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1、前 言1 实验总体目标光纤通信原理综合实验系统主要是为从事光纤通信专业的教学提供先进的实验手段，该设备中的系统功能电路组成、通信过程与实际设备近可能一致，并在此基础上增设特殊的测试环境，使学生通过实验能够比较容易的掌握光端机（电终端和光终端）组成的基本原理、关键技术以及常用技术指标测量方法，促进对光纤通信技术理论知识的掌握和理解。 适用专业通信工程、电子信息 先修课程模拟电子、数字电子、通信原理、数字通信原理以及光纤通信原理 实验课时分配实验项目学时实验一 无源光器件特性测量4实验二 PDH终端呼叫处理通信系统综合实验2实验三 光纤通信链路连接和在线光信号监测实验2 实验环境在通信实验室完成实
2、验，需要有光纤通信实验平台、光纤无源实验平台、电源、信号发生器以及示波器等基本仪器设备。 实验总体要求实验前应该认真阅读实验指导书，明确实验目的，了解实验原理和内容，掌握实验步骤以及注意事项，做好实验记录，实验结束后对实验数据进行整理，对实验现象进行分析，并写出实验报告。 本实验的重点、难点及教学方法建议在实验之前需要认真学习和理解该文件中所涉及到的电路和相关知识。目 录 绪论 实验系统概述1实验一 无源光器件特性测量9实验二 PDH终端呼叫处理通信系统综合实验29实验三 光纤通信链路连接和在线光信号监测实验36附一：跳线器默认状态图附二：测试孔位置图 绪论 实验系统概述 1.1 概 述 “光
3、纤通信多功能综合实验系统”由光无源器件实验平台、模拟图像传输系统、计算机数据传输系统、光终端机、电终端机以及误码测试模块、OTDR功能等几大部分组成。 “光纤通信多功能综合实验系统”所涉及的技术在光无源器件实验平台有波分复用、扰模器、回波损耗、插入损耗等技术；模拟图像传输系统与计算机数据传输系统有模拟图像传输和计算机数据传输与接口等技术；在光终端机部分有：HDB3编译码、同步数据接口、数据扰码与解扰码、CMI编译码、5B6B编译码、误码检测、光终端定时和单芯双向光路传输、波分复用、OTDR/OCDMA等技术；在电终端机部分有：24线用户接口、DTMF检测、PCM编码、数字复接解复接（E1传输技
4、术）和电终端定时技术等。该实验系统将当今通信领域的核心技术和新器件融入光纤通信实验教学，具有以下特点：1、 光路功能强大：本实验箱以光收发模块和光无源器件为重点，开设了光路测量方面的几十种相关实验。如：激光发送器的PI特性、光链路连接、光接收器的眼图观测等等2、 多功能：本实验箱集成了光纤线路设备（光无源器件）、数字光纤通信系统、模拟 图像光纤传输系统、计算机数据光纤传输系统、误码在线测试、OTDR/OCDMA以及二次开发等多种技术。给学生揭示了当今光纤通信的最先进技术，是一种高科技含量、高性价比的通信专业实验设备。3、 基础性：实验内容与当今光纤通信原理课程和教学大纲结合紧密，具有完善的实验
5、指导书。实验教材中各实验项目内容详细，电路详实，实验步骤、操作过程清楚明了，所传授的知识点与光纤通信技术原理教材配套。4、 系统性：系统概念突出、完整、清晰是该设备的一个突出优点。该实验系统涵盖了几乎所有的光纤通信技术。电路功能是按各个电路测试模块进行划分，通过对这些模块的测试，可以让学生对每一种电路模块的功能和性能有一个全面的理解；同时，每个电路测试模块可接入多个不同系统中进行综合实验，形成一个较完整的光纤通信系统测试平台。并且，该实验设备所展示的系统工作过程一目了然，便于学生理解光纤通信的信息流程与基本原理。5、 实用性：使用两台“光纤通信多功能综合实验系统”通过一根光纤就可以构成一个双向
