Grundlæggende struktur af fiberoptiske kommunikationssystemer Den grundlæggende sammensætning af et fiberoptisk kommunikationssystem er vist i figur 1-1, hovedsageligt omfattende tre hoveddele: transmission, modtagelse og grundlæggende fiberoptisk transmissionssystem:
(1) Transmissionssektion: Informationskilden konverterer brugerinformation til originale elektriske signaler (basisbåndssignaler); den elektriske sender konverterer basebåndsignaler til modulerede signaler, der er egnede til kanaltransmission (såsom FM, PFM, PWM); den optiske sender modulerer og konverterer elektriske signaler til optiske signaler.
(2) Modtagesektion: Den optiske modtager konverterer optiske signaler transmitteret gennem fiberen til elektriske signaler; den elektriske modtager gendanner elektriske signaler til basisbåndssignaler; informationsvasken gendanner brugeroplysninger. Bemærk: De elektriske signalsegmenter før den optiske sender og efter den optiske modtager bruger samme teknologi/udstyr som kabelkommunikation, og erstatter kun kabeltransmission med "optisk sender + optisk fiberlinje + optisk modtager."
(3) Grundlæggende fiberoptisk transmissionssystem er opdelt i tre dele: optisk sender, optisk fiberlinje og optisk modtager:
Optisk transmitter: Kernen er lyskilden (såsom LED, halvlederlaserdiode, DFB-laser osv.), Som skal opfylde krav som høj output optisk effekt, høj modulationsfrekvens, smal spektral linje og stabil bølgelængde; dens funktion er at konvertere elektriske signaler til optiske signaler og koble dem til optisk fiber.
Optisk fiberlinje: Sammensat af optisk fiber, splejsninger og stik (faktisk ved hjælp af optiske kabler); dens funktion er at transmittere optiske signaler med lav forvrængning og lav dæmpning. Optisk fiber er cylindrisk (kernebrydningsindeks (n_1) > beklædningsbrydningsindeks (n_2)), der udnytter total intern refleksion til at transmittere lys; den har 3 vinduer med lavt-tab: (0,85\\mu m) (kort bølgelængde), (1,31\\mu m) (lang bølgelængde), (1,55\\mu m) (lang bølgelængde); Hovedkarakteristika er tab (enhed: dB/km) og spredning (enhed: (ps/(km·nm)), som påvirker transmissionsbåndbredden).
Optisk modtager: Kernen er fotodetektoren (såsom PIN-fotodiode, APD lavinefotodiode), som skal opfylde kravene om høj reaktionsevne, lav støj og høj hastighed; den vigtigste parameter er følsomhed (som afspejler evnen til at modtage svage optiske signaler, en vigtig indikator for systemkvalitet); dens funktion er at konvertere optiske signaler til elektriske signaler og gendanne det originale signal.
Klassificering af fiberoptiske kommunikationssystemer Almindelige klassificeringsmetoder er som følger:
(1) Klassificering efter transmissionssignaltype: Opdelt i fiberoptiske analoge kommunikationssystemer og fiberoptiske digitale kommunikationssystemer:
Fordele ved fiberoptiske digitale kommunikationssystemer:
Stærk anti-interferensevne og god transmissionskvalitet (støj producerer kun bitfejl, når tærskelværdien overskrides);
Regenerativ gentagelse, lang transmissionsafstand (eliminerer støjakkumulering);
Kan rumme flere tjenester med stor fleksibilitet (let at implementere integrerede tjenester);
Nem at implementere høj-sikker kommunikation med høj intensitet (almindelig tekst og nøglemodulo-2-addition);
Bruger digitale kredsløb, lette at integrere, miniaturisere, lave omkostninger og høj pålidelighed.
Ulemper ved fiberoptiske digitale kommunikationssystemer: Bred optaget båndbredde, lav båndbreddeudnyttelse, komplekst udstyr og relativt høje omkostninger.
Karakteristika ved fiberoptiske analoge kommunikationssystemer: Snæver optaget båndbredde, enkle kredsløb (intet behov for A/D/D/A-konvertering), lav pris, velegnet til-kortdistancekommunikation.
(2) Klassificering efter optisk bølgelængde og fibertype: Opdelt i multimode fiberoptiske kommunikationssystemer med kort bølgelængde og fiberoptiske kommunikationssystemer med lang bølgelængde:
Kortbølgelængde multimode-systemer: Driftsbølgelængde omkring (0,85\\mu m), hastighed mindre end eller lig med 34Mbit/s, repeaterafstand mindre end eller lig med 10 km.
Langbølgelængdesystemer (opdelt i 3 kategorier):
(1,31\\mu m) multimode-systemer: hastighed 34/140Mbit/s, repeaterafstand ≈20 km;
(1,31\\mu m) single-mode-systemer: hastighed 140/565 Mbit/s, repeaterafstand 30~50 km (ved 140Mbit/s);
(1,55\\mu m) enkelt-mode systemer: hastighed Større end eller lig med 565Mbit/s, repeaterafstand ≈70 km.
(3) Klassificering ved digital multipleksingsmetode: Opdelt i Plesiochronous Digital Hierarchy (PDH) systemer og Synchronous Digital Hierarchy (SDH) systemer:
PDH: Hver hierarkisk niveaubithastighed har tolerance og er asynkron, idet den vedtager positiv begrundelse for at implementere plesiokron multipleksing; hastighed Mindre end eller lig med 565Mbit/s.
SDH: Velegnet til punkt-til-punkt/multipunkt netværkstransmission; enkelt bølgelængdehastighed 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 modulationsmetode: Opdelt i 2 kategorier: 1) Direkte intensitetsmodulationssystemer (intern modulering): Modulation under lyskildens lysemissionsproces; simpelt udstyr, lav pris, høj modulationseffektivitet, men spektral udvidelse påvirker hastighedsforbedring. 2) Indirekte modulationssystemer (ekstern modulering): Efter at lyskilden udsender lys, tilføjes en modulator i udgangsvejen; minimal indvirkning på lyskildens spektrallinje, velegnet til høj-kommunikation.
