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1、12光端机的性能指标； 光纤通信系统基本构成；光端机的组成及工作原理； PDH、SDH两种传输体制；3掌握发射机和接收机的性能指标掌握光纤通信系统基本构成；掌握发射机和接收机的框图和工作原理理解PDH、SDH两种传输体制。44.2 线路编码线路编码4.5光光-电电-光中继器的原理光中继器的原理4.1 光发射机原理光发射机原理4.3光发射机的主要技术指标光发射机的主要技术指标4.4数字接收机的组成及技术指标数字接收机的组成及技术指标4.6PDH 传输体制及长途光缆系统的构成传输体制及长途光缆系统的构成54.1 光发射机原理光发射机原理64.1 光发射机原理光发射机原理扰码线路编码调 制电路光 源
2、背 向光 监测码 型变换均 衡放大输入码型变换电路APCAPC光发送电路时钟提取告 警检测 图1 光发射机的组成框图(动画动画) 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。如图1。74.1 光发射机原理光发射机原理 （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。 （4）扰码：使信号达到“0”、“1”等概出现，利于时钟提取。 （5）时钟提取：提取PCM时钟信号，供给其它电路使用。
3、（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。84.2 线路编码线路编码4.5光光-电电-光中继器的原理光中继器的原理4.1 光发射机原理光发射机原理4.3光发射机的主要技术指标光发射机的主要技术指标4.4数字接收机的组成及技术指标数字接收机的组成及技术指标4.6PDH 传输体制及长途光缆系统的构成传输体制及长途光缆系统的构成9 PCM通信系统中的接口速率和码型，如表1所示。表1PDH接口码速率与接口码型 PCM系
4、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。各种码的编码规律、传输速率如表2所示。 基基 群群二二 次次 群群三三 次次 群群四四 次次 群群接口码速率接口码速率 (Mbit/s) (Mbit/s)2.0488.44834.368139.264接口码型接口码型HDB3HDB3HDB3CMI4.2 4.2 4.2 4.2 4.2 4.2 光线路编码光线路编码光线路编码光线路编码光线路编码光线路编码10码码 型型
5、码型变换规则码型变换规则传输速率传输速率误码监测误码监测适用系统适用系统1B2B码码CMI“1 1”：11,0011,00交替交替“0 0”：01012fi按编码规则检查按编码规则检查PDH双相码双相码“1 1”：1010 “0 0”：01012fi同上同上DMI“1 1”：11,0011,00交替交替“0 0”：0101（前二个码为（前二个码为0101，1111时）时）10（前二个码为（前二个码为1010，0000时）时）2fi同上同上分组码分组码m mBnB在在n nB码中选择不均等值小的码作公共码；正负模式交替码中选择不均等值小的码作公共码；正负模式交替nfi /m（1 1）查禁用码字）
6、查禁用码字（2 2）利用）利用DRSDRS插入码插入码mB1P（1 1）P P码满足奇校验规则码满足奇校验规则（2 2）P P码满足偶校验规则码满足偶校验规则(m+1) fi /m奇偶校验奇偶校验mB1C(m+1)fi /m模模2 2和和=0=0mB1H加扰加扰NRZNRZ给输入给输入NRZNRZ序列加扰序列加扰fi无无SDH表2常用的线路编码4.2 4.2 4.2 4.2 4.2 4.2 光线路编码光线路编码光线路编码光线路编码光线路编码光线路编码11 一、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
