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1、第五章 光纤通信系统和通信网,5.1、光纤通信系统的组成 P15.2、系统性能及测试 P225.3、光纤通信系统的总体设计 P355.4、光同步数字传输网 P455.5、光纤放大器在系统中的应用 P1255.6、城域光网络和接入网 P150,5.1 光纤通信系统的组成,思考题：,（1）本周的传输实验若将S200拨到数字端传输正弦波，该如何设计实验步骤？（2）声音图像传输实验中又该如何？,光纤通信系统工作原理,1、电发射机：过程：模拟信号 PCM编码完成A/D转换 时分复用高比特率数字信号PCM编码：1、取样: Nyquist取样定理：取样频率f2f 2、量化3、编码,2、光发射机（TX） 电发
2、射机输出的数字信号通过输入接口进入光发射机。,输入接口的作用：（1）保证电、光发射机间信号的幅度、阻抗 的适配，以适合光发射机的要求；（2）进行码型变换，将传送码流转换成便于在光纤中传输、接收及监测的线路码型,使信息和时钟能够共同在系统中传输。,输入接口的作用：（1）保证电、光发射机间信号的幅度、阻抗 的适配，以适合光发射机的要求；（2）进行码型变换，将传送码流转换成便于在光纤中传输、接收及监测的线路码型,使信息和时钟能够共同在系统中传输。,光纤通信中的常用线路码型（1）扰码二进制 ：SDH系统采用（2）字变换码: mBnB、伪双极性（CMI、DMI）码 （3）插入型码: mB1H/1C码,
3、mB1P码,（1）扰码二进制概念：通过改变码序列中0、1分布来改善码流的 性能特点：无冗余度、不直接支持误码检测与辅助信号传送实现方法：带有反馈线的m级移位寄存器电路,构成M序列的移位寄存器可以用特征多项式f(x)表示为： 其中系数为1表示这一级有反馈线，反之系数为0时无反馈线。以SDH系统的七级扰码器形成线路码为例,（2）字变换码,mBnB码：特点：码速提高 n/m 倍编码规律：以2B3B码为例,5B6B是我国PDH系统的标准码型5B6B码的优点：A、冗余度较小；B、可以利用计算机的IC-PROM器件直接编、译码，电路设计得到简化；C、连“0”和连“1”数小，定时方便；D、可以实现运行误码监
4、测。5B6B码的缺点是：A、本身的电子电路较复杂；B、耗电较多，中继远供电困难；C、辅助信息的传递较困难。,8B10B码(在应用千兆以太网中),伪双极性（CMI、DMI）码,其中CMI码是PDH四次群电端机的接口码（实验）,其编码机制为：0用01编码，1用00或11交替编码。举例：0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 1 0 1 1 1 0用CMI编码机制转换后为：0101011100110100010111010011000101010100110001110101000111001101,（3）插入型码: 插入奇偶校验码： mB1P码插入补码： mB1H/1C码,mB1C码00001 1
5、0000 01111 10100 11111 10100 00000 01011000010100001011110101001111110101001000001010110mB1H/1C码：H完成辅助信息的传递,3、光中继器（需要与否视情况而定）,作用：信号放大，整形，再生。传统模式：OEO缺点：复杂现行模式：EDFA缺点：无整形再生功能，需考虑色散补偿和放大的自发辐射噪声积累的问题。,4、接收机,（1）光接收机作用：将光信号变换为电信号，再进行放大、再生，恢复出原来传输的信号，送给电接收机。（2）电接收机作用：将高比特率的数字信号进行时分复用解复用，然后再还原成模拟信号，送给用户。输入接
6、口作用：实现码型、电平和阻抗的匹配。,5、辅助系统,网络管理系统(含告警处理系统)属于电信管理网（TMN）的一部分，包括故障管理（告警监视，故障定位）、性能管理（性能数据的收集，传送，报告，存储）、配置管理（运行系统，业务，保护）、安全管理（注册，日志，口令，安全等级等）公务通信系统：可分为段间和段内自动倒换系统：收无光，收失步，误码率过高等情况电源供给系统：机房中的直流-直流电源变换器及其自动保护电路，供电电源一般为-24V，-48V或-60V,6、备用系统,由于光器件的可靠性比电子器件差，为了保证通信系统的畅通，整个光路应该设置备用系统，当主用系统出现故障时，可通过自动倒换开关倒换到备用系
