光纤通信_第7章 光纤通信系统PPT课件

FOH FOH FOH FOH
123 … N 1 … N 1 … N 1 … 时隙
一帧
图7.11 数字信号的时分复用
PDH（Plesiochronous Digital Hierarchy）是指准同 步数字体系。根据国际电报电话咨询委员会CCITT （现改为国际电联标准化组织ITU-T）G.702建议， PDH的基群速率有两种， 即PCM30/32路系统和PCM24 路系统。 我国和欧洲各国采用PCM30/32路系统， 其 中每一帧的帧长是125μs，共有32个时隙（TS0～ TS31），其中30个为话路（TS1～TS15和TS17～ TS31），时隙TS0被用作帧同步信号的传输，而时隙 TS16用作信令及复帧同步信号的传输。
每个时隙包含8 bit， 所以每帧有8×32=256 bit， 码速 率为256 bit×（1/125 μs）=2.048 Mb/s。 日本和北美使 用的PCM24路系统， 基群速率为1.544 Mb/s。 几个基 群信号（一次群）又可以复用到二次群， 几个二次群 又可复用到三次群……。 表7.1是PDH各次群的标准比 特率。
模拟信号
输出信号
6
6
抽 样4
4
滤波
2
2
0
0
量化 3
67
5 12
6 3
7
5
1
2
解码
编码
011 110 111 101 001 010 (3) (6) (7) (5) (1) (2)
011 110 111 101 001 010 (3) (6) (7) (5) (1) (2)
图7.10 PCM编码和解码过程
PCM编码包括抽样、 量化、 编码三个步骤， 如 图7.10左半部分所示。 把连续的模拟信号以一定的抽 样频率f或时间间隔T抽出瞬时的幅度值， 再把这些幅 度值分成有限的等级， 四舍五入进行量化。 如图中把 幅度值分为8种， 所以每个范围内的幅度值对应一个量 化值， 这8个值可以用3位二进制数表示， 比如0对应 000， 1对应001， 2对应010， 3对应011， 4对应100， 5对应101， 6对应110， 7对应111。
第7章 光纤通信系统
7.1 数字光纤通信系统 7.2 IM-DD数字光纤通信系统设计 7.3 WDM+EDFA数字光纤链路设计
7.3 数字光纤通信系统
7.3.1 系统构成 目前，强度调制—直接检波（IM-DD）光纤通信
系统还是最常用的方式。图7.9就是一个IM-DD系统的 基本结构。它包括PCM端机，电发送、接收端机，光 发送、接收端机，光纤线路，中继器等。
输入PLeabharlann M 端 机电信号输
光
入
发
接
送
口
机
光信号
光 中 光纤线路 继
光信号
光
接
光纤线路
收 机
电信号
输 出 接 口
输出
PCM 端 机
图7.9 数字光纤通信系统的组成原理图
用户输入的电信号是模拟信号， 包括语音、 图像 信号等。 这些电信号在PCM端机中被转换为数字信号 （A/D转换）， 完成PCM编码， 并按时分复用的方式 复接。
表7.1 PDH各次群的标准比特率
PDH可以很好地适应传统的点对点通信， 但这种 数字系列主要是为话音设计的，除了低次群采用同步 复接外，高次群均采用异步复接，通过增加额外比特 使各支路信号与复接设备同步，虽然各支路的数字信 号流标称值相同，但它们的主时钟是彼此独立的。 随 着信息化社会的到来，这样的结构已远不能适应现代 通信网对信号宽带化、 多样化的要求。 PDH主要存在 以下缺点：
PDH体系所存在的上述种种缺陷导致了一种新的 数字体系——同步光网络SONET（Synchronous Optical Network）的产生。最初提出这个概念的是美国 贝尔通信研究所。SONET于1986年成为美国新的数字 体系标准。 1988年，CCITT接受了SONET的概念并命 名为同步数字体系SDH（Synchronous Digital hierarchy）。
如果把信号电平分为m个等级， 就可以用N=log2m 个二进制脉冲来表示。 显然这样的量化会带来失真， 称为量化失真， 量化等级分得越细， 失真越小。 这样
原来的连续模拟信号就变成了离散的数字信号0和1。 这种信号经过信道传输，在接收端经过解码、 滤波后 就可以恢复出原来的信号。根据奈奎斯特（Nyquist） 抽样定理，只要抽样频率f大于传输信号的最高频率fs 的两倍，即 f>2fs， 在接收端就完全感觉不到信号的失 真。
(3) 没有统一的光接口。 PDH数字体系仅仅规范了 电接口的技术标准，各厂家开发的光接口不兼容， 光 路互通要先转换为电接口，因此限制了联网应用的灵 活性， 增加了网络的复杂性。
(4) PDH预留的插入比特较少，使得网络的运行、 管理和维护（OAM）较困难，无法适应新一代网络的 要求。
(5) PDH体系建立在点对点传输的基础上，网络结 构较为简单，无法提供最佳的路由选择，使得设备利 用率较低。
(1) 我国和欧洲、 北美、 日本各自有不同的PDH数 字体系， 这些体系互不兼容， 造成国际互通的困难。
(2) PDH的高次群是异步复接，每次复接就进行一次 码速调整，因而无法直接从高次群中提取支路信息， 每 次插入/取出一个低次群信号（上下话路）都要逐次群的 复用解复用，使得复用结构相当复杂，缺乏灵活性。
7.3.2 PDH与SDH传输体制
为了提高信道利用率，可以采用多路复用的方式 在同一条信道上传输多路信号。复用方式有时分复用、 频分复用（波分复用）、码分复用等。目前较常用的 方式是时分复用，是指不同的信号在同一个信道上占 用不同的时隙。如图7.11所示，1～N路信号在不同的 时隙依次输入，在接收端的不同时隙，信号送入相应 支路。为了进行帧同步、误码检测、系统监测等功能， 需要在每一帧中附加帧开销（FOH）时隙。
接收信号
PCM信号中的一个码元所占用的时间T称为码长， 单位时间内传输的码元数称为码速率B， B=1/T。 语 音信号的最高速率为4kHz，则抽样频率为8 kHz， 即 抽样周期为 125 μs。 对于一个8位码（8 b/s），一个 PCM语音信号的速率为8×8=64 kb/s。如果采用时分复 用的形式，30个话路为一个基群，则根据准同步数字 体系（PDH），一个基群速率为 2.048 Mb/s。