光纤通信第四章2014.

BESTI北京电子科技学院通信工程系OpticalCommunications第四章光纤通信系统光发送机；光接收机；线路码型；系统设计；系统安装。BESTI北京电子科技学院通信工程系OpticalCommunications4.0光纤通信系统分类及应用场合光纤通信系统可按波长、传输码率、光纤类型、光电器件类型以及应用场合来分类。4.0.1数字通信制式1）准同步数字体系（PDH）数字系列等级基群二次群三次群四次群接口码速率(Mb/s)2.0488.44834.368139.264接口码型HDB3HDB3HDB3CMI话路数301204801920BESTI北京电子科技学院通信工程系OpticalCommunications2）同步数字体系（SDH）所谓SDH是一套可进行同步信息传输、复用、分插和交叉连接的标准化数字信号的结构等级。SDH网络则是由一些基本网络单元（NE）组成的，在传输媒质上（如光纤、微波等）进行同步信息传输、复用、分插和交叉连接的传送网络。它的基本网元有终端复用器（TM）、分插复用器（ADM）、同步数字交叉连接设备（SDXC）和再生中继器（REG）等。BESTI北京电子科技学院通信工程系OpticalCommunicationsN值记号速率Mb/S路数1STM-1155.52020164STM-4602.08080648STM-81244.1601612812STM-121866.2402419216STM-162488.3203225664STM-649953.280129024SDH采用一套标准化的信息结构等级，称为同步传送模块STM-N（N=1，4，16，64，）。BESTI北京电子科技学院通信工程系OpticalCommunications4.0.2工作波长和器件光纤多模光纤单模光纤波长0.8μ-0.9μ1.3μ1.31μ1.55μ光源器件LED(GaAlAs)LED(InGaAsP)LD(InGaAsP)LD(InGaAsP)LD(GaAlAs)LD(InGaAsP)LED(InGaAsP)检测器件Si-APDPIN-FET(InGaAs)PIN-FET(InGaAs)PIN-FET(InGaAs)Si-PINAPD(InGaAs或Ge)APD(InGaAs或Ge)APD(InGaAs或Ge)BESTI北京电子科技学院通信工程系OpticalCommunications4.0.3应用1）市话局间中继干线系统一般开通34Mb/S140Mb/S2）长途干线系统一般开通2.5Gb/S10Gb/S3）光纤局域网4）光纤用户接入网BESTI北京电子科技学院通信工程系OpticalCommunications4.1光发射机4.1.1原理框图光端机主要由光发送机、光接收机和辅助电路三大部分组成。低速电信号高速电信号复用光发送单元解复用光接收单元光信号光信号高速电信号低速电信号高速电信号复用光接收单元解复用光发送单元光信号光信号高速电信号低速电信号低速电信号BESTI北京电子科技学院通信工程系OpticalCommunications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。BESTI北京电子科技学院通信工程系OpticalCommunications（1）均衡放大：补偿由电缆传输所产生的衰减和畸变。（2）码型变换：将HDB3码或CMI码变化为NRZ码。（3）复用：用一个大传输信道同时传送多个低速信号的过程。（4）扰码：使信号达到“0”、“1”等概率出现，利于时钟提取。（5）时钟提取：提取PCM中的时钟信号，供给其它电路使用。（6）调制（驱动）电路：完成电/光变换任务。（7）光源：产生作为光载波的光信号。（8）温度控制和功率控制：稳定工作温度和输出的平均光功率。（9）其他保护、监测电路：如光源过流保护电路、无光告警电路、LD偏流（寿命）告警等。BESTI北京电子科技学院通信工程系OpticalCommunications4.1.2产品CiscoONS15302ONS15302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。ONS15302将以太网与TDM流量结合在一起，沿SDHSTM-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。ONS15302还具备第2层交换功能，可以将本地10/100BaseT以太网接口映射到VC-12容器中，利用WAN模块实现点到点或点到多点传输。BESTI北京电子科技学院通信工程系OpticalCommunicationsTP-LINK百兆光纤模块卡系列TL-SM201系列TL-SM201系列百兆模块卡与TP-LINK交换机配合，通过光纤或双绞线传输，可以扩展局域网网络的传输距离，适合于大中型局域网的扩展和互联。模块体积小，安装于交换机内部，使用交换机内部供电，安装、使用简便。模块卡前面有指示灯，可显示相应百兆模块卡的工作状态，方便用户监视和使用。BESTI北京电子科技学院通信工程系OpticalCommunicationsAgilentHFCT-5914ATLSingleModeLaserTransceiversforGigabitEthernetandiSCSIApplicationsat1.25Gb/sBESTI北京电子科技学院通信工程系OpticalCommunications10/100M自适应光纤收发器10/100M自适应光纤收发器通过10BASE-T或100BASE-TX到100BASET-FX之间的光电转换，可以将传统的10M以太网或100M快速以太网通过快速以太网光纤链路扩展到110km的范围。