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戴维带你认识光通讯丨光收发模块(Transceiver)诞生记

 ccpgeorge 2016-02-12

从原始社会通信基本靠吼,到鸿雁传书,再到电报电话,直到今天的光纤网络,通信技术一直不断的往前发展,但是完成信息传递的三个基本要素一直没变,就是信源,信道和信宿,也就是信息的发送,传递和接收,这三点缺一不可,所有的技术发展都是始终围绕这三点来实现。


让我们先穿越到原始社会:

小菲向远处的小尼喊话,小尼老是听不清楚,不能正确地接收到小菲的信息,于是小菲不得不声嘶力竭地喊破喉咙,这就是发射机增大了发射功率;可是小菲旁边的小萨同学却很淡定地说话,小尼也能听得清,这是为什么呢?因为小萨是普通话一级,小菲普通话刚学会。这是因为两个发射机发出的信号质量不一样,所以努力改善发射机发出的信号质量也是有效的。小菲有一天终于喊累了,跟小尼说,哥们,通信不是光我一个人的事情,你也该做点啥吧?小尼半天不得其解,急的抓耳挠腮,不经意间拿掉了耳机,一下子听清楚了。哦!这就是改善了接收机的灵敏度。

不光如此,他们还一起发明通过竹筒对话的土系统并申请了专利,这又是什么原理呢?一开始声波是在开放的空气中传播的,损耗比较大,用了竹筒以后,声波在特定的通道中较少干扰情况下传播,这就是改善通信的信道。


再后来小尼的后代搬远了,喊话是肯定不靠谱了,土通话方式改成了洋“电”话,这种技术的变革是革命性的,因为前面说的那些技术都是基于声波改善信源、信道和信宿,而现在开始以电为研究对象,从电的特性出发,改善通信的质量。而今小尼的后代们已经从电波通信的时期进步到了光通信的时代,光通信成为新革命性的技术蓬勃发展。那么问题来了,为什么要从电改成光?就是我们说的光进铜退。


首先从我们对带宽的需求说起(带宽就是单位时间内传输的信息量),随着科技进步我们所拥有设备的信息处理能力大大改善,如我们的电脑、手机等运算能力越来越快,但是在2G时代,我们最多只能在强大手机上在线看看《我和女神不得不说的故事》.txt这样的文本格式的信息,因为传输的慢,手机从网端接收的信息有限。当有了3G技术以后,能够在手机上看《我和女神不得不说的故事》.jpg这样图片信息了,到了4G时代,就可以在线看《我和女神不得不说的故事》.avi这样压缩视频信息了。

从文字到视频,通讯传输的数据量大大增加,对带宽的需求也是成几何级数的增加,所以说需求推动了通信技术的发展,而电缆这种介质的本身特性不能实现高速率信号的长距离传输限制了它的进一步发展。


让电缆实现长距离高频传输信号

为啥你做不到呢?理工科的学生看完下图笑了,这么高大上而且科技含量那么高的图什么意思呢?其实就是说,频率越高,信号在电缆上损耗越大。有两个因素,一个是趋肤效应,一个是介质损耗(戴维有一个专门的《关于高频技术及其在Transceiver的应用》内部分享课程,欢迎有兴趣的同学积极报名,这里放一段植入式广告,本课程包教包会,学不会免费下期再学)。


因为用电传输信号,频率越高随着传输距离增大损耗越大,信号变形越厉害,从而引起接收机的判断错误,导致通信失败。为了克服这个限制,小菲小萨这样的科学工作者们就把它转变成光来传输,那么在发射端是把电信号转成光信号,就是我们说的Transmitter,可以叫发送器,它负责将我们的设备产生的电信号在转换成光信号后发出。而在接收端再把收到的光信号转换成电信号,就是Receiver,可以叫接收器。如果把Transmitter和Receiver做在一个模块里面,就成了我们的Transceiver,既可发送又可接收。一声炸雷惊天下,Transceiver诞生啦!小尼的后代们真是幸福呀!

在我们这个时代,光通信在现实生活中,犹如空气,你看不见它却时时都离不开它。男神女神们从云端的硬盘辗转来到你的手机上的信息,就是经历了电光转换和光电转换的过程,而这又离不开我们这些所有从事光通信产品研发和生产的幕后英雄(此处有掌声)。我们的Transceiver不生产数据,我们只是通信业的比特搬运工!

敬请期待下一期:Transceiver成长日记。

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