光发送机与接收机-文档资料

光发射机与光接收机1光发射机与光接收机光发射机与光接收机2本章内容和重点本章内容光线路码型光发送机光接收机光中继器无源光器件本章重点光通信常用线路码型。光发送机和光接收机的功能、电路组成和性能。光发射机与光接收机光发射机与光接收机3本章作业什么是PDH，系列PDH接口的速率是多少，线路码型为什么？光发送机的主要性能指标是什么？光接收机的主要性能指标是什么？光中继器的有哪几种？它们各有什么优缺点？光通信设备对信息进行线路编码的意义是什么？光发射机与光接收机4一、光纤通信系统的分类根据所使用的光波长、传输信号形式、传输光纤类型、信号的调制方式、光接收方式的不同，光纤通信系统可分成:分类方式类别特点按信号类型数字光纤通信抗干扰能力强，传输质量好模拟光纤通信对系统要求高，适用于图像传输按光波长（通道）个数单波长（通道）技术难度小，应用成熟多波长（WDM）传输容量大，距离远按调制方式直接强度调制IM技术成熟，成本低外调制高速传输，成本较高按接收方式直接检测DD技术成熟，成本低，效率高相干调制CD灵敏度高，传输容量大，距离远按光纤特性多模光纤MMF采用850nm波长，距离短单模光纤SMF采用1310/1550nm波长，传输容量大，距离远光纤通信系统光发射机与光接收机5二、光纤通信系统结构1.光纤通信系统的主要组成单元光纤光器件光发送机光接收机光放大器2.光纤系统的具体应用点到点连接广播和分配网局域网光纤通信系统光发射机与光接收机6RxTxRxRxTxTx再生器再生器光发送机光接收机光发送机RxTx放大器放大器光接收机三、点到点的传输系统1.采用再生器和光放大器作为周期性损耗补偿的点到点连接光放大器：将接收到的微弱光比特流信号直接放大而不需将其转换为电信号。(1R)光放大器不能无限制级联，因为色散导致的脉冲畸变、噪声积累最终限制了系统的性能。光-电-光再生中继则不存在这种问题。光纤通信系统光发射机与光接收机72.点到点传输系统的特点与性能指标利用光纤的低损耗、宽带宽特点性能指标：比特率－距离积（BL）BL积与光纤损耗和色散特性有关，而光纤特性又与波长有关，所以BL积与波长有关光纤通信系统的发展阶段3.设计问题中继距离的选取：在级联的EDFA系统中，ASE噪声积累问题是关键所在，设计的关键在于如何设置EDFA的放大间隔使接收端的OSNR满足要求色散补偿技术：色散补偿方案的选择及设计光纤非线性的避免光纤通信系统光发射机与光接收机8光发射机光发射机光发射机光发射机N123EDFA功放线放前放MUXDEMUX典型的点对点光纤通信系统1N32光接收机光接收机光接收机光接收机光纤通信系统光发射机与光接收机9四、光纤广播分配网功能：光纤通信系统不仅要求传送信息，而且要求将信息分配给多个用户应用：光缆电话网、公用天线电视(CATV)、宽带综合业务数字网等互联网的数据业务特点：传输距离较短、带宽要求宽结构：树型拓扑、总线拓扑光纤通信系统光发射机与光接收机10HubHubHubHubHub信道在中心点分配，光纤的作用与点到点连接系统类似。树形拓扑结构：光纤通信系统光发射机与光接收机111432NBus单根光纤承载整个业务范围的多信道光信号，通过光接头完成分路，光分路器将一小部分功率分送给每个用户。多路视频信道分配CATV系统；高清晰度电视HDTV。总线拓扑结构：光纤通信系统光发射机与光接收机12五、局域网局域网：在光纤通信系统中，要求在网络中一个局部区域内（如在一个大学校园内）的大量用户相互连接，使任何用户可以随机地进入网络，将数据传送给其他任何用户。LAN中要求对每个用户提供随机的收发数据功能，存在网络协议问题。结构：总线型Bus、环型Ring、星型Star光纤通信系统光发射机与光接收机13数字电话传输：电话机把语音转换为频率为300~3400Hz的模拟基带信号，通过电发射机将其转换为数字信号（PCM），并把多路数字信号组合在一起(合群)，每路语音转换成传输速率为64kb/s的数字信号，然后用数字复接器把24路(北美、日本)或30路(中国、欧洲)PCM信号（取样频率为8kHz，即采样周期T=125us，并且每一量化信号用8个比特二进制脉冲代替。）合群成1.544Mb/s或2.048Mb/s的基群(一次群)，甚至更高群的数字系列，最后输入光发射机。数字光纤通信系统光发射机与光接收机14一、数字光纤通信系统的组成1.电发射机；2.输入接口；3.光发射机；4.中继放大；5.光接收机；6.输出接口；7.电接收机；8.备用系统；9.辅助系统用户123765光缆光缆489······用户数字光纤通信系统光发射机与光接收机15电发射机：把用户信息经A/D变换，按时分复用方式把多路信号复接，合群成高比特率的数字信号；输入接口：电发射机的合群信号→输入接口，通过输入接口进行编码、电平和阻抗匹配；光发射机：编码信息经光发射机调制发射光信号；中继放大：EDFA、O/E/O；光接收机：根据调制方式进行光电转换；输出接口：对信号进行解码、电平和阻抗匹配；电接收机：分群、解复用；备用系统：主用系统出现故障时手动或自动切换到备用系统；数字光纤通信系统光发射机与光接收机16辅助系统：①监控管理系统：监测、控制、管理系统，保证光纤通信正常运行；②公务通信系统：公务电话，为值班维护人员联络使用（数字段内、数字段间）；③自动倒换系统：主用系统出现故障时启动备用系统；④告警处理系统：发出告警指令，并含告警显示信息，使维护人员快速、有效识别故障设备；⑤电源供给系统：光端机各部分电路都需相应的直流电源，包括中继站无人值守的远程供电系统，或者这些站利用太阳能、风力发电等本地能源的供电系统。