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
系统中仅具有原则旳电接口，而无原则旳光接口。 • 但在SDH系统中，SDH信号速率与其线路速率是相同
旳。
4
4.1.2 IM-DD光纤通信系统旳构 造
1．光发射机 2．光接受机 3．光纤通信系统
5
1．光发射机
(1) 光源旳调制特征 • 光源所采用旳调制方式涉及内调制和外调制
第4章 光纤通信系统
4.1 IM-DD光纤通信系统 4.2 衰减和色散队中继距离旳影响 4.3 噪声及敏捷度分析
1
4.1 IM-DD光纤通信系统
4.1.1 光纤通信中旳线路码型 4.1.2 IM-DD光纤通信系统旳构造
2
4.1.1 光纤通信中旳线路码型
• 在数字光纤通信系统中所传播旳信号是数字信 号，而由互换机送来旳电信号符合ITU-T所要求 旳脉冲编码调制(PCM)通信系统中旳接口码速 率和码型 。
36
2．光接受机
⑥ 光接受机旳动态范围和自动增益控制 • 光接受机旳自动增益控制(AGC)就是用反馈环路来控
制主放大器旳增益，在采用雪崩管旳光接受机中还经 过控制雪崩管旳高压来控制雪崩管旳雪崩增益。
37
2．光接受机
• 图4-23 自动增益控制工作原理方框图
38
2．光接受机
⑦ 解扰、解复用和码型变换电路 • 在光发射机中首先进行码型变换。 • 在光发射机中对数字码流进行扰码处理。 • 还需将判决器输出旳信号进行解扰码和码型变
21
2．光接受机
② 前置放大器 • 因为这个放大器与光电检测器紧紧相连，故称前置放
大器。 • 对多数放大器旳前级提出尤其旳要求是非常必要旳，
它应具有低噪声、高增益旳特征，这么才干得到较大 旳信噪比。 • 因为跨阻型前置放大器不但具有宽频带、低噪声旳优 点，而且其动态范围也比高阻型前置放大器改善诸多， 所以在光纤通信中得到广泛旳使用。
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
数字光纤通信系统课件
光接收机
将光信号转换为电信号，实现 信息的接收。
数字信号处理单元
对电信号进行调制和解调处理 ，以及实现信号的编解码等功
能。
02
数字光纤通信系统关键 技术
调制技术
调相技术
调频技术
通过改变光载波的相位信息承载信号，常 见有二进制相位移位键控（BPSK）和四进 制相位移位键控（QPSK）。
利用光载波的频率变化携带信息，常见有 最小频移键控（MSK）和偏移四相相位移 位键控（OQPSK）。
05
数字光纤通信系统发展 趋势与挑战
超高速率与超长距离传
总结词
随着数据需求的爆炸式增长，超高速率和超长距离传输成为数字光纤通信系统的 重要发展方向。
详细描述
目前，商用数字光纤通信系统的传输速率已经达到Tbps级别，同时，超长距离传 输技术也在不断发展，以满足大规模数据中心和跨国网络之间的连接需求。
传输距离
总结词
传输距离是数字光纤通信系统覆盖范围的直接体现，它决定了系统的服务范围和应用场景。
详细描述
传输距离是指数字光纤通信系统在保证一定通信质量的前提下，光信号能够传输的最大距离。传输距离受到光纤 损耗、光信号衰减、中继器性能等多种因素的影响。长传输距离的系统可以提供更广泛的网络覆盖，满足不同地 区和领域的通信需求。
误码率与Q因子
要点一
总结词
误码率与Q因子是衡量数字光纤通信系统传输质量的指标 ，它们反映了系统传输二进制位错误的概率。
要点二
详细描述
误码率是指数字光纤通信系统在传输过程中，接收端接收 到的二进制位中出现错误的概率，是评估系统传输质量的 重要参数。Q因子是另一种衡量系统传输质量的参数，它 综合考虑了系统的误码率和信号质量，能够更全面地反映 系统的性能。低误码率和高的Q因子意味着系统传输质量 更高，信息传递更准确。
数字光纤通信系统简介
浅谈数字光纤通信系统摘要当今世界，计算机与通信技术高度结合，光纤通信有了长足发展。
纵观当今电信的主要技术，光纤和光波的变革极大的提高着信息的传输容量。
因而传统的模拟信号的传输的信息容量已经远远不能满足当前生产生活的实际技术需求，从上世纪开始数字信号传输已经逐步取代模拟信号，成为当前电视、电话、网络中信息传输的主要方式。
本文就光纤通信网络中的数字光纤通信部分进行了简要的介绍以及分析，涉及数字光纤通信系统基本概念特点的解析，系统的组成结构，主要传输体制以及线路的编码方式。
关键字数字光纤通信系统准同步数字系列（PDH）同步数字系列（SDH）线路编码内容一．数字光纤通信系统概况光纤是数字通信的理想的传输信道。
与模拟通信相比，数字通信有许多优点，最主要的是数字系统可以恢复因传输损失导致的信号畸变，因而传输质量高。
大容量长距离的光纤通信系统几乎都是采用数字传输方式。
在光纤通信系统中，光纤中传输的是二进制光脉冲“0”码和“1”码，它由二进制数字信号对光源进行通断调制而产生。