7、码，记为nB，因此称为mBnB码，其中m和n都是正整数，通常nm，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。 mBnB码的缺点是传输辅助信号比较困难。4.2 4.2 4.2 4.2 4.2 4.2 光线路编码光线路编码光线路编码光线路编码光线路编码光线路编码12 二、插入码 插入码是把输入二进制原始码流分成每m比特（mB）为一组，然后在每组mB码末尾按一定
8、的规律插入一个码，组成m+1个码为一组新的线路码流。根据插入码的用途不同，可以分为mB1C码、mB1H码和mB1P码等。 （1）mB1C码 mB1C码的编码原理是，把原始码流分成每m比特（mB）为一组，然后在每组mB码的末尾插入1比特补码，这个补码称为C码，所以称为mB1C码。例如：mB码码100110001101mBlC码码10011101001010104.2 4.2 4.2 4.2 4.2 4.2 光线路编码光线路编码光线路编码光线路编码光线路编码光线路编码13 （2）mB1H码 mB1H码是由mB1C码演变而成的，即在mB1C码中，扣除部分C码，并在相应的码位上插入一个混合码（H码），
9、所以称为mB1H码。所插入的H码可以根据不同用途分为三类：第一类是C码，它是第m位码的补码，用于在线误码率监测；第二类是L码，用于区间通信；第三类是G码，用于帧同步、公务、数据、监测等信息的传输。4.2 4.2 4.2 4.2 4.2 4.2 光线路编码光线路编码光线路编码光线路编码光线路编码光线路编码144.2 4.2 4.2 4.2 4.2 4.2 光线路编码光线路编码光线路编码光线路编码光线路编码光线路编码154.2 4.2 4.2 4.2 4.2 4.2 光线路编码光线路编码光线路编码光线路编码光线路编码光线路编码16mB码码100000001110mBlP码码100000010010
10、1101 （3）mB1P码 在mBlP码中，P码称为奇偶校验码，P码有以下两种情况。 P码为奇校验码时，其插入规律是使m+1个码内“1”码的个数为奇数，例如： P码为偶校验码时，其插入规律是使m+1个码内“1”码的个数为偶数，例如：mB码码100000001110mBlP码码10010000001111004.2 4.2 4.2 4.2 4.2 4.2 光线路编码光线路编码光线路编码光线路编码光线路编码光线路编码17三、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。 （2）双相码
11、双相码又称分相码。也是一种1B2B码。其变换规则是原码的“0”码用“01”码代替，原码的“1”码用“10”代替。 4.2 4.2 4.2 4.2 4.2 4.2 光线路编码光线路编码光线路编码光线路编码光线路编码光线路编码184.2 4.2 4.2 4.2 4.2 4.2 光线路编码光线路编码光线路编码光线路编码光线路编码光线路编码19四、扰码 SDH光纤通信系统中广泛使用的是加扰的NRZ码，它是利用一定规则对信号码流进行扰码，经过扰码后使线路码流中的“0”和“1”出现的概率相同，因此码流中不会出现长连“0”或长连“1”的情况，从而有利于接收端提取时钟信号。 信号序列扰乱方法有： 用一个随机序
12、列与输入信号序列进行逻辑加，这样就能把任何输入信号序列变换为随机序列，但完全随机的序列不能再现。 用伪随机序列代替完全随机序列进行扰码与解扰。 4.2 4.2 4.2 4.2 4.2 4.2 光线路编码光线路编码光线路编码光线路编码光线路编码光线路编码204.2 线路编码线路编码4.5光光-电电-光中继器的原理光中继器的原理4.1 光发射机原理光发射机原理4.3光发射机的主要技术指标光发射机的主要技术指标4.4数字接收机的组成及技术指标数字接收机的组成及技术指标4.6PDH 传输体制及长途光缆系统的构成传输体制及长途光缆系统的构成214.3 4.3 4.3 4.3 光发射机的主要指标光发射机的
