По существу, ВОСП содержат функциональные узлы, присущие любым радиотехническим системам связи. Более того, при формировании сигналов, в принципе, возможно использование тех же разнообразных способов кодирования и видов модуляции, которые известны в радиотехническом диапазоне. Однако ряд особенностей оптического диапазона и используемого в нем элементного базиса накладывают свои ограничения на реализационные возможности ВОСП или приводят к техническим решениям, отличным от традиционных в технике связи.
Рисунок 1.2 представляет простую модель ВОСП. Не нужно большого воображения, чтобы увидеть, что ВОСП аналогична некой радиосистеме или беспроводной системе передач.
Рисунок 1.2 - Упрощенная модель ВОСП
В таблице 1.1 приведено сравнение аналогичных рисунку 1.3 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.
Таблица 1.1 -Сравнение по методу аналогий
| Волоконно-оптическая линия связи | Радио/беспроводная/ проводная линия связи | Комментарий |
| Электрооптический преобразователь Источник оптического сигнала Волоконно-оптическая среда передачи Детектор оптического сигнала Схема формирования выходного сигнала | Модулятор или формирователь сигнала Источник сигнала (передатчик или модем) Передача радиосигнала через атмосферу или радио/аудио сигнала по медным проводам Приемник или демодулятор модема Выход приемника или модема и формирователь сигнала | Все три случая требуют какого-то преобразования формы сигнала, напр., AMI b NRZ Выход источника сигнала, как правило низкого уровня Порог срабатывания приемника во всех 3 случаях определяет показатели ошибок |
ВОСП - совокупность активных и пассивных устройств, предназначаемых для передачи информации на расстояние по ОВ с помощью оптических волн и сигналов. Другими словами, ВОСП – это совокупность оптических устройств и оптических линий передачи для создания, обработки и передачи оптических сигналов. При этом оптическим сигналом служит модулированное оптическое излучение лазера или светодиода.
На рисунке 1.3 представлены основные компоненты такой системы.
Рисунок 1.3 – Структурная схема волоконно-оптической системы передачи
Передатчик преобразует электрические сигналы в световые. Данное преобразование выполняет источник, представляющий собой либо светоизлучающий, либо лазерный диод. Электронная схема управления преобразует входной сигнал в сигнал определенной формы, необходимой для управления источником.
Волоконно-оптический кабель – среда, по которой распространяется световой сигнал. Кабель состоит из оптического волокна и защитных оболочек. ВОК поставляется на катушках (или барабанах), представляющих одну кабельную секцию, которая имеет длину 1, 2, 5 и 10 км.
Приемник предназначен для приема светового сигнала и его обратного преобразования в электрические сигналы. Его основными частями являются оптический детектор, непосредственно выполняющий функцию преобразования сигнала.
Соединители (коннекторы) предназначены для подключения волокна к источнику, оптическому детектору и для соединения волокон между собой.
В настоящее время при организации связи по ВОЛС предпочтение отдается ЦСП с ИКМ, что обусловлено помимо общих преимуществ ЦСП по сравнению с аналоговыми системами передачи (АСП) особенностью работы и построения ВОСП. Это связано с высоким уровнем шумов фотодиодов, которые используются в качестве приемников оптического излучения. Для получения необходимого качества передачи информации с помощью АСП требуются специальные методы приема и обработки аналоговых оптических сигналов. ЦСП обеспечивает требуемое качество передачи информации при отношении сигнал-помеха на 30...40 дБм меньше, чем АСП. Поэтому реализация ВОСП с использованием ЦСП намного проще по сравнению с АСП.
Проектировщик ВОСП выбирает порог приемника, руководствуясь заданным уровнем коэффициента ошибок по битам — BER.
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 BER. 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.
Для длины волны обычно используется обозначение λ. Так как это длина, то ее основной единицей измерения является метр. Мы можем связать частоту в герцах и длину волны в метрах (м), используя традиционную формулу
Fλ = 3 × 108 м/с (скорость света в вакууме) (1.1)
Итак, F bгерцах, а λ в метрах.
Полезная ширина полосы одиночно излученного светового импульса определяется импульсной передаточной функцией рассматриваемого ОВ. Математический вывод такой передаточной функции довольно сложен и серьезен. Но мы постараемся представить его схематично. Пусть В0 - ширина полосы ОВ, а Вс полученная после детектирования ширина полосы результирующего электрического сигнала. Учитывая, что оптическая ширина полосы волокна определяется импульсной передаточной функцией этого волокна, можно показать, что измеренная на уровне —3 дБ (по мощности) оптическая ширина полосы Во оценивается с помощью показателя — полная ширина полосы на уровне половины от максимума (FWHM), формулой вида
Во = 441/FWHM, (1.2)
полагая, что функция (1.2) имеет вид гауссовской кривой, Во измеряется в МГц, a FWHM - в нс.
Далее можно показать, что время нарастания t можно оценить через В0 с помощью формулы вида
t = 315/В0. (1.3)
Оптическая ширина полосы определяется аналогичным образом, как полоса радиосигнала, отсчитанная на уровне —3 дБ по мощности.
И, хотя математическая сторона этого дела не так проста, если функция имеет форму гауссовой кривой, то можно показать, что
Вс =B0 
= 0,707 В0 (1.4)