光纤通信系统数字接口和码型

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实验五 CMI编译码原理及CMI码光纤传输系统

实验五CMI编译码原理及CMI码光纤传输系统学号：XXX 姓名：XXX一、实验目的1.了解线路码型的用途2.掌握 CMI 编译码的方法二、实验内容1.CMI 码的光纤传输三、实验仪器1.光纤实验系统 1 台2.光纤跳线 1 根3.示波器1台四、实验原理1.线路码型数字光纤通信与数字电缆通信一样，在其传输信道中，通常不直接传送终端机（例如 PCM 终端机）输出的数字信号，而需要经过码型变换，使之变换成为适合于传输信道传输的码型,称之为线路码型. 在数字电缆通信中, 电缆中传输的线路码型通常为三电平的三阶高密度双极性码 , 即 HDB3 码，它是一种传号以正负极性交替发送的码型。

在数字光纤通信中由于光源不可能发射负的光脉冲，因而不能采用 HDB3 码，只能采用0 1 二电平码。

但简单的二电平码的直流基线会随着信息流中0 1 的不同的组合情况而随机起伏，而直流基线的起伏对接收端判决不利，因此需要进行线路编码以适应光纤线路传输的要求。

线路编码还有另外两个作用：其一是消除随机数字码流中的长连0 和长连 1 码，以便于接收端时钟的提取。

其二是按一定规则进行编码后，也便于在运行中进行误码监测，以及在中继器上进行误码遥测。

2.CMI 码CMI（Coded Mark Inversion）码是典型的字母型平衡码之一。

CMI 在 ITU-T G.703 建议中被规定为 139 264 kbit/s（PDH 的四次群）和 155 520 kbit/s（SDH 的 STM-1）的物理/电气接口的码型。

其变换规则如下表所示：CMI 由于结构均匀，传输性能好，可以用游动数字和的方法监测误码，因此误码监测性能好。

由于它是一种电接口码型，因此有不少139 264 kbit/s 的光纤数字传输系统采用CMI 码作为光线路码型。

除了上述优点外，它不需要重新变换，就可以直接用四次群复接设备送来的CMI 码的电信号去调制光源器件，在接收端把再生还原的CMI 码的电信号直接送给四次群复用设备，而无须电接口和线路码型变换/反变换电路。

第6章数字光纤通信系统

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

光纤通信系统培训课件

抖动的单位是UI(Unit Interval)
1UI的时间相差非常大，一般用抖动占UI的相对值来表示。
由于抖动难以完全消除，为保证整个系统正常工作，根据ITU-T建议和我国国标，抖动的性能参数主要有：
①输入抖动容限；
②输出抖动；
③抖动转移特性。
7.4光纤损耗和色散对系统的限制
1 光纤通信系统受到光纤损耗的限制，因此，我们要在满足系统的性能指标前提下，最大限度地延长中继距离。中继距离的估算一般采用ITU-T G.956所建议的极限值设计法。
( 3 ) STM-64 系统在选用 SLM 激光器，且选用 1550nm工作波长区，不加光放大器也不加色散补偿的情况下，最大无再生距离至多为37km。超过37km必须加色散补偿措施。
(4) STM-256系统无补偿措施不能用于局间通信，而且简单的补偿办法也是行不通的，因为仅频率啁啾引起的波形展宽就可能使脉冲展宽一倍，表 7-4-1估算结果的误差可能大到已经失去了参考价值。STM-256系统需要光源的外调制、光放大和色散补偿多重技术同时采用。可见STM-256系统目前的传输成本不支持其实用化。
(2) 监控信号的传输
在光纤通信监控系统中，监控信号是怎样在主控站和被控站之间传输呢?目前有两类方式：
一类是在光缆中加金属导线对来传输监控信号，已经逐渐被淘汰；
另一类是由光纤来传输监控信号。
光纤来传输监控信号又可分为如下两种方式
a 频分复用传输方式。
采用频分方式可有不同的方法，其中一种方法是脉冲调顶方法。
4
插入比特码是将信码流中每m比特划为一组，然后在这一组的末尾一位之后插入一个比特码输出，根据插入码的类型分为： mB1P码， mB1C码， mB1H码。

