Inleiding tot glasvezelcommunicatiesystemen

Leer in deze inleiding wat basisinformatie over glasvezelcommunicatiesystemen.

In dit artikel worden optische communicatiesystemen besproken en worden zender- en ontvangercircuits voor glasvezelcommunicatiesystemen uitgelegd.

Wat is een optisch communicatiesysteem?

Al tientallen jaren worden elektronische signalen effectief verzonden via normale 'hard-wired' verbindingen of door het gebruik van verschillende soorten radioverbindingen die hun eigen nadelen hadden. Integendeel, optische vezelverbindingen, of ze nu worden gebruikt voor video- of audioverbindingen over lange of korte afstanden, bieden enkele unieke voordelen in vergelijking met de standaard bedrade kabels. Dit artikel gaat dieper in op de optische zenders en ontvangercircuits voor glasvezelcommunicatiesystemen.

Momenteel heeft de groei van de informatietechnologie geleid tot een toenemend gebruik van de huidige telecommunicatiesystemen. Vaak speelt glasvezelcommunicatie een belangrijke rol bij de ontwikkeling van telecommunicatiesystemen met hoge kwaliteit en snelheid. Tegenwoordig omvatten glasvezeltoepassingen voornamelijk telecommunicatiesystemen met een opname van internet en lokale netwerken (LAN) om hoge signaleringssnelheden te bereiken.

Hoe glasvezel werkt

In glasvezeltechnologie wordt een glasvezelverbinding gebruikt om analoge of digitale gegevens in lichtfrequentievorm over te dragen via een kabel met een sterk reflecterende centrale kern. De rol van de sterk reflecterende centrale kern is om te fungeren als een lichtgeleider voor de overdracht van licht er doorheen door continue reflecties over de karakteristieke reflecterende wanden. Zoals wordt geïllustreerd in het onderstaande blokdiagram, bestaat de optische vezelcommunicatiemodule voornamelijk uit een zender (Tx) circuit en een ontvanger (Rx) module.

Een eenvoudig ontvanger-zender blokschema

Zoals te zien is in de bovenstaande glasvezeldatalink, bevindt de zender zich aan het ene uiteinde van de glasvezelkabel en de ontvanger aan de andere kant. Zoals gebruikelijk wordt in de meeste systemen een zendontvanger - een module met een zender en ontvanger - gebruikt. De invoer naar de zender omvat een elektrisch signaal dat wordt omgezet in een optisch signaal van ofwel een lichtemitterende diode (LED) of laserdiode. Indien nodig wordt het lichtsignaal van de zender met behulp van een connector aan de glasvezelkabel gekoppeld en via de kabel uitgezonden. Vervolgens kan het lichtsignaal van de glasvezelterminal worden gekoppeld aan een ontvanger, overal waar een detector het licht omzet in een elektrisch signaal, waarna het geschikt wordt geconditioneerd voor gebruik door de ontvangstapparatuur. De onderstaande afbeelding toont een blokschema voor een typische optische zender en ontvangers.

Blokdiagram voor een typische optische zender en ontvanger

Voor- en nadelen van glasvezel

Een zeer belangrijk aspect van de glasvezelcircuitverbindingen is de perfecte immuniteit voor elektrische interferentie en verdwaalde signalen. Hoewel het probleem van elektrische interferentie en verdwaalde pick-ups kan worden verminderd door de standaard kabelverbindingen te ontwerpen, kan het steeds moeilijker worden om het probleem volledig te elimineren. Daarentegen helpen de niet-elektrische eigenschappen van de optische vezelkabels om de elektrische interferentie onbelangrijk te maken, met uitzondering van de mogelijke storing op de ontvangerterminal, die kan worden uitgeroeid door een effectieve afscherming van het ontvangercircuit.

Systemen met optische vezelkabels die samenwerken, hebben bijna geen complicaties of problemen met overspraak. Dit is zo gezien de inkapseling van de glasvezelkabels waardoor lichtlekkage wordt voorkomen. Als zodanig garanderen verbindingen via glasvezel een redelijk veilige en betrouwbare overdracht van gegevens.

Bovendien is het door geschikte zend- en ontvangstcircuits in toenemende mate geschikt voor de glasvezelverbindingen om aanzienlijke bandbreedtebereiken aan te kunnen, vooral vanwege de verbeterde elektrische isolatie in het geheel, zodat er zich geen complicaties met aardlussen voordoen. Met name optische kabels zijn doorgaans slank en licht van gewicht en ongevoelig voor klimatologische omstandigheden en verschillende andere chemische stoffen. Als gevolg hiervan worden ze vaak met gemak gebruikt in onherbergzame omgevingen waar elektrische kabels, met name coaxkabels, anders erg ondoeltreffend zouden zijn.

Zoals elk systeem, hoewel glasvezelcircuits verschillende voordelen bieden, heeft het zijn tekortkomingen. Een duidelijke tekortkoming is bijvoorbeeld de onmogelijkheid om de elektrische signalen rechtstreeks in de glasvezelkabel te laten overbrengen. De problemen en kosten die gepaard gaan met de cruciale encoder- en decodercircuits zijn tegenstrijdig. Bovendien is het buigen van optische vezels vaak ongewenst, omdat het draaien ervan met een scherpe bocht ze blootstelt aan fysieke schade waardoor ze functioneel onbruikbaar worden, omdat de voortplanting van lichtsignalen wordt belemmerd, wat resulteert in drastische verliezen.