Інформаційна мережа з об‘єднаними оптичними інтерфейс-каналами

Abstract

Дисертаційну роботу присвячено підвищення швидкодії при передаванні та обробленні інформації у кінцевих сегментах комп‘ютерних мереж, що реалізовано шляхом використання запропонованого методу організації волоконно-оптичних інтерфейс-каналів. ВОІЕІК є принципово новим типом волоконно-оптичних каналів, який дозволяє передавати не тільки інформаційні дані з високою швидкістю, але й енергію живлення за допомогою об‘єднаних оптичних потоків високої густини потужності шляхом використання технології оптичного хвильового мультиплексування WDM. ВОІЕІК забезпечує інформаційний обмін з одночасним автономним енергетичним живленням кінцевого обладнання з високим ступенем ізольованості, нейтральності до електромагнітних випромінювань та забезпечення гальванічної розв‘язки каналу при інформаційному обміні з кінцевими пристроями малого енергоспоживання. У дисертаційній роботі запропоновані теоретичні і практичні підходи до створення інформаційно-енергетичних волоконних інтерфейсів для комп‘ютерних мереж з автономним енергетичним живленням (інформаційно-енергетичних мереж), вперше розроблено математичну модель волоконно-оптичних інтерфейс-каналів для інформаційних мереж. А також вперше розроблені структурні схеми ВОІЕІК, структури комутації об‘єднаних оптичних інформаційно-енергетичних потоків та модифіковані дві структури ІЕМ з використанням об‘єднаних оптичних каналів. Це дало можливість отримати архітектуру інформаційних мереж з покращеними показниками інформаційної пропускної здатності та інформаційної ізольованості каналів в кінцевих сегментах, а також проводити оцінювання інформаційно-енергетичних інтерфейсів ІЕМ. В процесі досліджень на розробленому експериментальному макеті ВОІЕІК було встановлено, що досягнутий коефіцієнт передачі потужності світловим потоком склав 17% при швидкості передачі інформації 170 Мбіт/с. Отримані результати комп‘ютерного моделювання в середовищі MathCAD показали достатньо високу ефективність передачі інформації та енергії по ВОІЕІК та високу ефективність інформаційно-енергетичних мереж на їх основі. Ряд експериментальних досліджень на макеті ВОІЕІК підтвердили теоретичні твердження і результати математичного та комп‘ютерного моделювання.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.13.05 – компьютерные системы и компоненты. Винницкий национальный технический университет, Винница 2010. Диссертационна работа посвящена повышению быстродействия при передаче и обработке информации в конечных сегментах компьютерных сетей, что реализуется путем использования предложенного метода организации волоконно-оптических информационно-энергетических интерфейс-каналов. ВОИЭИК являются принципиально новым типом волоконно-оптических каналов, которые обеспечивают передачу не только информационных данных с относительно высокой скоростью, но и энергии питания с помощью объединенных оптических потоков высокой плотности мощности с использованием технологии оптического волнового мультиплексирования WDM. ВОИЭИК обеспечивает высокоскоростной информационный обмен с одновременным автономным энергетическим питанием конечного оборудования с высокой степенью изолированности канала и его нейтральности к электромагнитным излучениям, а также обеспечивают гальваническую развязку канала при обмене информацией с конечными устройствами малого энергопотребления. В диссертационной работе предложены теоретические и практические подходы к созданию информационно-энергетических волоконных интерфейсов для компьютерных сетей, впервые разработана математическая модель волоконно-оптических интерфейс-каналов. Также впервые разработаны структурные схемы ВОИЭИК, структуры коммутации информационно-энергетических потоков и модифицированы две структуры информационных сетей с использованием объединенных оптических каналов. Это дало возможность получить архитектуру информационных сетей с высокими показателями информационной пропускной способности и информационной защищенности каналов. Проведены исследования предложенных ВОИЭИК для ИЭС с помощью компьютерного и физического моделирования их характеристик в среде MathCAD и на разработанном и изготовленном экспериментальном макете ВОИЭИК. В процессе исследований на разработанном экспериментальном макете ВОИЭИК было установлено, что достигнутый коэффициент передачи мощности световым потоком составил 17% при скорости передачи информации 170 Мбит/с. Полученные результаты компьютерного моделирования в среде MathCAD показали достаточно высокую эффективность передачи информации и энергии по ВОИЭИК и высокую эффективность информационных сетей с автономным энергопитанием на их основе. Ряд экспериментальных исследований на макете ВОИЭИК подтвердили теоретические утверждение и результаты математического моделирования.

Dissertation thesis is devoted ащк increase of speed of transfer and processing of the information in the final segments of information networks, that is realized by use the offered method of organization of fiber-optic information-power interface-channels (FOIPIC). FOIPIC are essentially new type of fiber-optic channels, which is capable to transfer not only information with high speed, but also power supplies by means of the incorporated optical streams of high optical power density by use of WDM-multiplexing (optical wave division multiplexing) technology in a special type of optical fiber. FOIPIC provides an information exchange with simultaneous independent power consumption of final equipment with a high degree of isolability, neutrality to electromagnetic radiation and interface channel galvanic outcome supply. That causes advantages at their application in final segments of information networks, an information exchange with final devices of small power consumption. In given thesis are offered a theoretical and practical approaches to information-power fiber interfaces creations. Mathematical models are developed for description these interfaces-channels for information computer networks as a whole and also for the first time developed block diagrams FOIPIC, switching structures of information-power streams and two structures of information networks with autonomic power consumption with use of incorporated optical channels. It made possible get information networks architecture with better parameters of information bandwidth and security of channels. During researches on developed experimental breadboard model of FOIPIC it was established, that the achieved transfer capacity factor of light stream has reached 17 % with information bit rate at 170 Mbit/s. The received results of computer simulation in MathCAD environment has shown quite high efficiency of information and energy transfer on the FOIPIC and high efficiency information-power networks on their basis. Experimental researches on model of FOIPIC has confirmed theoretical statement and results of mathematical and computer simulation.