光纤及其应用

1、光纤及其应用辽宁科技大学电信学院通信系1重难点 光纤通信系统 教学内容 数字光纤通信系统的组成线路码型系统性能指标系统的性能指标和光纤通信的线路码型第六章 光纤通信系统 26.1数字光纤通信系统6.2光纤通信的线路码型6.3光纤通信系统的性能指标第六章 光纤通信系统31数字光纤通信系统的组成目前最常用、最主要的方式是强度调制直接检测(IM-DD)数字光纤通信系统。6.1 数字光纤通信系统42 PCM端机 通信中传送的许多信号(如话音、图像信号等)都是模拟信号。PCM端机的任务，就是把模拟信号转换为数字信号(A/D变换)，完成PCM编码，并且按照时分复用的方式把多路信号复接、合群，从而输出高比特

2、率的数字信号。PCM编码包括取样、量化、编码三个步骤.6.1 数字光纤通信系统53 脉冲插入与脉冲分离 在一个实用的光纤通信系统中，除了要传输从电端机送来的多路信号之外，为了使整个系统完善地工作，还需传送监控信号、公务联络信号、区间通信信号以及其他信号。 脉冲复接是将监控信号、公务联络信号、区间通信信号等汇接后在读脉冲的作用下，将上述信号插入信码流经编码后多余的时隙中，然后在光纤中传输。 在光纤通信系统的接收端设有脉冲分离电路。它的作用与脉冲插入电路相反，将插入的监控信号、公务联络信号、区间通信信号分离出来，送至相应的单元中。6.1 数字光纤通信系统61码型转换的必要性和应遵循的原则在数字光纤

3、通信系统中，所传的信号是数字信号。然而，根据原国际电报电话咨询委员会（CCITT）的建议，在脉冲编码调制（PCM）通信系统中，接口码速率与接口码型如下表 6.2 光纤通信的线路码型表中，HDB3称为三阶高密度双极性码，这种码型的特点之一是具有双极性，即具有+1、-1、0三种电平，这种双极性码由于采取了一定措施，使码流中的+1和-1交替出现，因而没有直流分量，于是在PCM 系统的中继器与电缆线路连接时，可以使用变量器，从而实现远端供电，同时，这种码型又可利用其正、负极性交替出现的规律进行自动误码监测等。 7选择线路码型应尽量解决以下问题：6.2 光纤通信的线路码型常用的码型有：分组码、伪双极性码

4、、插入比特码。码流中“1”及“0”码的出现是随机的，可能会出现长串的连“1”或连“0”，这时定时信息将会消失，使接收机定时信息提取产生困难；(2)简单的单极性码流中有直流成分，且当码流中“0”与“1”作随机变化时直流成分也作随机变化，从而引起数字信号的基线漂移，给判决和再生带来困难。(3)尽可能在不中断业务的条件下检测线路的BER。82分组码分组码又称为mBnB码。定义：它是把输入二进制信码流中每m比特码分为一组，然后变换为n比特(nm) 二进制码，并在同样大小的时隙内输出。mBnB码型有1B2B，2B3B，3B4B，5B6B，5B7B，6B8B等。我国在三次群或四次群系统中常采用5B6B编码

5、。6.2 光纤通信的线路码型5B6B码优点是：冗余度较小；对于三、四次群，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；连“0”和连“1”数小，定时方便；可以实现运行误码监测。缺点是：传输辅助信号比较困难。因此，在要求传输辅助信号或有一定数量的区间通信的设备中，不宜用这种码型。 93伪双极性码 光纤通信中使用的伪双极性码是用“11”和“00”来代表双极性码中的+1和-1。 这种编码的优点是可使信码流的直流分量为0，缺点是冗余度大，仅在基群和二次群系统中使用。6.2 光纤通信的线路码型4插入比特码插入比特码是将信码流中每m比特划为一组，然后在这一组的末尾一位之后插入一个比特码

6、输出，根据插入码的类型分为：mB1P码，mB1C码，mB1H码。常采用的码型有8B1H、4B1H、1B1HmB1P码中插入的P码为奇偶校验码，利用它可实现误码监测的功能。mB1C码中插入的C码为补码，这种码除了进行误码监测外，还可以减少连“0”或连“1”的不良影响。mB1H码中插入的H码为混合码。这种码型具有多种功能。它除了可以完成mB1P或mB1C码的功能外，还可同时用来做几路区间通信，公务联络、数据传输以及误码监测的功能。从使用上看mB1H有较强的优势。105加扰二进码除了以上三种光线通信线路码型外，光纤通信还广泛使用加扰二进码。它改变了原来的码序列并改善了码流的一些特性(如限制了连“1”

7、和连“0”数) 6.2 光纤通信的线路码型11 目前，ITU-T已经对光纤通信系统的各个速率、各个光接口和电接口的各种性能给出具体的建议，系统的性能参数也有很多，这里介绍系统最主要的两大性能参数：误码性能和抖动性能。 1误码性能 系统的误码性能是衡量系统优劣的一个非常重要的指标，它反映数字信息在传输过程中受到损伤的程度。 通常用长期平均误码率、误码的时间百分数和误码秒百分数来表示。6.3光纤通信系统的性能指标长期平均误码率简称误码率(BER：Bit Error Rate)它表示传送的码元被错误判决的概率，数字光纤通信系统的BER应小于10-9； BER不能反映系统是否有突发性、成群的误码存在，

8、为了有效地反映系统实际的误码特性，还需引入误码的时间百分数和误码秒百分数。常用的有劣化分百分数(DM)和严重误码秒百分数(SES)以及误码秒百分数(ES).在较长时间内观察误码，设T（1分钟或1秒钟）为一个抽样观察时间，设定BER的某一门限值为M,记录下每一个T内的BER，其中BER超过门限M的T次数与总观察时间内的可用时间的比，成为误码的百分数。（64kb/s业务误码性能指标：）DM：误码率劣于门限的分，门限值 110-6SES: 误码率劣于门限的秒，门限值 110-3ES: 出现误码的秒，门限值0。 12 2抖动性能 所谓数字信号的抖动一般指定时抖动，它是数字传输中的一种不稳定现象，即数字

9、信号在传输过程中，脉冲在时间间隔上不再是等间隔的，而是随时间变化的一种现象，这种现象就称为抖动。 抖动产生的原因主要有： 由于噪声引起的抖动。 时钟恢复电路产生的抖动。 其他原因引起的抖动。6.3光纤通信系统的性能指标例如，在逻辑电路中，当输入信号阶跃时，由于信号叠加了噪声，输入信号提前超过了逻辑电路的门限电平，从而引起抖动 在时钟恢复电路中有谐振放大器，如果谐振回路元件老化，初始调谐不准等因素可引起谐振频率的变化，这样，这种输出信号经时钟恢复电路限幅整形恢复为时钟信号时就会出现抖动。引起抖动还有其他原因，如数字系统的复接、分接过程，光缆的老化等。13 抖动的单位是UI(Unit Interval) 单位时隙 1UI就是1比特信息所占用的时间，它在数值上等于传输速率的倒数。例如：基群码速率2.048Mb/s, 1UI的时间是488 ns,四次群速率139.264Mb/s,1UI的时间为7.18ns. 1UI的时间相差非常大，一般用抖动占UI的相对值来表示。 由于抖动难以完全消除，为保证整个系统正常工作，根据ITU-T建议和我国国标，抖动的性能参数主要有：输入抖动容限；输出抖动；抖动转移特性。6.3光纤通信系统的性能指标是系统能容忍的输入信号中引入的抖动