Grunnleggende struktur av fiberoptiske kommunikasjonssystemer Den grunnleggende sammensetningen av et fiberoptisk kommunikasjonssystem er vist i figur 1-1, og inkluderer hovedsakelig tre hoveddeler: overføring, mottak og grunnleggende fiberoptisk overføringssystem:
(1) Overføringsseksjon: Informasjonskilden konverterer brukerinformasjon til originale elektriske signaler (basebåndsignaler); den elektriske senderen konverterer basebåndsignaler til modulerte signaler egnet for kanaloverføring (som FM, PFM, PWM); den optiske senderen modulerer og konverterer elektriske signaler til optiske signaler.
(2) Mottaksseksjon: Den optiske mottakeren konverterer optiske signaler som sendes gjennom fiberen til elektriske signaler; den elektriske mottakeren gjenoppretter elektriske signaler til basebåndsignaler; informasjonsvasken gjenoppretter brukerinformasjon. Merk: De elektriske signalsegmentene før den optiske senderen og etter den optiske mottakeren bruker samme teknologi/utstyr som kabelkommunikasjon, og erstatter kun kabeloverføring med "optisk sender + optisk fiberlinje + optisk mottaker."
(3) Grunnleggende fiberoptisk overføringssystem er delt inn i tre deler: optisk sender, optisk fiberlinje og optisk mottaker:
Optisk sender: Kjernen er lyskilden (som LED, halvlederlaserdiode, DFB-laser, etc.), som må oppfylle krav som høy utgangs optisk kraft, høy modulasjonsfrekvens, smal spektrallinje og stabil bølgelengde; funksjonen er å konvertere elektriske signaler til optiske signaler og koble dem til optisk fiber.
Optisk fiberlinje: Sammensatt av optisk fiber, skjøter og kontakter (faktisk ved hjelp av optiske kabler); funksjonen er å overføre optiske signaler med lav forvrengning og lav demping. Optisk fiber er sylindrisk (kjernebrytningsindeks (n_1) > kledningsbrytningsindeks (n_2)), og bruker total intern refleksjon for å overføre lys; den har 3 vinduer med lavt-tap: (0,85\\mu m) (kort bølgelengde), (1,31\\mu m) (lang bølgelengde), (1,55\\mu m) (lang bølgelengde); hovedkarakteristika er tap (enhet: dB/km) og spredning (enhet: (ps/(km·nm)), som påvirker overføringsbåndbredden).
Optisk mottaker: Kjernen er fotodetektoren (som PIN-fotodiode, APD-skredfotodiode), som må oppfylle kravene til høy responsivitet, lav støy og høy hastighet; den viktigste parameteren er følsomhet (som gjenspeiler evnen til å motta svake optiske signaler, en viktig indikator på systemkvalitet); funksjonen er å konvertere optiske signaler til elektriske signaler og gjenopprette det opprinnelige signalet.
Klassifisering av fiberoptiske kommunikasjonssystemer Vanlige klassifiseringsmetoder er som følger:
(1) Klassifisering etter overføringssignaltype: Delt inn i fiberoptiske analoge kommunikasjonssystemer og fiberoptiske digitale kommunikasjonssystemer:
Fordeler med fiberoptiske digitale kommunikasjonssystemer:
Sterk anti-interferensevne og god overføringskvalitet (støy produserer bare bitfeil når terskelen overskrides);
Regenerativ repetisjon, lang overføringsavstand (eliminerer støyakkumulering);
Tillater flere tjenester med stor fleksibilitet (lett å implementere integrerte tjenester);
Enkel å implementere sikker kommunikasjon med høy-intensitet (ren tekst og nøkkelmodulo-2-tillegg);
Bruker digitale kretser, enkle å integrere, miniatyrisere, lave kostnader og høy pålitelighet.
Ulemper med fiberoptiske digitale kommunikasjonssystemer: Bred okkupert båndbredde, lav båndbreddeutnyttelse, komplekst utstyr og relativt høye kostnader.
Kjennetegn ved fiberoptiske analoge kommunikasjonssystemer: Smal okkupert båndbredde, enkle kretser (ikke behov for A/D/D/A-konvertering), lav pris, egnet for kort-kommunikasjon.
(2) Klassifisering etter optisk bølgelengde og fibertype: Delt inn i kortbølgelengde multimode fiberoptiske kommunikasjonssystemer og langbølgelengde fiberoptiske kommunikasjonssystemer:
Kortbølgelengde multimodussystemer: Driftsbølgelengde rundt (0,85\\mu m), hastighet Mindre enn eller lik 34Mbit/s, repeateravstand Mindre enn eller lik 10km.
Langbølgelengdesystemer (underdelt i 3 kategorier):
(1,31\\mu m) multimodussystemer: hastighet 34/140Mbit/s, repeateravstand ≈20km;
(1,31\\mu m) enkeltmodussystemer: hastighet 140/565Mbit/s, repeateravstand 30~50km (ved 140Mbit/s);
(1,55\\mu m) enkeltmodussystemer: rate Større enn eller lik 565Mbit/s, repeateravstand ≈70km.
(3) Klassifisering etter digital multipleksingsmetode: Delt inn i Plesiochronous Digital Hierarchy (PDH) systemer og Synchronous Digital Hierarchy (SDH) systemer:
PDH: Hver hierarkisk nivå bithastighet har toleranse og er asynkron, vedtar positiv begrunnelse for å implementere plesiokron multipleksing; hastighet Mindre enn eller lik 565Mbit/s.
SDH: Egnet for punkt-til-punkt/multipunkt nettverksoverføring; enkelt bølgelengdehastighet 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) Klassifisering etter modulasjonsmetode: Delt inn i 2 kategorier: 1) Direkte intensitetsmodulasjonssystemer (intern modulasjon): Modulering under lysutslippsprosessen til lyskilden; enkelt utstyr, lav kostnad, høy modulasjonseffektivitet, men spektral utvidelse påvirker hastighetsforbedring. 2) Indirekte modulasjonssystemer (ekstern modulasjon): Etter at lyskilden sender ut lys, legges en modulator til i utgangsbanen; minimal innvirkning på lyskildens spektrallinje, egnet for høy-kommunikasjon.