数字光纤通信系统光发射机与光接收机17准同步数字体系PDH（plesiochronousdigitalhierarchy）1.中国、欧洲制式30路64kb/s的数字信号复接成2.048Mb/s的基群速率（一次群），然后在基群的基础上复接成更高群（二次群、三次群···）。对于这种制式，各次群的话路数按4倍递增，速率的关系略大于4倍，因为复接为更高一次群时需插入维护、管理等辅助比特字节。2.北美、日本制式24路64kb/s的数字信号复接成1.544Mb/s的基群速率（一次群）。对于这种制式，3次群以上，北美与日本又不同。PDH光纤通信系统光发射机与光接收机18一次群（基群）二次群三次群四次群北美24路1.544Mbit/s96路（24×4）6.312Mbit/s672路（96×6）44.736Mbit/s4032路（672×6）274.176Mbit/s日本24路1.544Mbit/s96路（24×4）6.312Mbit/s480路（96×5）32.064Mbit/s1440路（480×3）97.782Mbit/s欧洲中国30路2.048Mbit/s120路（30×4）8.448Mbit/s480路（120×4）34.368Mbit/s1920路（480×3）139.264Mbit/s准同步数字体系：PDH光纤通信系统光发射机与光接收机19引导文图3-132路TDM帧组成结构示意图19通信技术专业教学团队2020/6/18PDH光纤通信系统光发射机与光接收机20光发射机与光接收机21PDH（准同步数字系列）：1、北美、欧洲和日本三种数字体系彼此互不兼容，造成国际互通的困难。565Mbit/s139Mbit/s34Mbit/s8Mbit/s2Mbit/s1.6Gbit/s400Mbit/s100Mbit/s6.3Mbit/s1.5Mbit/s274Mbit/s45Mbit/s6.3Mbit/s×4×4×4×4×4×4×4×4×6×7×3欧洲系列日本系列北美系列×532Mbit/s2、没有世界性的标准光接口规范。PDH光纤通信系统光发射机与光接收机22线路编码AMI/HDB3编译码AMI码的全称是传号交替反转码。编码规则是：代码中的“0”不变；代码中的“1”则交替地变换为传输码的“+1”和“1”。如：AMI码信号无直流成分，且只有很小的低频成分，适宜在不允许这些成分通过的信道中传输。在AMI码的编码中，一个二进制符号变换成一个三进制符号，又称为1B/1T码型。22通信技术专业教学团队2020/6/18线路编码光发射机与光接收机23线路编码AMI码除有上述特点外，还有编译码电路简单及便于观察误码情况等优点，但是，AMI码有一个重要的缺点，即接收端从该信号中获取定时信息时，由于它可能出现长的连“0”串，因而会造成提取定时信号的困难。为了保持AMI码的优点而克服其缺点，人们提出了许多种类的改进AMI码，HDB3码就是其中有代表性的一种。23通信技术专业教学团队2020/6/18图3-5AMI/HDB3频谱示意图线路编码光发射机与光接收机24线路编码HDB3码的全称是三阶高密度双极性码。其编码规则是：先把消息代码变换成AMI码，然后去检查AMI码的连“0”串的情况，当没有4个以上连“0”串时，则这时的AMI码就是HDB3码；当出现4个以上连“0”串时，则将每4个连“0”小段的第4个“0”变换成与其前一非“0”符号（“＋1”或“–1”）同极性的符号。显然，这可能破坏“极性交替反转”的规律。这个符号就称为破坏符号，用符号V表示（即“+1”记为+V,“–１”记为–V）。为使附加V符号后的序列不破坏“极性交替反转”造成的无直流特性，还必须保证相邻符号V也应极性交替。当相邻符号之间有奇数个非“０”符号时，则极性交替是能得到保证的；当有偶数个非“0”符号时，就得不到保证，这时再将该小段的第1个“0”变换成+B或–B，符号的极性与前一非“0”符号的相反，并让后面的非“0”符号从符号V开始再交替变化。24通信技术专业教学团队2020/6/18线路编码光发射机与光接收机25线路编码图3-6HDB3码编码原理方框图图3-7HDB3码译码原理方框图25通信技术专业教学团队2020/6/18线路编码光发射机与光接收机26光线路编码PCM通信系统中的接口速率和码型，如表所示。PDH接口码速率与接口码型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HDB3HDB3HDB3CMIPCM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。线路编码的目的是：误码检测，传输辅助信息光发射机与光接收机27光线路编码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mB1CC=Bm(m+1)fi/m模2和=0mB1H混合码加扰NRZ给输入NRZ序列加扰fi无SDH常用的线路编码光发射机与光接收机281．分组码分组码常用mBnB表示，每进入mbit，出nbit，n＞m，形成一种一一对应关系。般选取n=m+1。常用的mBnB码有1B2B、3B4B、5B6B、8B9B和17B18B等。遵循让“0”，“1”均衡分布的原则，mBnB码的缺点是传输辅助信号比较困难。五光线路编码光发射机与光接收机291．分组码——1B2B码（1）CMI码CMI码又称传号反转码，它是一种1B2B码。其变换规则是原码的“0”码用“01”码代替，原码的“1”码用“00”或“11”交替代替。ITU-T建议CMI码作为PDH四次群和SDH的STM-1的接口码型。请总结CMI码的优点。五光线路编码光发射机与