【正文】 器件的制造技術(shù)，以及光纖通信系統(tǒng)的水平都取得了極其驚人的進(jìn)展，它已經(jīng)成為現(xiàn)代通信最主要的傳輸手段。km 發(fā)展到現(xiàn)在1000GHZ光源器件從剛開始的結(jié)構(gòu)十分簡單、發(fā)光功率只有幾十微瓦、壽命僅幾小時的GaAs 激光器發(fā)展到現(xiàn)在的發(fā)光功率在1毫瓦以上、壽命達(dá)幾十萬小時的分布反饋式和多量子阱的單縱模激光器。一九八五年多模光纖通信商用化，一九九0年單模光纖通信又迅速商用化，而現(xiàn)在技術(shù)更加先進(jìn)的SDH 光纖通信已經(jīng)席卷世界各地。因此光纖通信技術(shù)并未停滯不前，而是向更高水平、更高層次的方向發(fā)展。在系統(tǒng)的發(fā)送端，由各個分系統(tǒng)分別發(fā)出不同波長的光波如λλλλ4，并由合波器合成一束光波進(jìn)入光纖進(jìn)行傳輸，而在接收端用分波器把幾種光波分離開，分別輸入到各個分系統(tǒng)的光接收機(jī)。近幾年已經(jīng)出現(xiàn)幾種形式的合波器與分波器，如半透鏡與濾光片、自聚焦棒與濾光片以及平面光柵與偏振光柵等。在此方式下，光源器件的調(diào)制速率、光接收機(jī)的靈敏度受到局限而難以再提高，適應(yīng)不了超大容量、超長距離通信的要求。在收端，把由光纖傳輸來的相干光載波與本振光源發(fā)出的相干光，經(jīng)光耦合器后加到光混頻器上進(jìn)行混頻與差頻，然后把差頻后的中頻光信號進(jìn)行放大、檢波。相干光通信的關(guān)鍵技術(shù)是光源器件、光波的匹配。此外，本振光和從光纖傳輸來的光載波必須具有良好的匹配，這就要求光纖應(yīng)該是偏振保持光纖。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)， 微米處的衰耗理論極限，可低達(dá)10－3 dB/km。人們把波長大于2 微米的通信稱為超長波長光纖通信。采用光集成技術(shù)，不僅使設(shè)備的體積、重量大大減少，而且提高了穩(wěn)定性與可靠性。窄光脈沖經(jīng)光纖傳輸后因光纖的色散作用而出現(xiàn)脈沖展寬現(xiàn)象而引起碼間干擾，因此脈沖展寬一直是制約大容量、長距離傳輸?shù)年P(guān)鍵因素。因此用孤子脈沖可以實現(xiàn)超大容量的光纖通信。這種通信方式使用的數(shù)據(jù)線少，在遠(yuǎn)距離通信中可以節(jié)約通信成本，當(dāng)然，其傳輸速度比并行傳輸慢。在數(shù)據(jù)輸入過程中，數(shù)據(jù)一位一位地從外設(shè)進(jìn)入接口的“接收移位寄存器”，當(dāng)“接收移位寄存器”中已接收完1個字符的各位后，數(shù)據(jù)就從“接收移位寄存器”進(jìn)入“數(shù)據(jù)輸入寄存器”。（并行讀取，即D7~D0同時被讀至累加器中）。在數(shù)據(jù)輸出過程中，CPU把要輸出的字符（并行地）送入“數(shù)據(jù)輸出寄存器”，“數(shù)據(jù)輸出寄存器”的內(nèi)容傳輸?shù)健鞍l(fā)送移位寄存器”，然后由“發(fā)送移位寄存器”移位，把數(shù)據(jù)一位一位地送到外設(shè)。接口中的“控制寄存器”用來容納CPU送給此接口的各種控制信息，這些控制信息決定接口的工作方式。例如，用狀態(tài)寄存器的D5位為“1”表示“數(shù)據(jù)輸出寄存器”空，用D0位表示“數(shù)據(jù)輸入寄存器滿”，用D2位表示“奇偶檢驗錯”等。 通信協(xié)議所謂通信協(xié)議是指通信雙方的一種約定。因此，也叫做通信控制規(guī)程，或稱傳輸控制規(guī)程，它屬于ISO39。目前，采用的通信協(xié)議有兩類：異步協(xié)議和同步協(xié)議。其中，面向字節(jié)計數(shù)的同步協(xié)議主要用于DEC公司的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中。