光纤通信系统概述、分类及应用场合

Unipolar and bipolar coding
RZ and NRZ coding
光纤通信中的码型
以2.048Mbit/s为基础的PDH数字系列的码形及速率
器
LD
LD
件 (GaAlAs) (InGaAsP)
PIN-FET
检 Si-APD (InGaAs)
测
器 Si-PIN
APD
件
(InGaAs或
Ge)
单模光纤
1.31μ
1.55μ
LD (InGaAsP)
LED (InGaAsP)
PIN-FET (InGaAs)
APD (InGaAs或
Ge)
LD (InGaAsP)
低速电信号
复用
高速电信号
光发送单元
光信号
光信号
光接收单元
高速电信号
低速电信号
解复用
低速电信号
高速电信号
解复用
光接收单元
光信号光信号
光发送单元
高速电信号
低速电信号复用
数字光发送机的基本组成包括均衡放大、码型变换、复用、扰码、时钟提取、光源、光源的调制电路、光源的控制电路（ATC和APC）及光源的监测和保护电路等。
4.1.2 产品 Cisco ONS 15302
ONS 15302是一种集成型多业务接入设备。借助其与 SDH光纤网络连接的STM-1光上行链路，多业务接入网络可以扩展到客户端，这样，ONS15302就可以汇集分支机构间连接、互联网接入、和语音和数据流量。
ONS 15302将以太网与TDM流量结合在一起，沿SDH STM-1帧结构内的TDM通道（VC）传输以太网流量。以太网通道的带宽最高可以配置为63个VC-12。

现代通信系统课件：数字光纤通信系统

低损耗，耐水压，耐张力
高密度，多芯和低、中损耗
2~20
重量轻，线径细，可挠性好
数字光纤通信系统
下面介绍几种有代表性的光缆结构形式。
(1）层绞式光缆。它是将若干根光纤芯线以强度元件为中心绞合在一起的一种结构，如图5. 9(a）所示。特点是成本低，芯线数不超过10根。 (2）单位式光缆。它是将几根至十几根光纤芯线集合成一个单位，再由数个单位以强度元件为中心绞合成缆，如图5.9(b）所示，其芯线数一般适用于几十芯。 (3）骨架式光缆。这种结构是将单根或多根光纤放入骨架的螺旋槽内，骨架中心是强度元件，骨架上的沟槽可以是V型、U型或凹型，如图5. 9(c）所示。由于光纤在骨架沟槽内具有较大空间，因此当光纤受到张力时，可在槽内做一定的位移，从而减少了光纤芯线的应力应变和微变，这种光纤具有耐侧压、抗弯曲、抗拉的特点。 (4）带状式光缆。它是将4～12根光纤芯线排列成行，构成带状光纤单元，再将多个带状单元按一定方式排列成缆，如图5. 9(d）所示。这种光缆的结构紧凑，采用此种结构可做成上千芯的高密度用户光缆。
若使光束从光密媒质射向光疏媒质时，则折射角大于入射角，如图5. 4所示。
图5. 3 光的折射示意图
图5. 4 临界角和光线的全反射
数字光纤通信系统
如果不断增大θ 0可使折射角达到90°，这时的θ 1称为临界角。如果继续增大队，则折射角会大于临界角，使光线全部返回光密媒质中，这种现象称为光的全反射。
因光纤是石英玻璃材料，所以不怕高温，有防火的性能。因而可用于易燃易爆的环境中。 6.光纤通信保密性好
由于光纤在传输光信号时向外世漏小，不会产生串话等干扰，因而光纤通信保密性好。
5. 1.数2字数光纤字通光信系纤统通信系统的组成