而数字信号是对连续变化的模拟信号进行抽样、量化和编码产生的，称为PCM（pulse code modulation），即脉冲编码调制。
这种电的数字信号称为数字基带信号，由PCM电端机产生。
二．数字光纤通信系统组成数字光纤通信系统如图1所示，与模拟系统主要区别在于数字系统中有模数转换设备和数字复接设备，即为PCM端机。
1.模数转换设备。
它将来自用户的模拟信号转换为对应的数字信号。
数字复接设备则将多路低速数字信号按待定的方式复接成一路高速数字信号，以便在单根光纤中传输。
2.输入接口将来自PCM端机的数字基带信号适配成适合在光纤信道中传输的形态。
3. 光发送机将数字电信号转换为数字光信号，并将其反馈入光纤传输。
发送端一般采用强度调制方式实现数字电信号到数字光信号的转换，即通过直接调制或者间接调制，使得“1”码出现时发出光脉冲，而“0”码出现时不发光。
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。
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。
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
光纤通信系统与应用胡庆复习总结
红色: 重点、绿色: 了解第1章1.光纤通信的基本概念: 以光波为载频, 用光纤作为传输介质的通信方式。
光纤通信工作波长在于近红外区: 0.85～2.00μm的波长区, 对应频率: 167～375THz。
对于SiO2光纤, 在上述波长区内的三个低损耗窗口, 是目前光纤通信的实用工作波长, 即 0.85μm、 1.31μm 1.55μm 及 1.625μm2、光纤通信系统的基本组成: P5 图1-3目前采用比较多的系统形式是强度调制/直接检波（IM/DD）的光纤数字通信系统。
该系统主要由光发送设备（光发射机）、光纤传输线路、光接收设备（光接收机）、光中继器以及各种耦合器件组成。
各部件功能:电发射机: 对来自信源的信号进行模/数转换和多路复用处理；光发送设备: 实现电/光转换；光接收机: 实现光/电转换；光中继器：将经过光纤长距离衰减和畸变后的微弱光信号放大、整形、再生成具有一定强度的光信号, 继续送向前方, 以保证良好的通信质量。
3.光纤通信的特点: （可参照P1.2）优点: （1）, 传输容量大。
（2）传输损耗小, 中继距离长。
（3）保密性能好：光波仅在光纤芯区传输, 基本无泄露。
（4）抗电磁干扰能力强：光纤由电绝缘的石英材料制成, 不受电磁场干扰。
（5）体积小、重量轻。
（6）原材料来源丰富、价格低廉。
缺点: 1）弯曲半径不宜过小；2）不能远距离传输；3）传输过程易发生色散。
4.适用光纤: P11G.652 和G.654: 常规单模光纤, 色散最小值在1310nm处, 衰减最小值在1550nm处。
常见的结构有阶跃型和下凹型单模光纤。
G.653：色散位移光纤, 色散最小值在1550nm处, 衰减最小值在1550nm 处。
难以克服FWM混频等非线性效应带来的影响。
G.655：非零色散光纤, 色散在1310nm处较小, 不为0；衰减最小值在1550nm处。
可以尽量克服FWM混频等非线性效应带来的影响。
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。
光纤通信(第四版)光纤通信系统及设计
7.4 IM-DD数字光纤通信系统设计
损耗限制系统中继距离计算
PS-PR=2αc+Nαs+αF L+M
L PS PR 2c s M F s / LF
M：富余度
7.4 IM-DD数字光纤通信系统设计
色散限制系统中继距离计算
对于数字光纤系统，色散增大，意谓着数字脉冲展宽增加， 在接收端要发生码间干扰，严重时使系统失去设计的性能。 因而，对于传输速率给定的系统，允许的总色散是一定的， 据此可计算中继距离。
7.3 PCM 数字光纤通信系统
一、系统的组成与主要性能参数
数字光纤通信系统组成
数字光纤通信系统性能参数（包括误码率、线路 速率或码率等）
误码率或误比特率
误比特率：在一定时间内收到的数字信号中发生差错的比特数与同一 时间所收到的数字信号的总比特数之比,就叫做“比特误码率”，也可 以叫做“误比特率”。 误码率：传输中的误码/所传输的总码数之比。
SDH电端机 SDH（同步复接体系） 将多路低速率比特流时分 复用为一路高速率比特流。
7.4 IM-DD数字光纤通信系统设计
总体考虑
（1）传输距离-中继距离 （2）信道带宽-线路码速率 （3）系统性能-误码率
光端机
光发送机：工作波长、码速率、平均发射光功率等。 光接收机：接收灵敏度、动态范围等。
单波长IM-DD系统
损耗限制系统中继距离计算
L PS PR 2c s M F s / LF
色散限制系统中继距离计算
1
L
(1.21
1.28) B
B1
q
106
LБайду номын сангаас
