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
第4章数字光纤通信系统(1)
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3、光纤通信的发展可以粗略地分为三个阶段：
第一阶段(1966-1976年)，这是从基础研究到商
业应用的开发时期。实现了短波长(0.85μm)低速率
(45或34Mb/s)多模光纤通信系统。
所以灵敏度也是反映光纤通信系统质量的 重要指标。
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4.2 光纤和光器件
一、光纤
1、光纤 光纤就是导光的玻璃纤维的简称, 是石英玻璃丝,
它的直径只有0.1 mm，它和原来传送电话的明线、 电缆一样，是一种新型的信息传输介质，但它比以 上两种方式传送的信息量要高出成千上万倍， 可达 到上百千兆比特/秒,而且衰耗极低。
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3. 重量轻、 光纤重量很轻，直径很小。即使做成光缆，在
芯数相同的条件下，其重量还是比电缆轻得多，体
积也小得多。表给光缆和标准同轴电缆的重量和截
面积的比较。
表 光缆和电缆的重量和截面积比较
项目
8芯
18 芯
光缆
电缆
光缆
电缆
重量/(kg·m-1) 0.42
6.3
0.42
重量比
1
15
1
4.1 数字光纤通信系统概述
一、光纤通信发展史和现状
1、探索时期的光通信: 中国古代用“烽火台”报警，欧洲人用旗语传
送信息， 这些都可以看作是原始形式的光通信。
1880年，美国人贝尔(Bell)发明了用光波作载 波传送话音的“光电话”。光电话证明了用光波作
为载波传送信息的可行性。贝尔光电话是现代光通
发射
现代通信系统课件：数字光纤通信系统
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
数字光纤通信系统的工作原理
数字光纤通信系统的工作原理数字光纤通信系统是一种高速、高带宽的数据传输技术，其工作原理基于光学和电学的相互作用。
数字光纤通信系统主要由三部分组成：发射机、光纤传输线路和接收机。
发射机是数字光纤通信系统中的第一部分，它将电信号转换为光信号并将其发送到光纤传输线路上。
发射机主要由三个部分组成：激光器、调制器和驱动电路。
激光器是发射机的核心部件，它能够产生高强度、单色、相干的激光束。
调制器则是将电信号转换为激光脉冲的设备，它能够对激光束进行调制以便在传输过程中能够正确地识别出每一个二进制位。
驱动电路则是用来控制调制器的工作状态，以便让其按照正确的时间序列进行工作。
光纤传输线路是数字光纤通信系统中的第二部分，它是负责将激光脉冲从发射机传输到接收机的媒介。
在传输过程中，激光脉冲会在光纤中不断地反射和折射，以保证光信号能够稳定地传输到目的地。
光纤传输线路主要由两个部分组成：光纤和连接器。
光纤是数字光纤通信系统中最重要的部件之一，它具有非常高的抗干扰性和传输带宽。
在数字光纤通信系统中，常用的是单模光纤，它能够将激光脉冲通过一个非常小的核心直接传送到接收机中。
连接器则是用来连接不同段光纤的设备，它能够确保激光脉冲在传输过程中不会受到损失或干扰。
接收机是数字光纤通信系统中的第三部分，它负责将从传输线路上接收到的激光脉冲转换为电信号并将其输出。
接收机主要由两个部分组成：探测器和前置放大器。
探测器是接收机中最重要的部件之一，它能够将从传输线路上接收到的激光脉冲转换为电信号。
前置放大器则是用来增强探测器输出信号强度，并将其输出到后续的数字处理器中进行解码和处理。
