалентная или средняя мощность шума (NEP). Это среднеквадратическая мощность сигнала, требуемая для получения единичного отношения сигнал/шум или минимальная оптическая мощность, необходимая для создания тока, равного собственному среднеквадратическому шумовому току прибора, который аналогичен тепловому порогу детектирования приемника.
• Время нарастания (время срабатывания). Это время, которое требуется детектору для увеличения уровня его выходного электрического сигнала от 10 до 90 процентов пикового значения. Это время может составлять порядка 1 не для лавинных диодов, около 3 — 4 не для pin-диодов и зависит от напряжения смещения.

Основным элементом приемника является фотодетектор, который преобразует поступающую энергию света в электрическую энергию выходного сигнала. В настоящее время используется главным образом два типа фотодетекторов: PIN-диоды и лавинные диоды APD. Рассмотрим в общих чертах устройство этих приборов.

PIN-диод является полупроводниковой структурой, которая включает область положительных зарядов (positive), область отрицательных зарядов (negative) и разделяющую их нейтральную область (intrinsic), обедненную носителями зарядов. Обедненная область создается обратным смещением перехода, при котором через прибор течет очень слабый обратный ток. При обратном смещении электроны стремятся выйти из n-области во внешнюю цепь и образовать дырки в р-области, обедняя носителями заряда область перехода.

Когда свет падает на поверхность диода, поглощаемые фотоны создают электронно-дырочные пары в обедненной области. Затем электроны и дырки разделяются под действием обратного смещения перехода и текут в направлении своих областей. Каждая электронно-дырочная пара производит ток в один электрон во внешней цепи.

В идеальном PIN-диоде каждый фотон создает одну электронно-дырочную пару. Если на диод падает слабый световой поток, то производимый электрический ток может быть недостаточным, чтобы детектировать его на фоне внутреннего шума самого pin-диода и внешней цепи.

В настоящее время выпускается множество моделей оптических приемников с различными конструктивными особенностями. Сказать о всех особенностях невозможно, но попробуем осветить главные. В основе обычно лежит модульная конструкция с широким выбором модулей разного назначения. В зависимости от технических требований, предъявляемых к сети, по выбору разработчика в разных моделях могут быть установлены следующие компоненты: модуль АРУ, оптический передатчик обратного канала, диплексер прямого и обратного каналов, дополнительные сменные делители выходного сигнала. Наличие АРУ весьма важно в сетях с меняющейся нагрузкой или в условиях плохой стабильности параметров магистрали, в частности, при низком классе головной станции. Радиочастотный усилитель строится по тем же базовым принципам и схемам, которые были описаны в предыдущей главе. Выходная ступень должна иметь высокую линейность и создается по схеме Push-Pull или Power Doubler, между ступенями усилителя включается межкаскадный эквалайзер и аттенюатор с плавной или ступенчатой регулировкой.

Несмотря на возможность передачи света по волокну в обоих направлениях, обратный канал зачастую организуется по отдельному волокну с помощью передатчиков обратного канала, встроенных в некоторые модели оптических приемников, и оптических приемников обратного канала, устанавливаемых на головной станции. Основой оптического передатчика реверсного канала тоже служит полупроводниковый лазерный диод с системой температурной стабилизации мощности выходного излучения. Регулировка коэффициента модуляции осуществляется изменением уровня сигнала, подаваемого на модулятор излучателя, для чего на входе оптического передатчика установлен аттенюатор. Рабочая полоса частот передатчиков реверсного канала приемников может меняться в зависимости от его загруженности. Рабочая полоса оптического приемника прямого канала по выходу должна соответствовать полосе последующей распределительной сети (50 — 862 МГц или 900 — 2150 МГц).

Ряд дополнительных функциональных особенностей, предоставляемых оптическими приемниками:

• возможность питания от местной электросети или по коаксиальному кабелю;
• наличие тестовых точек контроля параметров прямого и обратного каналов;
• наличие сменных диплексеров, позволяющих ступенчато менять верхнюю частоту обратного канала до 30, 55 или 65 МГц;
• наличие дополнительного оптического входа для резервирования оптической магистрали;
• наличие делителей мощности, позволяющих организовать два радиочастотных выхода;
• наличие встроенного генератора пилотной частоты для контроля оборудования системой сетевого менеджмента NMS (Network Management System) на головной станции.