13、主要指标光发射机的主要指标光发射机的主要指标 光发射机的平均输出光功率衡量光发射机的输出能力，测量平均输出光功率的仪表是光功率计，光功率单位是dBm。 224.3 4.3 4.3 4.3 光发射机的主要指标光发射机的主要指标光发射机的主要指标光发射机的主要指标 消光比的定义为全“1”码平均发送光功率与全“0”码平均发送光功率之比。可用下式表示 式中，P1为全“1”码时的平均光功率；P0为全“0”码时的平均光功率。 消光比的大小有两个意义： （1）反映发射机的调制状态，消光比太大，表明光发射机调制不完善，光电转化效率低 （2）影响接收机的灵敏度。消光比过大，接收机的灵敏度就下降很大。 234.2
14、 线路编码线路编码4.5光光-电电-光中继器的原理光中继器的原理4.1 光发射机原理光发射机原理4.3光发射机的主要技术指标光发射机的主要技术指标4.4数字接收机的组成及技术指标数字接收机的组成及技术指标4.6PDH 传输体制及长途光缆系统的构成传输体制及长途光缆系统的构成24 光接收机作用是将光纤传输后的幅度被衰减、波形产生畸变的、微弱的光信号变换为电信号，并对电信号进行放大、整形、再生后，再生成与发送端相同的电信号，输入到电接收端机，并且用自动增益控制电路（AGC）保证稳定的输出。 光接收机中的关键器件是半导体光检测器，它和接收机中的前置放大器合称光接收机前端。前端性能是决定光接收机的主要
15、因素。4.44.4数字接收机的组成及技术指标数字接收机的组成及技术指标数字接收机的组成及技术指标数字接收机的组成及技术指标25 强度调制直接检波（IM-DD）的光接收机方框图如图4所示，主要包括光电检测器、前置放大器、主放大器、均衡器、时钟恢复电路、取样判决器以及自动增益控制（AGC）电路等。图4 数字光接收机方框图（动画）（动画）4.44.4数字接收机的组成及技术指标数字接收机的组成及技术指标数字接收机的组成及技术指标数字接收机的组成及技术指标26 1光电检测器 光电检测器是把光信号变换为电信号的关键器件，对其要求是： 在系统的工作波长上要有足够高的响应度，即对一定的入射光功率，光电检测器能
16、输出尽可能大的光电流。 波长响应要和光纤的3个低损耗窗口兼容。 有足够高的响应速度和足够的工作带宽。 产生的附加噪声尽可能低，能够接收极微弱的光信号。 光电转换线性好，保真度高。 工作性能稳定，可靠性高，寿命长。 功耗和体积小，使用简便。4.44.4数字接收机的组成及技术指标数字接收机的组成及技术指标数字接收机的组成及技术指标数字接收机的组成及技术指标272放大器 光接收机的放大器包括前置放大器和主放大器两部分。 对前置放大器要求是较低的噪声、较宽的带宽和较高的增益。 前置放大器的的类型目前有3种：低阻抗前置放大器、高阻抗前置放大器和跨阻抗前置放大器（或跨导前置放大器）。 主放大器一般是多级放
17、大器，它的功能主要是提供足够高的增益，把来自前置放大器的输出信号放大到判决电路所需的信号电平。并通过它实现自动增益控制（AGC），以使输入光信号在一定范围内变化时，输出电信号应保持恒定输出。 主放大器和AGC决定着光接收机的动态范围。4.44.4数字接收机的组成及技术指标数字接收机的组成及技术指标数字接收机的组成及技术指标数字接收机的组成及技术指标28 3均衡器 均衡器的作用是对已畸变(失真)和有码间干扰的电信号进行均衡补偿，减小误码率。4.44.4数字接收机的组成及技术指标数字接收机的组成及技术指标数字接收机的组成及技术指标数字接收机的组成及技术指标29 4.44.4数字接收机的组成及技术指
18、标数字接收机的组成及技术指标数字接收机的组成及技术指标数字接收机的组成及技术指标 箝位前： 箝位后： “非线性变换”将部分NRZ码变为“RZ”码 304.44.4数字接收机的组成及技术指标数字接收机的组成及技术指标数字接收机的组成及技术指标数字接收机的组成及技术指标光发： 光收： 均衡： 时钟： 判决： 316自动增益控制（AGC） AGC就是用反馈环路来控制主放大器的增益。作用是增加 了光接收机的动态范围，使光接收机的输出保持恒定。7. 解码和扰码电路8. 实现发送端的扰码的解码8.编码电路9. 将解扰后的信码编成适合电缆传输的码型（HDB3）4.44.4数字接收机的组成及技术指标数字接收机
