数字时分复接系统

苏州大学电子信息学院设计性实验报告数字时分复接系统光通信实验实验者姓名：田海鸿合作者姓名：周瑞、周富强专业：信息工程班级：13信息学号：1328405027指导老师：高明义实验日期：2016.5.311目录一设计任务.........................................................2二方案选择与设计...................................................2三软、硬件原理与实现...............................................2四测试要求与设备...................................................5五结果记录与讨论..................................................5六存在问题与改进对策...............................................7参考文献............................................................72一、设计任务：设计实验方案，实现时分复接后再经过波分复用的本地自环或双工异地传输（另一个数据可以为其他数据），画出实验结构框图。二、方案选择与设计：方案：1、将两个支路的数字信号按时分复用的方式合并成单一的合路数字信号；2、将信号分别送入光通信模块的光信道一1310nm和光信道二1550nm；3、将两个光信道中的信号按波分复用的方式通过合波器合并成单一光路信号；4、将光信号通过解波器分成两路送入各自信道的接收端；5、在接收端将单一合路数字信号分离成各路信号。三、软、硬件原理与实现：理论基础：在数字通信中，为扩大传输容量和提高传输效率，通常需要把若干低速的数据码流按一定格式合并为高速数据码流，以满足上述需要。数字复接就是依据时分复用基本原理完成数码合并的一种技术。在时分复用中，把时间划分为若干时隙，各路信号在时间上占有各自的时隙，即多路信号在不同的时间内被传送，各路信号在时域中互不重叠。把两个或两个以上的支路数字信号按时分复用方式合并成单一的合路数字信号的过程称为数字复接，其实现设备称为数字复接器。在接收端把一路复合数字信号分离成各路信号的过程称为数字分接，其实现设备称为数字分接器。数字复接器、数字分接器和传输信道共同构成数字复接系统。本实验平台中，数据发送单元模块的U101内集成了数字复接器，数据接收单元的U105内集成了数字分接器，连接好光传输信道即构成了一个完整的数字复接系统。数字复接的方法主要有按位复接、按字复接和按帧复接三种；按照复接时各路信号时钟的情况，复接方式可分为同步复接、异步复接与准同步复接三种。本实验中选择了按字复接的方法和准同步复接的方式。本实验中数字复接系统方框图，如下图6.2.1：图6.2.1数字复接系统方框定时单元给设备提供一个统一的基准时钟。码速调整单元把速率不同的各支路信号，调整成与复接设备定时完全同步的数字信号，以便由复接单元把各支路3信号复接成一个数字流。本实验中，码速调整单元将PCM1编码数据、PCM2编码数据、PC机数据和地址开关（拨码器）设置的8BIT数据都调整成速率为512KHZ的码元，然后复接进同一个数据码流中。并在第1路时隙中加入帧同步信号，在第7路时隙中加入的有关数据信息的信令。本实验中同步复接的帧结构如图6.2.2所示。图6.2.2同步复接的帧结构示意在出厂程序中仅提供了四路数据参加复接，加上同步帧头，所以还有3路时隙空闲，可供升级。在默认控制下，各路数据占据的时隙位置如下表6.2.1。表6.2.1数据类型帧头PCM1PCM2空置空置8BIT拨码器信令空置时隙位置第1路第2路第3路第4路第5路第6路第7路第8路数字分解器由同步、定时、分接和恢复单元组成。同步单元的功能是从接收信码中提取与接收信码同步的码元时钟信号。定时单元的功能是通过同步单元提取时钟信号的推动，产生分接设备所需要的各定时信号，如帧同步信号、时序信号。分接单元的功能是把复接信号实施分离，形成同步支路数字信号。恢复电路的功能是把被分离的同步支路数字信号恢复成原始的支路信号。一般情况下，帧同步提取有时会出现漏同步和假同步现象。硬件实现：电话A到电话B单工传输原理：4电话A到电话B双工双纤传输原理：最后，我们设计电话Ａ到电话Ｂ双纤单工传输方案，这时候必须采用复用技术，原理图如下：PCM1PCM1PCM2PCM2信令信令8BIT8BIT待用光传输系统调整复接发定时分接复接收定时同步5根据实验要求将其中的光传输系统改变成波分复用，即将1310nm的光和1550nm的光通过WDM-合波器、可调光衰减器、WDM-解波器。光传输系统框图如下：四、测试要求与设备：测试要求：1、系统开始稳定工作时，8BIT发光二极管正常显示而且必须与SW101拨码器设置同步；2、电话A（48）呼叫电话B（49），检验其通话质量，可听到对方说话的声音；3、改变8BIT拨码器的数据组合，则8BIT发光二极管的显示状态也要发生相应的改变；4、改变可调光衰减器，缓缓增加衰减量，检验系统是否正常工作。实验设备：1.光纤通信实验箱2.示波器3.FC-FC单模光纤线4.法兰式可调衰减器5.光分路器（选配）6.小型电话单机2部7.铆孔连接线若干五、结果记录与讨论：1、8BIT发光二极管显示与SW101拨码器设置同步1310nm光发TX1310合波器可调衰减器1550nm光发TX1550解波器1310nm光收RX13101550nm光收RX15506由上图可以知道线路工作正常。2、检测TP104（帧同步脉冲）与P108（8路复接后的数据）从上波形图中我们可以看到，每个帧脉冲的下降沿开始一帧数据开始输出。按照：帧头，PCM1,PCM2,空，空，开关量，信令，空的顺序输出。3、将PCM1这根连接线拔去7拔去之前：拔去之后：从上图我们可以看出，有一路数据全部变成高电平了。4、电话A（48）呼叫电话（48），检验其通话质量，可听到对方说话的声音，通话质量良好。六、存在问题与改进对策：存在的问题：1、光通信模块的工作指示LED灯开始时不亮；2、8BIT发光二极管显示与SW101拨码器设置未能同步；3、两台实验相异地通信时，线路连接完好，但是只能一方呼叫，另一方接听。改进对策：1、连接光纤头的时候一定要注意将卡口对准，不然不工作；2、仔细检查线路连接是否正确，是否是线路故障，可先不用光信道传输，直接用信号连接线短接复接、解复接两测试点P108/P111；3、通过更换光纤，发现两根光纤中有一根损坏，更换一根良好的光纤。参考文献：8[1]GerdKeiser.光纤通信（第四版）.北京：电子工业大学出版社，2012[2]电子信息学院.光通信技术实验讲义.苏州：苏州大学出版社，2016