Estructura bàsica dels sistemes de comunicació de fibra òptica La composició bàsica d'un sistema de comunicació de fibra òptica es mostra a la figura 1-1, que inclou principalment tres parts principals: transmissió, recepció i sistema bàsic de transmissió de fibra òptica:
(1) Secció de transmissió: la font d'informació converteix la informació de l'usuari en senyals elèctrics originals (senyals de banda base); el transmissor elèctric converteix els senyals de banda base en senyals modulats adequats per a la transmissió de canals (com ara FM, PFM, PWM); el transmissor òptic modula i converteix els senyals elèctrics en senyals òptics.
(2) Secció de recepció: el receptor òptic converteix els senyals òptics transmesos a través de la fibra en senyals elèctrics; el receptor elèctric restaura els senyals elèctrics als senyals de banda base; el lavabo d'informació recupera la informació de l'usuari. Nota: els segments de senyal elèctric abans del transmissor òptic i després del receptor òptic utilitzen la mateixa tecnologia/equip que la comunicació per cable, només substituint la transmissió per cable per "transmissor òptic + línia de fibra òptica + receptor òptic".
(3) El sistema bàsic de transmissió de fibra òptica es divideix en tres parts: transmissor òptic, línia de fibra òptica i receptor òptic:
Transmissor òptic: el nucli és la font de llum (com ara LED, díode làser semiconductor, làser DFB, etc.), que ha de complir requisits com ara potència òptica de sortida alta, freqüència de modulació alta, línia espectral estreta i longitud d'ona estable; la seva funció és convertir els senyals elèctrics en senyals òptics i acoblar-los en fibra òptica.
Línia de fibra òptica: composta per fibra òptica, empalmes i connectors (en realitat utilitzant cables òptics); la seva funció és transmetre senyals òptics amb baixa distorsió i baixa atenuació. La fibra òptica és cilíndrica (índex de refracció del nucli (n_1) > índex de refracció del revestiment (n_2)), utilitzant la reflexió interna total per transmetre la llum; té 3 finestres de baixa-pèrdua: (0,85\\mu m) (longitud d'ona curta), (1,31\\mu m) (longitud d'ona llarga), (1,55\\mu m) (longitud d'ona llarga); les principals característiques són la pèrdua (unitat: dB/km) i la dispersió (unitat: (ps/(km·nm)), que afecten l'amplada de banda de transmissió).
Receptor òptic: el nucli és el fotodetector (com ara el fotodíode PIN, el fotodíode d'allau APD), que ha de complir els requisits d'alta resposta, baix soroll i alta velocitat; el paràmetre més important és la sensibilitat (que reflecteix la capacitat de rebre senyals òptics febles, un indicador important de la qualitat del sistema); la seva funció és convertir els senyals òptics en senyals elèctrics i recuperar el senyal original.
Classificació dels sistemes de comunicació de fibra òptica Els mètodes de classificació comuns són els següents:
(1) Classificació per tipus de senyal de transmissió: dividit en sistemes de comunicació analògic de fibra òptica i sistemes de comunicació digital de fibra òptica:
Avantatges dels sistemes de comunicació digital de fibra òptica:
Gran capacitat anti-interferències i bona qualitat de transmissió (el soroll només produeix errors de bits quan es supera el llindar);
Repetició regenerativa, llarga distància de transmissió (eliminant l'acumulació de soroll);
Admet múltiples serveis amb gran flexibilitat (fàcil d'implementar serveis integrats);
Comunicació segura d'alta{0}}intensitat fàcil d'implementar (text pla i addició de clau mòdul-2);
Utilitza circuits digitals, fàcils d'integrar, miniaturitzar, de baix cost i d'alta fiabilitat.
Desavantatges dels sistemes de comunicació digital de fibra òptica: ample de banda ocupat, baixa utilització d'ample de banda, equipament complex i cost relativament elevat.
Característiques dels sistemes de comunicació analògic de fibra òptica: amplada de banda ocupada estreta, circuits senzills (sense necessitat de conversió A/D/D/A), preu baix, adequat per a comunicacions de curta-distància.
(2) Classificació per longitud d'ona òptica i tipus de fibra: dividit en sistemes de comunicació de fibra òptica multimode de longitud d'ona curta i sistemes de comunicació de fibra òptica de longitud d'ona llarga:
Sistemes multimode de longitud d'ona curta: longitud d'ona de funcionament al voltant de (0,85\\mu m), velocitat inferior o igual a 34 Mbit/s, espai entre repetidors inferior o igual a 10 km.
Sistemes de longitud d'ona llarga (subdividits en 3 categories):
(1,31\\mu m) sistemes multimode: velocitat 34/140Mbit/s, espai entre repetidors ≈20km;
(1,31\\mu m) sistemes d'-mode únic: velocitat 140/565 Mbit/s, espai entre repetidors 30~50 km (a 140 Mbit/s);
(1,55\\mu m) sistemes monomode-: velocitat superior o igual a 565 Mbit/s, espai entre repetidors ≈70 km.
(3) Classificació per mètode de multiplexació digital: Dividit en sistemes de jerarquia digital plesiòcrona (PDH) i sistemes de jerarquia digital síncrona (SDH):
PDH: Cada taxa de bits de nivell jeràrquic té tolerància i és asíncrona, adoptant una justificació positiva per implementar la multiplexació plesiòcrona; taxa Menor o igual a 565 Mbit/s.
SDH: adequat per a transmissió de xarxa punt-a-punt a punt/multipunt; La taxa de longitud d'ona única pot arribar a 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) Classificació per mètode de modulació: Dividit en 2 categories: 1) Sistemes de modulació d'intensitat directa (modulació interna): Modulació durant el procés d'emissió de llum de la font de llum; equips senzills, baix cost, alta eficiència de modulació, però l'ampliació espectral afecta la millora de la velocitat. 2) Sistemes de modulació indirecta (modulació externa): després que la font de llum emet llum, s'afegeix un modulador al camí de sortida; impacte mínim a la línia espectral de la font de llum, adequat per a una comunicació d'alta velocitat-.