光纤通信网中的光时分复用技术实验

通信0802 0830******** 霍娟题目：光的时分复用光的时分复用在目前的光纤通信系统中，网络的各个节点要经过多次的光-电、电-光变换，而其中的电子器件在适应高速、大容量的需求上存在诸多缺点，如带宽限制、时钟偏移、严重串话、高功耗等，由此产生通信网中的“电子瓶颈”现象。

全光通信的特点全光通信是指用户与用户之间的信号传输与交换全部采用光波技术。

全光通信与传统通信网络和现有的光纤通信系统相比，具有如下特点：解决了“电子瓶颈”问题。

在目前的光纤系统中，影响系统容量提高的关键因素是电子器件速率的限制。

如：电子交换速率大概为每秒几百兆位。

采用CMOS技术及ECL技术的交换机系统可以达到G级速率，不久的将来，采用砷化镓技术可使速率达到几十个Gb/ s以上，但是电子交换的速率也似乎达到了极限。

网络需要更高的速度则应采用光交换与光传输相结合的全光通信。

降低成本。

在采用电子交换及光传输的体系中，光/电及电/光转换的接口是必需的，如果整个系统均采用光技术，就可以避免这些昂贵的光电转换器件。

而且，在全光通信中，大多采用无源光学器件，从而降低了功耗和成本。

光时分复用的基本原理光时分复用（OTDM）是在同一光载波波长上，把时间分割成周期性的帧，每一个帧再分割成若干个时隙（无论帧或时隙都是互不重叠的），然后根据一定的时隙分配原则，使每个ONU在每帧内只能按指定的时隙向上行信道发送信号，在满足定时和同步的条件下，光交换网络可以分别在各个时隙中接收到各ONU的信号而不混扰。

其基本原理如图1 所示。

在发送侧，各ONU从光交换网络到ONU的下行信号中提取发送定时后，其工作波长为λ的锁模激光器产生一定宽度的连续脉冲串，经铌酸锂（LiNbO）调制器受到外加电信号调制，形成n路载有信息的光脉冲，再分别经可变光延时线调整至合适的位置后，即调整到规定的时隙，在光功率分配器中复用成一路光脉冲信号，再经放大送入光纤中传输。

在接收端，首先实现全光解复用，即利用1×2光纤分路器取出部分光功率送入定时提取锁相环，提取时钟同步信号，并用此信号激励可调谐锁模激光器产生光控脉冲，去控制全光解复用器，实现光时分解复用，从而获得n路光脉冲信号。

高速光时分复用系统的全光解复用技术高速光时分复用（OTDM）系统能够在单一光纤上提供多个传输通道，并且可以通过光信号差分调制技术使得数据传输实现更快的速度和更高的带宽。