在異步通信方式下，接口自動生成起止式的幀數(shù)據(jù)格式。（2）進(jìn)行串－并轉(zhuǎn)換：串行傳送，數(shù)據(jù)是一位一位串行傳送的，而計算機(jī)處理數(shù)據(jù)是并行數(shù)據(jù)。因此串并轉(zhuǎn)換是串行接口電路的重要任務(wù)。（4）進(jìn)行錯誤檢測：在發(fā)送時接口電路對傳送的字符數(shù)據(jù)自動生成奇偶校驗位或其他校驗碼。（5）進(jìn)行TTL與EIA電平轉(zhuǎn)換：CPU 和終端均采用TTL電平及正邏輯，它們與EIA采用的電平及負(fù)邏輯不兼容，需在接口電路中進(jìn)行轉(zhuǎn)換。這些信號線由接口電路提供，以便與MODEM 或終端進(jìn)行聯(lián)絡(luò)與控制。傳輸率：所謂傳輸率就是指每秒傳輸多少位，傳輸率也常叫波特率。大多數(shù)CRT 終端都能夠按110 到9600范圍中的任何一種波特率工作。大多數(shù)接口的接收波特率和發(fā)送波特率可以分別設(shè)置，而且，可以通過編程來指定。RS232－C 采用負(fù)邏輯規(guī)定邏輯電平，信號電平與通常的TTL電平也不兼容，RS232C 將5V～15V 規(guī)定為“1”，+5V～+15V規(guī)定為“0”。 電平轉(zhuǎn)換 軟件協(xié)議1. OSI協(xié)議和TCP/IP協(xié)議（1）OSI 協(xié)議OSI七層參考模型不是通訊標(biāo)準(zhǔn)，它只給出一個不會由于技術(shù)發(fā)展而必須修改的穩(wěn)定模型，使有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議能在模型定義的范圍內(nèi)開發(fā)和相互配合。（2）TCP/IP協(xié)議實現(xiàn)了五層協(xié)議。（2）網(wǎng)絡(luò)接口層：類似于OSI的數(shù)據(jù)鏈路層。（4）傳輸層：對應(yīng)OSI 的傳輸層。應(yīng)用層表示層會話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層應(yīng)用層表示層會話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層（硬件） OSI七層網(wǎng)絡(luò)模型2. 串行通信協(xié)議串行通信協(xié)議分同步協(xié)議和異步協(xié)議。其格式如圖3 所示。停止位和空閑位都規(guī)定為高電平（邏輯值），這樣就保證起始位開始處一定有一個下跳沿。它的特點(diǎn)是一次傳送由若干個字符組成的數(shù)據(jù)塊，而不是只傳送一個字符，并規(guī)定了10 個字符作為這個數(shù)據(jù)塊的開頭與結(jié)束標(biāo)志以及整個傳輸過程的控制信息，它們也叫做通信控制字。 RS232簡介 RS232是串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)，最早是美國EIA(電子工業(yè)聯(lián)合會）與BELL等公司一起開發(fā)并于1969 年公布的通信協(xié)議。這個標(biāo)準(zhǔn)對串行通信接口的有關(guān)問題，如信號線功能、電器特性都作了明確規(guī)定。RS232串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)過使用和發(fā)展，目前已經(jīng)有幾種。所以，以RS232C為主來討論。在這之前，有RS232B、RS232A。常用的物理標(biāo)準(zhǔn)還有EIAamp。RS232C、EIAamp。RS422A、EIAamp。RS423A、EIAamp。RS485。0。例如，目前在IBM PC 機(jī)上的COMCOM2 接口，就是RS232C接口。