概述 
    在过去的25年里，光纤通信是用于传输视频、音频、数据及各种模拟信号的高级手段。众所周知，光纤比双绞线和同轴电缆提供了更多的优点，包括对电气干扰的屏蔽，具有很宽的带宽。基于这些和其它原因，光纤传输系统在许多工业领域的应用范围日益增长。 
    然而，光纤传输及其依赖于通常铜线电缆作为媒介的标准，直到最近，光纤技术仍旧继续使用相同的基于模拟信号技术作为它的基石。现在，新一代的产品采用了全数字信号来传输模拟信息提供了再次提高标准的机遇，把光纤传输提高到一个崭新的水平。数字系统提供了更好性能，更具有灵活性和可靠性，而不需要增加成本的通信手段。
    该入门指南从性能及经济性的角度出发介绍了数字信号是如何完成在光纤上传输及带来的益处。
    模拟信号的光纤传输 
    为了说明数字光纤的优点，首先让我们来了解一下当光纤传输模拟信号时，传统的光纤通信是如何工作的。
    模拟光纤传输系统分调幅和调频两种。在这两种类型的系统中，光发射机接收模拟基带视频、音频、数据信号，并把模拟信号变换成光信号。
    在AM（调幅）系统，光信号是随原输入电子模拟信号强度而变化的光束。发光二极管（LED）或激光二极管作为光信号源。不幸的是，LED和激光二极管都是非线性器件。这也就是说，以连续控制的方式通过完全地接通或断开来控制光的强度是非常困难的。然而，在AM系统中，必须准确地控制信号的强度。因此，各种被发射的信号产生畸变，例如：
    ·随着光缆的长度增加，信噪比降低
    ·视频信号的非线性差分增益和相位误差
    ·动态范围较差的音频信号
    通过两根光纤的光信号（AM和FM调制）
    在AM调制中，基带信号中的变量通过传输光的强度的变化来表示
    在FM调制中，基带信号中的变量通过光脉冲发生的速度或频率来表示
    为了努力改善基于AM光纤传输系统的性能，引入了FM（调频）技术。在这些系统中，信号被LED和激光二极管进行脉冲变换，其脉冲速度取决于原来的输入信号。
    由于这些类似于FM的传输媒介不是光缆，对这种类型的系统，术语“FM”可能会有一点小小的混淆。FM代表“频率调制”，而且可能被编译，在光纤的通信中，FM是指电信号被调制成光的频率来发射。不仅如此，还有一种称为PPM系统，它是脉冲位置调制。然而，在工业中，“FM”并不等同于“PPM”。在频率中的“F”是指脉冲的频率而不是光信号本身传输的频率。
    当FM传输系统克服了AM系统中的许多弊端，这些弊端源于很难控制二极管发射的光的强度。FM系统也有它自身的问题。
在FM系统中常见的一种畸变是串扰。这种串扰发生在当多个FM载波在一根光纤上传输，如应用多路复用器。串扰源于发射机或接收机单元，是由于保持每个载波分离的关键滤波器发生了偏移。当滤波器工作不当时，一个FM载波可能串扰另一个FM载波并产生畸变。光纤工程师能把FM系统的设计使干扰的影响达到最小，但设计中的任何改进都意味着成本的增加。
    另一个类型的畸变称为交调。类似于串扰，交调发生在当多个FM载波在一根光纤上传输。交调源于发射机单元，主要来自FM载波电路中的非线性特性。其结果是在输入的两路或多路信号混合成一路光信号以前信号间的干扰，从而将低了在光纤中传输信号的保真度。
    数字和模拟的光信号的不同点 
    在基于模拟光纤系统中，数字系统的发射机接收基带的视频、音频、数据信号，接收机以原来的信号格式输出这些信号。数字和模拟系统的差异在于在发射机和接收机之间，信号是怎样传输的。