然而，高速光时分复用的一个常见问题是如何在接收端对多个复用信号进行解复用，使其能够被正确地解释和处理。

正是由于这个问题，全光解复用技术被引入到高速光时分复用系统中，以帮助解决解复用的问题。

全光解复用技术是将多个输入光信号分配到不同的光解复用器输入端口，并将输出光信号分别转换为相应的信道。

所有的解复用过程都是通过光学器件完成的，使得这个技术可以实现由光学器件实现的完全无源和无需电力增益的解复用。

此外，全光解复用技术不需要电子元件，因此可以避免电子速度限制和电磁干扰问题。

全光解复用技术通常采用费曼树结构，其中输入光信号被分配到不同的端口上，然后通过多级全光解复用器传输到输出端口。

其中，每一级解复用器都对应一个费曼树的一层，输入信号从根节点开始，逐级分叉，直到到达每个叶节点。

每一层的解复用器会把输入信号沿着树的分支分发到各个叶节点上，并让它们在叶节点处进行解复用，然后再选择合适的分支将解复用信号传递到下一级解复用器进行下一步解复用。

最后，所有信号都被解复用，重组成多个单一信道。

全光解复用技术在高速光时分复用系统中的应用非常广泛。

比如，在高速光通信系统中，全光解复用技术可以用于实现高速数据传输而无需进行复杂的电子信号处理。

同时，它也可以用于高速光网络中进行一些诸如广播、多点通信和组播等多种形式的通信。

此外，全光解复用技术还可以用于卫星通信、无线电通信以及一些不同传输速率的光纤通信系统。

总之，全光解复用技术是高速光时分复用系统中非常重要的一个技术，它可以实现由光学器件实现的完全无源、无干扰和无电子元件的解复用。

随着此技术的不断发展和成熟，它将在高速光通信、高速光网络和其他一些光通信应用领域中发挥越来越重要的作用。

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掌握帧同步码的识别原理。

掌握集中插入帧同步码时分复用信号的帧结构特点。

实验内容搭建一个理想信道固定速率时分复用数字通信系统，使系统正常工作。

搭建一个理想信道固定速率时分解复用数字通信系统，使系统正常工作。

用示波器观察集群信号（FY_OUT）、位同步信号（BS）及帧同步信号（FS），熟悉它们的对应关系。

观察信号源发光管与终端发光管的显示对应关系，直接观察时分复用与解复用的实验效果。

实验仪器示波器，RC-GT-II型光纤通信实验系统。

基本原理1．同步复接/分接原理固定速率时分复用/解复用通常也称为同步复接/分接。

在实际应用中，通常总是把数字复接器和数字分接器装在一起做成一个设备，称为复接分接器(缩写为Muldex)。

图1.1 数字复接器的基本组成图 1.2 数字分接器的基本组成图数字复接器的基本组成如图1.1所示。

数字复接器的作用是把两个或两个以上的支路数字信号按时分复接方式合并成为单一的合路数字信号。

数字复接器由定时、调整和复接单元所组成。

定时单元的作用是为设备提供统一的基准时间信号，备有内部时钟，也可以由外部时钟推动。

调整单元的作用是对各输入支路数字信号进行必要的频率或相位调整，形成与本机定时信号完全同步的数字信号。

复接单元的作用是对已同步的支路信号进行时间复接以形成合路数字信号。

数字分接器的基本组成如图1.2所示。

数字分接器的作用是把一个合路数字信号分解为原来支路的数字信号。

浅谈光纤通信中的复用技术
光纤通信是指利用光纤作为信息传输的通信方式。

光纤通信由于具有传输速率高、抗干扰、能量损耗小等优点，已经逐渐成为现代通信领域的主要方式和发展方向。

在光纤通信中，为了提高通信信道的利用率，使得网络传输更加高效，复用技术就成为了重要的工具之一。

复用技术是指将多个不同的信号在传送时通过技术手段复合在一起进行传输的技术，主要分为分时复用（TDM）和波分复
用（WDM）两大类。

分时复用是一种技术，它通过按照时间间隔的方式，将多个信号在同一信道中传输，实现对信道的复用。

对于每个用户来说，分时复用器将时间分割成一个个时间段，每个时间段为用户分配一定的时间，用于发送数据。

这样多个用户就可以共用同一条物理链路。

相对于其它复用技术，分时复用具有拓扑结构简单、方便管理、可靠性高等优点。

但是，分时复用也有缺点，例如，对于带宽不足的情况下，复用后的信道容易出现冲突、信噪比下降等问题。

波分复用是利用不同的波长将多个信号在同一光纤中传输的一种技术。

光纤在不同频率上的信号能够相互独立的传输，通过波分复用可将不同的数据流通过不同的频段同时传输到目的地，实现对链路的复用。

