【正文】 光纖通信系統(tǒng)實驗指導書桂林電子科技大學信息科技學院 二零零九年三月目 錄 實驗一 數(shù)字光纖傳輸測試系統(tǒng)實驗........................................... 2實驗二SDH點對點組網(wǎng)2M配置實驗……………………......…9實驗三 SDH 鏈型組網(wǎng)配置實驗.................................................. 17實驗四 SDH 環(huán)形組網(wǎng)配置實驗...................................................27實驗一 數(shù)字光纖傳輸測試系統(tǒng)實驗概 述光纖通信是利用光波作為載波，以光纖作為傳輸媒質(zhì)實現(xiàn)信息傳輸，是一種最新的通信技術。光纖是光導纖維的簡稱。光纖通信是以光波為載頻，以光導纖維為傳輸媒質(zhì)的一種通信方式。光纖通信使用的波長在近紅外區(qū)，即波長800～1800nm，可分為短波長波段（850nm）和長波長波段（1310nm和1550nm），這是目前所采用的三個通信窗口。通信發(fā)展過程是以不斷提高載頻頻率來擴大通信容量，光是一種頻率極高的電磁波（31014HZ），因此用光作載波進行通信容量極大，是過去通信方式的千百倍，具有極大的吸引力，是通信發(fā)展的必然方向。光纖通信有許多優(yōu)點：首先它有極寬的頻帶。目前我國已完成了10Gbps的光纖通信系統(tǒng)，這意味著在125um的光纖中可以傳輸大約11萬路電話。其次，光纖的傳輸損耗很小，傳統(tǒng)的同軸電纜損耗約在5dB/Km以上，站間距離不足10Km；，站間無中繼傳輸可達100Km以上。另外，光纖通信還具有抗電磁干擾、抗腐蝕、抗輻射等特點，它在地球上有取之不盡，用之不竭的光纖原材料—SiO2。光纖通信可用于市話中繼線，長途干線通信，高質(zhì)量彩色電視傳輸，交通監(jiān)控指揮，光纖局域網(wǎng)，有線電視網(wǎng)和共用天線（CATV）系統(tǒng)。波分復用技術（WDM）的出現(xiàn)，使光纖傳輸技術向更高的領域發(fā)展，實現(xiàn)信息寬帶、高速傳輸。光纖通信將會在光同步數(shù)字體系（SDH）、相干光通信、光纖寬帶綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)（B—ISDN）、用戶光纖網(wǎng)、ATM及全光通信有進一步發(fā)展。光纖通信系統(tǒng)主要由三部分組成：光發(fā)射機、傳輸光纖和光接收機。其電/光和光/電變換的基本方式是直接強度調(diào)制和直接檢波。實現(xiàn)過程如下：輸入電信號既可以是模擬信號（如視頻信號、電話語音信號、正弦波或三角波信號），也可以是數(shù)字信號（如計算機數(shù)據(jù)、PCM編碼信號、數(shù)字信號源信號）；調(diào)制器將輸入的電信號轉(zhuǎn)換成適合驅(qū)動光源器件的電流信號并用來驅(qū)動光源器件，對光源器件進行直接強度調(diào)制，完成電/光變換的功能；光源輸出的光信號直接耦合到傳輸光纖中，經(jīng)一定長度的光纖傳輸后送達接收端；在接收端，光電檢測器對輸入的光信號進行直接檢波，將光信號轉(zhuǎn)換成相應的電信號，再經(jīng)過放大恢復等電信號處理過程，以彌補線路傳輸過程中帶來的信號損傷（如損耗、波形畸變），最后輸出和原始輸入信號相一致的電信號，從而完成整個傳送過程。根據(jù)所使用的光波長、傳輸信號形式、傳輸光纖類型和光接收方式的不同，光纖通信系統(tǒng)可分成： 光纖通信系統(tǒng)模型用戶接口電發(fā)射端機輸入接口光發(fā)端機用戶接口電接收端機輸出接口光收端機光纜光纜光中繼器備用系統(tǒng)輔助系統(tǒng)（1）按光波長劃分可以分為短波長和長波長光纖通信系統(tǒng)類別特點短波長光纖通信系統(tǒng)工作波長：800nm～900nm；中繼距離：163。10km長波長光纖通信系統(tǒng)工作波長：1000nm～1600nm；中繼距離：100km超長波長光纖通信系統(tǒng)工作波長：179。2000nm；中繼距離：179。1000km；采用非石英光纖（2）按光纖特點劃分類別特點多模光纖通信系統(tǒng)傳輸容量：163。100Mbit/s；傳輸損耗：較高單模光纖通信系統(tǒng)傳輸容量：179。140Mbit/s；傳輸損耗：較低（3）按傳輸信號形式劃分類別特點數(shù)字光纖通信系統(tǒng)傳輸信號：數(shù)字；抗干擾；可中繼模擬光纖通信系統(tǒng)傳輸信號；模擬；短距離；成本低(4) 按光調(diào)制的方式劃分類別特點強度調(diào)制直接檢測系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟、但通信容量受到限制外差光纖通信系統(tǒng)技術難度大，傳輸容量大（5）其它類別特點相干光纖通信系統(tǒng)光接收靈敏度高；光頻率選擇性好；設備復雜光波分復用通信系統(tǒng)一根光纖中傳送多個單/雙向波長；超大容量，經(jīng)濟效益好光時分復用通信系統(tǒng)可實現(xiàn)超高速傳輸；技術先進全光通信系統(tǒng)傳送過程無光電變換；具有光交換功能；通信質(zhì)量高副截波復用光纖通信系統(tǒng)數(shù)?