光纤通信系统实验指导书cugj.docx
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1、桂林电子科技大学信息科技学院 光纤通信系统实验指导书 光纤通信信系统实实验指导导书桂林电子子科技大大学信息息科技学学院二零零九九年三月月目录 实验验一数字光纤纤传输测测试系统统实验. 2实验二SSDH点点对点组组网2MM配置实实验.9实验三 SDHH 链型型组网配配置实验验. 17实验四 SDHH 环形形组网配配置实验验.27实验一 数字光光纤传输输测试系系统实验验概 述光纤通信信是利用用光波作作为载波波，以光光纤作为为传输媒媒质实现现信息传传输，是是一种最最新的通通信技术术。光纤是光光导纤维维的简称称。光纤纤通信是是以光波波为载频频，以光光导纤维维为传输输媒质的的一种通通信方式式。光纤纤通信
2、使使用的波波长在近近红外区区，即波波长800018000nmm，可分分为短波波长波段段（8550nmm）和长长波长波波段（113100nm和和15550nmm），这这是目前前所采用用的三个个通信窗窗口。通信发展展过程是是以不断断提高载载频频率率来扩大大通信容容量，光光是一种种频率极极高的电电磁波（3310144HZ），因因此用光光作载波波进行通通信容量量极大，是是过去通通信方式式的千百百倍，具具有极大大的吸引引力，是是通信发发展的必必然方向向。光纤通信信有许多多优点：首先它它有极宽宽的频带带。目前前我国已已完成了了10GGbpss的光纤纤通信系系统，这这意味着着在1225umm的光纤纤中可以以
3、传输大大约111万路电电话。其其次，光光纤的传传输损耗耗很小，传传统的同同轴电缆缆损耗约约在5ddB/KKm以上，站站间距离离不足110Kmm；而工工作在11.555um的的光纤最最低已达达到0.2dBB/Kmm的损耗耗，站间间无中继继传输可可达1000Kmm以上。另另外，光光纤通信信还具有有抗电磁磁干扰、抗抗腐蚀、抗抗辐射等等特点，它它在地球球上有取取之不尽尽，用之之不竭的的光纤原原材料SiOO2。光纤通信信可用于于市话中中继线，长长途干线线通信，高高质量彩彩色电视视传输，交交通监控控指挥，光光纤局域域网，有有线电视视网和共共用天线线（CAATV）系系统。波分复用用技术（WWDM）的的出现，
4、使使光纤传传输技术术向更高高的领域域发展，实实现信息息宽带、高高速传输输。光纤通信信将会在在光同步步数字体体系（SSDH）、相相干光通通信、光光纤宽带带综合业业务数字字网（BBISDDN）、用用户光纤纤网、AATM及及全光通通信有进进一步发发展。光纤通信信系统主主要由三三部分组组成：光光发射机机、传输输光纤和和光接收收机。其其电/光和光光/电变换换的基本本方式是是直接强强度调制制和直接接检波。实实现过程程如下：输入电电信号既既可以是是模拟信信号（如如视频信信号、电电话语音音信号、正弦波或三角波信号），也可以是数字信号（如计算机数据、PCM编码信号、数字信号源信号）；调制器将输入的电信号转换成适
5、合驱动光源器件的电流信号并用来驱动光源器件，对光源器件进行直接强度调制，完成电/光变换的功能；光源输出的光光信号直直接耦合合到传输输光纤中中，经一一定长度度的光纤纤传输后后送达接接收端；在接收收端，光光电检测测器对输输入的光光信号进进行直接接检波，将将光信号号转换成成相应的的电信号号，再经经过放大大恢复等等电信号号处理过过程，以以弥补线线路传输输过程中中带来的的信号损损伤（如如损耗、波波形畸变变），最最后输出出和原始始输入信信号相一一致的电电信号，从从而完成成整个传传送过程程。根据所使使用的光光波长、传传输信号号形式、传传输光纤纤类型和和光接收收方式的的不同，光光纤通信信系统可可分成： 光纤通