波分复用器将不同的波长光通过施加不同的频率，将它们调制成两个或多个不同的模式，然后将它们送入光纤中传输。

相对于分时复用技术，波分复用有效地利用了光纤宽带资源，可以同时传输多个数据流，克服了分时复用的
容量限制。

但是，波分复用涉及到技术难度高、设备依赖性强等问题。

综上所述，光纤通信中的复用技术是实现光纤通信高效、可靠性的关键所在。

在实际应用中，需要根据实际情况选择不同的复用技术，以达到最佳的通信效果。

光纤通信系统中的波分复用技术应用分析光纤通信技术是现代信息通信领域的重要组成部分，而波分复用技术则是光纤通信系统中的关键技术之一。

波分复用技术通过将多个不同频率的光信号同时传输在一根光纤中，大大提高了光纤通信系统的传输容量和效率。

因此，波分复用技术在光纤通信系统中得到了广泛的应用。

本文将对波分复用技术在光纤通信系统中的应用进行分析。

首先，波分复用技术可以提高光纤通信系统的传输容量。

在传统的光纤通信系统中，每根光纤通常只能传输一路光信号。

而通过波分复用技术，可以将多路不同频率的光信号同时传输在同一根光纤中，从而提高了通信系统的传输容量。

波分复用技术可以将光信号分为不同频段的波长，每个波长对应一个光通道，因此一个光纤可以传输多个光通道的信号。

通过不同波长的光信号在光纤中的复用，光纤通信系统可以实现多路复用，提高了传输容量。

其次，波分复用技术可以提高光纤通信系统的传输效率。

在传统的光纤通信系统中，由于每根光纤只能传输一路光信号，因此需要铺设大量的光纤来满足通信需求。

而通过波分复用技术，只需要一根光纤即可同时传输多路光信号，从而减少了光纤的铺设和维护成本。

此外，波分复用技术还可以实现光信号的同时传输和接收，进一步提高了系统的传输效率。

此外，波分复用技术还可以提高光纤通信系统的抗干扰能力。

在传统的光纤通信系统中，由于每个光路之间的信号相互干扰，导致信号质量下降。

而通过波分复用技术，不同光通道的信号在光纤中是相互独立的，彼此之间没有干扰，可以在同一根光纤中实现多路光信号的传输，大大提高了系统的抗干扰能力。

这对于长距离传输和大容量传输的光纤通信系统尤为重要。

此外，波分复用技术还可以实现光纤通信系统的灵活配置。

在传统的光纤通信系统中，由于每根光纤只能传输一路光信号，因此需要铺设大量的光纤来满足不同信号的传输需求。

而通过波分复用技术，可以在光纤中灵活地配置不同波长的光通道，根据实际需求调整光通道的数量和位置。

这样可以大大提高系统的灵活性和可配置性，满足不同用户和应用的需求。

光纤通信系统中波分复用技术的应用1.引言随着传输带宽的不断提升，我们使用的光纤通信系统中的数据传输速率也有了很大的提升。

为了充分利用光纤分布式光纤光缆中的带宽资源，波分复用技术应运而生。

波分复用技术是一种在光纤通信系统中应用非常广泛的数字光纤通信技术。

它可以通过在单个光缆上传输多路复用的光信号，从而有效提高传输带宽并节约线路资源。

本文将对波分复用技术在光纤通信系统中的应用做一个比较详细的阐述。

2. 波分复用技术波分复用技术是基于光纤光缆的数字传输技术，它结合了光波频率和分布式调制结构，将多路复用信号在单粒光缆中并行传输。

它通过蜂窝结构不同频段的激光器，发送每个多路复用信号，使每个复用信号经过不同的路径，最终在目的地的激光器头中被收集，从而实现多信息的同时传输。

波分复用技术分为单粒波分复用和多波分复用技术两种，其中单纤波分复用技术是创建多路复用信号，采用多种激光器产生多个不同频段的复用信号，利用带通滤波器和耦合器将不同频率的复用信号传输到终端设备的技术；而多波分复用技术则是利用多个离散的光波频率交替传输多路复用信号，这种技术只需要一种激光器就可以实现多路复用，可以有效的节约技术成本和安装空间。

波分复用技术可以有效的提高光纤光缆中的数据传输速率，这使它在光纤通信系统中非常有效，主要应用在宽带数据传输中。

例如WAN（Wide Area Network）、FTTN（Fiber To The Node）、FTTH（Fiber To The Home）等，它们都是通过光纤光缆进行数据传输并使用到波分复用技术。

此外，波分复用技术还可以应用于虚拟网络技术中，如移动宽带技术、VDSL（Very-high-bit-rate Digital Subscriber Line）等。

通过在单条光缆上传输多路复用信号，大大减少了宽带网络的布线成本，比采用单个光纤宽带光源技术所需要的光缆布线条数要少的多，在大容量的宽带多播网络中，波分复用技术具有不可替代的作用。

