光发射机与光接收机.ppt

1光纤通信原理与设备2光纤通信原理与设备光端机的性能指标；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；3光纤通信原理与设备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4光纤通信原理与设备4.2 线路编码4.5光-电-光中继器的原理4.1 光发射机原理4.3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4.6PDH 传输体制及长途光缆系统的构成5光纤通信原理与设备光纤通信系统、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6光纤通信原理与设备4.1 光发射机原理一、光发射机框图扰码线路 编码调制 电路光 源背向 光监 测码型 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)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17光纤通信原理与设备 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（1）均衡放大：补偿由电缆传输所产生的衰减和畸变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8光纤通信原理与设备4.2 线路编码4.5光-电-光中继器的原理4.1 光发射机原理4.3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4.6PDH 传输体制及长途光缆系统的构成9光纤通信原理与设备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 群二 次 群三 次 群四 次 群接口码速率 (Mbit/s)2.0488.44834.368139.264 接口码型HDB3HDB3HDB3CMI4.2 4.2 光线路编码光线路编码10光纤通信原理与设备码 型码型变换规则传输 速率误码监测适用系统1B2B码CMI“1”：11,00交替 “0”：012fi按编码规则检查PDH双相码“1”：10 “0”：012fi同上DMI“1”：11,00交替 “0”：01（前二个码为 01，11时） 10（前二个码为 10，00时）2fi同上分组码 mBnB在nB码中选择 不均等值小的码作公共码；正负模式交替nfi /m（1）查禁用码字 （2）利用DRS插入码mB1P（1）P码满 足奇校验规则 （2）P码满 足偶校验规则(m+1) fi /m奇偶校验mB1C(m+1)fi /m模2和=0mB1H加扰NRZ给输 入NRZ序列加扰fi无SDH表2常用的线路编码4.2 4.2 光线路编码光线路编码11光纤通信原理与设备一、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n＞m，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 光线路编码光线路编码12光纤通信原理与设备二、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100110001101…mBlC码1001110100101010…4.2 4.2 光线路编码光线路编码13光纤通信原理与设备（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、公务、数据、监测等信息的传输4.2 4.2 光线路编码光线路编码14光纤通信原理与设备4.2 4.2 光线路编码光线路编码15光纤通信原理与设备4.2 4.2 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16×10=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）：16×8=128 bit C码（末位反码）：16×1=16 bit 码速为输入码速的5/4倍。

16光纤通信原理与设备mB码100000001110…mBlP码1000000100101101…（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① 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：② 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100000001110…mBlP码1001000000111100…4.2 4.2 光线路编码光线路编码17光纤通信原理与设备三、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”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 光线路编码光线路编码18光纤通信原理与设备（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 光线路编码光线路编码19光纤通信原理与设备四、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 光线路编码光线路编码20光纤通信原理与设备4.2 线路编码4.5光-电-光中继器的原理4.1 光发射机原理4.3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4.6PDH 传输体制及长途光缆系统的构成21光纤通信原理与设备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22光纤通信原理与设备4.3 4.3 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、消光比（EXT）23光纤通信原理与设备4.2 线路编码4.5光-电-光中继器的原理4.1 光发射机原理4.3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4.6PDH 传输体制及长途光缆系统的构成24光纤通信原理与设备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数字接收机的组成及技术指标一、作用25光纤通信原理与设备强度调制—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）二、框图4.4数字接收机的组成及技术指标26光纤通信原理与设备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：① 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② 波长响应要和光纤的3个低损耗窗口兼容③ 有足够高的响应速度和足够的工作带宽④ 产生的附加噪声尽可能低，能够接收极微弱的光信号⑤ 光电转换线性好，保真度高⑥ 工作性能稳定，可靠性高，寿命长⑦ 功耗和体积小，使用简便三、各部件功能4.4数字接收机的组成及技术指标27光纤通信原理与设备2．放大器光接收机的放大器包括前置放大器和主放大器两部分对前置放大器要求是较低的噪声、较宽的带宽和较高的增益前置放大器的的类型目前有3种：低阻抗前置放大器、高阻抗前置放大器和跨阻抗前置放大器（或跨导前置放大器）主放大器一般是多级放大器，它的功能主要是提供足够高的增益，把来自前置放大器的输出信号放大到判决电路所需的信号电平并通过它实现自动增益控制（AGC），以使输入光信号在一定范围内变化时，输出电信号应保持恒定输出主放大器和AGC决定着光接收机的动态范围。

4.4数字接收机的组成及技术指标28光纤通信原理与设备3．均衡器均衡器的作用是对已畸变(失真)和有码间干扰的电信号进行均衡补偿，减小误码率4.4数字接收机的组成及技术指标4. 时钟提取电路：用来恢复采样所需的时钟钳位：钳位是以一定的电压或电流幅度。