19、的组成及技术指标数字接收机的组成及技术指标数字接收机的组成及技术指标321、光接收机的灵敏度 光接收机的灵敏度是指在系统满足给定误码率指标的条件下，光接收机所需的最小平均接收光功率Pmin（mW）。工程中常用毫瓦分贝（dBm）来表示，即 (4-2) 4.44.4数字接收机的组成及技术指标数字接收机的组成及技术指标数字接收机的组成及技术指标数字接收机的组成及技术指标33光接收机的动态范围是指在保证系统误码率指标的条件下，接收机的最低输入光功率（dBm）和最大允许输入光功率（dBm）之差（dB）。 344.2 线路编码线路编码4.5光光-电电-光中继器的原理光中继器的原理4.1 光发射机原理光发射
20、机原理4.3光发射机的主要技术指标光发射机的主要技术指标4.4数字接收机的组成及技术指标数字接收机的组成及技术指标4.6PDH 传输体制及长途光缆系统的构成传输体制及长途光缆系统的构成35 光信号在传输过程会出现两个问题： 光纤的损耗特性使光信号的幅度衰减，限制了光信号的传输距离； 光纤的色散特性使光信号波形失真，造成码间干扰，使误码率增加。 以上两点不但限制了光信号的传输距离，也限制了光纤的传输容量。为增加光纤的通信距离和通信容量，必须设置光中继器。 4.5光光-电电-光中继器的原理光中继器的原理光中继器的功能是补偿光能量损耗，恢复信号脉冲形状有： 补偿衰减的光信号； 对畸变失真的信号波形进
21、行整形。光中继器主要有两种：一种是传统的光中继器（即光电中继），一种是全光中继器。36 一、光电中继器的构成 传统的光中继器采用光电光（O-E-O）转换形式的中继器。如图6所示。图6 典型的数字光中继器原理方框图二、光电中继器的结构形式 有的设在机房中，有的是箱式或罐式，有的是直埋在地下或架空光缆在电杆上。4.5光光-电电-光中继器的原理光中继器的原理37 目前全光放大器主要是掺铒光纤放大器。掺铒光纤放大器是一个直接对光波实现放大的有源器件，其工作原理如图7所示。 用掺铒光纤放大器作中继器的优点是，设备简单，没有光电光的转换过程，工作频带宽。缺点是，光放大器作中继器时，对波形的整形不起作用。图
22、7 掺铒光纤放大器用作光中继器的原理框图（动画）（动画）4.5光光-电电-光中继器的原理光中继器的原理384.2 线路编码线路编码4.5光光-电电-光中继器的原理光中继器的原理4.1 光发射机原理光发射机原理4.3光发射机的主要技术指标光发射机的主要技术指标4.4数字接收机的组成及技术指标数字接收机的组成及技术指标4.6PDH 传输体制及长途光缆系统的构成传输体制及长途光缆系统的构成39光纤通信系统有PDH(准同步数字复接系列，Plesiochronous Digital Hierarchy)系统、SDH(同步数字复接系列)系统和DWDM系统。4.6PDH 传输体制及长途光缆系统的构成传输体制
23、及长途光缆系统的构成数字光纤通信系统的组成404.6PDH 传输体制及长途光缆系统的构成传输体制及长途光缆系统的构成数字光纤通信系统由电收发端机、电输入输出接口、光端机、光缆、中继器（光电光中继器或光放大器）等部分组成。电收发端机：完成模拟信号与数字信号的相互转化。输入/输出接口：对电收发端机和光端机的数字信号起连接作用。光端机：光端机主要由复分接电路和光收发模块组成，用于完成数字电信号与数字光信号的互相转化和数字光信号的收发。光缆与光中继器：形成数字光信号的传输通道，光中继器还有延伸传输距离的作用。414.6PDH 传输体制及长途光缆系统的构成传输体制及长途光缆系统的构成424.6PDH 传
