ساختار پایه و طبقه بندی سیستم های ارتباطی فیبر نوری

ساختار اصلی سیستم های ارتباطی فیبر نوری ترکیب اصلی یک سیستم ارتباطی فیبر نوری در شکل 1-1 نشان داده شده است، که عمدتا شامل سه بخش اصلی است: انتقال، دریافت و سیستم انتقال فیبر نوری پایه:

(1) بخش انتقال: منبع اطلاعات اطلاعات کاربر را به سیگنال های الکتریکی اصلی (سیگنال های باند پایه) تبدیل می کند. فرستنده الکتریکی سیگنال های باند پایه را به سیگنال های مدوله شده مناسب برای انتقال کانال (مانند FM، PFM، PWM) تبدیل می کند. فرستنده نوری سیگنال های الکتریکی را مدوله و به سیگنال های نوری تبدیل می کند.

(2) بخش دریافت: گیرنده نوری سیگنال های نوری ارسال شده از طریق فیبر را به سیگنال های الکتریکی تبدیل می کند. گیرنده الکتریکی سیگنال های الکتریکی را به سیگنال های باند پایه بازیابی می کند. سینک اطلاعات اطلاعات کاربر را بازیابی می کند. توجه: بخش‌های سیگنال الکتریکی قبل از فرستنده نوری و بعد از گیرنده نوری از فناوری/تجهیزات مشابهی مانند ارتباطات کابلی استفاده می‌کنند و فقط انتقال کابل را با "فرستنده نوری + خط فیبر نوری + گیرنده نوری" جایگزین می‌کنند.

(3) سیستم انتقال فیبر نوری اصلی به سه بخش تقسیم می شود: فرستنده نوری، خط فیبر نوری و گیرنده نوری:

فرستنده نوری: هسته منبع نور است (مانند LED، دیود لیزر نیمه هادی، لیزر DFB و غیره)، که نیاز به برآورده کردن الزاماتی مانند توان نوری با خروجی بالا، فرکانس مدولاسیون بالا، خط طیفی باریک و طول موج پایدار دارد. وظیفه آن تبدیل سیگنال های الکتریکی به سیگنال های نوری و اتصال آنها به فیبر نوری است.

خط فیبر نوری: متشکل از فیبر نوری، اتصالات و اتصال دهنده ها (در واقع از کابل های نوری استفاده می کنند). وظیفه آن انتقال سیگنال های نوری با اعوجاج کم و تضعیف کم است. فیبر نوری استوانه ای است (ضریب شکست هسته (n_1) > ضریب شکست روکشی (n_2))، از بازتاب داخلی کل برای انتقال نور استفاده می کند. دارای 3 پنجره کم{4}: (0.85\\mu m) (طول موج کوتاه)، (1.31\\mu m) (طول موج بلند)، (1.55\\mu m) (طول موج بلند); مشخصه های اصلی عبارتند از اتلاف (واحد: dB/km) و پراکندگی (واحد: (ps/(km·nm)) که بر پهنای باند انتقال تأثیر می گذارد.

گیرنده نوری: هسته، ردیاب نوری (مانند فتودیود پین، دیود نوری بهمنی APD) است که باید الزامات پاسخگویی بالا، نویز کم و سرعت بالا را برآورده کند. مهمترین پارامتر حساسیت است (منعکس کننده توانایی دریافت سیگنال های نوری ضعیف، شاخص مهم کیفیت سیستم). وظیفه آن تبدیل سیگنال های نوری به سیگنال های الکتریکی و بازیابی سیگنال اصلی است.

طبقه بندی سیستم های ارتباطی فیبر نوری روش های رایج طبقه بندی به شرح زیر است:

(1) طبقه بندی بر اساس نوع سیگنال انتقال: به سیستم های ارتباطی آنالوگ فیبر نوری و سیستم های ارتباط دیجیتال فیبر نوری تقسیم می شود:

مزایای سیستم های ارتباط دیجیتال فیبر نوری:

قابلیت ضد تداخل قوی و کیفیت انتقال خوب (سر و صدا فقط هنگام فراتر رفتن از آستانه خطای بیت ایجاد می کند).