总之，数字光纤通信系统是一种高速、高带宽的数据传输技术，其工作原理基于光学和电学的相互作用。
通过发射机将电信号转换为光信号并将其发送到光纤传输线路上，再通过接收机将从传输线路上接收到的激光脉冲转换为电信号并将其输出，从而实现了数字信息在长距离范围内的高速、稳定地传输。
单通道数字光纤通信系统结构与设计
G.652光纤、G.653光纤、G.654光纤
光源的选择
主要考虑信号的色散、码速、传输距离和成本等参数 LD、LED
光检测器的选择
根据系统的码速及传输距离 PIN、APD
工作波长的选择
根据通信距离和容量 850nm、1300nm、1550nm
中继段距离确定
损耗受限；色散受限
模拟信号
6
抽样 4
2 0
量化
T 7
6 5
3
1
2
编码
011 110 111 101 001 010 （3） （6） （7） （5） （1） （2）
例如，电话、语音信号的最高 速率为4 kHz，取抽样频率为 f=8 kHz，抽样周期T=125μs
每个量化信号用8个比特二进 制代码替代。(一个PCM语音信 号的速率为8×8=64kbit/s)
线路确定后就要通过编译码电路来加以实现，即在发送端要把机器内 部码型变换为光纤线路码型，此过程由光端机中的输入接口电路完成， 接收端把收到的光纤线路码型反变换为机器内部码型，此过程由光端机 中的输出接口电路来完成。
线路码型
在PDH通信时代，线路码型可以说是种类繁多、 五花八门，但归根结底可以分为三大类，当然每一类 码型中又可分为许多种。这三大类就是：扰码二进制、 分组码和插入毕特码。 在SDH通信中，由于具有丰富的开销字节使一些 实用化问题得到解决，一般都采用扰码二进制来作为 光线路码，例如STM-4和STM-16 中，都采用七级 扰码将输入的二进制NRZ码进行扰码后作为光线路 码输出。
线路码型
SDH(STM-4)光同步传输设备技术指标
1、STM-4光接口 •比特率 622.080Mbit/s •码型 NRZ(+扰码) •工作波长 1310nm/1550nm 2、STM-1光接口 •比特率 155.520Mbit/s •码型 NRZ(+扰码) •工作波长 1310nm/1550nm
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。
光纤通信原理5 系统性能指标
误码参数的定义以块为基础，这有利于 进行在线的误码检测。
块是通道上连续比特的集合。每一比特 属于、且仅属于唯一的一块。
名词解释：
■块Block：由一串连续的比特组成，是 一组与通道有关的连续比特的集合。
■块差错：当与块有关的任意比特发生错 误时，称为块差错。 ■误块：在1块中有一个或多个比特差错， 称为误块。 ■误块秒（ES）：在1秒时间周期内有一 个或多个误块，称为误块秒。
10Hz以下的长期相位变化称 为漂动
产生抖动的原因：
1. 随机噪声 2. 时钟提取电路的性能 3. 多中继器产生的抖动积累 4. 码间干扰等 5. 指针调整
抖动对网络的性能损伤 ：
对数字编码的模拟信号，在解码后数字流的随机 相位抖动使恢复后的样值具有不规则的相位，从 而造成输出模拟信号的失真，形成所谓抖动噪声。
■严重误块秒比（SESR）：在一个确定的测试期 间内，在可用时间内的SES与总秒数之比。
■背景误块比（BBER）：在一个确定的测试期间 内，在可用时间内的BBE与总块数扣除SES中的 所有块后剩余块数之比。
■严重误块周期强度（SEPI）：在一个确定的测 试期间内，在可用时间内，SEP事件数与总秒数 之比。
2.抖动性能
■定义：数字脉冲信号的特定时刻(如最佳判 决时刻)相对于其理想时间位置的短时间偏 离。
