数字光纤通信系统解析107页PPT

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倚
南窗Βιβλιοθήκη 以寄傲，
审
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膝
之
易
安
。
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道。——苏联
光纤通信课件 第 5 章 数字光纤通信 系统
6
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凝
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景
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7、翩翩新 来燕，双双入我庐 ，先巢故尚在，相 将还旧居。
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嗟
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我
若
浮
烟
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9、 陶渊 明（ 约 365年 —427年 ），字 元亮， （又 一说名 潜，字 渊明 ）号五 柳先生 ，私 谥“靖 节”， 东晋 末期南 朝宋初 期诗 人、文 学家、 辞赋 家、散
文 家 。汉 族 ，东 晋 浔阳 柴桑 人 （今 江西 九江 ） 。曾 做过 几 年小 官， 后辞 官 回家 ，从 此 隐居 ，田 园生 活 是陶 渊明 诗 的主 要题 材， 相 关作 品有 《饮 酒 》 、 《 归 园 田 居 》 、 《 桃花 源 记 》 、 《 五 柳先 生 传 》 、 《 归 去来 兮 辞 》 等 。

第6章数字光纤通信系统
•6.1 两种传输体制
•6.1.1 复用原理介绍
•2、复用示意图
Multiplexor (MUX) Demultiplexor (DEMUX，or DMX)
Sometimes just called a MUX
第6章数字光纤通信系统
•6.1 两种传输体制
•6.1.1 复用原理介绍
第6章数字光纤通信系统
•6.1 两种传输体制
•6.1.2 准同步数字系列PDH
•4、PDH体制电接口和光接口的主要参
数 •对基群2.048Mb/s
•编码传号反转码
•Coded Mark Inversion
•E1
•E2
•E3
•E4
•CMI编码
•输入码字 编码结果
•0
01
•1
00/11交替
第6章数字光纤通信系统
•发送顺序
•采用指针技术是SDH的创新，结合虚容器(VC:Virtual Container)的概念， 解决了低速信号复接成高速信号时，由 于小的频率误差所造成的载荷相对位置漂移的问题。
第6章数字光纤通信系统
•6.1 两种传输体制
•6.1.3 同步数字系列SDH
•3、SDH复用结构
•SDH高速率等级有： • STM-4， STM-16， STM-64， STM-256 •相应速率为STM-1的4，16，64，256倍。
•时隙=8bit=前7bit(信息)+末位1bit(信令)
•一次群(基群)速率T1=193bit/125 µs=1.544Mb/s 第6章数字光纤通信系统
•6.1 两种传输体制
•6.1.2 准同步数字系列PDH
•PDH-E基群帧结构

套塑光纤结构
48 .
现代通信系统 第4章 光纤通信系统
❖按传输波长分类 (1)短波长光纤
37 .
现代通信系统 第4章 光纤通信系统
(3)三角形光纤 纤芯折射
率分布曲线为 三角形。
38 .
现代通信系统 第4章 光纤通信系统
光纤折射率分布曲线 39 .
现代通信系统 第4章 光纤通信系统
❖按传导模的数目分类： 传导模指能够在光纤中远距离传输的传
播模式。 (1)多模光纤
当纤芯的几何尺寸（直径一般为50μm） 远大于光波波长(如1.55μm)时，光纤剖面折 射率分布为渐变型，外径125μm。光纤传输 的过程中会存在着几十种乃至几百种传输模 式，称为多模光纤。
40 .
现代通信系统 第4章 光纤通信系统
(2)单模光纤 当纤芯的几何尺寸较小（一般为
8μm～10μm），与光波长在同一数量级， 这时，光纤只允许一种模式（基模）在 其中传播，其余的高次模全部截止，这 样的光纤称为单模光纤。
单模光纤的折射率分布多呈阶跃性。
41 .
现代通信系统 第4章 光纤通信系统
目前光纤已成为信息宽带传输的主要媒 质，光纤通信系统将成为未来国家信息基础 设施的支柱。
7 .
现代通信系统 第4章 光纤通信系统
光纤通信系统是以光导纤维和激光 技术、光电集成技术为基础发展起来的 通信系统，它具有频带宽、重量轻、体 积小、节省能源，主要用于大容量国际、 国内长途通信干线，也用于短局间中继。 我国今后不再敷设新的长途电缆线路， 而全部采用光缆。
实用的光纤通信系统一般都是双向 的，每一端都有光发送机、光接收机和 电发送机、电接收机并且每一端的光发 送机和光接收机做在一起，称为光端机， 电发送机和电接收机组合起来称为电端 机。同样，中继器也有正反两个方向。