光接口类型和参数

光接口类型和参数光接口类型和参数 (1)1 光纤的种类 (1)2 光接口类型 (2)3 光接口参数 (3)1光线路码型 (3)2 S点参数——光发送机参数 (4)3 R点参数——光接收机参数 (5)小结 (5)习题 (6)目标：掌握光接口的类型。

掌握光接口的常用参数的概念及相关规范。

传统的准同步光缆数字系统是一个自封闭系统，光接口是专用的，外界无法接入。

而同步光缆数字线路系统是一个开放式的系统，任何厂家的任何网络单元都能在光路上互通，即具备横向兼容性。

为此，必须实现光接口的标准化。

6.1 光纤的种类SDH光传输网的传输媒质当然是光纤了，由于单模光纤具有带宽大、易于升级扩容和成本低的优点，国际上已一致认为同步光缆数字线路系统只使用单模光纤作为传输媒质。

光纤传输中有3个传输“窗口”——适合用于传输的波长范围；850nm、1310nm、1550nm。

其中850nm窗口只用于多模传输，用于单模传输的窗口只有1310nm和1550nm两个波长窗口。

光信号在光纤中传输的距离要受到色散和损耗的双重影响，色散会使在光纤中传输的数字脉冲展宽，引起码间干扰降低信号质量。

当码间干扰使传输性能劣化到一定程度（例10-3）时，则传输系统就不能工作了，损耗使在光纤中传输的光信号随着传输距离的增加而功率下降，当光功率下降到一定程度时，传输系统就无法工作了。

为了延长系统的传输距离，人们主要在减小色散和损耗方面入手。

1310nm光传输窗口称之为0色散窗口，光信号在此窗口传输色散最小，1550nm窗口称之为最小损耗窗口，光信号在此窗口传输的衰减最小。

ITU-T规范了三种常用光纤：符合G.652规范的光纤、符合G.653规范的光纤、符合规范G.655的光纤。

其中G.652光纤指在1310nm波长窗口色散性能最佳，又称之为色散未移位的光纤（也就是0色散窗口在1310nm波长处），它可应用于1310nm和1550nm两个波长区；G.653光纤指1550nm波长窗口色散性能最佳的单模光纤，又称之为色散移位的单模光纤，它通过改变光纤内部的折射率分布，将零色散点从1310nm迁移到1550nm波长处，使1550nm波长窗口色散和损耗都较低，它主要应用于1550nm工作波长区；G.654光纤称之为1550nm波长窗口损耗最小光纤，它的0色散点仍在1310nm波长处，它主要工作于1550nm窗口，主要应用于需要很长再生段传输距离的海底光纤通信。

光纤通信技术：光端机

光端机15.1 线路编码5.2 光发射机5.3 光接收机5.4 光中继器25.1 线路编码当前，光纤通信系统普遍采用数字编码和强度调制-直接检测（IM-DD）通信系统，其基本结构如下图所示：光纤通信系统基本结构3在数字光纤通信系统中，光端机的接口有电接口和光接口。

电接口与PCM终端机相连，因而其接口码型应选择与PCM终端机的接口码型一致。

ITU-T规定的PCM通信系统中的接口速率和码型如下表所示：HDB3不适合直接在光纤通信系统中传输，因此必须进行码型变换，以适合于数字光纤通信系统传输的要求。

4数字光纤通信系统对线路码型的基本要求是保证传输的透明性，具体要求有：避免信码流中出现长连“0”或长连“1”，以利于收端时钟提取。

能进行不中断业务的误码监测。

尽量减少信码流中直流分量的起伏。

数字光纤通信系统常用的线路码型有：加扰二进码、mBnB码和插入比特码。

55.1.1 加扰二进码为了保证传输的透明性，在系统光发射机的调制器前，需要附加一个扰码器，将原始的二进制码序列加以变换，使其接近于随机序列。

常用的为D触发器和异或门组成的七级扰码器。

相应地，在光接收机的判决器之后，附加一个解扰器，以恢复原始序列。

加扰二进码是把信息序列按一定规则进行扰码，使线路码流中“0”码和“1”码出现的概率大致相等，因此码流中不会出现长连“0”和长连“1”的情况，从而有利于接收端提取时钟信号。