■抖动包括两个方面：
a.输入信号脉冲在某一平均位置上左右 变化
b.提取的时钟信号在中心位置上的左右 变化
抖动示意图
理想信号
实际信号
A1
A2
抖动函数
A(t)
A3
A4
抖动 峰－峰值
t
变化频率10Hz以上的相位变 化则称为抖动
在信号再生时，定时的不规则性使有效判决点偏 离接收眼图的中心，从而降低了信噪比裕度，直 至发生误码。
数字光纤通信与模拟光纤通信的区别
数字光纤通信与模拟光纤通信的区别光纤通信是利用光波作载波，以光纤作为传输媒质将信息从一处传至另一处的通信方式。
１９６６年英籍华人高锟博士发表了一篇划时代性的论文，他提出利用带有包层材料的石英玻璃光学纤维，能作为通信媒质。
从此，开创了光纤通信领域的研究工作。
光纤通信分为“数字光纤通信”和“模拟光纤通信”两大类（1）数字光纤通信系统这是目前光纤通信主要的通信方式。
输入采用脉冲编码（PCM）信号。
数字光纤通信采用二进制信号，信息由脉冲的“有”和“无”表示，所以噪声不影响传输的质量。
而且，数字光纤通信系统采用数字电路，易于集成以减少设备的体积和功耗，转接交换方便，便于与计算机结合等，有利于降低成本。
数字通信的优点是，抗干扰性强，传输质量好。
中继器采用判决再生技术，消除传输过程中的噪声积累，延长传输距离。
数字通信的缺点是所占的频带宽，语音电话占用4kHz的带宽，而数字电话占用20kHz～64kHz的带宽。
而光纤的带宽比金属传输线要宽许多，弥补了数字通信所占频带宽的缺点。
（2）模拟光纤通信系统若输入电信号不采用脉冲编码信号的通信系统即为模拟光纤通信系统。
模拟光纤通信最主要的优点是占用带宽较窄，电路简单，不需要数字系统中的模-数和数-模转换，所以价格便宜。
目前电视传输，广泛采用模拟通信系统采用调频（FM）或调幅（AM）技术，传输几十至上百路电视。
避免了电视数字传输中复杂的编码和解码技术，设备价格昂贵等问题。
这种系统的缺点是光电变换时噪声较大。
在长距离传输时，采用中继站将使噪声积累，故只能应用在短距离传输线路上。
如果希望在较长距离上传输，则要先采取脉冲频率调制，然后再送到光发送机进行光强调制。
由于采用FPM调制后，改善了传输信噪比，故中继距离可达20km以上，而且可以加装中间再生中继器。
其传输总长度可达50km～100km。
数字光纤通信系统是一种通过光纤信道传输数字信号的通信系统。
由于数字信号只取有限个离散值，可以通过取样、判决而再生，所以这种通信系统对信道的非线性失真不敏感，再通信全程中，及时由多次中继、失真（包括线性失真和非线性失真）和噪声也并不会积累。
PDH和SDH
C-3
34368kbit/s
C-2
6312kbit/s
C-12
2048kbit/s
C-11
1544kbit/s
SDH的一般复用映射结构
C－容器、VC－虚容器、TU－支路单元、TUG－支路单元组、AU－管理单元、AUG－管理单元组 14
SDH的复用结构和步骤
映射
在SDH网络边界处，使支路信号适配进虚容器(VC) 的过程。
运行维护方面
安排了丰富的用于运行、管理和维护（OAM）功能的开销比特，使
网络的监控功能大大加强
7
PDH和SDH分插信号流程的比较
光信号
140/34 Mb/s
34/140 Mb/s
光 /
分接 34/8 Mb/s
PDH
8/34 Mb/s 复接
电 /
电
8/2 Mb/s 分接
2/8 Mb/s 复接
光
分接
传输媒质层网络分为段层网络和 物理媒质层网络，段层网络包括 复用段层网络和再生段层网络， 传输媒质层网络是指光缆或无线 传输媒质
电路层网络
电路层
VC－12
VC－4
VC－3
低阶通道层 通道层 SDH传送层
高阶通道层
复用段层网络 再生段层网络