在TXD和RXD上：邏輯1(MARK)=3V～15V邏輯0(SPACE)=+3～＋15V在RTS、CTS、DSR、DTR 和DCD等控制線上：信號有效（接通，ON狀態(tài)，正電壓）=+3V～+15V信號無效（斷開，OFF狀態(tài)，負(fù)電壓）=3V～15V以上規(guī)定說明了RS323C 標(biāo)準(zhǔn)對邏輯電平的定義。(3～15)V 之間。因此，為了能夠同計算機(jī)接口或終端的TTL 器件連接，必須在EIARS232C 與TTL電路之間進(jìn)行電平和邏輯關(guān)系的變換。目前較為廣泛地使用集成電路轉(zhuǎn)換器件，如MC148SN75150芯片可完成TTL電平到EIA 電平的轉(zhuǎn)換，而MC148SN75154可實現(xiàn)EIA 電平到TTL電平的轉(zhuǎn)換。RS232C的接口信號RS232C 標(biāo)準(zhǔn)接口有25條線，4條數(shù)據(jù)線、11條控制線、3條定時線、7條備用和未定義線，常用的只有9根，它們是：（1）聯(lián)絡(luò)控制信號線：數(shù)據(jù)裝置準(zhǔn)備好（Data set readyDSR)——有效時（ON）狀態(tài)，表明MODEM處于可以使用的狀態(tài)。這兩個信號有時連到電源上，一上電就立即有效。請求發(fā)送(Request to sendRTS)——用來表示DTE請求DCE發(fā)送數(shù)據(jù)，即當(dāng)終端要發(fā)送數(shù)據(jù)時，使該信號有效（ON 狀態(tài)），向MODEM 請求發(fā)送。允許發(fā)送（Clear to sendCTS）——用來表示DCE準(zhǔn)備好接收DTE發(fā)來的數(shù)據(jù)，是對請求發(fā)送信號RTS 的響應(yīng)信號。這對 RTS/CTS 請求應(yīng)答聯(lián)絡(luò)信號是用于半雙工MODEM系統(tǒng)中發(fā)送方式和接收方式之間的切換。在全雙工系統(tǒng)中，因配置雙向通道，故不需要RTS/CTS 聯(lián)絡(luò)信號，使其變高。當(dāng)本地的MODEM 收到由通信鏈路另一端（遠(yuǎn)地）的MODEM送來的載波信號時，使RLSD 信號有效，通知終端準(zhǔn)備接收，并且由MODEM將接收下來的載波信號解調(diào)成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)后，沿接收數(shù)據(jù)線RXD送到終端。振鈴指示(RingingRI)——當(dāng)MODEM 收到交換臺送來的振鈴呼叫信號時，使該信號有效（ON狀態(tài)），通知終端，已被呼叫。接收數(shù)據(jù)(Received dataRXD)——通過RXD線終端接收從MODEM發(fā)來的串行數(shù)據(jù)，(DCE→DTE)。上述控制信號線何時有效，何時無效的順序表示了接口信號的傳送過程。若DTE要發(fā)送數(shù)據(jù)，則預(yù)先將DTR線置成有效(ON)狀態(tài)，等CTS線上收到有效(ON)狀態(tài)的回答后，才能在TXD 線上發(fā)送串行數(shù)據(jù)。2個數(shù)據(jù)信號：發(fā)送TXD；接收RXD。6個控制信號：DSRamp。amp。0。0：數(shù)據(jù)終端（DTE，即微機(jī)接口電路，如Intel8250/8251,16550）準(zhǔn)備好，Data Terminal Ready。0。0：DTE 請求DCE 發(fā)送(Request To Send)。0。0：DCE 允許DTE 發(fā)送（Clear To Send）,該信號是對RTS 信號的回答。0。