光发射机与光接收机PPT讲稿.ppt
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1、光发射机与光接收机光发射机与光接收机光发射机与光接收机光发射机与光接收机第1页,共56页,编辑于2022年,星期四光端机的性能指标;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;第2页,共56页,编辑于2022年,星期四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。第3页,共56页,编辑于2022年,星期四4.2 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
2、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第4页,共56页,编辑于2022年,星期四 光纤通信系统、主要由光发送设备、光接收机设备、光传输设备组成。光发送设备和光接收机设备常称为光发射机和光接收机,两者合在一起为光端机光端机。把电端机输出的数字基带信号对光源进行直接光强度调制转换为光信号,并用耦合技术有效注入光纤线路。电/光转换是用承载信息的数字电信号对光源进行调制实现。4.1 光发射机原理光发射机原理第5页,共56页,编辑于2022年,星期四4.1 光发射机原理光发射机原理一、光发射机框图一、光发射机框图扰码线 路编码调 制电路光 源背向光监测
3、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)电信号光信号 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。第6页,共56页,编辑于2022年,星期四二、光发射机原理二、光发射机原理 光发射机的作用是将从复用设备送来的HDB3信码变换成NRZ码,接着将NRZ码编为适合在光缆线路上传输的码型,最后在进行电/光转换,将电信号转换成光信号并耦合进光纤。4.1 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
4、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。(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。第7页,共56页,编辑于2022年,星期四4.2 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
5、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第8页,共56页,编辑于2022年,星期四 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
6、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第9页,共56页,编辑于2022年,星期四码码 型型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”
7、: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)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
8、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第10页,共56页,编辑于2022年,星期四 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
9、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第11页,共56页,编辑于2022年,星期四 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
10、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第12页,共56页,编辑于2022年,星期四 (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),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
11、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第13页,共56页,编辑于2022年,星期四4.2 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第14页,共56页,编辑于2022年,星期四4.2 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 C为不中断业务的误码检测;G为帧同步码(F1、F2、F3、F4);30路区间通信码(S1、S3、S4、S6、S7、S9、S10、S12,即一帧中有8个bit用
12、于区间通信),数据1(S2),数据2(S8),检测(S5),公务码(S11)一个完整的4B1H编码为:F14BC4BS14BC4BS24BC4BS34BC4BF24BC4BS4其一帧为1610=160bit帧同步码(F1、F2、F3、F4):4个30路区间通信码(S1、S3、S4、S6、S7、S9、S10、S12):8个数据1(S2),数据2(S8),检测(S5),公务码(S11):各1个B码(即原始数码流):168=128 bitC码(末位反码):161=16 bit码速为输入码速的5/4倍。第15页,共56页,编辑于2022年,星期四mB码码100000001110mBlP码码100000
13、0100101101 (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第16页,共56页,编辑于2022年,星期四三、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”
14、码用“00”或“11”交替代替。(2)双相码 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第17页,共56页,编辑于2022年,星期四(3)DMI码 DMI码又称不同模式反转码,它是一种1B2B码。其变换规则是原码的“1”码用“00”或“11”交替代替。原码的“0”码,若前二个码为“01”,“11”时用“01”代替,前二个码为“10”,“00”时用“10”代替。4.2 4.2 4.2 4.2 4.2 4.2 光线路编码光
15、线路编码光线路编码光线路编码光线路编码光线路编码第18页,共56页,编辑于2022年,星期四四、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第
16、19页,共56页,编辑于2022年,星期四4.2 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第20页,共56页,编辑于2022年,星期四4.3 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 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。一、光发射机的平均输出光功率第21页,共
17、56页,编辑于2022年,星期四4.3 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。二、二、消光比(消光比(EXT)第22页,共56页,编辑于2022年,星期四4.2 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
18、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第23页,共56页,编辑于2022年,星期四 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因素。4.4数字接收
19、机的组成及技术指标数字接收机的组成及技术指标一、作用一、作用第24页,共56页,编辑于2022年,星期四 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)二、框图二、框图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第25页,共56页,编辑于2022年,星期四 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,光电检测器能输出尽可能大的光电流。波长
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