段层 传输媒质层
物理层网络
SDH传输网的分层模型 23
SDH的传输网结构和自愈能力
STM-1 155.520
63
1890
STM-4 622.080
252
7560
STM-16 2448.320
1008
30240
STM-64 9953.280
4032
120960
数字光纤通信系统的组成
数字光纤通信系统的组成数字光纤通信系统是一种高速数字数据传输系统，使用光纤传输数据，具有高速传输、信噪比高、阻抗稳定、抗干扰等优点，已经广泛应用于网络通信、数据中心、智能家居、医疗等领域。
数字光纤通信系统主要由三部分组成：传输设备、光纤线路和接收设备。
传输设备是数字光纤通信系统的核心部分，通常包括发射器和接收器两个组成部分。
发射器主要是将电信号转换成光信号，通过光纤线路传输；接收器则是将接收到的光信号转换成电信号，从而实现数字数据的传输。
发射器中的激光器是数字光纤通信系统中最重要的组件之一，它的性能直接影响到系统的传输速度和传输距离。
光纤线路是数字光纤通信系统的传输介质，它主要是由纤芯、包层、护套等组成。
纤芯是光纤线路中最关键的组件之一，它是光信号的传输通道，通常由高纯度玻璃、石英等材料制成。
包层则是包裹在纤芯外的一层材料，主要作用是保护纤芯，减少信号传输中的损耗。
护套则是包裹在包层外的一层材料，主要是为了保护线路，防止外界物理损伤。
接收设备是数字光纤通信系统中数据接收的最后一环，主要是将接收到的光信号转换成数字电信号，从而实现数据的解析和传输。
接收器通常包括光电探测器、放大器、解码器等组成部分，其中光电探测器是数字光纤通信系统中另一个重要的组件，它主要是将接收到的光信号转换成电信号，为后续的数据处理提供信号源。
综上所述，数字光纤通信系统的组成主要包括传输设备、光纤线路和接收设备三部分。
传输设备中的发射器和接收器是系统中最关键的组件之一，光纤线路是系统传输介质，而接收设备则是数据接收的最后一个环节，对于数据的完整性和准确性具有重要作用。
随着数字通信技术的不断更新和发展，数字光纤通信系统在未来的应用中将会发挥越来越重要的作用。
数字光纤通信系统(PDH)
四 接口标准
• 2048kbit/s电接口
一般特性 • 比特率：2048kbit/s • 比特率容差：±50ppm，即±50×10-6 • 代码：HDB3码 • 过压保护要求：
在10个具有最大幅度为U（5个负脉冲和5个正
• 常用传输码型：
• 单极性码 • 传号交替反转码（AMI码） • 三阶高密度双极性码（HDB3码）
• 传输码型变换的误码增值
• 误码增殖可用误码增数
六 网络性能标准——误码性能
• 对于二元数字传输系统，收端将0误判为1，或
0误判为1的概率，称为比特错误率，也称误码率 。
1.2准同步数字系列PDH
准同步数字系列有两种基础速率：一种是以 1.544 Mb/s为第一级(一次群，或称基群)基础速 率，采用的国家有北美各国和日本；另一种是以 2.048 Mb/s为第一级(一次群)基础速率， 采用的 国家有西欧各国和中国。表5.1是世界各国商用数 字光纤通信系统的PDH传输体制，表中示出两种基 础速率各次群的速率、话路数及其关系。对于以 2.048 Mb/s为基础速率的制式，各次群的话路数 按4倍递增，速率的关系略大于4倍，这是因为复 接时插入了一些相关的比特。 对于以1.544 Mb/s 为基础速率的制式，在3次群以上，日本和北美各 国又不相同， 看起来很杂乱
PDH系统构成
数字复接 将几个低次群在时间的空隙上迭加 合成高次群是扩大数字通信容量的 方法之一
彩色电视
彩色电视 编码器
0MHz~6MHz
1
载波300路
主群编码器
812kHz～2044kHz
数字光纤通信系统的组成
