数字光纤通信系统综合实验(西电) (1)

通信系统实验——数字光纤通信系统综合实验班级：011251学号：01125027姓名：赵飞阳1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。2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。3实验器材1）光纤数字通信实验系统1套2）AV2498A型光纤多用表1台3）AV5232C2Mbps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4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）。（3）数字复/分接单元由数字复接器和数字分接器组成。数字复接器主要完成将若干路64kb/s的PCM数字话音信号复用成一路2048kb/s的PCM一次群信号即E1信号的功能。数字分接器主要完成一路E1信号分解成若干路64kb/s的PCM数字话音信号功能。（4）HDB3接口单元由HDB3编码器和HDB3译码器组成。HDB3编码器主要将单极性二进制码变换成适合电缆线路传输的HDB3码；HDB3译码器主要将HDB3码变换成适合于内部电路处理的单极性二进制码。HDB3码是国际电信联盟标准版（ITU-T）在G703建议中定义的、适合于电缆线路传输的一种线路码型。（5）线路编/译码单元由线路编码器和线路译码器组成。线路编码器主要是将普通二进制码变换成适合光缆线路传输的线路码（这是采用扰码）；线路译码器主要是将光缆线路送来的线路码变换成普通二进制码。（6）光发送/接受单元由光发送机单元和光接收机单元组成。光发送机单元主要完成电光变化功能（即光调制功能）；光接收机单元主要完成光电变换功能（即光解调功能）。3）误码测试指标要求根据原CCITT建议和我国长途光缆通信进网要求，对于25000km高级电路长期平均误码率BERAV至少为1E10-7，按长度比例进行线性折算，得到每公里BERAV=4E10-12，则30公里中继段BERAV=1.2E10-10，要得到1.2E10-10这样的BER，需要的观测时间应该至少是1/(1.2E10-10)个码时，求BERAV一般取这个时间的10倍，计算得：观测时间=1/（1.2E10-11）个码时当传送信号是2.048Mbps时，则观测时间=0.47天。也就是说观测误码0.47天之后没有发现误码，30公里中继段BERAV达到建议要求。在实际工程验收过程中，误码测试时间时24小时，即要求测试1整天而没有误码。4）光纤通信中继距离受损耗的限制如果系统传输速率较低（一般不高于2.5Gbps），中继距离主要受光纤线路损耗的限制。在这种情况下，要求光发射机发射端与光接收机接收端之间光纤线路总损耗必须不超过系统的总功率衰减，即：L(af+as+am)+2ac+Me=Pt-Pr式中，Pt为平均发射功率(dBm)，Pr为接收灵敏度，ac为连接器损耗，Me为系统余量，af为光纤损耗系数(dB/km)，as为每km平均接头损耗，am为每km光纤线路损耗余量，L为中继距离（km）。5实验步骤1）误码率测试这里采用的是设备自环误码测试，根据ITU-T指标要求，此时误码个数应为零。（1）测试框图图10-4（2）测试步骤：①按照图10-4连接好实验系统与测试仪表。②打开各电源。③设置好2Mbps误码仪，注意误码仪的测试持续时间要设置为10分钟。④观测10分钟后，2M误码仪自动停止测试并显示累计无测试误码：测试通过。⑤若有误码，需要检测清洗光纤接头后再测，直至无误码。2）互通电话（1）实验框图：（2）实验步骤：①按照图10-5连接好实验系统与测试仪表。②打开实验系统电源。③连接好S点，使用电话1呼叫电话2，电话号码是：812，816：能正常通话。反之，使用电话2呼叫电话1，电话号码是：814，818：也能正常通话。④断开S点尾纤，使用电话1呼叫电话2，电话号码是：812，816：812能正常通话，而816拨叫后是忙音，无法正常通话。反之，使用电话2呼叫电话1，电话号码是：814，818：814能正常通话，而818拨叫后是忙音，无法正常通话。这是因为812，814是近端号码。而816，818是远端号码，需要经过外部传输后才可以连通。3）误码率与话音通话质量的关系（1）实验框图：图10-6（2）实验步骤：①首先取C1、C2两根电缆如图10-6连接实验系统的光端机与误码仪，取F1、F2两根尾纤连接光端机与固定光衰。开机。②设置好2M误码仪。开始测试误码，这时误码仪会出现误码率读数。没有误码时，误码仪的秒误码率SER读数应为0.00E-6。SER表示1秒内误码总数与该秒内时钟总数之比。这里1秒内的时钟总数是2048KHz。SER为0.00E-6表示无误码。③调整尾纤F1与F2两段的连接，使尾纤连接头金属端的小凸起与连接器凹口不对准或不完全楔入，即分别调整F1、F2两端的共4个连接点，加大连接损耗。调整的同时，监视误码仪的误码读数。当SER为*.**E-4，并且读数屏上没有AIS、SL出现，读数在此量级基本稳定时，停止调整尾纤连接。按照上图，将C1、C2两条电缆从误码仪换接到实验箱电端机相应接口。这时，由两部电话互相拨号，通话后，记录通话效果。④同样调整尾纤F1与F2两端的连接，当误码仪SER读数为*.**E-3时，重复实验步骤3。⑤同样，将尾纤F1与F2两端全部连接好，误码仪SER读数应该为0.00E-6时，重复实验步骤3。⑥根据步骤3、4、5的记录结果，分析总结出误码率与通话效果的基本关系？推测高的误码率指标要求会针对怎样的业务而提出？4）系统传输中继距离测算（1）部分测试框图：图10-7图10-8（2）实验步骤：①按照图10-7作好连接，其中F是一根尾纤。将光多用表设置为1300nm波长，单位是dbm。因为实验箱发射码在无信息源信号时也是扰码，因此从光多用表中读出的光功率值P1，就是实验箱光口平均发射光功率的数值。②按照图10-8作好连接，其中F1、F2各是一条尾纤。从光多用表读出光功率值P2。③P2-P1的数值就是原理部分无中继光传输距离计算公式中ac的数值。④我们目前使用的实验系统其光的调制信息速率低，因此对光纤通信中继距离的限制可以不考虑色散的因素。单从损耗因素，光纤通信中继距离的计算可见原理部分公式：如果假设光纤af=0.225dB/km，am=0.025dB/km，接头损耗as=0.025dB/km，系统余量Me=20dB。光接收灵敏度-43dBm，请根据测试结果，计算本实验系统的光纤通信中继距离？