6、信系统模型用户接口电发射端机输入接口光发端机用户接口电接收端机输出接口光收端机光缆光缆光中继器备用系统辅助系统（1）按按光波长长划分可可以分为为短波长长和长波波长光纤纤通信系系统类别特点短波长光光纤通信信系统工作波长长：8000nmm9000nmm；中继继距离：10kkm长波长光光纤通信信系统工作波长长：10000nnm116000nm；中继距距离：1000km超长波长长光纤通通信系统统工作波长长：20000nmm；中继继距离：10000km；采用非非石英光光纤（2）按按光纤特特点划分分类别特点多模光纤纤通信系系统传输容量量：1000Mbiit/ss；传输输损耗：较高单模光纤纤通信系系统传输容
7、量量：1400Mbiit/ss；传输输损耗：较低（3）按按传输信信号形式式划分类别特点数字光纤纤通信系系统传输信号号：数字字；抗干干扰；可可中继模拟光纤纤通信系系统传输信号号；模拟拟；短距距离；成成本低(4) 按光调调制的方方式划分分类别特点强度调制制直接检检测系统统简单、经经济、但但通信容容量受到到限制外差光纤纤通信系系统技术难度度大，传传输容量量大（5）其其它类别特点相干光纤纤通信系系统光接收灵灵敏度高高；光频频率选择择性好；设备复复杂光波分复复用通信信系统一根光纤纤中传送送多个单单/双向波波长；超超大容量量，经济济效益好好光时分复复用通信信系统可实现超超高速传传输；技技术先进进全光通信信
8、系统传送过程程无光电电变换；具有光光交换功功能；通通信质量量高副截波复复用光纤纤通信系系统数模混传传；频带带宽，成成本低；对光源源线性度度要求高高光孤子通通信系统统传输速率率高，中中继距离离长；设设计复杂杂量子光通通信系统统量子信息息论在光光通信中中的应用用一、 实验目的的1、 理解利用用光承载载电信号号的原理理，设计计数字光光纤通信信传输测测试系统统。2、 了解线路路码型在在光纤传传输系统统中的作作用3、 掌握线路路码型CCMI码码的编译译码过程程以及电电路实现现原理4、 掌握光纤纤通信系系统接收收的灵敏敏度测量量。二、实验验内容1、验证证符合光光纤传输输系统的的线路码码型2、观察察线路码码
9、型的编编译码过过程3、测试试数字光光纤通信信系统光光接收机机的灵敏敏度三、实验验仪器及及使用1、光调调制解调调模块和和数字信信源模块块及帧同同步/终终端模块块2、600MHzz双踪模模拟示波波器 3、FCC-FCC单模光光跳线 4、光衰衰减器5、光功功率计l 光纤衰减减器是完完成对光光信号的的衰减控控制，用用它可实实现对传传输信道道长度的的模拟，具具有dBB功率衰衰减显示示。l 光功率计计是完成成对光功功率的测测试，具具有测试试波长选选择，采采用dBBm和mmW、uuW、nnW功率率读数显显示。l 光接收电电路完成成经传输输后光信信号的接接收和转转换，使使光信号号恢复为为电信号号。四、实验验原
10、理线路码型型变换电电路主要要是适应应数字光光纤通信信传输的的需要而而设置的的，因此此，数字字光纤通通信传输输过程的的前后必必须有线线路码型型变换与与反变换换电路。线路码型型是指信信道码的的码型，它它是将二二进制的的数字串串变换为为适合于于特定传传输媒介介的形式式。因此此，对于于不同的的传输媒媒介，有有不同类类型的线线路码型型。对于于光纤数数字传输输系统，不不仅要考考虑其传传输媒介介光纤的的特性，还还需考虑虑光电转转换器件件即光源源器件和和光检测测器件的的特性，例例如光纤纤线路的的带宽（色色散）特特性影响响着对线线路码型型速率变变化的选选择，光光源器件件的非线线性影响响着对线线路码型型是单极极性