数字光纤通信系统的组成数字光纤通信系统是一种高速、高效、可靠的通信系统，它由多个组成部分构成。
本文将从数字光纤通信系统的组成方面进行介绍。
数字光纤通信系统的组成主要包括光源、光纤、光探测器、光电转换器、调制器、解调器、放大器、滤波器、复用器和解复用器等。
光源是数字光纤通信系统的重要组成部分，它产生光信号并将其发送到光纤中。
光源通常采用激光器或发光二极管，它们能够产生高强度、高速度、高稳定性的光信号。
光纤是数字光纤通信系统的传输介质，它能够将光信号传输到目标地点。
光纤通常由玻璃或塑料制成，具有高强度、低损耗、高带宽等优点。
第三，光探测器是数字光纤通信系统的接收器，它能够将光信号转换为电信号。
光探测器通常采用光电二极管或光电倍增管，它们能够将光信号转换为电信号，并将其传输到后续的处理器中。
第四，光电转换器是数字光纤通信系统的重要组成部分，它能够将电信号转换为光信号。
光电转换器通常采用半导体材料制成，具有高速度、高效率、高稳定性等优点。
第五，调制器是数字光纤通信系统的信号处理器，它能够将数字信号转换为模拟信号，并将其发送到光源中。
调制器通常采用电光调制器或直接调制器，它们能够将数字信号转换为模拟信号，并将其发送到光源中。
第六，解调器是数字光纤通信系统的信号处理器，它能够将光信号转换为数字信号，并将其传输到后续的处理器中。
解调器通常采用光电调制器或直接解调器，它们能够将光信号转换为数字信号，并将其传输到后续的处理器中。
第七，放大器是数字光纤通信系统的信号增强器，它能够增强光信号的强度和稳定性。
放大器通常采用光纤放大器或半导体放大器，它们能够增强光信号的强度和稳定性，并将其传输到目标地点。
第八，滤波器是数字光纤通信系统的信号过滤器，它能够过滤掉无用的信号，并提高信号的质量。
滤波器通常采用光纤滤波器或半导体滤波器，它们能够过滤掉无用的信号，并提高信号的质量。
第九，复用器是数字光纤通信系统的信号复用器，它能够将多个信号合并为一个信号，并将其传输到目标地点。
数字光纤通信系统的基本组成
数字光纤通信系统的基本组成随着科技的不断发展，数字通信已经成为现代社会中不可或缺的一部分。
数字光纤通信系统是一种高速、稳定、可靠的通信方式，被广泛应用于电信、互联网、家庭网络等领域。
本文将从基本组成的角度，对数字光纤通信系统进行详细介绍。
数字光纤通信系统的基本组成主要包括：光源、光纤、光纤连接器、光接收器、光衰减器、光网络设备等。
光源是数字光纤通信系统中最基本的组件之一，它能够产生稳定的光信号，为光纤传输提供光源。
光源主要包括激光器和发光二极管两种。
其中，激光器是最常用的光源之一，因为它能够产生高强度、高稳定性的光信号，保证了数字通信的高速和稳定性。
光纤是数字光纤通信系统中的核心组成部分，它是光信号在光通信中传输的载体。
光纤的主要材料是硅氧纤维，它的直径非常细微，只有几根人的头发那么细。
通过特殊的制造工艺，光纤可以承受高速、高稳定性的光信号传输，保证光信号的准确到达目的地。
光纤连接器是数字光纤通信系统中负责将两根光纤连接起来的工具。
光纤连接器的种类繁多，其中最常见的是FC、SC、ST等类型。
光纤连接器的质量直接影响光信号的传输质量，因此正确选择和安装光纤连接器至关重要。
光接收器是数字光纤通信系统中的重要组成部分，它的作用是将光信号转化为电信号。
光接收器一般由光电探测器、放大器和解调器等组成。
光电探测器能够将光信号转化为电信号，放大器则能够放大电信号，解调器则负责将电信号转化为数字信号。
光衰减器是数字光纤通信系统中用来控制光信号强度的设备之一。
由于光信号的强度过强会导致光电探测器失效，因此在传输光信号时需要通过设置光衰减器来控制光信号的强度，并保证光纤传输的稳定性。