但是这种码型中没有引入冗余码，因此不能进行在线误码监测。

65.1.2 mBnB码将码流中m个码元分为一组，用与之对应的n个码元代替，这种码型称为mBnB码。

此处n＞m，n与m皆为整数，如1B2B码、3B4B码、5B6B码、6B8B码、5B7B码等。

5.1.3 插入比特码插入比特码是在mB的基础上加上一个插入码，即“mB”+“插入码”。

根据插入码的用途不同，可以分为mB1P码、mB1C码和mB1H码等。

1.mB1P码（奇偶校验码）在mB1P码中，P码称为奇偶校验码，它可以把m位原码通过末位插入P码，校正为偶数码或奇数码。

光纤通信系统线路码型CMI编译码实验

一、实验目的1、了解线路码型在光纤传输系统中的作用；2、掌握线路码型CMI码的编译码过程；3、了解光纤传输线路码型的选择主要考虑的因素。

二、实验内容1、验证符合光纤传输系统的线路码型；2、观察线路码型的编译码过程。

三、实验仪器1、ZY120FCom23BH1型光纤通信原理实验箱1台2、20MHz双踪模拟示波器1台3、FC-FC单模光跳线1根4、连接导线20根四、实验原理线路码型变换电路主要是适应数字光纤通信传输的需要而设置的，因此，数字光纤通信传输过程的前后必须有线路码型变换与反变换电路。

线路码型是指信道码型，它是将二进制的数字串变换为适合于特定传输媒介的形式。

因此，对于不同的媒介，有不同类型的线路码型。

对于光纤数字传输系统，不仅要考虑其传输媒介光纤的特性，还要考虑光电转换器件即光源器件和光检测器件的特性，例如光纤线路的带宽（色散）特性影响着对线路码型速率变化的选择，光源器件的非线性影响着对线路码型是单极性还是多极性的选择，一般说来，对光纤传输线路码型的选择主要考虑如下要求：（1）比特序列独立性（2）能提供足够的定时信息（3）减小功率谱密度中的高低频分量（4）误码倍增小（5）便于实现不中断业务的误码监测（6）易于在传送主信息（业务信息）的同时，传送监控、公务、数据等维护管理信息，以及区间通信等辅助信号（7）易于实现线路码型的分类以应用场合来分，有用于金属缆线的线路码型（又可细分为同轴电缆用的、对称电缆用的码型等等），无线系统用的线路码型，用于光缆传输系统的码型等。

本实验介绍的CMI线路码型是光线路码型。

以传输信道（或者说调制方式）来分，有基带信道的线路码型和承载（载波）信道的线路码型。

目前光纤传输系统大多采用基带直接调制光信号，对线路码型而言，仍输入基带码型。

以线路码型的电平数来分，有两电平码、三电平码、四电平码以及多电平码。

在光纤传输系统的线路码型一般选用两电平码。

光线路码型应该是两电平、基带、连续运行、固定长度组码。

光纤通信工程中线路码型的选择

光纤通信工程中线路码型的选择张碧兰(西安邮电学院电信系 ,西安 710061)摘要着重介绍了光纤通信工程中线路码型的选择原则与常用线路码型的特点以及如何应用 ,供工程设计时参考使用。

关键词光纤通信线路码型辅助信息中图分类号 TN929 . 11一个实用化的光纤通信系统是由数字复用设备和光纤传输系统两大部分组成。

数字复用设备送出符合接口要求的数字码流至光纤传输系统中的光端机后 ,光端机要进行线路编码转换成适合于光纤传输的码型、送入光纤线路 ,这种码型就称为线路码型 ( 或传输码型) 。