11、还是是多极性性的选择择，一般般说来，对对光纤传传输线路路码型的的选择主主要考虑虑如下要要求：（1）比比特序列列独立性性（2）能能提供足足够的定定时信息息（3）减减小功率率谱密度度中的高高低频分分量（4）误误码倍增增小（5）便便于实现现不中断断业务的的误码监监测（6）易易于在传传送主信信息（业业务信息息）的同同时，传传送监控控、公务务、数据据等维护护管理信信息，以以及区间间通信等等辅助信信号。（7）易易于实现现在介绍常常用线路路码型之之前，先先介绍一一下线路路码型的的分类，如如果从泛泛指的线线路码型型来讲，可可以从不不同角度度来分，现现简述如如下。以应用场场合来分分，有用用于金属属缆线的的线路码
12、码型（又又可细分分为同轴轴电缆用用的、对对称电缆缆用的码码型等等等），无无线系统统用的线线路码型型，用于于光缆传传输系统统的码型型等。本本实验介介绍的CCMI线线路码型型是光线线路码型型。以传输信信道（或或者说调调制方式式）来分分，有基基带信道道的线路路码型和和承载（载载波）信信道的线线路码型型。目前前光纤传传输系统统大多采采用基带带直接调调制光信信号，对对线路码码型而言言，仍输输入基带带码型。以线路码码型的电电平数来来分，有有两电平平码、三三电平码码、四电电平码以以及多电电平码。在在光纤传传输系统统的线路路码型一一般选用用两电平平码。光线路码码型应该该是两电电平、基基带、连连续运行行、固定定
13、长度组组码。由于CMMI码有有很多优优点，它它既为我我国数字字通信标标准制式式所规定定的两种种接口码码型之一一，又是是数字光光纤通信信系统中中所采用用的线路路码型，它它既属于于伪双极极性码又又属于mmBnBB码（11B2BB码）。所所以，本本实验中中的线路路码型就就采用CCMI码码。 CMI码码为信号号反转码码（Coode Marrk IInveersiion），是是一种二二电平不不归零码码，是PPCM四四次群的的线路传传输码型型，也就就是四次次群数字字光纤通通信设备备与四次次群PCCM设备备之间的的接口码码型。1、CMMI码的的特点A、CMMI码编编译电路路简单，便便于设计计与调试试。B、C
14、MMI码的的最大连连“0”和连“1”都是33个C、具有有误码监监测能力力，当其其编码规规则被破破坏，就就表示有有误码产产生，便便于线路路传输中中的误码码监测。D、CMMI码功功率谱中中的直流流分量恒恒定，低低频分量量小，ffr（变换换前的码码速率）频频率处有有限谱，频频带较宽宽，便于于定时提提取。E、CMMI码的的速率是是编码前前信号速速率的两两倍。2、CMMI码的的编码规规则A、对于于二进制制“0”被编码码成为前前后得AA1和A2（A1为“0”电平，AA2为“1”电平）两两种幅值值的电平平，每种种幅值占占单位时时间间隔隔的一半半（T/2），即即在CMMI码中中为“01”码。B、对于于二进制制
15、“1”用幅值值电平AA1和A2来编码码。A11或A2都占满满了一个个单位时时间间隔隔（T），即即在CMMI码流流中为“00”或“11”码；对对于相继继的二进进制“1”，这两两个电平平相互交交替。这这也就是是前一个个二进制制“1”编为AA1，（即即“00”）则后后一个二二进制“1”就编AA2，反之之，前一一个二进进制“1”编为AA2，（即即“11”）则后后一个二二进制“1”就编AA1，即在在CMII码流中中以“00”和“11”信号相相互交替替。3、CMMI码编编码电路路的方式式CMI编编码电路路比较简简单，CCMI码码的编码码规则是是将二值值码NRRZ序列列中的“1”和“0”状态进进行分离离，然
16、后后按各自自的编码码规则进进行编码码，最后后由这两两种状态态的编码码合成输输出就成成为CMMI码。4、CMMI译码码电路CMI译译码不采采用CMMI编码码逆变换换，而是是采用延延时CMMI码TT/2（即即半比特特时间）然然后相加加，时钟钟读出的的方法。电平码CMIDMI DDMI模式1模式2模式1模式2001010110（连连“0”模式不不变）100110011表4-11 二电电平码变变为CMMI和DDMI码码的规则则实验中线线路编码码将数字字基带信信号NRRZ码变变换为适适合数字字光纤通通信系统统传输的的线路码码型CMMI码，CCMI码码经光纤纤传输后后，再经经线路译译码变换换为基带带信号N