6、的、远距离的（50Km）临时应急通信系统，可传输PCM电话、同步数据（速率：2.048Mbps），计算机数据、模拟图像等业务。6、 开放性：实验设计资料的完整性（准确、实用）、实验的可测性和正确性、设备使用的安全性是衡量开放型实验室设备的一个必备的基本条件。“光纤通信多功能综合实验系统”给学生和老师提供了完备的实验资料（实验指导书与实验电原理图），同时配备了可靠的电路板保护膜，为建立开放型的一流实验室提供了必备的基本条件。1.2 实验系统组成一、实验系统模块布局“光纤通信多功能综合实验系统”由光无源器件实验平台、模拟图像传输系统、计算机数字传输系统、PDH电终端机、光终端机以及误码在线测试模块
7、、OTDR/OCDMA等几大部分组成。为便于学习和实验，在“光纤通信多功能综合实验系统”中，各项实验内容均以模块进行划分，在PCB板上均由白色细线条将其明显分割开来，各大部分在PCB板上则由白色粗线条明显划分开来。同时为体现出电终端机在实际应用中的相对独立性，以及便于高校老师对实验装置的配置，这部分的PCB板置于实验箱的下层，而它的各模块的测试点全部引接到上层的PCB板上。每个测试模块既能单独开设实验，又能连成系统开设实验，老师可以灵活的组织与实施实验教学。在“光纤通信多功能综合实验系统”中，电源插座与开关在机箱的后面，电源模块在实验平台电路板的下面，它主要完成交流220V到5V、12V、12
8、V、48V的直流变换，给整个硬件平台供电。实验平台上电路测试模块布局见图1.2.1所示。1、 光无源器件主要由两个波分复用器，一个分路器，一个衰减器，两个连接器和六根尾纤（包括一根多模和五根单模光纤），用这些器件可以构成单芯双向光纤通信系统以及波分复用光纤通信系统等。2、 模拟传输系统把来自摄像头的视频基带信号进行适当的处理，送入光发送模块。经过光纤传输，进入光接收模块进行视频基带处理后，由监视器显示来自发端的视频信号。模拟传输系统主要由图像传输（收发）模块组成。3、 计算机数据传输系统是一个双向双工的不对称信道。它把来自计算机1的数据经过数字光纤信道，发送到计算机2。计算机2可把数据通过直通
9、信道，传送到计算机1。计算机数据传输系统的接口标准采用RS232。它由数字光纤信道、直通信道和接口电路组成。4、 光终端把来自电终端的信号经过线路接口电路（HDB3编译码）后，进行扰码（解扰）、光纤线路编码（CMI5B6B编译码），然后进入光收发模块，经过光纤之后，可以通过光无源器件，传输到对端。光终端机主要由下列功能模块组成：(1) AMI/HDB3线路编解码模块(2) 同步数据接口模块(3) CMI编码模块(4) CMI译码模块(5) 5B6B编码模块(6) 5B6B译码模块图1.2.1 光纤通信多功能综合实验系统布局图视频输出视频输入计算机1计算机2CMI编码模块CMI译码模块5B6B编
10、码模块5B6B译码模块解复接模块复接模块PCM模块DTMF模块用户接口模块误码测试模块接收定时模块加扰模拟模块HDB3编译码模块数据接口模块解扰模块光收发模块光收发模块波分复用器：合波器波分复用器：分波器(7) 加扰码模块(8) 解扰码模块(9) 光纤收发模块（单模）(10) 接收定时模块（含数字、模拟锁相环模块）(11) 误码测试模块5、 电终端首先把各路基带信号复接为E1标准的群路电信号，通过光终端发送电路变换为光信号，然后经光纤传输到接收端。在接收端再经光终端的光检测电路变换为电信号，送入电终端分路处理。电终端主要由下列功能模块组成：(1) 用户电话接口模块(2) 双音多频（DTMF）检
