光纖傳輸?shù)膬?yōu)點與缺點_光纖傳輸原理是什么 - 全文
一、光纖傳輸?shù)奶匦?/strong>
光纜不易分支,因為傳輸?shù)氖枪?a target="_blank">信號,所以一般用于點到點的連接。光的總線拓撲結構的實驗性多點系統(tǒng)已經(jīng)建成,但是價格還太貴。原則上,由光纖功率損失小、衰減少,有較大的帶寬潛力,因此,一般光纖能夠支持的接頭數(shù)比雙絞線或同軸電纜多得多。低價可靠的發(fā)送器為0.85um波長發(fā)光二極管LED,能支持100Mbps的傳輸率和1.5~2KM范圍內(nèi)的局域網(wǎng)。激光二極管的發(fā)送器成本較高,且不能滿足百萬小時壽命的要求。運行在0.85um波長的發(fā)光二極管檢波器PIN也是低價的接收器。
雪崩光二極管的信號增益比PIN大,但要用20~50V的電源,而PIN檢波器只需用5V電源。如果要達到更遠距離和更高速率,則可用1.3um波長的系統(tǒng),這種系統(tǒng)衰減很小,但要比0.85um波長系統(tǒng)貴源。另外,與之配套的光纖連接器也很重要,要求每個連接器的連接損耗低于25dB,易于安裝,價格較低。光纖的芯子和孔徑愈大,從發(fā)光二極管LED接收的光愈多,其性能就愈好。芯子直徑為100um,包層直徑為140um的光纖,可提供相當好的性能。其接收的光能比62.5/125um光纖的多4dB,比50/125um光纖多8.5dB。運行在0.8um波長的光纖衰減為6dB/Km,運行在1.3um波長的光纖衰減為4dB/Km。0.8um的光纖頻寬為150MHz/Km,1.3um的光纖頻寬為500MHz/Km。
綜合布線系統(tǒng)中,主干線使用光纖做為傳輸介質(zhì)是十分合適的,而且是必要的。
采用一種光波波分復用技術WDM(WAVELENGTHDIVISIONMULTI-PLEXING),可以在一條線路上復用、發(fā)送、傳輸多個位,一般按一個字節(jié)八位并行傳輸,對每個位流使用不同的波長,所以它所需的支持電路可在低速率下運行。WDM的光纖鏈路適合于字節(jié)寬度的設備接口,是一種新的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。
二、光纖傳輸?shù)膬?yōu)缺點
優(yōu)點:
1、靈敏度高,不受電磁噪聲之干擾。
2、體積小、重量輕、壽命長、價格低廉。
3、絕緣、耐高壓、耐高溫、耐腐蝕,適于特殊環(huán)境之工作。
4、幾何形狀可依環(huán)境要求調(diào)整,訊號傳輸容易。
5、高帶寬,通訊量大衰減小,傳輸距離遠。
6、訊號串音小,傳輸質(zhì)量高。
7、保密性高。
8、便于敷設及搬運原料。
缺點:
1.質(zhì)地脆,機械強度差。
2.光纖的切斷和接續(xù)需要一定的工具、設備和技術。
三、光纖傳輸?shù)牟牧?/strong>
綜合布線系統(tǒng)中使用的光纖為玻璃多模850nm波長的LED,傳輸率為100Mbps,有效范圍約20Km.其纖芯和包層由兩種光學性能不同的介質(zhì)構成。內(nèi)部的介質(zhì)對光的折射率比環(huán)繞它的介質(zhì)的折射率高。由物理學可知,在兩種介質(zhì)的界面上,當光從折射率高的一側射入折射率低的一側時,只要入射角度大于一個臨界值,就會發(fā)生反射現(xiàn)象,能量將不受損失。這時包在外圍的覆蓋層就象不透明的物質(zhì)一樣,防止了光線在穿插過程中從表面逸出。
生產(chǎn)的光纖,無論是玻璃介質(zhì)還是塑料介質(zhì),都可傳輸全部可見光和部分紅外光譜。用光纖做的光纜有多種結構形式。短距離用的光纜主要有兩種:
一種層結構光纜是在中心加鋼絲或尼龍絲,外束有若干根光纖,外面在加一層塑料護套;
另一種是高密度光纜,它有多層絲帶疊合而成,每一層絲帶上平行敷設了一排光纖。
四、光纖傳輸過程
光纖傳輸是由發(fā)光二極管LED或注入型激光二極管ILD發(fā)出光信號沿光媒體傳播,在另一端則有PIN或APD光電二極管作為檢波器接收信號。對光載波的調(diào)制為移幅鍵控法,又稱亮度調(diào)制(IntensityModulation)。典型的做法是在給定的頻率下,以光的出現(xiàn)和消失來表示兩個二進制數(shù)字。發(fā)光二極管LED和注入型激光二極管ILD的信號都可以用這種方法調(diào)制,PIN和ILD檢波器直接響應亮度調(diào)制。