    在全数字系统中，输入的基带信号立即在发射机内通过“模/数”变换。这个变换把输入的信号变换成一系列的1和0，称为“数字流”。当有更多的信号需要处理时，发射机将组合变换后的所有数字流为一路数字流。发射二极管根据一路数字流发射来的1和0以非常高的速率进行二极管的开和关。
    在接收机端，与发射机执行的功能正好相反。组合的数字流被接收机分成多路码流，每路码流呈现唯一的被传输信号。这些信号然后通过数/模变换，最后以原来的模拟信号格式输出基带视频、音频、数据信号。 
    全数字信号处理与传统的AM和FM系统相比，无论在改进的性能还是廉价安装系统的灵活性方面都提供了更多的优点。下面我们从系统的安装到系统的用户方面来详细讨论全数字系统所带来的直接受惠。
    系统的一致性 
    不像AM和FM系统，无论是通过光纤传输单路或多路还是短距离或远距离的信号，全数字信号传输在系统的整个预算内保证了基带视频、音频、数据信号的保真度。
    相反，采用AM信号技术的模拟系统在整个传输通道中由于线性变差而使得信号的质量变差。由于这个特性及AM系统仅能在多模光缆上进行短距离的传输而限制了这些系统的应用范围。FM系统在短距离的传输能保持信号的质量，因而其性能略有改善。但是在较长的距离传输中极大地降低了动态范围。甚至，在很短的传输距离中，信号也发生畸变。唯有使用全数字技术，才能使信号从发射机到接收机的传输过程中保持一致。
    信号质量的一致性也是设计在单根光纤上传输多路信号的重要考量。例如，所设计的多路模拟系统传输四个通道视频，音频可能限制了所有欲传输容量中每个信号的带宽。使用数字传输系统则不需要考虑这个折衷。无论在一根光纤上传输一路、四路甚至十路信号，都可保持所有信号的一致性。
    以高的价格性能比传输高质量的基带信号 
    由于数字传输系统设计的固有特性，当采用数字处理技术时，基带模拟信号保持了很高的保真度。这是由于在数字传输系统中的数字畸变仅发生在模/数变换和数/模变换。虽然没有任何变换是完美的，但是当今的模/数变换和数/模变换技术已经非常先进使得价格非常低廉的的变换器都可以进行视频和音频的变换且远远超过传统的AM和FM的基带系统的品质。我们可以在数字和模拟系统中比较它们的信噪比及非线性畸变（微分相位和微分增益）来证明上述的结论。比较设计的系统在相同的光纤上以相同波长传输类似的信号，数字系统将提供更高的信噪比和较低的非线性畸变。
    此外，数字设计给光纤工程师所设计的产品的等级性能以满足不同市场，应用和预算带来了极大的灵活性。通过改变模/数变换中的采样位数，设计工程师可以控制影响产品极限性能和价位的系统的传输带宽。然而，无论采用多少的采样位数，系统的其它数字特性都保持不变，包括没有畸变和在整个传输过程中的性能一致性。这个性能使得设计工程师非常容易地预见一个特定系统设计的不同变化将如何满足高价品质和低价品质性能要求。当设计模拟系统时，工程师总是在不牺牲传输信号质量的前提下，努力地平衡价格性能比。
    无限的信号扩展功能 
    数字系统比模拟系统更具备的另一个优势是重构被传输的信号而对原来的基带视频、音频或数据信号不引入任何的附加畸变。这就是我们通常所称的中继器。
    当光纤通过一定长度的光纤时会逐渐衰减，光信号的太弱导致难以被光接收器检测。在光信号衰减到一定的裕度以前，通过在光纤上放置中继器，使得信号再生，把数字恢复到原来的形式。这个再生信号然后再以相同的波长传送，具有原来的相同光功率。最重要的是基带视频、音频或数据信号永远不可能在中继器中被恢复，只有当原来的信号被数字化后的数字流才能在中继器中被恢复。以这样的方式，无论信号被中转多少次和传输多远的距离，信号的质量都不会降低。