测试方法：
按图示接好测试系统，误码仪的发送部分按 规定发送出 2 23 − 1 或 215 − 1 伪随机码，用 来调制光发射机。 增大光衰减器的衰减量，同时监测误码率， 直到误码仪指示为某一要求值，如： −10 10 断开光纤连接器，用光功率计测量此时的接 收光功率，即为要求误码率下的接收灵敏度 灵敏度 误码率 灵敏度一般采用dBm表示，即：
mB1H/1C码的最长相同码数码为： Bmax＝〔2(2m+1)-j〕＋1 m + 1 ≤ j ≤ 2m + 1 如：4BIH/C码，取j＝2m+1时，最长码 数为10bit，常用8B1H/1C、4B1H/1C、 1B1H/1C 4. 光中继器（光放大器） 传统：O/E E/O 掺铒光纤放大器（EDFA)已商用。
第七章 数字光纤通信系统
7.1 结构与功能 7.2 系统总体性能 7.3 系统复用技术
7.1 结构与功能 总体结构图
光发射机 TX 光中继 输入接口 备用系统 电发射端机 辅助系统 用户 电接收端机 输出接口 光接收机 RX
用户
基本功能分析
1. 电发射端机： A/D变换、PCM编码、时分复用（PDH/SDH) 2. 输入接口 电发射端机的信号，通过光发射端机的输入接 口进入光发射机 输入接口的作用： • 保证电、光端机间的信号的幅度、阻抗适配 • 进行适当的码型变换，以适应光发射机的要 求（HDB3码、CMI码）
3. 光发射机 调制：直接调制；外调制 （间接调制）
编码：将传送码流转换成便于在光纤中 传输，接收及监测的线路码型。 由于光源不可能有负光能，采用“0”、 “1”二电平码，NRZ码简单的二电平 码具有随信息随机起伏的直流和低频分 量，长时连“1”、“0”等，在接收端 对判别不利。

➢ 假设参考数字段的性能指标从假设参考数字链路 的指标分配中得到，并再度分配给线路和设备。
数字光纤通信系统
X b/s 终端设备
X b/s 终端设备
Y km
*“Y” 的 合 适 值 取 决 于 网 的 应 用。 目 前 50 km 和 280 km 被 认 定 是 必 需 的 。
பைடு நூலகம்
图 5.12 假设参考数字段HRDS
➢ 劣化分(DM) 误码率为1×10-6时，感觉不到干扰 的影响，选为BERth。每次通话时间平均3～5 min, 选择取样时间T0为 1 min是合适的。
➢ 监测时间以较长为好，选择TL为1个月。定义误 码率劣于 1×10-6的分钟数为劣化分(DM)。HRX 指标要求劣化分占可用分(可用时间减去严重误码 秒累积的分钟数)的百分数小于10%。
数字光纤通信系统
5.2.2 系统的主要性能指标
➢ 1. 误码率(BER)
➢ 误码率是衡量数字光纤通信系统传输质量优劣的非 常重要的指标，它反映了在数字传输过程中信息受 到损害的程度。
➢ BER是在一个较长时间内的传输码流中出现误码 的概率，它对话音影响的程度取决于编码方法。对 于PCM而言，误码率对话音的影响程度如表 5.2 所示。
几乎听不懂
数字光纤通信系统
如图 5.13 所示， 规定一个较长的监测时间TL，例如几天 或一个月，并把这个时间分为“可用时间”和“不可用时间”。
图 5.13 误码率随时间的变化
数字光纤通信系统
在连续10 s时间内，BER劣于1×10-3，为“不可用时间”， 或称系统处于故障状态；故障排除后,在连续10 s时间内，BER 优于1×10-3，为“可用时间”。
➢ 表5.3列出的是标准数字假设参考连接HRX(27500 km)的误码率总指标。为了设计需要，必须把总指 标按不同等级的电路质量分配到各部分。

