Struttura di base dei sistemi di comunicazione in fibra ottica La composizione di base di un sistema di comunicazione in fibra ottica è mostrata nella Figura 1-1, e comprende principalmente tre parti principali: trasmissione, ricezione e sistema di trasmissione di base in fibra ottica:
(1) Sezione di trasmissione: la fonte di informazioni converte le informazioni dell'utente in segnali elettrici originali (segnali in banda base); il trasmettitore elettrico converte i segnali in banda base in segnali modulati adatti alla trasmissione per canale (come FM, PFM, PWM); il trasmettitore ottico modula e converte i segnali elettrici in segnali ottici.
(2) Sezione di ricezione: il ricevitore ottico converte i segnali ottici trasmessi attraverso la fibra in segnali elettrici; il ricevitore elettrico ripristina i segnali elettrici ai segnali in banda base; il sink di informazioni recupera le informazioni dell'utente. Nota: i segmenti del segnale elettrico prima del trasmettitore ottico e dopo il ricevitore ottico utilizzano la stessa tecnologia/attrezzatura della comunicazione via cavo, sostituendo solo la trasmissione via cavo con "trasmettitore ottico + linea in fibra ottica + ricevitore ottico".
(3) Il sistema di trasmissione di base in fibra ottica è diviso in tre parti: trasmettitore ottico, linea in fibra ottica e ricevitore ottico:
Trasmettitore ottico: il nucleo è la sorgente luminosa (come LED, diodo laser a semiconduttore, laser DFB, ecc.), che deve soddisfare requisiti quali potenza ottica ad alto rendimento, frequenza di modulazione elevata, linea spettrale stretta e lunghezza d'onda stabile; la sua funzione è convertire i segnali elettrici in segnali ottici e accoppiarli in fibra ottica.
Linea in fibra ottica: composta da fibra ottica, giunzioni e connettori (in realtà utilizza cavi ottici); la sua funzione è quella di trasmettere segnali ottici con bassa distorsione e bassa attenuazione. La fibra ottica è cilindrica (indice di rifrazione del nucleo (n_1) > indice di rifrazione del rivestimento (n_2)), che utilizza la riflessione interna totale per trasmettere la luce; ha 3 finestre a bassa-perdita: (0,85\\mu m) (lunghezza d'onda corta), (1,31\\mu m) (lunghezza d'onda lunga), (1,55\\mu m) (lunghezza d'onda lunga); le caratteristiche principali sono la perdita (unità: dB/km) e la dispersione (unità: (ps/(km·nm)), che influenza la larghezza di banda di trasmissione).
Ricevitore ottico: il nucleo è il fotorilevatore (come il fotodiodo PIN, il fotodiodo da valanga APD), che deve soddisfare i requisiti di alta reattività, basso rumore e alta velocità; il parametro più importante è la sensibilità (che riflette la capacità di ricevere segnali ottici deboli, indicatore importante della qualità del sistema); la sua funzione è convertire i segnali ottici in segnali elettrici e recuperare il segnale originale.
Classificazione dei sistemi di comunicazione in fibra ottica I metodi di classificazione comuni sono i seguenti:
(1) Classificazione per tipo di segnale di trasmissione: diviso in sistemi di comunicazione analogici in fibra ottica e sistemi di comunicazione digitale in fibra ottica:
Vantaggi dei sistemi di comunicazione digitale in fibra ottica:
Forte capacità anti-interferenza e buona qualità di trasmissione (il rumore produce errori di bit solo quando si supera la soglia);
Ripetizione rigenerativa, lunga distanza di trasmissione (eliminando l'accumulo di rumore);
Ospita più servizi con grande flessibilità (servizi integrati facili da implementare);
Comunicazione sicura ad alta{0}}intensità facile da implementare (aggiunta di testo normale e chiave modulo-2);
Utilizza circuiti digitali, facili da integrare, miniaturizzati, a basso costo e ad alta affidabilità.
Svantaggi dei sistemi di comunicazione digitale in fibra ottica: ampia larghezza di banda occupata, basso utilizzo della larghezza di banda, apparecchiature complesse e costi relativamente elevati.
Caratteristiche dei sistemi di comunicazione analogica in fibra ottica: larghezza di banda occupata stretta, circuiti semplici (non è necessaria la conversione A/D/D/A), prezzo basso, adatto per comunicazioni a breve-distanza.
(2) Classificazione in base alla lunghezza d'onda ottica e al tipo di fibra: diviso in sistemi di comunicazione in fibra ottica multimodale a lunghezza d'onda corta e sistemi di comunicazione in fibra ottica multimodale a lunghezza d'onda lunga:
Sistemi multimodali a lunghezza d'onda corta: lunghezza d'onda operativa intorno a (0,85 \\ μ m), velocità inferiore o uguale a 34 Mbit/s, spaziatura tra ripetitori inferiore o uguale a 10 km.
Sistemi a lunghezza d'onda lunga (suddivisi in 3 categorie):
(1,31\\mu m) sistemi multimodali: velocità 34/140Mbit/s, spaziatura ripetitori ≈20km;
(1,31\\mu m) sistemi mono-modali: velocità 140/565 Mbit/s, spaziatura ripetitori 30~50 km (a 140 Mbit/s);
(1,55\\mu m) sistemi mono-modali: velocità maggiore o uguale a 565 Mbit/s, spaziatura tra ripetitori ≈70 km.
(3) Classificazione mediante il metodo del multiplexing digitale: diviso in sistemi di gerarchia digitale plesiocrona (PDH) e sistemi di gerarchia digitale sincrona (SDH):
PDH: ogni bit rate di livello gerarchico ha tolleranza ed è asincrono, adottando una giustificazione positiva per implementare il multiplexing plesiocrono; velocità Inferiore o uguale a 565Mbit/s.
SDH: adatto per la trasmissione di rete da punto-a-punto/multipunto; la velocità della singola lunghezza d'onda può raggiungere 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 >565Mbit/s.
(5) Classificazione per metodo di modulazione: Diviso in 2 categorie: 1) Sistemi di modulazione dell'intensità diretta (modulazione interna): Modulazione durante il processo di emissione luminosa della sorgente luminosa; apparecchiature semplici, basso costo, alta efficienza di modulazione, ma l'ampliamento spettrale influisce sul miglioramento della velocità. 2) Sistemi di modulazione indiretta (modulazione esterna): dopo che la sorgente luminosa ha emesso luce, viene aggiunto un modulatore nel percorso di uscita; impatto minimo sulla linea spettrale della sorgente luminosa, adatto per comunicazioni ad alta-velocità.