光网络设备是数字光纤通信系统中的高层次组成部分，它主要包括光交换机、光路由器、光端口等。
这些设备可以实现对数字光纤通信系统的控制、管理和监测，保证数字光纤通信系统稳定、高效地工作。
在数字光纤通信系统中，每一个组成部分都起着至关重要的作用，它们相互配合、共同作用，才能组成一个完整、高效、稳定的数字光纤通信系统。
数字光纤通信系统综合实验
通信系统实验——数字光纤通信系统综合实验班级：学号：姓名：一、实验目的1）通过光纤通信系统的实验，加深理解光纤通信系统的基本工作原理。
2）熟悉光纤通信设备常用业务2Mbps通道的误码特性要求以及测试方法。
3）了解电话通话质量的高低与光信通信业务误码率之间的关系。
4）掌握数字光纤系统中继距离受损耗限制时的中继距离测算。
二、实验内容1）学习光纤实验系统基本原理，熟悉该系统光、电接口的连接方法及注意事项。
2）理解误码测试指标要求，完成2Mbps误码测试。
3）通过正确连接光纤实验系统，完成通话实验。
4）测试误码率变化时的通话效果，了解电话通话质量与误码率之间的关系。
5）测算数字光纤通信实验系统受损耗限制时的中继距离。
三、实验器材1）光纤数字通信实验系统1套2）A V2498A型光纤多用表1台3）A V5232C 2Mbps误码测试仪1部4）双FC法兰连接器1只5）10dB固定光衰减器1只6）2米FC/PC接头尾纤2根7）BNC同轴电缆2根8）电话机2部9）小盒子1个四、基本原理1）数字光纤通信系统面板图数字光纤实验系统面板与侧面板图分别见附图10-1与附图10-2。
2）数字光纤实验系统功能介绍该实验系统主要由音频接口单元、电信交换单元、数字复/分接单元、HDB3接口单元、线路编/译码单元及光发送/接收单元组成。
系统的功能框图见图10-3。
其中：（1）音频接口单元由二/四线转换电路和模数转换电路组成。
二/四线转换电路主要完成二、四线音频话音信号电平之间的相互转换。
模数转换电路主要完成模拟话音信号（通带：0——3.4kHz）与数字PCM编码信号之间的相互转换。
（2）电信交换单元由交换矩阵电路组成，主要完成话音信号的近端和远端交换功能。
近端指无需外部接线（如光纤连接），实验系统的两部电话通过内部交换可以拨打对方近端号码（812，814）；远端指话音转换成数字信号需要经过外部传输后，实验系统的两部电话才可以相互拨打对方的远端号码（816，818）。
《光纤通信系统》数字光纤传输测试系统实验
《光纤通信系统》数字光纤传输测试系统实验概述光纤通信是利用光波作为载波，以光纤作为传输媒质实现信息传输，是一种最新的通信技术。
光纤是光导纤维的简称。
光纤通信是以光波为载频，以光导纤维为传输媒质的一种通信方式。
光纤通信使用的波长在近红外区，即波长800～1800nm，可分为短波长波段（850nm）和长波长波段（1310nm和1550nm），这是目前所采用的三个通信窗口。
通信发展过程是以不断提高载频频率来扩大通信容量，光是一种频率极高的电磁波（3×1014HZ），因此用光作载波进行通信容量极大，是过去通信方式的千百倍，具有极大的吸引力，是通信发展的必然方向。
光纤通信有许多优点：首先它有极宽的频带。
目前我国已完成了10Gbps的光纤通信系统，这意味着在125um的光纤中可以传输大约11万路电话。
其次，光纤的传输损耗很小，传统的同轴电缆损耗约在5dB/Km以上，站间距离不足10Km；而工作在 1.55um的光纤最低已达到0.2dB/Km的损耗，站间无中继传输可达100Km以上。
另外，光纤通信还具有抗电磁干扰、抗。
腐蚀、抗辐射等特点，它在地球上有取之不尽，用之不竭的光纤原材料—SiO2光纤通信可用于市话中继线，长途干线通信，高质量彩色电视传输，交通监控指挥，光纤局域网，有线电视网和共用天线（CATV）系统。
