Волоконно-оптическая передача

Оптоволокно может быть предпочтительным средством передачи данных для высокоскоростных цифровых систем передачи данных и высокоскоростных локальных сетей. Помимо этих применений, оптоволокно также используется для передачи микроволновых сигналов в кабельном телевидении, сотовой связи, беспроводных локальных сетях (WLAN) и для дистанционного управления антеннами. Для передачи микроволнового сигнала по оптоволокну микроволновый сигнал преобразуется в оптический сигнал на входе волокна, а при формировании волокна обратно в электрический. Преимущество передачи микроволнового сигнала по оптоволокну заключается в снижении потерь по сравнению с металлическими средами (например, медным коаксиальным кабелем). Это обеспечивает большую дальность передачи без усиления сигнала или использования ретрансляторов.

Существует два подхода к модуляции и восстановлению оптического сигнала. Первый тип — это IMDD (прямое детектирование модуляции интенсивности), а второй — когерентное детектирование. В IMDD интенсивность оптического источника модулируется посредством микроволнового сигнала, а полученный сигнал с модуляцией интенсивности проходит по оптоволокну к фотодиоду, где модулированный микроволновый сигнал преобразуется в электрический домен. При когерентном детектировании оптический источник модулируется по интенсивности, частоте или фазе микроволновым сигналом. Модулированный сигнал проходит по оптоволокну к приемнику, где он смешивается с созданием лазера гетеродина (LO). Объединенный сигнал преобразуется в электрический домен с помощью фотодиода. Это создает электрический сигнал, предназначенный для основной разностной частоты между оптическим источником и лазером LO (т. е. промежуточной частоты). Этот сигнал далее обрабатывается для восстановления аналогового микроволнового сигнала.

RFoG (Radio Frequency over Glass) — это реализация кабельными операторами передачи микроволновых сигналов по оптоволокну, при которой коаксиальная часть HFC (гибридного оптоволоконного кабеля) заменяется одноволоконной пассивной оптической сетевой архитектурой (PON). RFoG позволяет кабельным операторам разворачивать оптоволоконное подключение к помещениям клиентов (FTTP), сохраняя при этом существующую инфраструктуру HFC и DOCSIS. В архитектуре HFC видеоконтроллеры и службы сетей передачи данных обслуживаются через CMTS/граничный маршрутизатор.

Эти электрические сигналы затем преобразуются в оптические и передаются на длине волны 1550 нм через мультиплексор с разделением по длине волны (WDM) и пассивный оптический разветвитель в оптический сетевой блок R-ONU (RFoG Optical Network Unit), расположенный в помещении клиента. R-ONU завершают оптоволоконное соединение и преобразуют трафик в радиочастотный для передачи по домашней сети. Видеотрафик может подаваться по коаксиальному кабелю на телевизионную приставку, а голосовой трафик и трафик данных – на встроенный мультимедийный терминальный адаптер (eMTA). Обратный путь для голосовых, информационных и видеопосетителей проходит по длине волны 1310 нм или 1590 нм к приемнику обратного канала, который преобразует оптический сигнал в радиочастотный и подает его обратно в CMTS и видеоконтроллер.

Преимущество технологий радиосвязи по оптоволокну заключается в том, что они централизуют большую часть функций приемопередатчика, передавая микроволновые сигналы в модулированном формате по оптоволокну. Это сокращает количество необходимых антенн с усилителями и преобразователями частоты. Пассивная пикосота для GSM или UMTS внутри здания реализуется с использованием радиосвязи по оптоволокну. Беспроводные базовые станции расположены в центральной комнате связи, а их выходы/входы через радиочастотные мультиплексоры подаются на лазеры/фотодиоды, расположенные в оптическом приемопередающем концентраторе. Модулированные оптические сигналы передаются на/от удаленных антенных блоков (AU) внутри здания с помощью одномодового оптического волокна. Нижняя станция использует комбинированный детектор/оптический модулятор, который напрямую подключен к антенне, что гарантирует отсутствие необходимости в электрическом усилении или какой-либо другой обработке.