Einführung in faseroptische Kommunikationssysteme

In dieser Einführung erfahren Sie einige grundlegende Informationen über faseroptische Kommunikationssysteme.

Dieser Artikel behandelt optische Kommunikationssysteme und erklärt Sender- und Empfängerschaltungen für faseroptische Kommunikationssysteme.

Was ist ein optisches Kommunikationssystem?

Seit Jahrzehnten werden elektronische Signale effektiv über normale „festverdrahtete“ Verbindungen oder durch die Verwendung verschiedener Arten von Funkverbindungen gesendet, die ihre eigenen Tücken hatten. Im Gegensatz dazu bieten Glasfaserverbindungen, egal ob sie für Video- oder Audioverbindungen über lange oder kurze Reichweiten verwendet werden, einige einzigartige Vorteile im Vergleich zu kabelgebundenen Standardkabeln. Dieser Artikel befasst sich mit der Diskussion der optischen Sender- und Empfängerschaltungen für faseroptische Kommunikationssysteme.

Gegenwärtig hat das Wachstum in der Informationstechnologie zu einer verstärkten Nutzung der gegenwärtigen Telekommunikationssysteme geführt. Oft spielt die Glasfaserkommunikation eine bedeutende Rolle bei der Entwicklung von Telekommunikationssystemen mit hoher Qualität und Geschwindigkeit. Heutzutage umfassen Glasfaseranwendungen hauptsächlich Telekommunikationssysteme mit Einbindung von Internet und lokalen Netzwerken (LAN), um hohe Signalisierungsraten zu erzielen.

Funktionsweise von Glasfaser

In der Lichtwellenleitertechnik wird eine Lichtwellenleiterstrecke verwendet, um analoge oder digitale Daten in Lichtfrequenzform über ein Kabel mit hochreflektierendem Mittelkern zu übertragen. Die Rolle des hochreflektierenden zentralen Kerns besteht darin, als Lichtleiter für die Übertragung von Licht durch kontinuierliche Reflexionen über seine charakteristischen reflektierenden Wände zu fungieren. Wie im Blockschaltbild unten dargestellt, umfasst das Glasfaserkommunikationsmodul hauptsächlich eine Sender-(Tx)-Schaltung und ein Empfänger-(Rx)-Modul.

Ein einfaches Empfänger-Sender-Blockdiagramm

Wie oben in der Glasfaser-Datenverbindung gezeigt, befindet sich der Sender an einem Ende des Glasfaserkabels, während sich der Empfänger an den anderen Seiten befindet. Wie üblich wird in den meisten Systemen ein Transceiver – ein Modul, das einen Sender und einen Empfänger enthält – verwendet. Der Eingang des Senders umfasst ein elektrisches Signal, das entweder von einer Leuchtdiode (LED) oder einer Laserdiode in ein optisches Signal umgewandelt wird. Das Lichtsignal des Senders wird bei Bedarf über einen Stecker mit dem Glasfaserkabel verbunden und über das Kabel übertragen. Anschließend kann das Lichtsignal von der Faserklemme mit einem Empfänger verbunden werden, wo ein Detektor das Licht in ein elektrisches Signal umwandelt, wonach es für die Verwendung durch das Empfangsgerät geeignet aufbereitet wird. Die folgende Abbildung zeigt ein Blockschaltbild für einen typischen optischen Sender und Empfänger.

Blockdiagramm für einen typischen optischen Sender und Empfänger

Vor- und Nachteile von Glasfaser

Ein sehr wichtiger Aspekt der faseroptischen Schaltungsverbindungen ist die perfekte Immunität gegen elektrische Interferenzen und Streuaufnahmen. Während das Problem der elektrischen Interferenzen und Streuaufnahmen durch die Gestaltung der Standardkabelverbindungen reduziert werden kann, kann es immer schwieriger werden, das Problem vollständig zu beseitigen. Im Gegensatz dazu tragen die nichtelektrischen Eigenschaften der Glasfaserkabel dazu bei, dass die elektrischen Interferenzen mit Ausnahme der möglichen Störung am Empfängeranschluss belanglos sind, die durch eine wirksame Abschirmung der Empfängerschaltung beseitigt werden kann.

Systeme, die zusammenarbeitende Glasfaserkabel enthalten, weisen nahezu keine Komplikationen oder Probleme im Zusammenhang mit Übersprechen auf. Dies wird durch die Kapselung der Glasfaserkabel erreicht, die jegliches Austreten von Licht verhindert. Als solche garantieren Verbindungen über Glasfaser eine einigermaßen sichere und zuverlässige Datenübertragung.

Außerdem ist es durch geeignete Sende- und Empfangsschaltungen zunehmend geeignet, dass die faseroptischen Verbindungen in der Lage sind, erhebliche Bandbreitenbereiche zu bewältigen, insbesondere aufgrund der verbesserten galvanischen Trennung im gesamten, wodurch keine Komplikationen mit Erdschleifen entstehen. Insbesondere sind optische Kabel in der Regel schlank und leicht und immun gegen klimatische Bedingungen und verschiedene andere chemische Substanzen. Daher werden sie häufig problemlos in unwirtlichen Umgebungen eingesetzt, in denen elektrische Kabel, insbesondere Koaxialkabel, sonst sehr wirkungslos wären.

Obwohl faseroptische Schaltungen verschiedene Vorteile aufweisen, hat es wie jedes System auch seine Mängel. Ein offensichtlicher Mangel ist beispielsweise die Unmöglichkeit, die elektrischen Signale direkt in das Glasfaserkabel übertragen zu lassen. Die mit den entscheidenden Codierer- und Decodiererschaltungen verbundenen Probleme und Kosten sind widersprüchlich. Außerdem ist das Biegen von Lichtwellenleitern oft unerwünscht, da ein Verdrehen mit einer scharfen Kurve sie physischen Schäden aussetzt, was sie funktionell unbrauchbar macht, da die Ausbreitung von Lichtsignalen behindert wird, was zu drastischen Verlusten führt.