波分复用技术（WDM）的出现，使光纤传输技术向更高的领域发展，实现信息宽带、高速传输。
光纤通信将会在光同步数字体系（SDH）、相干光通信、光纤宽带综合业务数字网（B—ISDN）、用户光纤网、ATM及全光通信有进一步发展。
光纤通信系统主要由三部分组成：光发射机、传输光纤和光接收机。
其电/光和光/电变换的基本方式是直接强度调制和直接检波。
实现过程如下：输入电信号既可以是模拟信号（如视频信号、电话语音信号、正弦波或三角波信号），也可以是数字信号（如计算机数据、PCM编码信号、数字信号源信号）；调制器将输入的电信号转换成适合驱动光源器件的电流信号并用来驱动光源器件，对光源器件进行直接强度调制，完成电/光变换的功能；光源输出的光信号直接耦合到传输光纤中，经一定长度的光纤传输后送达接收端；在接收端，光电检测器对输入的光信号进行直接检波，将光信号转换成相应的电信号，再经过放大恢复等电信号处理过程，以弥补线路传输过程中带来的信号损伤（如损耗、波形畸变），最后输出和原始输入信号相一致的电信号，从而完成整个传送过程。
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1.1 SDH产生的技术背景
SDH是什么——同步数字传输体制。类似于PDH， 均为数字信号传输体制。
产生的社会背景：
1）信息社会要求： 通信网传输、交换、处理大量信息，向数字化、综
合化、智能化、个人化发展。
2）作为通信网的承载体传输网要求： 宽带化——信息高速公路 规范化——世界性统一的标准接口
1.2 PDH的固有缺陷：
在这一章中我们将介绍
1.光纤通信系统的构成； 2 .数字光纤通信系统；
本章重点要求 （Accent)
理解光纤通信系统的概念
掌握光纤通信系统的构成和各
部分的作用
掌握数字光纤通信系统的体制、
性能以及设计
第五章 目 录
5.0 光纤通信系统概述 5.1 两种传输体制 5.2系统的性能指标 5.3系统的设计
5.0 光纤通信系统概述
5.0.1 分类
光纤通信系统根据传送的信号可以分为模拟光纤通
信系统和数字光纤通信系统。
5.0.2 任务与区别
系统设计的任务是：遵循建议规范，采用先进、成
熟技术，综合考虑系统经济成本，合理地选用器件和 设备，明确系统的全部技术参数，完成实用系统的合 成。
它与工程设计主要区别在于：
4、无统一的网管接口，无法形成统一的TMN
因此，PDH体制不适应大容量传输网的组建，SDH体制 应运而升。
5.1.1 准同步数字系列PDH
准同步数字系列有两种基础速率：
一种是以1.544 Mb/s为第一级(一次群，或称基群)
基础速率，采用的国家有北美各国和日本；
另一种是以2.048 Mb/s为第一级(一次群)基础速率，
5.1 两种传输体制
光纤大容量数字传输目前都采用同步时分复
用(TDM)技术， 复用又分为若干等级，因而先 后有两种传输体制：准同步数字系列(PDH)和 同步数字系列(SDH)。 PDH早在1976年就实现 了标准化，目前还大量使用。
随着光纤通信技术和网络的发展，PDH遇到
了许多困难。
大家要对SDH 有个整体印象！
内容摘要 (Blurb)
在前面几章中,我们介绍了光纤通信的传输媒
介（光纤和光缆）、光源(LED、LD、DFB)以 及光检测器（PIN、APD）等。
把传媒介质和光通信器件组合起来，就构成
光纤通信系统。 光纤通信既可用于数字通信，也可用于模拟通信。
光纤极宽的传输带宽以及高速的激光器和光检测器， 非常适合高速率、大容量的数字通信。
(2) 误码性能事件 (3) 误码性能指标： 端到端指标
1250 km
本 T参考点 地
交 换