تکرار احیا کننده، فاصله انتقال طولانی (از بین بردن تجمع نویز)؛

چندین سرویس را با انعطاف پذیری زیاد (اجرای آسان خدمات یکپارچه) در خود جای می دهد.

پیاده‌سازی ارتباط امن{0} با شدت بالا (افزودن متن ساده و کلید مدولو-2) آسان است.

از مدارهای دیجیتال، آسان برای یکپارچه سازی، کوچک سازی، کم هزینه و قابلیت اطمینان بالا استفاده می کند.

معایب سیستم های ارتباط دیجیتال فیبر نوری: پهنای باند اشغال شده گسترده، استفاده از پهنای باند کم، تجهیزات پیچیده و هزینه نسبتا بالا.

ویژگی های سیستم های ارتباطی آنالوگ فیبر نوری: پهنای باند اشغال شده باریک، مدارهای ساده (بدون نیاز به تبدیل A/D/D/A)، قیمت پایین، مناسب برای ارتباطات کوتاه-.

(2) طبقه بندی بر اساس طول موج و نوع فیبر نوری: به سیستم های ارتباطی فیبر نوری چند حالته با طول موج کوتاه و سیستم های ارتباطی فیبر نوری با طول موج بلند تقسیم می شود:

سیستم‌های چند حالته با طول موج کوتاه: طول موج عملیاتی در حدود (0.85\\mu متر)، سرعت کمتر یا مساوی 34 مگابیت بر ثانیه، فاصله تکرارکننده کمتر یا مساوی 10 کیلومتر.

سیستم های طول موج بلند (به 3 دسته تقسیم می شوند):

سیستم‌های چند حالته (1.31\\mu m): نرخ 34/140 مگابیت بر ثانیه، فاصله تکرارکننده ≈20 کیلومتر؛

(1.31\\mu m) سیستم‌های تک حالته{1}: نرخ 140/565 مگابیت بر ثانیه، فاصله تکرارکننده 30 تا 50 کیلومتر (با سرعت 140 مگابیت بر ثانیه).

(1.55\\mu m) سیستم‌های یک حالته-: سرعت بیشتر یا مساوی 565 مگابیت بر ثانیه، فاصله تکرارکننده ≈70 کیلومتر.

(3) طبقه بندی با روش مالتی پلکس دیجیتال: به سیستم های سلسله مراتب دیجیتال Plesiochronous (PDH) و سیستم های Synchronous Digital Hierarchy (SDH) تقسیم می شود:

PDH: نرخ بیت هر سطح سلسله مراتبی دارای تلورانس است و ناهمزمان است و توجیه مثبتی را برای پیاده سازی مالتی پلکسی چندکرونوس اتخاذ می کند. نرخ کمتر یا برابر با 565 مگابیت بر ثانیه.

SDH: مناسب برای انتقال شبکه از نقطه-به-نقطه/چند نقطه. نرخ تک طول موج می تواند به 2.5 گیگابیت بر ثانیه، 10 گیگابیت بر ثانیه برسد.

(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 مگابیت بر ثانیه

(5) طبقه بندی با روش مدولاسیون: به 2 دسته تقسیم می شود: 1) سیستم های مدولاسیون شدت مستقیم (مدولاسیون داخلی): مدولاسیون در طول فرآیند انتشار نور منبع نور. تجهیزات ساده، هزینه کم، بازده مدولاسیون بالا، اما گسترش طیفی بر بهبود سرعت تأثیر می‌گذارد. 2) سیستم‌های مدولاسیون غیرمستقیم (مدولاسیون خارجی): پس از اینکه منبع نور نور ساطع کرد، یک مدولاتور در مسیر خروجی اضافه می‌شود. حداقل تاثیر روی خط طیفی منبع نور، مناسب برای ارتباطات با سرعت بالا.