Описанные характеристики и особенности приемников позволяют создавать разветвленные гибридные интерактивные сети кабельного телевидения большой канальной и абонентской емкости с достаточно протяженными магистралями без оптических репитеров. Один оптический приемник может обслуживать коаксиальный распределительный сегмент, включающий от 500 до 2000 абонентов при трансляции до 80 цифровых и аналоговых сигналов. Например, уровень входного оптического сигнала приемника OR-8601A TVBS составляет -8…+2 дБм, а уровень выходного сигнала составляет 112 — 116 дБ-мкВ при отношении C/N более 51 дБ. Его входной динамический диапазон, таким образом, составляет не менее 10 дБ при чувствительности -8 дБ-м на длине волны 1550 нм. При использовании оптического передатчика OT8620 TVBS с выходной мощностью 13 дБм на длине волны 1330 нм протяженность оптической магистрали составит более 40 км при одновременной трансляции 40 телевизионных каналов и уровне входного сигнала 2 дБм с учетом того, что потери в волокне составят 0,4 дБ/км. Показатели СТВ и CSO этого приемника составляют соответственно более 65 и 61 дБ.

Производители должны сообщать следующие показатели оптического усилителя:

• мощность насыщенная в зависимости от входной длины волны;
• выходная мощность насыщения в зависимости от входной длины волны;
• коэффициент шума в зависимости от входной мощности на указанной длине волны;
• показатели нелинейных искажений;
• оптический коэффициент возвратных потерь в диапазоне длин волн на входе (рекомендуемое значение должно превышать 40 дБ);
• минимальный оптический коэффициент возвратных потерь, вызванный дисперсностью отражения;
• напряжения и ток питания;
• тип волоконного соединителя или сплайса;
• тип волокна;
• среднее время наработки на отказ (MTBF).

Усилитель должен быть снабжен индикатором выходной мощности «on», указывающим на излучение света.

Построение крупных кабельных телевизионных сетей невозможно без использования оптического волокна в качестве транспортной или магистральной линии передачи от головного оборудования к распределительным абонентским сегментам, выполняемым, как правило, на основе коаксиального кабеля. В начале оптической линии, на головной станции, устанавливается оптический передатчик. Конечным прибором оптической линии является оптический приемник. При большой протяженности магистрали или транспортной линии возможно включение между передатчиком и преемником оптического усилителя, но в обычных сетях кабельного телевидения в этом нет необходимости. Во многом качество передачи в оптической линии определяется качеством волокна.

Искажения и шумы для цифровых и аналоговых оптических систем определяются разными показателями и измеряются в разных единицах. Преобразование времени нарастания в полосу частот возможно. В спецификации на аналоговое активное оборудование и оптическое волокно обычно даются в тех же терминах, что и спецификации на активное оборудование коаксиальных систем. Это позволяет находить комплексные показатели качества гибридной системы методом комбинирования с помощью диаграмм или аналитических выражений и упрощает, тем самым расчеты при проектировании системы, включающей волоконно-оптические сегменты и коаксиальную структуру. Как и в коаксиальных системах, в аналоговых оптических системах величины интермодуляционных искажений зависят от числа телевизионных сигналов и уровня выходного оптического сигнала передатчика. Величина шума зависит от устройства приемника и уровня оптического сигнала на входе приемника.

Центральная длина волны и спектральная полоса источника

Центральной длиной волны называется среднее значение длины волны, при котором достигается амплитуда источника света или относительно которого наблюдается снижение максимальной амплитуды до половинного значения. Спектральной шириной полосы называется разница в длинах волн, при которой достигается амплитуда источника света или между которыми наблюдается снижение максимальной амплитуды до половинного значения. Эти величины выражаются в нм. Обе величины измеряются для передатчика как в отсутствии модуляции, так и в режиме модуляции. Если измеряется цифровой передатчик, то он должен быть модулирован псевдослучайной битовой последовательностью (PRBS) длиной не менее 215 символов с точно определенной частотой повторения импульсов, шириной импульса и заданным коэффициентом затухания. Аналоговые передатчики должны быть модулированными, по крайней мере, одной несущей при фиксированном оптическом индексе модуляции. Используя оптический анализатор спектра, измеряют уровень мощности, соответствующий наибольшему значению спектральной мощности. Центральная длина волны вычисляется как среднее арифметическое крайних длин волн полосы, а спектральная ширина вычисляется как разность этих длин волн. Измеряют также неравномерность характеристики оптического передатчика и приемника в спектральной полосе в дБ.