那么 ,光纤为什么不能直接传送数字复用设备送出的码型呢 ? 这主要是由于光源不可能发送负的光脉冲 ,因而线路码型只能采用“0”、“1”二电平码 ,但简单的二电平码会随信息流中“0”“、1”的不同组合产生直流基线起伏 ,对接收端的判决不利 ,所以需要进行线路编码以适应光纤线路传输的要求。

本文主要介绍选择线路码型的原则和常用线路码型的特点以及帧结 ,供工程设计中参考使用。

选择线路码型的原则一般来讲 ,线路码型的选择应满足下列要求 :(1) 便于在中继器和光端机上实现运行误码监测。

(2) 尽量减少连“0”和连“1”数 ,便于接收端的时钟提取。

(3) 尽量使“0”“、1”分布均匀 ,使直流基线起伏小 ,便于接收端判决。

(4) 比特序列独立 ,以适应各种业务的传输要求。

(5) 便于插入监控、公务、数据通信以及区间通信等辅助比特 ,且总码速率增加不多。

(6) 码型变换电路简单、功耗低、成本低。

1 常用线路码型目前 ,我国光纤通信工程中常用的线路码型有 mB n B 码和 mB1 H/ 1C 码。

mB n B 码mB n B 码是把原始码流每 m 比特分为一组 ,再把分组码按一定的规则变换成新的 n 2 211 比特码组 ,m 与 n 均为正整数 ,且 n > m ,一般常用 n = m + 1 ,因此 mB n B 码的种类有 1B2B 码、2B3B 码、3B4B 码、5B6B 码、7B8B 码等等。

光纤通信实验实验一码形变换(CMI) 实验

光纤通信实验实验一码形变换(CMI)实验选题意义：在数字通信中，为了某种目的需要，对数字信号进行相应变换，目的是提高传输的有效性。

通过实验，掌握光纤通信中基本码形变换方法。

要求：结合相关光纤通信课程，完成实验内容所列条款，写出实验报告。

实验目的：了解光纤通信采用的码型，掌握CMI 码的特点，了解 CMI 的编解码实现方法。

实验原理： CMI 编码是将“1”交替地用“00”和“11”表示，而“0”则固定用“01”表示。

解码的过程是：当时钟和信码对齐时，如果输入的是“11”或“00”则输。

，如果输入的是“01”则输出为“0”出为“1”实验仪器及设备：(1) 光纤通信实验台(南京通信工程学院生产)。

(2) 示波器。

实验内容及步骤：(1) 打开交流电源，按下电源输入的 K1，K2 开关，用短接片连接 CMI 跳线（K702）。

(2) 从实验台上键盘按复位键、CMI 编码键，并按确认键；(3) CMI 编码：用示波器观察实验台上的测点 TP109（时钟脉冲），TP111（编码前波形-NRZ 码），TP115（编码后波形-CMI 码）并记录。

(4) CMI解码：用示波器观察 TP504（解码前波形-光纤传送过来的波形），TP507（解码后波形）并记录。

预习要求：预习光纤通信教材，了解编码电路。

实验报告：整理各点波形并画出、总结编码方案。

思考题：重新设计一种 CMI编/解码方案。

实验 2 光发送及接收系统实验选题意义：半导体光源体积小、寿命长、工作可靠被广泛用于光纤通信，其工作原理属于注入电流发光，所以光发送电路是提供适当的电流给半导体光源。