1. 理解时分复用（Time Division Multiplexing，TDM）的基本原理和过程。

2. 掌握光纤传输系统中时分复用与解复用的实现方法。

3. 通过实验验证时分复用技术在光纤通信中的应用效果。

二、实验原理时分复用是一种数字通信技术，它将多个信号源的数据流按照一定的时间间隔分别传输。

在发送端，将多个数据流分别编码后，按顺序发送到光纤上。

在接收端，根据每个数据流的时间顺序，对信号进行解码，从而恢复出原始数据。

时分复用系统主要由以下几个部分组成：1. 数据源：产生需要传输的数据流。

2. 编码器：将数据流转换为适合传输的信号。

3. 时钟同步：保证发送端和接收端的时间同步。

4. 发送器：将编码后的信号发送到光纤上。

5. 光纤：传输信号。

6. 接收器：从光纤上接收信号。

7. 解码器：将接收到的信号解码，恢复出原始数据。

三、实验设备1. 光纤通信实验箱2. 光纤发射机3. 光纤接收机4. 光纤跳线5. 示波器6. 信号发生器7. 信号分析仪1. 连接实验设备：按照实验要求连接光纤通信实验箱、光纤发射机、光纤接收机、光纤跳线等设备。

2. 设置实验参数：根据实验要求设置光纤发射机和接收机的参数，如波长、功率、调制方式等。

3. 发送端测试：a. 使用信号发生器产生多个数据流。

b. 使用编码器将数据流转换为适合传输的信号。

c. 将编码后的信号发送到光纤上。

4. 接收端测试：a. 使用光纤接收机接收从光纤上传输的信号。

b. 使用解码器将接收到的信号解码，恢复出原始数据。

c. 使用示波器观察接收到的信号波形，分析信号质量。

5. 实验结果分析：根据实验数据，分析时分复用技术在光纤通信中的应用效果。

五、实验结果与分析1. 实验结果：实验成功实现了多个数据流的光纤时分复用传输，接收端恢复出的原始数据与发送端数据一致。

2. 实验分析：a. 时分复用技术在光纤通信中具有很高的效率，可以充分利用光纤的带宽资源。

b. 时分复用系统对时钟同步要求较高，否则会导致信号错位。

实验地点：信息楼10314在实验过程中注意以下几点：1、在实验过程中切勿将光纤端面对着人，切勿带电进行光纤的连接。

2、光电器件是静电敏感器件，请不要用于触摸。

3、做完实验后请将光纤用相应的防尘帽罩住。

4、在使用信号连接导线时应捏住插头的头部进行插拔，切勿直接拽线。

5、不能带电进行信号连接导线的插拔！6、光纤器件属易损件，应轻拿轻放，插光纤的时候要先对准，用力要轻，切忌倾斜、用力过大或弯折。

7、实验完成后整理好设备、接线。

实验光接收机的动态范围及眼图观测一、实验目的1.了解光收端机动态范围的指标要求。

2.掌握光收端机眼图的观测方法。

二、实验内容1.了解光收端机眼图的观测方法。

2.用示波器观察眼图。

三、实验仪器1.光纤通信实验系统1台。

2.示波器1台。

3.万用表1部。

4.光纤跳线1根。

四、实验原理（一）动态范围在实际的光纤通信线路中，光接收机的输入光信号功率是固定不变的，当系统的中继距离较短时，光接收机的输入光功率就会增加。

一个新建的线路，由于新器件和系统设计时考虑的富余度也会使光接收机的输入光功率增加。

为了保证系统的正常工作，对输入信号光功率的增加必须限制在一定的范围内，因为信号功率增加到某一数值时将对接收机性能产生不良影响。

在模拟通信系统中，输入信号过大将使放大器超载，输出信号失真，降低信噪比。

在数字通信系统中，当输入信号功率增加到某一数值时，将使系统出现误码。

应该指出，在 数字通信系统中，放大器输出信号的失真在测试时应与模拟系统区别开来。

为了保证数字通信系统的误码特性，光接收机的输入光信号只能在某一定范围内变化， 光接收机这种能适应输入信号在一定范围内变化的能力称为光接收机的动态范围，它可以表 示为：D = 10lg —max（dB ）min 式中，Pmax 是光接收机在不误码条件下能接收的最大信号平均光功率；Pmin 是光接收 机的灵敏度，即最小可接收光功率。

一般来说，要求光接收机的动态范围大一点较好，但如 果要求过大则会给设备的生产带来一些困难。