Линейная полоса и частотное смещение одномодовых источников

Линейной полосой называется спектральная ширина полосы отдельной моды лазера. Она определяется как разница между теми ближайшими частотами, на которых наблюдается снижение максимальной амплитуды спектра источника до половинного значения. Частотное смещение вызвано частотной модуляцией интенсивности лазерного диода. Частотное смещение эффективно расширяет спектральную полосу частот лазера. Благодаря дисперсии волокна составляющие спектрального потока на различных скоростях способствуют образованию гармонического искажения передаваемого сигнала. Линейная полоса выражается в МГц/мА.

Полоса пропускания и время нарастания

Ширина полосы, как отдельного блока оборудования, так и системы передачи в целом, измеряется в герцах по уровню половинной мощности аналогового сигнала, т.е. по уровню, который на 3 дБ ниже максимального. Это значит, что в полосе пропускания данного блока или системы ни один сигнал не затухает сильнее, чем на 3 дБ по сравнению с сигналом наибольшей амплитуды, затухание которого минимально. Полоса активного оборудования определяется отдельно от волокна по параметру, называемому временем нарастания (rise time). Время нарастания определяется как время, необходимое для увеличения мгновенного значения амплитуды импульса от 10 до 90 процентов пикового значения амплитуды, и характеризует быстродействие активного оборудования. Следовательно, пропускная способность (или полоса пропускания) активного оборудования может быть определена по его амплитудно-частотной характеристике по уровню 3 дБ, либо рассчитана через время нарастания.

Измерение ширины полосы оптического волокна имеет свои особенности. Дело в том, что в общем случае полоса передачи, предоставляемая оптическим волокном, зависит от его длины, поскольку изменение длины волокна изменяет его оптические свойства, а также от уширения импульса. Уширение импульса происходит в волокне вследствие дисперсии. Величины уширения импульса и полосы пропускания оптического волокна связаны однозначной зависимостью — полоса пропускания является величиной, обратной уширению. Полосу пропускания волокна можно определить через параметр, называемый широко-полосностью, который показывает, какую ширину полосы имеет волокно длиной в 1 км (измеряется в МГц-км). Очевидно, чем больше расстояние передачи (длина волокна), тем меньше будет доступная для передачи полоса. В одномодовом волокне ширина полосы является линейной функцией от длины волокна. Например, одномодовое волокно, для которого широкополосность определена значением 250 МГц-км, при длине 5 км будет обеспечивать для передачи сигнала полосу, ширина которой составляет 50 МГц:

f = 250/5 = 50 МГц.

И наоборот, если хотим передать сигнал, полоса которого составляет 50 МГц, на расстояние 5 км, то должны взять волокно с параметром широкополосное 250 МГц-км:

f= 50-5 = 250 МГц-км.

В многомодовом волокне полоса передачи зависит от длины волокна нелинейно из-за дисперсии. Когда в волокне распространяется несколько мод, каждая из них ведет себя как относительно независимый канал передачи из-за статистической природы механизма многомодового распространения. Поэтому, полоса передачи определяется тем, насколько различаются времена распространения отдельных мод. Так, например, эффективная длина многомодового волокна длиной 5 км при полосе сигнала 50 МГц составляет 3,62 км. Эффективная длина волокна всегда меньше его действительной длины и, поэтому, для передачи сигнала с полосой 50 МГц на расстояние 5 км широкополосность волокна должна быть больше, чем 250 МГц-км.

Понятие уширения удобно использовать в цифровых системах для оценки искажений выходного импульсного сигнала. Если характеристики элементов системы даны в терминах уширения и времени нарастания At, можно вычислить общее уширение всей системы как среднеквадратическое значение отдельных ее элементов (квадратный корень из суммы квадратов времени нарастания передатчика, уширения импульса в волокне и времени нарастания приемника). Однако характеристики некоторых элементов системы производители определяют только в терминах полосы пропускания, не приводя значения времени нарастания и уширения импульса. Это гораздо удобнее с точки зрения проектирования оптической линии. В этом смысле оптическая система не отличается от обычной коаксиальной, где полосы пропускания всех элементов, включая усилители, ответвители и делители, должны удовлетворять требованиям к полосе системы в целом. Активное оборудование должно иметь ширину полосы, большую полосы пропускания волокна или, иначе говоря, время нарастания должно быть меньше уширения импульса на величину технологического запаса.

Оптическая мощность

На измерении оптической мощности базируются измерения следующих параметров оптической системы передачи:

• потери волокна, соединителей, мультиплексоров и оптических изоляторов;
• усиление оптических усилителей;
• направленность оптических разветвителей;
• развязка оптических изоляторов, мультиплексеров и оптических ответвителей.

Оптическая мощность измеряется в дБм.