BD
WDM+EDFA系统：波长分配、放大器间隔等。
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）。
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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。
数字光纤通信系统
➢图5.14示出最长HRX的电路质量等级划分， 图中高级和中级之间没有明显的界限。我国长 途一级干线和长途二级干线都应视为高级电路， 长途二级以下和本地级合并考虑。
第 5 章 数字光纤通信系统
5.1 5.2 系统的性能指标 5.3 系统的设计
数字光纤通信系统
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5.2
➢5.2.1 参考模型
➢为进行系统性能研究，ITUT(原CCITT)建 议中提出了一个数字传输参考模型，称 为假设参考连接(HRX)，见图5.11。
➢最长的HRX是根据综合业务数字网 (ISDN)的性能要求和64 kb/s信号的全数 字连接来考虑的。
27500 km
1250 km
25000 km
1250 km
本 T参考点 地
交 换
本地级
中级
高级
本 地 T参考点 交 换
中级 本地级
图 5.14 最长HRX的电路质量等级划分
数字光纤通信系统
➢假设在两个用户之间的通信可能要经过 全部线路和各种串联设备组成的数字网， 而且任何参数的总性能逐级分配后应符
数字光纤通信系统
➢如图 5.11 所示， 最长的标准数字HRX为
27500km(赤道周长 40075), 它由各级交换
中心和许多假设参考数字链路(HRDL)组成。
标准数字HRX 的总性能指标按比例分配给
对于64 kb/s的数字信号， BER=1×10-3，相应于每秒有64 个误码。同时，规定一个较短的取样时间T0和误码率门限值 BERth，统计BER劣于BERth的时间，并用劣化时间占可用时间 的百分数来衡量系统误码率性能的指标。
数字光纤通信系统
➢对于目前的电话业务，传输一路PCM电话 的速率为 64 kb/s。研究分析表明，合适的 误码率参数和假设参考连接HRX的误码率 指标如表 5.3 所示。
数字光纤通信系统
T 参考点
➢ 建议的HRDL长度为2500 km, 但由于各国国土面 积不同， 采用的HRDL长度也不同。
➢ HRDL由许多假设参考数字段(HRDS)组成(见图 5-12所示)，在建议中用于长途传输的HRDS长度 为280 km, 用于市话中继的HRDS长度为50 km。
➢ 我国用于长途传输的HRDS长度为420 km(一级 干线)和280 km(二级干线)两种。
➢ 误码秒(ES) 选择监测时间TL为1个月，取样时间 T0为1s， 误码率门限值BERth=0。定义凡是出现误 码(即使只有1 bit)的秒数称为误码秒(ES)。HRX指 标要求误码秒占可用秒的百分数小于8%。相应地， 不出现任何误码的秒数称为无误码秒(EFS)， 指标 要求无误码秒占可用秒的百分数大于92%。
➢ 由于误码率随时间变化，用长时间内的平均误码率 来衡量系统性能的优劣，显然不够准确。在实际监 测和评定中， 应采用误码时间百分数和误码秒百 分数的方法。 数字光纤通信系统
误码率 10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 5×10-2
表5.2 误码率对话音影响程度
受话者的感受 感觉不到干扰 在低话音电平范围内刚察觉到有干扰 在低话音电平范围内有个别“喀喀”干扰 在各种话音电平范围内都察觉到有干扰 强烈干扰，听懂程度明显下降
➢ 严重误码秒(SES) 由于某些系统会出现短时间 内大误码率的情况，严重影响通话质量，因此引 入严重误码秒这个参数。
数字光纤通信系统
➢ 选择监测时间TL为1个月，取样时间T0为1 s。定义 误码率劣于 1×10-3的秒钟数为严重误码秒(SES)。 HRX指标要求严重误码秒占可用秒的百分数小于
0.2%
HRDL，使系统设计大大简化
国内
27500 km
国内
本地
国际
本地
LE PC SC TC ISC ISC ISC ISC ISC TC SC PC LE
T 参考点
LE 本地交换 SC 二级中心 PC 一级中心 TC 三级中心
ISC 国际交换中心
数字链路 数字交换
图 5.11 标准数字假设参考连接HRX
表5.3 误码率参数和HRX的误码率指标
误码率参数 裂化分（DM）
定义 BER劣于10-6的分数
指标 <10%
长期平均误码率
<6.2 10-7
严重误码秒（SES） BER劣于10-3的秒数
<0.2%
<3 10-6
误码秒（ES）
BER0的秒数
<8%
<1.310-6
数字光纤通信系统
对三种误码率参数和指标说明如下：