Osnovna struktura komunikacijskih sistemov z optičnimi vlakni Osnovna sestava komunikacijskega sistema z optičnimi vlakni je prikazana na sliki 1-1, ki vključuje predvsem tri glavne dele: prenos, sprejem in osnovni prenosni sistem z optičnimi vlakni:
(1) Oddajni del: Vir informacij pretvori uporabniške informacije v izvirne električne signale (signale osnovnega pasu); električni oddajnik pretvarja osnovne pasovne signale v modulirane signale, primerne za kanalski prenos (kot so FM, PFM, PWM); optični oddajnik modulira in pretvarja električne signale v optične signale.
(2) Sprejemni del: optični sprejemnik pretvarja optične signale, ki se prenašajo po vlaknu, v električne signale; električni sprejemnik obnovi električne signale v signale osnovnega pasu; ponor informacij obnovi uporabniške podatke. Opomba: Segmenti električnega signala pred optičnim oddajnikom in za optičnim sprejemnikom uporabljajo isto tehnologijo/opremo kot kabelska komunikacija, le da kabelski prenos nadomešča z "optični oddajnik + linija z optičnimi vlakni + optični sprejemnik."
(3) Osnovni prenosni sistem z optičnimi vlakni je razdeljen na tri dele: optični oddajnik, linija z optičnimi vlakni in optični sprejemnik:
Optični oddajnik: jedro je svetlobni vir (kot je LED, polprevodniška laserska dioda, DFB laser itd.), ki mora izpolnjevati zahteve, kot so visoka izhodna optična moč, visoka modulacijska frekvenca, ozka spektralna linija in stabilna valovna dolžina; njegova funkcija je pretvarjanje električnih signalov v optične signale in njihovo spajanje v optična vlakna.
Linija iz optičnih vlaken: sestavljena iz optičnih vlaken, spojev in konektorjev (dejansko z uporabo optičnih kablov); njegova funkcija je prenos optičnih signalov z majhnim popačenjem in nizkim slabljenjem. Optično vlakno je cilindrično (lomni količnik jedra (n_1) > lomni količnik oplaščenja (n_2)), ki za prenos svetlobe uporablja popolni notranji odboj; ima 3 okna z nizkimi-izgubami: (0,85\\mu m) (kratka valovna dolžina), (1,31\\mu m) (dolga valovna dolžina), (1,55\\mu m) (dolga valovna dolžina); glavne značilnosti so izguba (enota: dB/km) in disperzija (enota: (ps/(km·nm)), ki vplivata na pasovno širino prenosa).
Optični sprejemnik: jedro je fotodetektor (kot je fotodioda PIN, lavinska fotodioda APD), ki mora izpolnjevati zahteve visoke odzivnosti, nizkega šuma in visoke hitrosti; najpomembnejši parameter je občutljivost (odraža sposobnost sprejemanja šibkih optičnih signalov, pomemben pokazatelj kakovosti sistema); njegova funkcija je pretvorba optičnih signalov v električne in obnovitev prvotnega signala.
Razvrstitev komunikacijskih sistemov z optičnimi vlakni Običajne metode razvrščanja so naslednje:
(1) Razvrstitev po vrsti prenosnega signala: razdeljen na analogne komunikacijske sisteme z optičnimi vlakni in digitalne komunikacijske sisteme z optičnimi vlakni:
Prednosti optičnih digitalnih komunikacijskih sistemov:
Močna zmožnost proti -motenju in dobra kakovost prenosa (šum povzroči bitne napake le, če preseže prag);
Regenerativno ponavljanje, dolga razdalja prenosa (odpravljanje kopičenja šuma);
Omogoča več storitev z veliko prilagodljivostjo (preprosta implementacija integriranih storitev);
Enostavna implementacija visoko{0}}intenzivne varne komunikacije (golo besedilo in dodatek ključa modulo-2);
Uporablja digitalna vezja, enostaven za integracijo, miniaturizacijo, nizko ceno in visoko zanesljivost.
Slabosti digitalnih komunikacijskih sistemov z optičnimi vlakni: široka zasedena pasovna širina, nizka izkoriščenost pasovne širine, zapletena oprema in relativno visoki stroški.
Značilnosti analognih komunikacijskih sistemov z optičnimi vlakni: ozka zasedena pasovna širina, enostavna vezja (ni potrebe po A/D/D/A pretvorbi), nizka cena, primerno za komunikacijo na kratke-razdalje.
(2) Razvrstitev glede na optično valovno dolžino in vrsto vlakna: Razdeljeno na komunikacijske sisteme z večmodnimi optičnimi vlakni kratke valovne dolžine in komunikacijske sisteme z optičnimi vlakni dolgih valovnih dolžin:
Večmodni sistemi s kratkimi valovnimi dolžinami: Delovna valovna dolžina okoli (0,85\\mu m), hitrost Manjša ali enaka 34 Mbit/s, razmik med ponavljalniki Manjši ali enak 10 km.
Sistemi dolgih valovnih dolžin (razdeljeni v 3 kategorije):
(1,31\\mu m) večmodni sistemi: hitrost 34/140Mbit/s, razmik repetitorjev ≈20km;
(1,31\\mu m) sistemi z enim-načinom: hitrost 140/565Mbit/s, razmik med ponavljalniki 30~50km (pri 140Mbit/s);
(1,55\\mu m) sistemi z enim-načinom: hitrost večja ali enaka 565Mbit/s, razmik med ponavljalniki ≈70km.
(3) Razvrstitev po metodi digitalnega multipleksiranja: razdeljeno na sisteme plesiohrone digitalne hierarhije (PDH) in sisteme sinhrone digitalne hierarhije (SDH):
PDH: Vsaka bitna hitrost na hierarhični ravni ima toleranco in je asinhrona, pri čemer je sprejeta pozitivna utemeljitev za izvajanje plesiohronega multipleksiranja; hitrost Manjša ali enaka 565 Mbit/s.
SDH: primeren za omrežni prenos od-do-točke/več točk; hitrost posamezne valovne dolžine lahko doseže 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) Razvrstitev po metodi modulacije: Razdeljeno v 2 kategoriji: 1) Sistemi neposredne modulacije jakosti (notranja modulacija): Modulacija med procesom oddajanja svetlobe svetlobnega vira; enostavna oprema, nizki stroški, visoka učinkovitost modulacije, vendar spektralna širitev vpliva na izboljšanje hitrosti. 2) Posredni modulacijski sistemi (zunanja modulacija): Ko svetlobni vir odda svetlobo, se na izhodno pot doda modulator; minimalen vpliv na spektralno linijo svetlobnega vira, primeren za visoko-komunikacijo.