功率放大:將光放大器置于光發(fā)送端之前,以提高入纖的光功率。使整個線路系統(tǒng)的光功率得到提高。在線中繼放大:建筑群較大或樓間距離較遠時,可起中繼放大作用,提高光功率。前置放大:在接收端的光電檢測器之后將微信號進行放大,以提高接收能力。
五、光纖傳輸原理介紹
光纖傳輸設備傳輸方式可簡單的分成:多模光纖傳輸設備和單模光纖傳輸設備。光纖,不僅可用來傳輸模擬信號和數(shù)字信號,而且滿足視頻傳輸?shù)男枨?。其?shù)據(jù)傳輸率能達幾千Mbps。如果在不使用中繼器的情況下,傳輸范圍能達到6-8km。
綜觀國內(nèi)外配線系統(tǒng)的發(fā)展,我們可看出這樣三個階段:
1、雙絞線階段。在這個階段語音同大規(guī)模數(shù)據(jù)通信不能混用也適應這樣的數(shù)據(jù)通信。
2、同軸電纜+雙絞線階段。
3、光纖階段。
射線光學理論是用光射線去代替光能量傳輸路線的方法,這種理論對于光波長遠遠小于光波到尺寸的多模光纖是容易得到簡單而直觀的分析結果的,但對于復雜問題,射線光學只能給出比較粗糙的概念。
多模光纖傳輸設備所采用的光器件是LED,通常按波長可分為850nm和1300nm兩個波長,按輸出功率可分為普通LED和增強LED——ELED。多模光纖傳輸所用的光纖,有62.5mm和50mm兩種。
在多模光纖上傳輸決定傳輸距離的主要因素是光纖的帶寬和LED的工作波長,例如,如果采用工作波長1300nm的LED和50微米的光纖,其傳輸帶寬是400MHz.km,鏈路衰減為0.7dB/km,如果基帶傳輸頻率F為150MHz,對于出纖功率為-18dBm,接收靈敏度為-25dBm的光纖傳輸系統(tǒng),其最大鏈路損耗為7dB,則可計算:
ST連接器損耗:
2dB(兩個ST連接器)
光學損耗裕量:2
則理論傳輸距離:
L=(7dB-2dB-2dB)/0.7dB/km=4.2km
L為傳輸距離,而根據(jù)光纖的帶寬計算:
L=B/F=400MHz.km/150MHz=2.6km
其中B為光纖帶寬,F(xiàn)為基帶傳輸頻率,那么實際傳輸測試時,L£2.6km,由此可見,決定傳輸距離的主要因素是多模光纖的帶寬。
9.1單模傳輸設備單模傳輸設備所采用的光器件是LD,通常按波長可分為850nm和1300nm兩個波長,按輸出功率可分為普通LD、高功率LD、DFB-LD(分布反饋光器件)。單模光纖傳輸所用的光纖最普遍的是G.652,其線徑為9微米。
1310nm波長的光在G.652光纖上傳輸時,決定其傳輸距離限制的是衰減因數(shù);因為在1310nm波長下,光纖的材料色散與結構色散相互抵消總的色散為0,在1310nm波長上有微小振幅的光信號能夠實現(xiàn)寬頻帶傳輸。
1550nm波長的光在G.652光纖上傳輸時衰減因數(shù)很小,單純從衰減因數(shù)考慮,1550nm波長的光在相同的光功率下傳輸?shù)木嚯x大于1310nm波長的光下的傳輸?shù)木嚯x,但是實際情況并非如此,單模光纖帶寬B與色散因數(shù)D的關系為:
B=132.5/(DlxDxL)GHz
其中L為光纖的長度,Dl為譜線寬度,對于1550nm波長的光,其色散因數(shù)如表3為20ps/(nm.km),假設其光譜寬度等于1nm,傳輸距離為L=50公里,則有:
B=132.5/(DxL)GHz=132.5MHz
也就是說,對于模擬波形,采用1550nm波長的光,當傳輸距離為50公里時,傳輸帶寬已經(jīng)小于132.5MHz,如果基帶傳輸頻率F為150MHz,那么傳輸距離已經(jīng)小于50km,況且實際應用中,光源的譜線寬度往往大于1nm。
從上式可以看出,1550nm波長的光在G.652光纖上傳輸時決定其傳輸距離限制的主要是色散因數(shù)。
9.2單模
DVI光纖延長器:(可傳輸HDMI音視頻信號)T803-15KM-T(TX)/T803-15KM-R(RX),本產(chǎn)品致力于解決傳統(tǒng)銅線電纜DVI連接線傳輸距離受限制的問題,采用2芯LC單模光纖傳輸R、G、B信號及數(shù)據(jù)時鐘Clock信號,在分辨率高達1920×1200@60Hz的情況下,可以延伸傳輸距離到15千米。具有EDID讀寫功能,可以將顯示器里的EDID存儲內(nèi)容讀出并寫到DVI發(fā)射模塊T803-15KM-T(TX)中,使其能夠適應不同分辨率的顯示器系統(tǒng)。
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( 發(fā)表人:姚遠香 )