本地 级
中级
27500 km 25000 km
高级
1250 km
中级
本 地 T参考点 交 换
本地 级
3. 抖动和漂移特性
抖动是数字信号传输过程中产生的一种瞬时不
主要有两种，即单极性不归零码（NRZ)， 单极性归零码（RZ)。
采用NRZ码型还是采用RZ码型,与数字光
纤通信系统总体性能有关。
目前在中等码率的数字光纤通信系统中，
多采用RZ码型，而在高速率的数字光纤通 信系统中，采用NRZ码型。
4. 数字光接收机组成框图
数字光接收机组成框图如图5-7所示，光纤传来 的微弱光脉冲信号经光检测器转换为电脉冲，经 前置放大、主放大后送入均衡器，均衡器的作用 是经过均衡后输出的信号波形有利于判决，以得 到最小的误码率。
TM
低速 信号
低速 信号
… …
STM-N
STM-N
TM
AD M
DXC
AD M
TM
STM-n
STM-n
STM-N
STM-N
STM-N
TM
AD M
DXC
STM-N
STM-N
STM-n
(n＜N)
低速 信号
低速 信号
发送顺序
5.2 系统性能指标
为保证通信网正常有效的工作，必须建立一个数字
传输参考模型，确定光纤通信系统在参考模型中的位置 和作用，提出对系统性能指标的要求，从而正确地设计 光纤通信系统。
数字光纤通信系统的性能主要包括误码性能、抖动性能和系
统的可靠性
1. 参考模型
(1) 假设参考通道 (2) 假设参考数字段
2.
(1) 误码概念:① 内部机理产生的误码② 脉冲干扰产生的误
码
东西放在 哪儿了？
140Mb/s 解
复 34Mb/s 解
用
复 用
8Mb/s
解 复
用
复 8Mb/s 用
复 140Mb/s 复 34Mb/s 用
用
2Mb/s
从高速信号插/分低速信号要一级一级进行， 层层的复用/解复用增加了信号的损伤，不利于大容量传输。
3、运行维护功能（OAM）：
OAM决定设备维护成本，与信号帧中开销（冗余） 字节的数量有关； PDH信号帧中用于OAM的开销少，OAM功能弱， 系统安全性差
作为传统的数字传输体制，PDH具有以 下固有的缺陷：
1、接口方面
电接口——只有地区性的电接口规范，无 世界标准。 PDH有3种速率等级：欧洲和中国 （2Mb/s）、日本、北美（1.5Mb/s）。 光接口——无光接口规范，各厂家独自开 发。
设备间互连困难
2、复用方式：
复用/解复用的方式，决定高速信号上/下低速 信号的方便性。 PDH采用异步复用方式： 低速信号在高速信号中的位置无规律性，即无 预知性，即不能从高速信号中直接分离低速信号。
采用的国家有西欧各国和中国
。
PDH缺点——3点
与PDH相比 SDH具有的特点——5点
5.1.2 同步数字系列SDH
1. SDH 2. SDH帧结构 3. 复用原理 4. 数字交叉连接设备
…
1 2 SOH 3 4 AU-P TR 5
SO H
9
9×N
5. SDH的应用
STM-N载荷 (含P OH)
26 1×N 27 0×N
首先系统设计与工程设计的区别表现在复杂程度上。 其次系统设计与工程设计的区别表现在它们的任务不同。
5.0.3 数字系统特点
(1) 抗干扰能力强，传输质量好。 (2) 可以再生，传输距离远。 (3) 数字系统采用大量的数字电路，容易
集成，采用超大规模集成电路芯片使数字 设备体积小，功耗低。
5.0.4 光纤通信系统的构成
5.0.5 数字光纤通信系统
1.数字电视光纤传输系统组成框图
2. 数字光发射机组成框图
数字光发射机组成框图如图所示， 主要包括整 形或码型变换电路，调制电路以及光源等。在一 般情况下，发射机的输入脉冲信号码型都适合于 光纤通信系统所要求的线路码型。
3. 线路码型 适合于数字光纤通信系统的线路码型