第五章 数字光纤通信设备

第五章数字光纤通信设备

第一节数字复接的基本原理

一、数字复接的概念

为了扩大通信容量和提高传输线路的使用效率，在数字通信中常常需要将多个低速数字信号合并为一个高速数字信号，再通过高速信道来传输。

数字信号的复接（简称数字复接）可以定义为：利用时发复用（TDM）原理将若干个低速支路信号组合成一个高速合路信号的过程。

二、数字复接方式分类

1、数字支路信号的类型

（1）异步支路数字信号。是指各支路数字信号之间不同步而且与本机定时信号异步的支路数字信号。

（2）准同步支路数字信号。是指各支路数字信号之间准同步（具有相同的标称速率，但允许各支路数字信号速率在一定的范围变化）且与本机定时信号异步的支路数字信号。

（3）同步支路数字信号。所谓同步支路数字信号是指各支路数字信号之间同步且与本机定时信号同步的支路数字信号。

2、数字复接方式分类

（1）按数字信号的分型分类

异步复接方式：是指将若干个异步低速支路信号组合成一个高速全路信号的数字复接方式。

准同步复接方式：准同步复接方式是指将若干个准同步低速支路信号组合成一个高速合路信号的数字复接方式。

同步复接方式：同步复接方式是指将若干个同步低速支路信号组合成一个高速合路信号的数字复接方式。

（2）按每次复接的比特数分类。一般来说，按每次复接的比特数对复接方式进行分类是针对步复接而言的。

逐比特复接方式：是指每次复接的比特数为1比特（或1位码元）的一种同步数字复接方式。

逐码字复接方式：是指每次复接的比特数为一个码字长度比特（1个码字长度通常为8个比特）的一种同步数字复接方式。

逐帧复接方式：是指每次复接的比特数为一个帧长度比特的一种同步数字复接方式。逐帧复接方式的优点是不破坏原来各个支路数字信号的帧结构。

由于逐帧复接方式需要更大的缓存器的容量，因此在实际应用中很少使用。

第二节PDH复接设备

一、复接设备的构成及各部分作用

数字复接设备主要由数字复接器和数字分接器两部分组成。数字复接器的作用是将若干个支路数字信号按照时分复用的原理组合成一个合路数字信号；数字分接器的作用是将一个合路数字信号分解（或还原）成若干个支路数字信号。

三、码速调整方式

码速调整方式。准同步数字信号具有相同的标称速率，但允许有一定的偏差。如果将准同步数字信号直接复接起来，会产生一定的复接误差。为了避免复接误差，在同步复接之前必须进行码速调整。

第三节光线路终端设备

一、光线路终端设备的构成

1、光线路终端设备的构成。它包括主信道电路和辅助电路两部分。主信道电路包括输入输出接口电路、线路编译码电路以及光收发送机电路；辅助电路主要包括监控电路、告警电路、输入分配电路、倒换电路、公务电路、区间通信电路、电源电路等。

2、光线路终端设备各部分作用

（1）输入和输出接口电路：主要完成电接口代码的编、译码。

（2）线路编译码电路：主要完成线路码的编、译码。

（3）光收、发送机电路：主要完成光电和电光变换（即调制和解调）。

（4）输入分配电路：主要是将来自电接口的数字信号分配给主用部分和备用部分。

（5）倒换电路：在控制信号的作用下，完成主备、用部分的倒换。

（6）监控电路：根据监测到的告警信号性质，发出不同的控制信号。当监测到的告警信号性质为及时告警时，一方面发生告警指令，另一方面发出倒换指令。当监测到的告警信号性质为延时告警时，仅发出告警信号。

（7）告警电路：在控制信号的作用下，完成可见、可闻的告警信

号。

（8）分务电路：主要完成公务联络。

（9）区间通信电路：主要完成区间通信（非主干业务通信）。

（10）电源电路：为电路提供电能。

二、光发送机构成和各部分作用

1、光发送机的构成。主要由驱动电路、辅助电路及光源组成。

驱动电路有两种形式：一种是单管驱动电路，另一种是射极耦合的双管驱动电路，目前常采用射极耦合的双管驱动电路。一般地，对驱动电路有如下要求：

（1）能够提供足够的驱动电流。

（2）应具有极高的驱动速度（要求大于光源的响应速度）。

（3）应能够使光源具有稳定的输出特性。

辅助电路包括自动功率控制（APC）电路、自动温度控制（ATC）电路、光源保护电路、告警电路及LD自动关断（ATO）电路等。自动功率控制电路的作用是稳定LD光源的输出，引起LD光源输出变化的主要原因是器件的老化和温度的变化。最常用的自动功率控制电路是具有连“0”自动功率控制电路。它不但可起到稳定LD光源输出的作用，还能防止由输入信号变化引起的误操作（在输入信号为连“0”时还可以起到保护光源的作用）。自动温度控制电路的作用是稳定光源的工作温度，同时还可以起到保护光源的目的。光源保护电路主要作用是保护光源，主要包括浪涌电流保护电路、反向冲击保护电路等。告警电路的主要作用是在出现故障时发出告警信号，光发送机

电路的告警项目有输入中断告警、发无光告警、LD寿命告警等。LD 自动关断电路主要作用是在线路中断等故障出现时为保证设备和人身安全而自动关断LD。

这里有一个重要的问题，即有了APC电路后为什么还需要ATC 电路呢？这是因为：随着工作时间的增加，LD工作温度会随时增加，导致LD的发光效率降低，从而使LD的平均发送光功率减小。APC 电路通过增大LD的偏置电流，使LD的平均发送光功率增大。LD 的偏置电流的增大，又会引起LD工作温度的增加……，如此形成恶性循环，最终烧坏LD。因此，为了LD的安全，除了APC电路之外还必须引入ATC电路。

光纤通信用的光源有激光二极管（LD）和发光二极管。在使用LD的光发送机中，通常LD、制冷器（TBC，帕尔贴元件）、尾纤、发光二极管（常采用PIN光电二极管）及热敏电阻（R r）集成在一起，称为“五组件”。

光源是电光变换的关键器件，电光变换实际上完成的是信号的调制。根据有无专门的调制器，可以将调制方式分为直接调制方式和间接调制方式。根据传输的信号性质，又可以将调制方式分为数字调制方式和模拟调制方式。

2、光发送机的各部分作用

（1）驱动电路：为光源提供驱动电流。

（2）辅助电路：主要完成各种辅助功能。

（3）光源：主要完成光电变换。