Grundläggande struktur för fiberoptiska kommunikationssystem Den grundläggande sammansättningen av ett fiberoptiskt kommunikationssystem visas i figur 1-1, huvudsakligen innefattande tre huvuddelar: överföring, mottagning och grundläggande fiberoptisk överföringssystem:
(1) Sändningssektion: Informationskällan omvandlar användarinformation till ursprungliga elektriska signaler (basbandssignaler); den elektriska sändaren omvandlar basbandssignaler till modulerade signaler lämpliga för kanalöverföring (såsom FM, PFM, PWM); den optiska sändaren modulerar och omvandlar elektriska signaler till optiska signaler.
(2) Mottagningssektion: Den optiska mottagaren omvandlar optiska signaler som sänds genom fibern till elektriska signaler; den elektriska mottagaren återställer elektriska signaler till basbandssignaler; informationssänkan återställer användarinformation. Obs: De elektriska signalsegmenten före den optiska sändaren och efter den optiska mottagaren använder samma teknik/utrustning som kabelkommunikation, och ersätter endast kabelöverföring med "optisk sändare + optisk fiberlinje + optisk mottagare."
(3) Grundläggande fiberoptisk överföringssystem är uppdelat i tre delar: optisk sändare, optisk fiberlinje och optisk mottagare:
Optisk sändare: Kärnan är ljuskällan (som LED, halvledarlaserdiod, DFB-laser, etc.), som måste uppfylla krav som hög uteffekt optisk effekt, hög moduleringsfrekvens, smal spektrallinje och stabil våglängd; dess funktion är att omvandla elektriska signaler till optiska signaler och koppla dem till optisk fiber.
Optisk fiberlinje: Består av optisk fiber, skarvar och kontakter (faktiskt med användning av optiska kablar); dess funktion är att överföra optiska signaler med låg distorsion och låg dämpning. Optisk fiber är cylindrisk (kärnan brytningsindex (n_1) > kapslingen brytningsindex (n_2)), utnyttjar total intern reflektion för att överföra ljus; den har 3 låga-förlustfönster: (0,85\\mu m) (kort våglängd), (1,31\\mu m) (lång våglängd), (1,55\\mu m) (lång våglängd); huvudsakliga egenskaper är förlust (enhet: dB/km) och spridning (enhet: (ps/(km·nm)), som påverkar överföringsbandbredden).
Optisk mottagare: Kärnan är fotodetektorn (som PIN-fotodiod, APD lavinfotodiod), som måste uppfylla kraven på hög responsivitet, lågt brus och hög hastighet; den viktigaste parametern är känslighet (som återspeglar förmågan att ta emot svaga optiska signaler, en viktig indikator på systemkvalitet); dess funktion är att omvandla optiska signaler till elektriska signaler och återställa den ursprungliga signalen.
Klassificering av fiberoptiska kommunikationssystem Vanliga klassificeringsmetoder är följande:
(1) Klassificering efter överföringssignaltyp: Uppdelad i fiberoptiska analoga kommunikationssystem och fiberoptiska digitala kommunikationssystem:
Fördelar med fiberoptiska digitala kommunikationssystem:
Stark anti-störningsförmåga och bra överföringskvalitet (brus ger bara bitfel när tröskelvärdet överskrids);
Regenerativ upprepning, lång överföringssträcka (eliminerar bullerackumulering);
Rymmer flera tjänster med stor flexibilitet (lätt att implementera integrerade tjänster);
Lätt att implementera hög-intensiv säker kommunikation (klartext och nyckelmodulo-2-tillägg);
Använder digitala kretsar, lätt att integrera, miniatyrisera, låg kostnad och hög tillförlitlighet.
Nackdelar med fiberoptiska digitala kommunikationssystem: Bred upptagen bandbredd, lågt bandbreddsutnyttjande, komplex utrustning och relativt höga kostnader.
Egenskaper för analoga fiberoptiska kommunikationssystem: Smal upptagen bandbredd, enkla kretsar (inget behov av A/D/D/A-konvertering), lågt pris, lämpligt för kommunikation på korta avstånd-.
(2) Klassificering efter optisk våglängd och fibertyp: Uppdelad i multimode fiberoptiska kommunikationssystem med kort våglängd och fiberoptiska kommunikationssystem med lång våglängd:
Multimodsystem med kort våglängd: Driftvåglängd runt (0,85\\mu m), hastighet Mindre än eller lika med 34Mbit/s, repeateravstånd Mindre än eller lika med 10km.
Långvåglängdssystem (uppdelat i 3 kategorier):
(1,31\\mu m) multimodsystem: hastighet 34/140Mbit/s, repeateravstånd ≈20km;
(1,31\\mu m) enkellägessystem: hastighet 140/565 Mbit/s, repeateravstånd 30~50 km (vid 140 Mbit/s);
(1,55\\mu m) enkellägessystem: hastighet Större än eller lika med 565Mbit/s, repeateravstånd ≈70km.
(3) Klassificering genom digital multiplexeringsmetod: Uppdelad i Plesiochronous Digital Hierarchy (PDH) system och Synchronous Digital Hierarchy (SDH) system:
PDH: Varje bithastighet på hierarkisk nivå har tolerans och är asynkron, och antar positiv motivering för att implementera plesiokron multiplexering; hastighet Mindre än eller lika med 565Mbit/s.
SDH: Lämplig för nätverksöverföring från punkt-till-punkt/multipunkt; enkel våglängdshastighet kan nå 2,5 Gbit/s, 10 Gbit/s.
(4) Classification by transmission rate: Divided into 3 categories: 1) Low-speed systems: rate 2Mbit/s, 8Mbit/s; 2) Medium-speed systems: rate 34Mbit/s, 140Mbit/s; 3) High-speed systems: rate >565 Mbit/s.
(5) Klassificering efter moduleringsmetod: Indelad i 2 kategorier: 1) Direkt intensitetsmoduleringssystem (intern modulering): Modulering under ljuskällans ljusemissionsprocess; enkel utrustning, låg kostnad, hög moduleringseffektivitet, men spektral breddning påverkar hastighetsförbättringen. 2) Indirekta moduleringssystem (extern modulering): Efter att ljuskällan avger ljus läggs en modulator till i utgångsvägen; minimal påverkan på ljuskällans spektrallinje, lämplig för hög-kommunikationshastighet.