；靷?；頻帶寬，成本低；對光源線性度要求高光孤子通信系統(tǒng)傳輸速率高，中繼距離長；設計復雜量子光通信系統(tǒng) 量子信息論在光通信中的應用 一、 實驗目的 理解利用光承載電信號的原理，設計數(shù)字光纖通信傳輸測試系統(tǒng)。 了解線路碼型在光纖傳輸系統(tǒng)中的作用 掌握線路碼型CMI碼的編譯碼過程以及電路實現(xiàn)原理 掌握光纖通信系統(tǒng)接收的靈敏度測量。二、實驗內(nèi)容驗證符合光纖傳輸系統(tǒng)的線路碼型觀察線路碼型的編譯碼過程測試數(shù)字光纖通信系統(tǒng)光接收機的靈敏度三、實驗儀器及使用光調(diào)制解調(diào)模塊和數(shù)字信源模塊及幀同步/終端模塊 60MHz雙蹤模擬示波器 FCFC單模光跳線 光衰減器光功率計l 光纖衰減器是完成對光信號的衰減控制，用它可實現(xiàn)對傳輸信道長度的模擬，具有dB功率衰減顯示。l 光功率計是完成對光功率的測試，具有測試波長選擇，采用dBm和mW、uW、nW功率讀數(shù)顯示。l 光接收電路完成經(jīng)傳輸后光信號的接收和轉(zhuǎn)換，使光信號恢復為電信號。 四、實驗原理線路碼型變換電路主要是適應數(shù)字光纖通信傳輸?shù)男枰O置的，因此，數(shù)字光纖通信傳輸過程的前后必須有線路碼型變換與反變換電路。線路碼型是指信道碼的碼型，它是將二進制的數(shù)字串變換為適合于特定傳輸媒介的形式。因此，對于不同的傳輸媒介，有不同類型的線路碼型。對于光纖數(shù)字傳輸系統(tǒng)，不僅要考慮其傳輸媒介光纖的特性，還需考慮光電轉(zhuǎn)換器件即光源器件和光檢測器件的特性，例如光纖線路的帶寬（色散）特性影響著對線路碼型速率變化的選擇，光源器件的非線性影響著對線路碼型是單極性還是多極性的選擇，一般說來，對光纖傳輸線路碼型的選擇主要考慮如下要求：（1）比特序列獨立性（2）能提供足夠的定時信息（3）減小功率譜密度中的高低頻分量（4）誤碼倍增?。?）便于實現(xiàn)不中斷業(yè)務的誤碼監(jiān)測（6）易于在傳送主信息（業(yè)務信息）的同時，傳送監(jiān)控、公務、數(shù)據(jù)等維護管理信息，以及區(qū)間通信等輔助信號。（7）易于實現(xiàn)在介紹常用線路碼型之前，先介紹一下線路碼型的分類，如果從泛指的線路碼型來講，可以從不同角度來分，現(xiàn)簡述如下。以應用場合來分，有用于金屬纜線的線路碼型（又可細分為同軸電纜用的、對稱電纜用的碼型等等），無線系統(tǒng)用的線路碼型，用于光纜傳輸系統(tǒng)的碼型等。本實驗介紹的CMI線路碼型是光線路碼型。以傳輸信道（或者說調(diào)制方式）來分，有基帶信道的線路碼型和承載（載波）信道的線路碼型。目前光纖傳輸系統(tǒng)大多采用基帶直接調(diào)制光信號，對線路碼型而言，仍輸入基帶碼型。以線路碼型的電平數(shù)來分，有兩電平碼、三電平碼、四電平碼以及多電平碼。在光纖傳輸系統(tǒng)的線路碼型一般選用兩電平碼。光線路碼型應該是兩電平、基帶、連續(xù)運行、固定長度組碼。由于CMI碼有很多優(yōu)點，它既為我國數(shù)字通信標準制式所規(guī)定的兩種接口碼型之一，又是數(shù)字光纖通信系統(tǒng)中所采用的線路碼型，它既屬于偽雙極性碼又屬于mBnB碼（1B2B碼）。所以，本實驗中的線路碼型就采用CMI碼。 CMI碼為信號反轉(zhuǎn)碼（Code Mark Inversion），是一種二電平不歸零碼，是PCM四次群的線路傳輸碼型，也就是四次群數(shù)字光纖通信設備與四次群PCM設備之間的接口碼型。CMI碼的特點A、CMI碼編譯電路簡單，便于設計與調(diào)試。B、CMI碼的最大連“0”和連“1”都是3個C、具有誤碼監(jiān)測能力，當其編碼規(guī)則被破壞，就表示有誤碼產(chǎn)生，便于線路傳輸中的誤碼監(jiān)測。D、CMI碼功率譜中的直流分量恒定，低頻分量小，fr（變換前的碼速率）頻率處有限譜，頻帶較寬，便于定時提取。E、CMI碼的速率是編碼前信號速率的兩倍。CMI碼的編碼規(guī)則A、對于二進制“0”被編碼成為前后得A1和A2（A1為“0”電平，A2為“1”電平）兩種幅值的電平，每種幅值占單位時間間隔的一半（T/2），即在CMI碼中為“01”碼。B、對于二進制“1”用幅值電平A1和A2來編碼。A1或A2都占滿了一個單位時間間隔（T），即在CMI碼流中為“00”或“11”碼；對于相繼的二進制“1”，