11、测模块(3) PCM语音编译码模块(4) 帧传输复接模块（E1成形模块）(5) 帧传输解复接模块（E1解复接模块）(6) 发送定时模块二、实验系统对外连接方式“光纤通信多功能综合实验系统”通过下面几个端口与外部通信终端或测量设备进行连接：1、 电话接口：连接自动电话机，与对端用户进行通话实验及测量。2、 同步数据接口（在实验箱下端的同步口模块内）：该接口标准为RS422，通过该端口接收外部的发送数据，并送入光终端机中；同时将光终端机接收的数据通过该端口送往外部设备。3、 尾纤FC连接端口：分别在光纤收发模块UE01、UE02的左、右端。用该端口连接一条单模光纤，可与对端实验箱连接，实现双向光纤
12、通信，或为光无源器件实验提供测量光源。4、 J002（时钟测试信号输入），用于向ZH7002型光纤通信多功能综合实验系统中送入各种测试信号。测试信号能否加入测试模块还与测试模块的跳线器设置有关，具体见测试步骤。5、 TP002（地）（在实验箱左端的信号输入接头）“ZH7002型光纤通信多功能综合实验系统”与外部连接接口布局见图1.2.2所示。三、实验系统系统流程及功能分配在“光纤通信多功能综合实验系统”中，各模块之间的系统连接见图所示。该系统主要有两路信号流程：1、 数字传输系统信号的基本流程，以电话业务为例，发送支路为：电话机用户电话接口话音编码E1复接光终端HDB3编、译码数据扰码CMI5
13、B6B编码电光转换光纤。接收支路为：光纤光电转换CMI5B6B译码数据解扰E1解复接PCM译码用户电话接口电话机。2、 模拟图像传输系统信号的基本流程为：摄像头基带处理放大光发送模块（光器件）光接收模块放大基带处理电视机这样设计实验系统的目的是为了在不增加成本的条件下最大限度的增加系统实验内容，加强学生的动手能力，便于将各测试模块放在不同系统中进行测试、比较，加强学生对各模块在系统中的地位、作用、性能的掌握，使学生对通信系统有一个较全面的了解，同时老师可以根据实验实际课时对实验项目进行组织和优化。另外，用两台“光纤通信多功能综合实验系统”可以通过两条单芯单模光纤连接实现双向远距离（50Km）通
14、信，两台实验箱中可以引入各种光无源器件，让学生进行光纤无源器件的测量和各种连接实验，进一步掌握光纤通信网络技术。实验一 无源光器件特性测量一、 实验目的1、 掌握单模光纤特性2、 掌握多模光纤特性3、理解光连接器和光纤跳线器的各种特性4、熟悉光连接器和光纤跳线器的应用方法5、使学生深入了解WDM器件的各种特性及特点6、熟悉WDM器件的应用方法7、使学生深入了解光可变衰减器的各种特性8、熟悉光可变衰减器的应用方法二、 实验仪器1、光纤通信多功能综合实验系统一台2、 光功率计 一台三、无源光器件在光纤通信的传输系统中，除了必备的光终端设备、电终端设备和光纤之外，在传输线路中还需要各种辅助器件以实现
15、光纤与光纤之间或光纤与光端机之间的连接、耦合、合分路、线路倒换以及保护等多种功能。相对于光电器件，如半导体激光器、发光二极管、光电二极管以及光纤放大器等光“有源器件”而言，这一类本身不发光、不放大、不产生光电转换的光学器件，常被称之为光“无源器件”。无源器件的种类繁多，功能及形式各异，但在光纤通信网络里是一种使用性很强的不可缺少的器件。主要的无源器件有光纤连接器、光缆连接器、光纤耦合器、光开关、光复用器(合波器和分波器)、光分路器、光隔离器、光衰耗器、光滤波器，等等。它的作用概括起来主要是：连接光波导或光路；控制光的传播方向；控制光功率的分配；控制光波导之间、器件之间和光波导与器件之间的光耦合；以及合波和分波等作用。需特别指出，由于生产光“无源器件”的厂家众多，且品种、结构、外貌各异，价格也不菲，因此实验箱中所涉及的光“无源器件”远不能代表该类器件的全貌。各学校