7、统上来。备用模式：1+1或N+1,5.2 系统性能及测试,1、误码性能1）误码性能参数误码率：表示传送的码元被错误判决的概率，常以长时间测量中误码数目与传送的总码元之比表示，所以又称长期平均误码率（BER）。误码秒百分数（ES）：长时间观测中误码秒数与总的可用秒数之比。误码的时间百分数：BER超过某一门限值的次数与总观察时间内的可用时间的比。其中有劣化分百分数DM、严重误码秒百分数SES,64Kb/s业务误码性能指标,块（EB）：一系列与通道有关的连续比特称为块。误码块：当一块内的任意比特发生差错时就称该块是差错块，有时也称误码块。误块秒（ES） :当某一秒内具有一个或多个误块时，就称该秒为误
8、块秒。误块秒比（ESR）：对一个确定的测试时间而言，在可用时间以内出现的ES与总秒数之比称为误块秒比。 严重误块秒比（SESR）：当某一秒内含有不少于30%的误块或者至少出现一种缺陷时，就以该秒为严重误块秒。对于一个确定的测试时间而言，在可用时间以内出现的SESR数与总秒数之比称为严重误块秒比。,2）误码率的计算,在n比特序列中发生m个误码的概率为： n比特序列中出现不多于k比特误码的概率为：,2. 抖动性能,1）概念：数字信号（包括时钟信号）的各有效瞬间对于标准时间的位置偏差，称为抖动（或漂动）。10Hz以下的相位变化称为漂动, 而10Hz以上的则称为抖动。2）原因：随机噪声产生低频振荡的相
9、位调制，加载到传输的数字信号上，产生抖动。3）抖动的单位：UI, 表示单位时隙，当传输信号为NRZ码时，1UI就是比特信息所占用的时间，它在数值上等于传输速率的倒数。4）影响：使判决时间偏离最佳的判决时间,5）抖动性能参数,输入抖动容限：系统容许的输入信号的最大抖动范围。PDH各次群输入接口的抖动容限必须在图中所示的曲线之上,b) 输出抖动：系统无输入抖动时输出口的信号抖动特性。,复用设备STM-N接口抖动产生,c) 抖动转移特性:系统输出信号的抖动与输入信号中具有对应频率的抖动之比。,SDH系统与其它数字通信系统相比又引入了二种新的抖动源，即映射抖动和组合抖动。 映射抖动: 支路信号映射进S
10、TM-N时引入的抖动。在无指针调整时，在支路口测试。 组合抖动：支路映射和指针调整结合引入的抖动。在特定的指针调整序列下，测试支路口的输出抖动。,3.系统性能的测试,1）主要的测试仪表：误码测试仪：误码测试误码分析仪:误码测试，误码分析，BER，ES，SES，DM。数字传输分析仪：另外包括抖动发生器，可产生测试所需要的各种幅度可调低频信号，并将其调制到发码上，产生带有抖动的数字系列，接收部分还可测试抖动。SDH分析仪:除可测试误码和抖动性能外，还能分析和检测SDH设备的帧结构和复用映射结构。另外还有光频谱分析仪、光功率计等。（实验室设备状况）,误码测试仪原理框图,2）误码率、灵敏度和抖动的测试
11、,a ）灵敏度：在保证一定误码率下光接收机所需要接收的最低平均光功率。测试仪器：误码测试仪、光衰减器、连接器、光功率计光接收机灵敏度的测试原理图,长光纤,测试方法如下：, 按图示接好测试系统，误码仪的发送部分按规定送 出 或 伪随机码，用来调制光发射机； 增大光衰减器的衰减量，同时监测误码，直到误码仪指示的的误码率为某一要求值； 断开光纤连接器，用光功率计测量此时的接收光功率，即为要求误码率下的接收灵敏度。,b ）动态范围：,先测出要求误码率下的接收机灵敏度；逐渐减小光衰减器的衰减量，直至误码仪指示为要求的误码率，此时接收光功率为最大输入功率，动态范围可表示为：,c ）输入抖动容限：,所用仪表
12、：低频信号发生器、可变光衰减器、抖动测试仪（还有什么仪器可用来代替？）思考题：该系统能否测试输出抖动和抖动转移特性？,测试方法：,如图所示接好测试系统，开关K1置1，K2置2，由误码仪发送 或 伪随机码。监视光端机的误码率，调整可变光衰减器的衰减量，使光接收机接收的光功率恰好在无误码的基础上增加1dB，使误码性能有所好转。将低频信号发生器发出测试的低频信号加于误码仪的发送端，调制伪随机码，造成光端机输入信号的抖动，逐渐加大低频信号幅度，直至将要发生误码为止； 将开关K1置3，测出此时的抖动值，即为此频率下输入抖动容限；改变低频测试信号的频率，重复上述过程，逐频点测量，最后画出输入抖动与频率的对应关系。,
