Тракт передачи волоконно-оптической системы
Современные волоконно-оптические системы передачи (ВОСП) обеспечивают высокоскоростную и надёжную передачу информации на большие расстояния с минимальными потерями и помехами. В основе работы таких систем лежит преобразование электрического сигнала в оптический и обратно, передача сигнала по волоконно-оптической линии, а также поддержание его качества за счёт регенерации и согласования. Рассмотрим подробно состав и функции каждого элемента в типичном тракте передачи одноволновой ВОСП.
Исходный сигнал и его преобразование
На самых первых этапах передача начинается с аналогового сигнала, который может иметь различные характеристики: амплитуду, частоту, фазу и форму. Это может быть речь, музыкальный сигнал, изображение, сигнал с датчиков и т.п. Аналоговые сигналы непрерывны по времени и уровню, однако для эффективной цифровой передачи и обработки их необходимо оцифровать.
Этот процесс включает несколько ключевых этапов
После этих шагов получается цифровой поток данных, который затем кодируется в Чередующийся Полярный Импульсный код (ЧПИ). В этом коде логические «1» и «0» представлены чередующимися по полярности импульсами, что удобно для обнаружения ошибок и синхронизации, но не подходит для прямой модуляции светового излучения. Далее сигнал поступает в тракт передачи ВОСП.
Передающий оптический модуль
1. ЦСП (Цифровая система передачи) — является источником цифровой информации, уже полученной в результате оцифровки аналогового сигнала. Она формирует поток битов в ЧПИ, готовый к передаче.
2. ПК (Преобразователь кода) — преобразует ЧПИ в униполярный двоичный код, необходимый для работы электронно-оптического преобразователя. В униполярном коде «1» обозначается наличием импульса, а «0» — его отсутствием. Такой сигнал легко использовать для управления источником света.
3. ЭОП (Электро-оптический преобразователь) — преобразует электрический сигнал в световой. На этом этапе происходит модуляция светового потока, испускаемого лазером или светодиодом, в соответствии с поданным цифровым сигналом.
4. СУ (Согласующее устройство) — обеспечивает оптимальное соединение ЭОП с оптическим волокном, минимизируя потери и искажения.
Регенерация сигнала
Модулированный оптический сигнал поступает в волоконно-оптический кабель, по которому он распространяется на большие расстояния. Несмотря на малые потери света в волокне, при длительной передаче сигнал ослабевает и может искажаться. Поэтому через определённые промежутки устанавливаются регенераторы.
Регенератор — это устройство, полностью восстанавливающее исходную форму сигнала. В его состав входят:
1. СУ – обеспечивает эффективный ввод сигнала в ОЭП;
2. ОЭП (Опто-электрический преобразователь) – преобразует световой сигнал обратно в электрический;
3. ПК (Преобразователь кода) – возвращает сигнал в ЧПИ;
4. Регенератор – осуществляет востановление сигнала: удаляет шумы, выравнивает форму импульсов, усиливает;
5. ПК – преобразует восстановленный сигнал в униполярную форму;
6. ЭОП – снова превращает сигнал в оптический;
7. СУ – отправление сигнала дальше по тракту.
Приёмный оптический модуль
После последнего регенератора сигнал проходит следующие этапы:
1. СУ – согласование с опто-электронным преобразователем;
2. ОЭП – преобразование света в электрический сигнал;
3. ПК – возвращение к исходному коду;
4. Р (Регенератор) – восстановление цифрового сигнала;
5. ЦСП – среда передачи, где код преобразовывается обратно в аналоговый сигнал.