Модель волоконно-оптической системы передачи

Рис. 1.1 представляет простую модель ВОСП. В тексте ниже мы будем часто ссылаться на эту модель. Не нужно большого воображения, чтобы увидеть, что ВОСП аналогична некой радиосистеме или беспроводной системе передач.

Рис. 1.1. Упрощенная модель ВОСП

В табл. 1.1 приведено сравнение аналогичных рис. 1.1 блоков. В ней приведены блоки, последовательно формирующие указанную выше модель. Это сравнение показывает, что во многих отношениях ВОСП не так уж существенно отличается от проводной (медно-жильной) си­стемы или радиосистемы передачи.

Операции в блоках могут быть аналоговыми или цифровыми. Мно­гие кабельные телевизионные системы используют аналоговый фор­мат, со временем, однако, он все больше меняется на цифровой. Дру­гая форму аналоговых приложений — передача радиосигналов в их естественной форме без использования частотной модуляции.

Возвращаясь к рис. 1.1, опишем кратко функцию каждого блока на блок-схеме, двигаясь слева направо. Электрооптический преобразова­тель (ЭОП) преобразует цифровой электрический сигнал в оптичес­кий NRZ- или RZ-сигнал или сигнал, использующий манчестерский код. Он также устанавливает требуемый уровень постоянного смещения входных импульсов. Формы импульсной последовательности и кодов рассмотрены в гл. 4.

Таблица 1.1

Сравнение по методу аналогий

Волоконно-оптическая линия связи	Радио/беспроводная/ проводная линия связи	Комментарий
Электрооптический преобразователь	Модулятор или форми­рователь сигнала	Все три случая требуют какого-то преобразования формы сигнала, напр., AMI в NRZ
Источник оптическо­го сигнала	Источник сигнала (передатчик или модем)	Выход источника сигнала, как правило низкого уровня
Волоконно-оптичес­кая среда передачи	Передача радиосигнала через атмосферу или радио/аудио сигнала по медным проводам
Детектор оптического сигнала	Приемник или демоду­лятор модема	Порог срабатывания прием­ника во всех 3 случаях опре­деляет показатели ошибок
Схема формирования выходного сигнала	Выход приемника или модема и формирователь сигнала

Принципиальный упор в гл. 4 сделан на волоконно-оптический источ­ник светового излучения. В некоторых местах по ходу изложения этот ис­точник назван передатчиком. Существуют два различных источника света, широко используемых сегодня на практике: светоизлучающий диод — СИД (LED) и лазерный диод — ЛД (LD). Оба источника относятся к устройствам со сравнительно низким уровнем выхода, лежащим в диапазоне от —10 дБм до +6 дБм. Они используют модуляцию по интенсивности, которую мы, при первом знакомстве, будем называть модуляцией типа включено-выключено.

Этот источник соединяется с детектором светового сигнала на удаленном конце через одно из оптических волокон в ВОК (другие волокна использу­ются для других целей, в том числе и для резервирования). ВОК подробно рассмотрен в гл. 2. Оптические волокна внутри кабеля могут быть как одномодовыми, так и многомодовыми. Физические размеры волокна (диаметр его сердцевины) определяют какого оно типа. Существуют как экономичес­кие, так и эксплуатационные соображения, которые могут определять, ка­кой тип волокна нужно использовать для конкретного проекта.

ВОК поставляется на катушках (или барабанах), представляющих одну кабельную секцию, которая имеет длину 1, 2, 5 и 10 км. (Может определятся также конкретными строительными длинами, требуемыми за­казчику). Соединительные оптические разъемы (или коннекторы) используются на концах ка­белей (с обоих сторон) для соединения кабеля с указанными источником и детектором. Для длинных линий (ВОСП) может потребоваться несколько таких катушек. Строительные длины соединяются друг с другом путем сращивания. Сростки и оптические разъемы рассматриваются в гл. 3. В связи с этим, обычно, рассматриваются два наиболее важных параметра: вносимые потери и возвратные потери. Вносимые потери, вызванные на­личием сростка, должны быть меньше 0,1 дБ, тогда как аналогичные по­тери, вызванные наличием оптического разъема, должны быть меньше 1 дБ. Возвратные потери (или потери на отражение), определяющие уро­вень согласования импедансов между сростком и кабелем, должны быть не менее 30 дБ.

Приемник, или детектор светового излучения на удаленном конце воло­конно-оптической линии, является, по сути, счетчиком фотонов. Большин­ство ВОСП в настоящее время используют два типа приемников: PIN-duod и лавинный фотодиод (ЛФД). PIN-диод, в целом, проще и менее чувствите­лен к изменению окружающей среды, так как не имеет внутреннего усиле­ния. ЛФД — более сложен и более чувствителен к изменению окружающей среды, но может обеспечить 10-20 дБ дополнительного усиления. Проекти­ровщик ВОСП выбирает порог приемника, руководствуясь заданным уров­нем коэффициента ошибок по битам — BER. (Ниже под BER будем понимать Bit Error Ratio (коэффициент ошибок), а не Bit Error Rate (частость ошибок), термин, используемый в оригинале, но не рекоменду­емый стандартами ITU-T.).

Порог приемника — уровень входной мощности, выраженный отрицатель­ной величиной дБм и зависящий от ряда факторов: типа приемника, в ка­кой-то мере, его конструкции, скорости передачи и, конечно, уровня ВЕR. При проектировании системы нужно стараться, чтобы уровень сигнала на входе приемника не был избыточным. На коротких секциях часто требуется использовать оптический аттенюатор последовательно с приемником, что­бы сместить уровень входного сигнала в желаемый диапазон [1.1].

В табл. 1.2 приведены сравнительные данные влияния различных причин на ухудшение показателей различных систем: ВОСП, радиосистем, беспро­водных систем и проводных систем передачи.