Основна структура на оптични комуникационни системи Основният състав на оптична комуникационна система е показан на Фигура 1-1, включвайки главно три основни части: предаване, приемане и основна оптична система за предаване:
(1) Предавателна секция: Източникът на информация преобразува потребителската информация в оригинални електрически сигнали (сигнали на основната лента); електрическият предавател преобразува бейсбенд сигнали в модулирани сигнали, подходящи за канално предаване (като FM, PFM, PWM); оптичният предавател модулира и преобразува електрическите сигнали в оптични сигнали.
(2) Приемаща секция: Оптичният приемник преобразува оптичните сигнали, предавани през влакното, в електрически сигнали; електрическият приемник възстановява електрическите сигнали до бейсбенд сигнали; информационният приемник възстановява потребителската информация. Забележка: Сегментите на електрическия сигнал преди оптичния предавател и след оптичния приемник използват същата технология/оборудване като кабелната комуникация, като само заменят кабелното предаване с „оптичен предавател + оптична влакнеста линия + оптичен приемник“.
(3) Основната система за предаване на оптични влакна е разделена на три части: оптичен предавател, линия с оптични влакна и оптичен приемник:
Оптичен предавател: Ядрото е източникът на светлина (като LED, полупроводников лазерен диод, DFB лазер и др.), който трябва да отговаря на изисквания като висока изходна оптична мощност, висока честота на модулация, тясна спектрална линия и стабилна дължина на вълната; неговата функция е да преобразува електрически сигнали в оптични сигнали и да ги свързва в оптично влакно.
Линия от оптични влакна: Състои се от оптични влакна, снаждания и съединители (всъщност използващи оптични кабели); неговата функция е да предава оптични сигнали с ниско изкривяване и ниско затихване. Оптичното влакно е цилиндрично (индекс на пречупване на сърцевината (n_1) > индекс на пречупване на обвивката (n_2)), използващо пълно вътрешно отражение за предаване на светлина; има 3 прозореца с ниски-загуби: (0,85\\mu m) (къса дължина на вълната), (1,31\\mu m) (дълга дължина на вълната), (1,55\\mu m) (дълга дължина на вълната); основните характеристики са загуба (единица: dB/km) и дисперсия (единица: (ps/(km·nm)), засягащи честотната лента на предаване).
Оптичен приемник: Ядрото е фотодетекторът (като PIN фотодиод, APD лавинен фотодиод), който трябва да отговаря на изискванията за висока чувствителност, нисък шум и висока скорост; най-важният параметър е чувствителността (отразява способността за приемане на слаби оптични сигнали, важен показател за качеството на системата); неговата функция е да преобразува оптичните сигнали в електрически и да възстановява оригиналния сигнал.
Класификация на оптични комуникационни системи Общите методи за класификация са както следва:
(1) Класификация по тип предавателен сигнал: Разделени на оптични аналогови комуникационни системи и оптични цифрови комуникационни системи:
Предимства на оптичните цифрови комуникационни системи:
Силна анти{0}}способност за смущения и добро качество на предаване (шумът създава битови грешки само при превишаване на прага);
Регенеративно повтаряне, голямо разстояние на предаване (елиминиране на натрупването на шум);
Побира множество услуги с голяма гъвкавост (лесни за внедряване интегрирани услуги);
Лесна за внедряване защитена комуникация с висок{0}}интензитет (добавка на обикновен текст и ключ по модул-2);
Използва цифрови схеми, лесен за интегриране, миниатюризиране, ниска цена и висока надеждност.
Недостатъци на оптичните цифрови комуникационни системи: широка заета честотна лента, ниско използване на честотната лента, сложно оборудване и относително висока цена.
Характеристики на оптичните аналогови комуникационни системи: тясна заета честотна лента, прости схеми (няма нужда от A/D/D/A преобразуване), ниска цена, подходящи за комуникация на къси-разстояния.
(2) Класификация по оптична дължина на вълната и тип влакно: Разделени на многомодови оптични комуникационни системи с къса дължина на вълната и оптични комуникационни системи с дълга дължина на вълната:
Многомодови системи с къса дължина на вълната: Работна дължина на вълната около (0,85\\mu m), скорост По-малка или равна на 34Mbit/s, разстояние между повторителите По-малко или равно на 10 km.
Системи с дълги вълни (подразделени на 3 категории):
(1.31\\mu m) многомодови системи: скорост 34/140Mbit/s, разстояние между повторителите ≈20km;
(1,31\\mu m) системи с един-режим: скорост 140/565Mbit/s, разстояние между повторителите 30~50km (при 140Mbit/s);
(1,55\\mu m) системи с един-режим: скорост По-голяма или равна на 565Mbit/s, разстояние между повторителите ≈70km.
(3) Класификация по метод на цифрово мултиплексиране: Разделен на системи с плезиохронна цифрова йерархия (PDH) и системи със синхронна цифрова йерархия (SDH):
PDH: Всяка побитова скорост на йерархично ниво има толеранс и е асинхронна, приемайки положителна обосновка за прилагане на плезиохронно мултиплексиране; скорост По-малка или равна на 565Mbit/s.
SDH: Подходящ за мрежово предаване от точка-до-точка/много точки; скоростта на една дължина на вълната може да достигне 2,5Gbit/s, 10Gbit/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 >565Mbit/s.
(5) Класификация по метод на модулация: Разделени на 2 категории: 1) Системи за директна модулация на интензитета (вътрешна модулация): Модулация по време на процеса на излъчване на светлина от светлинния източник; просто оборудване, ниска цена, висока ефективност на модулация, но спектралното разширяване засяга подобряването на скоростта. 2) Индиректни модулационни системи (външна модулация): След като източникът на светлина излъчва светлина, към изходния път се добавя модулатор; минимално въздействие върху спектралната линия на източника на светлина, подходящо за високо-комуникация.