Оптический коэффициент возвратных потерь

Для оптических систем также определяется коэффициент возвратных потерь. Отражение передаваемого света имеет место на границе двух различных диэлектрических материалов. Оптический коэффициент возвратных потерь -это коэффициент отражения, который является отношением падающей оптической мощности к отраженной оптической мощности, выраженным в дБ. Коэффициент возвратных потерь измеряется для всего оптического оборудования, а не только активного. Метод измерения описан в стандарте EN-50083. Если испытуемый прибор имеет более одного порта, то все другие порты, не задействованные в измерении, должны быть соединены с согласованными нагрузками, имеющими очень низкий коэффициент отражения.

Поляризация и поляризационная стабильность источника

Поляризация определяется как проекция электрического вектора на плоскость, перпендикулярную направлению распространения поляризационной световой волны. Поляризационная стабильность должна выражаться как логарифмическое отношение в дБ максимальной амплитуды к минимальной амплитуде на выходе прибора, когда поляризация на входе изменяется между 0 и 360 градусами.

Когерентное время и когерентная длина

Когерентным временем является время, которое необходимо свету для прохождения когерентной длины. Когерентное время находится как величина, обратная линейной полосе. Обе величины используются для определения фазовой стабильности источника света.

Выходная мощность насыщения оптического усилителя

Эта величина находится через измерение усредненной выходной оптической мощности тестового волокна, удаленный конец которого подключается к выходной оптической части насыщенного оптического усилителя. Выходная оптическая мощность насыщения выражается в дБм. При низких уровни выходной мощности наблюдается лучшая линейность характеристики, следовательно, при увеличении выходного уровня необходимо будет понизить усиление. Насыщенной выходной мощностью считается выходная мощность, которая ниже экстраполированной линейной величины на 3 дБ.

Чувствительность оптического приемника по напряжению

Это отношение приращения выходного напряжения к соответствующему приращению оптической мощности. Чувствительность по напряжению выражается в В/Вт.

Дальность действия

Современные источники излучения, в качестве которых используются оптические квантовые генераторы, позволяют получить узконаправленное и когерентное световое излучение, затухание которого в волокне, обеспечивающем высокую направленность луча, весьма мало. Кроме возможности передачи света на очень большие расстояния без усиления это позволяет детектировать световой сигнал в точке приема с меньшим количеством ошибок. Затухание и дисперсия сигнала в волокне определяет возможную дальность передачи. Таким образом, дальность действия приемопередающих устройств зависит от качества волокна, используемого в линии связи. Обычно те значения дальности передачи, которые приводят производители в спецификации своих оптических передатчиков, не учитывают характеристики различных типов волокна, а рассчитаны для волокна наивысшего качества. Бюджет активного оборудования должен превышать затухание в волокне на некоторую величину технологического запаса.

Активной средой усилителя является одномодовое волокно, сердцевина которого легируется примесями редкоземельных элементов с целью создания трехуровневой атомной системы. Лазер накачки возбуждает электронную подсистему примесных атомов. В результате чего электроны с основного состояния (уровень А) переходят в возбужденное состояние (уровень В). Далее происходит релаксация электронов с уровня В на промежуточный уровень С. Когда заселенность уровня С становится достаточно высокой, так что образуется инверсная заселенность уровней А и С, то такая система способна индуцировано усиливать входной оптический сигнал в определенном диапазоне длин волн. Если же входной сигнал не нулевой, то происходит спонтанное излучение возбужденных атомов примесей, приводящее к шуму.

Среди преимуществ оптических усилителей EDFA (Erbium Doped Fibre Amplifier) — их универсальность. Они используются в различных структурах, совмещающих разнородные аналоговые или цифровые каналы передачи. Они не испытывают зависимости от скорости передачи данных. К достоинствам относятся ровные характеристики усиления во всем диапазоне частот, поэтому усилители могут использоваться на больших расстояниях. Оптические усилители обеспечивают необходимый уровень усиления без потери качества сигнала, а любые колебания длины волн быстро подавляются. Самое широкое применение в оптических сетях кабельного телевидения нашли предварительные усилители, бустерные усилители, линейные усилители мощности.

Основной концепцией Thor является внедрение инноваций, разработка, тестирование и производство качественной продукции. Наши сотрудники безустанно проектируют и производят новые технические решения, одни из лучших в США.

Сегодня мы продаем наши системы по всему миру государственным предприятиям, телевизионным фирмам. Мы сотрудничаем с 500 фирмами по всему миру: с группами городского планирования, банками, сетями ресторанов, страховыми организациями, больницами, со всеми, кто нуждается в бесперебойной передаче видео аудио сигнала без задержек и нарушений в работе.