17、NRZ码码。实验验方框图图如图227-11所示。观观察各点点波形以以理解CCMI编编译码规规则。图4-22 CMMI编译译码实验验框图以下是原原理图分分析：图4-33 CCMI编编码电路路根据CMMI的编编码规则则，“1”交替编编为“00”“111”；“0”编为“01”。将所所有的“0”求反，再再与BSS相乘，则则将所有有的“0”编为了了“01”。然后后，根据据JK触触发器的的特点，其其碰到“1”则翻转转；碰到到“0”则保持持的特点点，将所所有的“1”交替编编为“00”和“11”。最后后，合成成输出。图4-44 CCMI译译码电路路对于译码码电路，首首先要进进行位同同步提取取。这一一步，在在C
18、PLLD模块块内实现现。得到到与输入入的CMMI码同同步的BBS之后后，进行行如上图图所示的的电路变变换。将将CMII码的前前半位与与后半位位取同或或，相同同则译为为“1”，不同同则译为为“0”。六、实验验步骤1熟悉悉数字信信源模块块及帧同同步/终终端模块块和CMMI码编编译码原原理。2调整整直流电电源输出出分别为为，。3用导导线连接接各模块块并用示示波器观观察各模模块上的的各种波波形。（1）电电支路连连线 连连接电终终端模块块（信源源模块）和和光调制制解调模模块的TT14（110244K时钟钟）-T1(CLKKIN);T220(单单极性非非归零码码)-T2(DATTAINN)。 连连接电终终
19、端模块块（帧同同步/终终端模块块）和光光调制解解调模块块的T11(时钟钟输入)-TT6（CCLKOOUT）;T2(码元输输入-T7(DATTAOUUT)。 连连接电终终端模块块（帧同同步/终终端模块块）的TT3(时时钟输出出)T6（时时钟输入入）; T4(码元输输出)-T99（码元元输入）; T55(帧同同步输出出)-T7（帧帧同步输输入）;（2）光光支路连连线 旋开光光发发射射端和接接收端的的光纤输输出输入入端口（113100nm T）防防尘帽，用用FC-FC光光纤跳线线将半导导体激光光器与光光接收端端（13310nnm RR）连接起起来。（连连接光纤纤跳线时时请注意意看老师师正确操操作，小
20、小心连接接）。（3）观观察并记记录以下下各测试试点波形形 将数数字信源源模块的的码元值值拨为“0111100010”“1111100000”“1011010010”“1100011100”，记录录信源模模块T220(单单极性非非归零码码)，光光调制解解调模块块T4(CMII-coode)和T55（CMMI-CCLK）波波形,以以及解调调输出TT7(DDATAAOUTT)点波波形。4测试试光发射射功率。5测试试接收灵灵敏度。七、设计计报告1、 报告测试试数据及及相关信信号波形形。2、 计算系统统接收灵灵敏度。3、思考考光纤通通信系统统的传输输距离主主要受那那些因素素影响。实验二 SSDH点点对点
21、组组网2MM配置实实验一、 实验目的的通过本实实验了解解2M业业务在点点对点组组网方式式时候的的配置。二、 实验器材材1、 OPTIIX 225000+ SSDH传传输设备备2套，组成成一点对对点SDDH 22.5GG传输设设备。2、 实验用维维护终端端40台台。三、 实验内容容说明采用点对对点组网网方式时时，以上上两种组组网均需需要两套套SDHH设备。以上实验验均以上上下2MM业务为为主。OPTIIX 225000+点对对点实际际组网连连接图如如下：ODF光光纤配线线架连接接图示意意图如下下：四、 实验步骤骤注意：11、实验验前为避避免引起起不必要要的冲突突，参与与实验的的学生均均在实验验指
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