    数字信号中转的优越性对系统设计者来说是明显的。数字系统所传输的距离不仅远远超过任何一个AM或FM系统，而且设计者也肯定地确定所接收的信号永远是一致的也满足用户的应用要求。
    全面的低价位 
    上面列举了数字系统的许多优点，人们不禁要问，数字系统的价格是否比模拟系统高很多了？实际情况并非如此。事实上，数字系统用户在许多方面节省了很多金钱。首先，数字元器件的成本在最近几年下降了很多，使得光纤产品制造商的设计和光纤产品制造的生产能力都与早先的模拟系统的生产周期一样甚至还短。当然，有些制造商愿意公众相信数字系统的优越性能仅在额外的成本上才能获得。但在现实中，制造商不是简单节省经费而是基于满足用户的要求。通过销售的竞争，光纤传输系统的用户就可以买到以模拟产品一样价位的数字性能的产品。
    其它因素也影响用户的选择。最为明显的是光缆的成本。数字系统允许在一根光缆上传输更多的信息。因此，电缆的应用量最少。当在需要传输完全不同类型的信号如视频、音频或数据信号时，这个优点尤其明显。光纤工程师能很容易地设计数字系统使之在单根光纤上能容纳混合和匹配各种信号类型，如具有四通道音频及两通道的视频信号。使用模拟技术，相同两个信号的传输最有可能使用两个系统，或至少两根光纤用于传输视频和音频信号。
    即使在单根光纤多路相同类型信号的传输中，数字设计提供了更可靠，更一致的性能。例如，在单根光纤上传输十路复合视频信号，并且在整个传输线路中保持性能的一致，这在模拟系统中几乎是不可能的。
    另一个考虑成本的因素是贯穿整个系统使用期间的维护和维修。数字系统有再一次地显露出其优越性。首先，数字系统在整个安装过程中免调。发射机、光缆、接收机只需简单地连接，就可以立即投入工作。相比之下，模拟系统通常需要调谐和调试以适于传输距离和信号强度。其它的装配时间也增加了附加成本。
    然后，一但系统进入了完全工作状态，数字系统在整个运行时期内性能更稳定和一致。这是因为由于设计，数字系统仅会存在极少元器件的损坏和故障，也不需要调谐和调试。因为数字系统不受交调、飘移和传统模拟系统的其它麻烦，用户只需要很少的时间去发现故障并解决故障。低成本的发射机、光缆、接收机及低成本的维护，数字光纤系统在各个方面都展现了明显的优点。
    总结 
    正如光纤传输系统比传统的同轴电缆或铜线提供了显著的优点，数字光纤传输引入了光纤作为传输媒介，提供给使用者全新的利益。数字系统独特的性质包括在整个传输过程中的一致性，绝对小的信号畸变（包括无串扰和交调)，具有无衰减再生和扩展不确定信号至原基带信号的潜能。基于这些品质，模拟系统不可能实现高保真度信号的传输。
    此外，数字光纤传输系统与模拟系统在价位上是可比的。实际上，数字光纤传输系统在整个工程实施和运行过程中，保括光纤，安装和维护的费用都比模拟系统小。
    在您的下一个光纤传输工程中，请不要再花费宝贵的时间去权衡是采用数字系统还是模拟系统。其选择是很明显的。数字系统将在各个方面为您提供更好的服务。您可以集中精力仔细地研究和评估哪个品牌的产品最能满足需求。即便在数字系统中，您也会发现不同厂家的产品及同一厂家的同类产品有很大的区别。以下问题是您在选购产品时可能需要考虑的因数。
    · 系统是否容易安装？
    · 发射机单元和接收机单元是否是用户自设定，这个过成是否简单，易实现？
    · 系统的设计是否紧凑，坚固，可靠？
    · 系统是否可用于单模和多模光纤？
    · 制造厂商是否在制造和设计高质量的产品有一定的历史和良好的信誉？
    · 其价位是否与模拟产品有竟争价格？ 
    在市场上作一些调查和比较，您将发现数字光纤传输系统是您最好的选择并能为您服务多年。