24、输体制及长途光缆系统的构成传输体制及长途光缆系统的构成43图9所示的是PDH光缆通信系统的一例。图中MUX1基群复用设备； MUX3三次群复用设备；MUX2二次群复用设备；MUX1-3三次群跳群复用设备MUX4四次群复用设备； 0LT2二次群光端机；OLT3三次群光端机； OLT4一四次群光端机；接口0音频或64kbs接口；接口12048kbs接口；接口28448kbs接口； 接口334368kbs接口；接口4139264kbs接口；4.6PDH 传输体制及长途光缆系统的构成传输体制及长途光缆系统的构成444.6PDH 传输体制及长途光缆系统的构成传输体制及长途光缆系统的构成45S点光接口。S
25、点是紧靠着光发送机的话动连接器盾的参考点， 是光发送机与光缆线路之间的互连点；R点光接口。R点是紧靠着光接收机的活动连接器前的参考点， 是光接收机与光缆线路之间的互连点；REG一光中继机。复用设备机架间连线使用铜轴线，接口1、接口2、接口3的码型为HDB3码，接口4的码型为CMI码。4.6PDH 传输体制及长途光缆系统的构成传输体制及长途光缆系统的构成461、二次群光缆通信系统的组成4.6PDH 传输体制及长途光缆系统的构成传输体制及长途光缆系统的构成474.6PDH 传输体制及长途光缆系统的构成传输体制及长途光缆系统的构成48565Mb/s565Mb/s139Mb/s139Mb/s34Mb/
26、s34Mb/s8Mb/s8Mb/s2Mb/s2Mb/s1.6Gb/s1.6Gb/s400Mb/s400Mb/s100Mb/s100Mb/s32Mb/s32Mb/s6.3Mb/s6.3Mb/s1.5Mb/s1.5Mb/s274Mb/s274Mb/s45Mb/s45Mb/s6.3Mb/s6.3Mb/s44444444673欧洲系列欧洲系列日本系列日本系列北美系列北美系列54.6PDH 传输体制及长途光缆系统的构成传输体制及长途光缆系统的构成494.6PDH 传输体制及长途光缆系统的构成传输体制及长途光缆系统的构成140Mb/s34Mb/s34Mb/s8Mb/s8Mb/s2Mb/s解解解解解解解解解
27、解解解复复复复复复复复复复复复用用用用用用用用用用用用复复复复复复复复复复复复用用用用用用用用140Mb/s用用用用504.6PDH 传输体制及长途光缆系统的构成传输体制及长途光缆系统的构成因此，PDH体制不适应大容量传输网的组建，SDH体制应运而生。514.6PDH 传输体制及长途光缆系统的构成传输体制及长途光缆系统的构成 1、SDH 概念 是一整套可进行同步数字传输、复用和交叉连接的标准化数字信号 的等级结构。 2、SDH体制的优势 1）接口方面 电接口 SDH体制对网络节点做了统一的规范，体现了横向兼容性。 STM-1是SDH的第一个等级，又叫基本同步传送模块，比特率为 155.520M
28、b/s 。STM-N是SDH第N个等级的同步传送模块,比特率 是STM-1的N倍(N=4n=1，4，16，- - -)。 光接口 仅对电信号扰码。光口信号码型是加扰的NRZ码，采用世界统一的7 级扰码。524.6PDH 传输体制及长途光缆系统的构成传输体制及长途光缆系统的构成 2）复用方式 低速SDH-高速SDH，字节间插 低速PDH-SDH，同步复用和灵活的映射 3）运行维护 用于OAM的开销多 OAM功能强这也是线路编码不用加冗余的原因 4）兼容性 老体制设备是否还可发挥作用 对新体制能否接入534.6PDH 传输体制及长途光缆系统的构成传输体制及长途光缆系统的构成 3、SDH体制的缺陷1）频带利用率低2）指针调整机理复杂，并且产生指针调整抖动3）软件的大量使用对系统安全性的影响54 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。 强度调制直接检波（IM-DD）的光接收机方框图如图4所示，主要包括光电检测器、前置放大器、主放大器、均衡器、时钟恢复电路、取样判决器以及自动增益控制（AGC）电路等。551、光无源器件有哪些？叙述其功能？2、光端机的线路码型有哪些？3、光发射机与光接收机主要指标有哪些？56