实际应用中，应尽量提高转换效率及接收放大等。

了解模拟信号和数字信号两种信号的传送。

要求：结合相关光纤通信课程，完成实验内容所列条款，写出实验报告。

实验目的：了解光纤通信中光源的发光特性及使用方法，了解光电转换电路。

掌握光发送所完成的电光变换过程。

误码仪码型发生器误码检测光端机发送接收光纤测试线光功率计

抖动产生的原因
数字再生中继器引起的抖动：由于再生中继器中的定时恢复电路的不完善及再生中继器的累积导致了抖动的产生和累加。数字复接及分接器引起的抖动：在复接器的支路输入口，各支路数字信号附加上码速调整控制比特和祯定位信号形成群输出信号。而在分接器的输入口，要将附加比特扣除，恢复原分支数字信号。这些将不可避免地引起抖动。噪声引起的抖动：由于数字信号处理电路引起的各种噪声。其它原因：由于环境温度的变化、传输线路的长短及环境条件等也会引起抖动。
L为中继段长度km，PT为入纤光功率dBm， Pmin为接收机灵敏度dBm，c为一个光纤接头的损耗dB，n为光纤系统中的接头数，为光纤每公里衰减系数dB/km。 M系统富余度6~8dB
色散限制下的中继距离的确定
10 LD B D
6
LD为传输距离km，B为线路码速率Mb/s， D为色散系数ps/kmnm 由光源类型来决定，多纵模激光器取为0.115；单纵模激光器和半导体发光二极管为0.306
误码性能
光纤数字传输系统的误码性能用误码率来衡量。即在特定的一段时间内所接收的错误码元与同一时间内所接收的总码元数之比。
错误接收的码元数 BER 传输的总码元数
误码发生的形态主要有两类，一类是随机形态的误码，即误码主要是单个随机发生的，具有偶然性。另一类是突发的、成群发生的误码，这种误码可能在某个瞬间集中发生，而其它大部分时间无误码发生。
平均发送光功率
指光端机正常工作的情况下，由电端机输出223-1或215-1的伪随机码时，光发射机输出端测量到的平均光功率。用W或dBm表示对于一个实际的光纤通信系统，平均发送光功率并不是越大越好，虽然从理论上讲，发送光功率越大，通信距离越长，但光功率越大会使光纤工作在非线性状态，这种非线性状态会对光纤产生不良影响。

光纤通信简明教程参考答案

光纤通信简明教程参考答案第一章习题1-1 什么是光纤通信?目前使用的通信光纤大多数采用基础材料为SiO2的光纤,它是工作在电磁波的哪个区?波长范围是多少?对应的频率范围是多少?光纤通信是利用光导纤维传输光波信号的通信方式。

目前使用的通信光纤大多数采用基础材料为SiO2的光纤。

它是工作在近红外区，波长为0.8～1.8μm，对应的频率为167～375THz。

1-2 试画出光纤通信系统组成的方框图。

一个光纤通信系统通常由电发射机、光发射机、光接收机、电接收机和由光纤构成的光缆等组成。

1-3 通信系统的容量用BL积表示，B和L分别是什么含义?系统的通信容量用比特率—距离积表示，B为比特率，L为中继间距。

1-4 光纤通信的主要优点是什么?光纤通信之所以受到人们的极大重视，是因为和其他通信手段相比，具有无以伦比的优越性。

(1) 通信容量大(2) 中继距离远(3) 抗电磁干扰能力强，无串话(4) 光纤细，光缆轻(5) 资源丰富，节约有色金属和能源。

光纤还具有均衡容易、抗腐蚀、不怕潮湿的优点。

因而经济效益非常显著。

1-5 请查阅最新资料论述光纤通信的发展趋势。

略第二章习题2-1 一个频率为14106⨯Hz 的光源，其发射功率为10W ，它一秒内发射多少个光子?解： 191434141052.210610626.610106,10⨯=⨯⨯⨯==⨯==-ννh P N HzW P2-2 如下两种光纤，临界角满足什么条件可以保持光在纤芯中传播?（1）对于石英光纤，纤芯的折射率48.11=n ，包层的折射率46.12=n 。