0：數(shù)據(jù)載波檢出，Data Carrier Detection 當(dāng)本地DCE設(shè)備（Modem）收到對方的DCE設(shè)備送來的載波信號時，使DCD 有效，通知DTE 準(zhǔn)備接收， 并且由DCE將接收到的載波信號解調(diào)為數(shù)字信號，經(jīng) RXD 線送給DTE。0。0：振鈴信號Ringing當(dāng)DCE收到交換機(jī)送來的振鈴呼叫信號時，使該信號有效，通知DTE已被呼叫。最為簡單且常用的是三線制接法，即地、接收數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù)三腳相連。 同一個串口的接收腳和發(fā)送腳直接用線相連對9針串口和25針串口，均是2與3直接相連； 整體設(shè)計本系統(tǒng)主要由三部分組成：光發(fā)射機(jī)、傳輸光纖和光接收機(jī)。實現(xiàn)過程如下：輸入電信號是數(shù)字信號（計算機(jī)串口數(shù)據(jù)）；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(jìn)行直接強(qiáng)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(dá)接收端；在接收端，光電檢測器對輸入的光信號進(jìn)行直接檢波，將光信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號，再經(jīng)過放大恢復(fù)等處理過程，以彌補(bǔ)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。光纖光纖PC機(jī)電發(fā)射端機(jī)輸入接口光發(fā)端機(jī)光收端機(jī)PC機(jī)電接收端機(jī)輸出接口 光纖通信系統(tǒng)模型光發(fā)端機(jī)將電信號直接調(diào)制至光載波上去，采用強(qiáng)度調(diào)制（IM）；光接收機(jī)完成光信號的解調(diào)，采用直接檢測（DD），屬于非相干解調(diào)。 所示。主要有光源和電路兩部分。輸入接口線路編碼調(diào)制電路光源控制電路電信號輸入光信號輸出 數(shù)字光發(fā)射機(jī)方框圖 光源對光源的要求如下：（1） 發(fā)射的光波長應(yīng)和光纖低損耗“窗口”一致。（2） 電/光轉(zhuǎn)換效率要高，即要求在足夠低的驅(qū)動電流下，有足夠大而穩(wěn)定的輸出光功率，且線性良好。（4） 溫度特性好，可靠性高，壽命長目前，不同類型的半導(dǎo)體激光器（LD）和發(fā)光二極管（LED）可以滿足不同應(yīng)用場合的要求。 調(diào)制電路和控制電路直接光強(qiáng)調(diào)制的數(shù)字光發(fā)射機(jī)主要電路有調(diào)制電路、控制電路和線路編碼電路。對調(diào)制電路和控制電路的要求如下：（1） 輸出光脈沖的通斷比（全“1”碼平均光功率和全“0”碼平均光功率的比值，或消光比的倒數(shù)）應(yīng)大于10，以保證足夠的光接收信噪比。（3） 對激光器應(yīng)施加足夠的偏置電流，以便抑制在較高速率調(diào)制下可能出現(xiàn)的張弛震蕩，保證發(fā)射機(jī)正常工作。數(shù)字光纖通信系統(tǒng)常用的線路碼型有：擾碼、mBnB碼和插入碼。其編碼規(guī)則如下表所示： 3B4B碼編碼規(guī)則3B0000010100111001011101114B100110001011101001010100011101103B4B編碼電路的主要作用是將送來的串行數(shù)據(jù)流以3bit為一組，轉(zhuǎn)換成4bit為組的碼流，并以串行形式送出。在上面的編碼規(guī)則下，3B4B編碼電路變得非常簡單，只要用兩個反相器即可實現(xiàn)。同時用分頻后的信號觸發(fā)不可重觸發(fā)器產(chǎn)生與分組信號相對應(yīng)的負(fù)的窄脈沖，以控制頻率為4/3 f(f為原串行數(shù)據(jù)的頻率)