两种传输机制
光纤大容量准同步数字系列PDH早在1976年就实现了标准化， 目前多适用于中、低速率点对点的微波通信中。随着光纤通信技术和络的发展，PDH遇到了许多困难。美国提出 了同步光纤(SONET)。1988年，ITU-T(原CCITT)提出了被称为同步数字系列(SDH)的规范建议。SDH解决了PDH存 在的问题，是一种比较完善的传输体制，现已得到大量应用。这种传输体制不仅适用于光纤信道，也适用于微波 和卫星干线传输。
图1光纤数字通信系统原理图
例如N6000系列140M装置、光纤数字通信传输设备、GD34-13型34Mbit/s光终端机和一、二、三、四次群光 电通信系统设备，都广泛使用于通信系统中。
码率
光纤数字通信系统的码率（表示二进制信息传输速率的量，即每秒钟的比特数）实际上是电数字终端设备输 入、输出的接口码率，即CCITT建议系列的接口码率，如下表。我国和欧洲采用2 048kbit/S系列，北美、日本采 用1 544kbit/s系列。为了维护需要，在信息码中要加入若干比特作为传输监控公务信息，
的特点
数字通信系统的优点: (1)抗干扰能力强，传输质量好。 (2)可以用再生中继，传输距离长。 (3)适用各种业务的传输，灵活性大。 (4)容易实现高强度的保密通信。 (5)数字通信系统大量采用数字电路，易于集成，从而实现小型化、微量化，增强设备可靠性，降低成本。 数字通信系统的缺点： (1)占用频带比较宽，系统的频带利用率不高。 (2)对非线性失真不敏感 (3)在通信全程中，即使有多次中继、失真(包括线性失真和非线性失真)和噪音也不会累积 (4)对光源的线性要求和接收信噪比的要求都不高
谢谢观看
现有PDH的缺点主要有：
(1)北美、西欧和亚洲所采用的三种数字系列互不兼容。

(4) 采用数字同步复用技术，其最小的复用 单位为字节， 不必进行码速调整，简化 了复接分接的实现设备，由低速信号复 接成高速信号，或从高速信号分出低速 信号，不必逐级进行。
PDH和SDH分插信号流程的比较。在PDH中， 为了从140 Mb/s码 流中分出一个2 Mb/s的支路信号，必须经过140/34 Mb/s, 34/8 Mb/s 和8/2 Mb/s三次分接。 而若采用SDH分插复用器(ADM)，可以利用 软件一次直接分出和插入 2 Mb/s支路信号，十分简便。
ADM是一种特殊的复用器，它利用分接功能将输入信号所承载 的信息分成两部分：一部分直接转发，另一部分卸下给本地 用户。然后信息又通过复接功能将转发部分和本地上送的部 分合成输出。DXC类似于交换机，它一般有多个输入和多个 输出，通过适当配置可提供不同的端到端连接。
MUX 同 步复 接
DMX 同 步分 接
…
E1 E1
STM-N
STM-N
E1 E1 1
分接 1:m
…
交 叉连 接矩 阵
复接 m:1 1
…
(a) 中 继线 STM-N DMX 分接 Drop STM-n Add STM-n MUX 复接 中 继线 STM-N
பைடு நூலகம்
n
1:m
m:1
n
配 置管 理 (c)
本地 (b)
图5.2 SDH (a) 终端复用器TM； (b) 分插复用设备ADM(Add/Drop Multiplexer); (c) 数字交叉连接设备DXC
SDH 解决了 PDH 存在的问题，是一种比较完 善的传输体制，现已得到大量应用。这种传输 体制不仅适用于光纤信道，也适用于微波和卫 星干线传输。
5.1.1 准同步数字系列PDH