（2）对于塑料光纤，纤芯的折射率495.11=n ，包层的折射率402.12=n 。

解：由 12sin n n c =ϑ 得 121sin n n c -=ϑ （1）︒==-57.8048.146.1sin 1c ϑ （2）︒==-94.73495.1402.1sin 1c ϑ2-3 一单色光垂直照在厚度均匀的薄油膜上。

光纤通信介绍

色散平坦光纤
制作难度大，且光纤衰减大，所以不实用。
色散补偿光纤
色散问题严重阻碍1310nm单模光纤到1550nm 得升级扩容，所以研制了这种光纤。
在升级系统中加入很短得一段负色散光纤，即可抵消几十公里常规光纤在1550nm处得正色散。
光缆结构图
光路无源器件
光纤连接器
又称光纤活动连接器（活动接头），用于设备与光纤、光纤与光纤、光纤与其他无源器件的连接。
光纤的类型（一）
按照折射率分布不同来分：
均匀光纤： n1及n2都为常数，且n1>n2
非均匀光纤： n1随半径增加而减小。
n
n1
n2
0
r
n
n1
n2
0
r
光纤的类型（二）
按照传输的总模数来分：
单模光纤 (SM Single mode fiber) 纤芯直径很小，约4-10微米理论上只传输一种模式,避免了模式色散，传输频带宽，
光纤类型和损耗谱
1.0 0.8
损耗 (各ห้องสมุดไป่ตู้光纤)
G.652 SMF
EDFA 带宽
20
G.653
DSF
10
0.4
0
NZDF+
0.2
G.655+ NZDF-
-10
G.655-
0.1
-20
1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 波长 (mm)
标准单模光纤（G.652光纤）
SiO2+GeO2
SiO2+GeO2
反射定律：
1=1`
n2
折射定律：
n 1 sin 1 =n 2 sin 2
(折射率 n= c/V )

数字光纤通信系统基本组成

数字光纤通讯系统基本构成20 世纪 70 年月末，光纤通讯开始进入适用阶段，各样光纤通讯系统先后成立起来，但当前强度调制－直接检测 (IM-DD) 系统是最常用、最主要的方式，下边就我所理解的光纤系统做一下简要介绍。

数字光纤通讯系统的基本框图以下列图所示。

光发射端机光接收端机光缆光中继器光缆输入接口输出接口备用系统电发射机电接收机协助系统用户用户一、电发射机通讯中传输的很多信号都是模拟信号，如语音信号、图像信号等，电发射机的任务就是把模拟信号变换为数字信号（ A/D 变换），并用时分复用的方式把多路信号复接、合群，进而输出高比特率的数字信号。

PCM 包含抽样、量化、编码、传输、解码、低通等过程。

二、光发射机电发射机的输出电信号经输入接口进入光发射机。

输入接口的作用是保证电、光端机间信号的幅度、阻抗般配，还要进行合适的码型变换，以合适光发射机的要求。

如 PDH 的一、二、三次群 PCM 复接设施的输出码型是 HDB3 码，四次群是 CMI 码，在光发射机中，需要先变换成 NRZ 码。

光发射端机的构成以下列图所示。

数字信号线路编码调制电路光源光信号控制电路1、线路编码线路编码的作用是将传递码流变换成便于在光纤中传输接收及监测的线路码型。

线路编码的种类有：①扰码；②mBnB 码；③插入码。

我国 3 次群和 4 次群光纤通讯系统最常用的线路编码是5B6B 码。

2、调制电路光源的调制方式分直接调制和间接调制。

直接调制仅合用于半导体光源（ LD 和 LED ），它是把要传递的信息转变成电流信号注入 LD 和 LED ，进而获取相应的光信号，是一种电源调制方式。

直接调制分模拟调制和数字调制，模拟调制一般只好使用 LED ，数字调制可使用 LED 也可使用 LD 。

间接调制是利用晶体的电光效应、磁光效应、声光效应等性质来实现对激光辐射的调制，它既合用于半导体激光器，也适于其余种类激光器。

间接调制最常用的是外调制，即在激光形成此后加载调制信号，详细方法是在激光器谐振腔外的光路上搁置调制器。

光纤通信系统设备

光纤通信系统设备1.光端机光发送机与光接收机统称光端机。

光端机位于电端机和光纤传输线路之间。

光端机各部分的作用如下：输入、输出接口：输入、输出接口可以实现PCM数字复用设备的数字信号（一、二、三次群为HDB3码，四次群为CMI码）与不归零单极性码之间的转换。