BESTI北京电子科技学院通信工程系OpticalCommunications4.2.1基本原理前置放大主放大偏压控制均衡定时判决解码AGC定时提取4.2光接收机BESTI北京电子科技学院通信工程系OpticalCommunications4.2.2基本电路光检测和前置放大电路主放大电路均衡放大电路基线处理定时再生输出电路BESTI北京电子科技学院通信工程系OpticalCommunications4.3线路码型为什么编码？1）为使接收再生电路把相位或频率锁定到信号定时上；2）光接收机采用电容耦合，接收机不能对直流或低频分量响应，使长连信号的幅度逐渐下降，经判决电路会产生误码。光纤通信使用的码型：NRZ加扰码mBnBCMI0—011—00或11BESTI北京电子科技学院通信工程系OpticalCommunications110100001A0A0A0－AA0－AA0－AA0－AA0－Aabcdefg图3-4几种典型基带信号的波形图TsNRZ码单极性归零码双极性非归零码双极性归零码Manchester码AMI码HDB3BESTI北京电子科技学院通信工程系OpticalCommunicationsUnipolarandbipolarcodingBESTI北京电子科技学院通信工程系OpticalCommunicationsRZandNRZcodingBESTI北京电子科技学院通信工程系OpticalCommunications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SDH光纤通信系统中广泛使用的是加扰的NRZ码基群二次群三次群四次群接口码速率(Mbit/s)2.0488.44834.368139.264接口码型HDB3HDB3HDB3CMI并不都适合在数字光纤通信系统中传输。需码形变换。BESTI北京电子科技学院通信工程系OpticalCommunicationsPCM系统中的这些码型并不都适合在数字光纤通信系统中传输。为此，在光端机中必须进行码型变换。在PDH系统中，常用的线路编码有分组码mBnB，1B2B码（CMI、DMI和双相码等）和插入码。SDH光纤通信系统中广泛使用的是加扰的NRZ码。BESTI北京电子科技学院通信工程系OpticalCommunications码型码型变换规则传输速率误码监测适用系统1B2B码CMI“1”：11,00交替“0”：012fi按编码规则检查PDH双相码“1”：10“0”：012fi同上DMI“1”：11,00交替“0”：01（前二个码为01，11时）10（前二个码为10，00时）2fi同上分组码mBnB在nB码中选择不均等值小的码作公共码；正负模式交替nfi/m(1)查禁用码字(2)利用DRS插入码mB1P(1)P码满足奇校验规则(2)P码满足偶校验规则(m+1)fi/m奇偶校验mB1C(m+1)fi/m模2和=0mB1H加扰NRZ给输入NRZ序列加扰fi无SDH常用的线路编码BESTI北京电子科技学院通信工程系OpticalCommunications110100001A0A0A0－AA0－AA0－AA0－AA0－Aabcdefg图3-4几种典型基带信号的波形图TsNRZ码单极性归零码双极性非归零码双极性归零码ManchesterAMI码HDB3BESTI北京电子科技学院通信工程系OpticalCommunications三阶高密度双极性码（HDB3码）*HDB3码是AMI码的改进，与AMI码一样,也是“1”交替地变换为+1与-１的占空比为50%的归零码。但与AMI码不同的是：HDB3码中的连“0”数被限制为小于或等于3个*HDB3码的编码规则如下:①检查数字序列中0数目。当连“0”数目小于等于3时，HDB3码就是AMI码，+1、-1交替.②当出3个以上连“0”时，将每4个连“0”划作一小节，定义为B00V，称为破坏节。其中V称为破坏点，而B可称为调节点。③V与前一相邻的“1”，极性相同，即破坏了“1”极性交替的规律。同时V还要满足Vi－1、Vi、Vi＋1之间极性交替的规律。V的取值是+1或-1。④B作为调节点，可选0或＋1或－1，以让V同时满足③中的两个要求。BESTI北京电子科技学院通信工程系OpticalCommunicationsNRZI：NRZI是“反相不归零制（Non-ReturntoZeroInverted）”的简称。也就是将NRZ方案中的“1”和“0”的表示方法对调。这种方案虽然解决了连续“1”的问题，但同时又产生了连续“0”的问题。BESTI北京电子科技学院通信工程系OpticalCommunications分组码：分组码常用mBnB表示，它是把输入码流每m比特分成一组，然后把每组编成n比特输出。每组的m个二进制码，记为mB，变换为n个二进制码，记为nB，因此称为mBnB码，其中m和n都是正整数，通常n＞m，一般选取n=m+1。常用的mBnB码有1B2B、3B4B、5B6B、8B9B和17B18B等。最简单的mBnB码是1B2B码，它是把原信息码的“0”变换为“01”，把“1”变换为“10”。因此最大的连“0”和连“1”的数目不会超过两个，例如1001和0110。但是码速率提高了1倍。BESTI北京电子科技学院通信工程系OpticalCommunications4B5B编码•数据每4个比特用一个5比特码组来编码。•由于5个比特比4个比特多出一倍编码，因此有很大的选择余地，可从中挑选适当的编码。既解决连续0的问题，又可适当考虑到码流中直流分量的平衡。•任一个5比特码组选择为最多1个前导0和最多2个尾0。即在编码后的比特流中最多出现3个连续的比特0。•然后用NRZ-I编码传输该5比特码组，传输效率可达80%。•NRZ-I本身能处理连续比特1的问题。•应用:FDDI局域网中采用4B5B编码BESTI北京电子科技学院通信工程系OpticalCommunications4-Bitcode5-Bitcode4-Bitcode5-Bitcode00001111010001001000010100