码型变换与反变换：码型变换与反变换可以实现不归零单极性的普通二进制信号和适合于光缆线路传输的线路码型之间的转换。

光发送部分：光发送部分包括驱动电路和光源，还有自动光功率控制电路和自动温度控制电路。

光接收部分：光接收部分由光检测器和低噪声的电子放大器组成，它将来自光纤线路的光信号变换成电信号。

2. 光源光发送电路所用的光源是半导体发光器件。

根据半导体理论，在构成半导体晶体的原子内部，各个电子都占有一定的能级。

从能级分布来看，高能级组成的能带为导带，低能级组成的能带为价带。

如果让占据高能级的电子跃迁到较低的能级上与空穴复合，则电子就会以光子的形式释放出等于能级差的能量。

这就是半导体发光器件的基本工作原理。

目前使用的半导体发光器件有2种：一种称为发光二极管（light emitting diode，LED），另一种称为激光器（laser diode，LD）。

发光二极管由P型材料和N型材料构成，两种材料的交界区形成PN结，如果在PN结上加上正向电压，则N型区的电子和P型区的空穴将源源不断地流向PN结区，在那里空穴与电子复合，复合时电子从高能级的导带跃迁至低能级的价带而释放出与能级差等能量的光子。

激光器也由P型材料和N型材料构成，但利用另外一种方式发光（受激辐射），即导带内的电子受能量等于能级差的光的激发，发出与之同频率、同相位的光。

这种半导体器件在PN结的两端加工形成两个平行而光洁的反射镜面，形成一个谐振腔。

当在PN结上加上正向电压时，PN结内首先发出自发光，同时反射镜面将一部分反射光反馈到结上，激发电子从导带跃迁到价带而产生新的光子，部分新产生的光子也同样在谐振腔内来回反射，如此这样不断重复受激辐射过程。

xc-upc接口标准

xc-upc接口标准
XC-UPC接口标准是一种用于光纤通信系统的接口规范。

XC （Transmission System Conformance Test）代表传输系统符合性测试，UPC（Upstream Port Controller）则表示上游端口控制器。

这个接口标准主要应用于光纤网络中的光网络单元（ONU）和光线路终端（OLT）之间，负责实现数据传输和控制信号的交互。

XC-UPC接口标准主要包括以下几个方面：
1. 物理接口：定义了光纤连接器的类型、光纤的规格、传输距离等。

2. 数据传输速率：规定了信号的传输速率，如1.25Gbps、2.5Gbps等。

3. 信号编码格式：确定了信号的编码方式，如NRZ（非归零编码）、RZ（归零编码）等。

4. 帧格式：定义了传输数据的帧结构，包括帧同步、地址、数据、校验等字段。

5. 传输协议：确定了上下游设备之间通信的协议，如IEEE 802.3、GPON 等。

6. 控制信号：描述了用于实现和管理光纤通信系统的控制信号的格式和传输方式。

7. 电源和功耗：规定了设备的供电方式、功耗要求等。

8. 环境条件：明确了设备的工作温度、湿度等环境要求。

9. 可靠性：确定了设备的可靠性和故障处理机制。

遵循XC-UPC接口标准的设备可以实现高效、稳定的数据传输和控制信号交互，为光纤通信系统提供良好的基础。

在我国，这个接口标准在光纤接入网（FTTH/FTTB）等领域得到了广泛应用。