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1、理解光纤通信系统的概念理解光纤通信系统的概念掌握光纤通信系统的构成和各部掌握光纤通信系统的构成和各部分的作用分的作用掌握数字光纤通信系统的体制、掌握数字光纤通信系统的体制、性能以及设计性能以及设计本章重点要求本章重点要求本章重点要求本章重点要求 （Accent)Accent)Accent)Accent)第1页/共34页5.0 光纤通信系统概述5.1 两种传输体制5.2系统的性能指标5.3系统的设计第五章第五章第五章第五章 目目目目 录录录录第2页/共34页5.0 5.0 光纤通信系统概述分类光纤通信系统根据传送的信号可以分为模拟光纤通信系统和数字光纤通信系统。任务与区别系统设计的任务是：遵循建
2、议规范，采用先进、成熟技术，综合考虑系统经济成本，合理地选用器件和设备，明确系统的全部技术参数，完成实用系统的合成。它与工程设计主要区别在于：首先系统设计与工程设计的区别表现在复杂程度上。其次系统设计与工程设计的区别表现在它们的任务不同。第3页/共34页数字系统特点(1)抗干扰能力强，传输质量好。(2)可以再生，传输距离远。(3)数字系统采用大量的数字电路，容易集成，采用超大规模集成电路芯片使数字设备体积小，功耗低。光纤通信系统的构成 第4页/共34页数字光纤通信系统数字光纤通信系统1.数字电视光纤传输系统组成框图数字电视光纤传输系统组成框图第5页/共34页数字光发射机组成框图如图所示，主要包
3、括整形或码型变换电路，调制电路以及光源等。在一般情况下，发射机的输入脉冲信号码型都适合于光纤通信系统所要求的线路码型。2.数字光发射机组成框图数字光发射机组成框图 第6页/共34页3.线路码型线路码型适合于数字光纤通信系统的线路码型适合于数字光纤通信系统的线路码型主要有两种，即单极性不归零码（主要有两种，即单极性不归零码（NRZ)，单极性归零码（，单极性归零码（RZ)。采用采用NRZ码型还是采用码型还是采用RZ码型码型,与数字光与数字光纤通信系统总体性能有关。纤通信系统总体性能有关。目前在中等码率的数字光纤通信系统中，目前在中等码率的数字光纤通信系统中，多采用多采用RZ码型，而在高速率的数字光
4、纤通信码型，而在高速率的数字光纤通信系统中，采用系统中，采用NRZ码型。码型。第7页/共34页数字光接收机组成框图如图5-7所示，光纤传来的微弱光脉冲信号经光检测器转换为电脉冲，经前置放大、主放大后送入均衡器，均衡器的作用是经过均衡后输出的信号波形有利于判决，以得到最小的误码率。4.数字光接收机组成框图数字光接收机组成框图 第8页/共34页5.1 5.1 两种传输体制光纤大容量数字传输目前都采用同步时分复用(TDM)技术，复用又分为若干等级，因而先后有两种传输体制：准同步数字系列(PDH)和同步数字系列(SDH)。PDH早在1976年就实现了标准化，目前还大量使用。随着光纤通信技术和网络的发展
5、，PDH遇到了许多困难。第9页/共34页大家要对大家要对SDHSDH有个整体印象！有个整体印象！第10页/共34页1.1 SDH产生的技术背景 SDH是什么同步数字传输体制。类似于PDH，均为数字信号传输体制。产生的社会背景：1）信息社会要求：通信网传输、交换、处理大量信息，向数字化、综 合化、智能化、个人化发展。2）作为通信网的承载体传输网要求：宽带化信息高速公路 规范化世界性统一的标准接口第11页/共34页1.2 PDH的固有缺陷：作为传统的数字传输体制，PDH具有以 下固有的缺陷：1、接口方面 电接口只有地区性的电接口规范，无 世界标准。PDH有3种速率等级：欧洲和中国（2Mb/s）、日
6、本、北美（1.5Mb/s）。光接口无光接口规范，各厂家独自开 发。设备间互连困难第12页/共34页 2、复用方式：复用/解复用的方式，决定高速信号上/下低速 信号的方便性。PDH采用异步复用方式：低速信号在高速信号中的位置无规律性，即无 预知性，即不能从高速信号中直接分离低速信号。东西放在东西放在哪儿了？哪儿了？第13页/共34页从高速信号插/分低速信号要一级一级进行，层层的复用/解复用增加了信号的损伤，不利于大容量传输。第14页/共34页3、运行维护功能（OAM）：OAM决定设备维护成本，与信号帧中开销（冗余）字节的数量有关；PDH信号帧中用于OAM的开销少，OAM功能弱，系统安全性差4、无
7、统一的网管接口，无法形成统一的TMN因此，PDH体制不适应大容量传输网的组建，SDH体制应运而升。第15页/共34页准同步数字系列PDH准同步数字系列有两种基础速率：一种是以1.544 Mb/s为第一级(一次群，或称基群)基础速率，采用的国家有北美各国和日本；另一种是以2.048 Mb/s为第一级(一次群)基础速率，采用的国家有西欧各国和中国。PDH缺点3点与PDH相比 SDH具有的特点5点第16页/共34页同步数字系列SDH1.SDH传输网 2.SDH帧结构3.复用原理4.数字交叉连接设备5.SDH的应用第17页/共34页5.2 5.2 系统性能指标为保证通信网正常有效的工作，必须建立一个数
8、字传输参考模型，确定光纤通信系统在参考模型中的位置和作用，提出对系统性能指标的要求，从而正确地设计光纤通信系统。数字光纤通信系统的性能主要包括误码性能、抖动性能和系统的可靠性1.参考模型(1)假设参考通道(2)假设参考数字段2.误码特性(1)误码概念:内部机理产生的误码 脉冲干扰产生的误码(2)误码性能事件(3)误码性能指标：端到端指标第18页/共34页第19页/共34页第20页/共34页3.抖动和漂移特性抖动是数字信号传输过程中产生的一种瞬时不稳定现象。抖动的定义是：数字信号在各有效瞬时对标准时间位置的偏差。偏差时间范围称为抖动幅度(JPP)，偏差时间间隔对时间的变化率称为抖动频率(F)这种
9、偏差包括输入脉冲信号在某一平均位置左右变化，和提取时钟信号在中心位置左右变化第21页/共34页现象抖动现象相当于对数字信号进行相位调制，表现为在稳定的脉冲图样中，前沿和后沿出现某些低频干扰，其频率一般为02 kHz。抖动单位为UI，表示单位时隙。当脉冲信号为二电平NRZ时，1UI等于1bit信息所占时间，数值上等于传输速率fb的倒数。原因以及危害主要与定时提取电路的质量、输入信号的状态和输入码流中的连“0”码数目有关。抖动严重时，使得信号失真、误码率增大。完全消除抖动是困难的，因此在实际工程中，需要提出容许最大抖动的指标。第22页/共34页4.抖动和漂移特性表现与指标(1)表现:定时抖动对网络
10、的性能损伤表现在下面几个方面：对数字编码的模拟信号，在解码后数字流的随机相位抖动使恢复后的样值具有不规则的相位，从而造成输出模拟信号的失真，形成所谓抖动噪声；在再生器中，定时的不规则性使有效判决偏离接收眼图的中心，从而降低了再生器的信噪比余度，直至发生误码；在SDH网中，像同步复用器等配有缓存器的网络单元，过大的输入抖动会造成缓存器的溢出或取空，从而产生滑动损伤。第23页/共34页 (2)(2)抖动和漂移指标抖动和漂移指标PDH信号在SDH/PDH边界处应满足原有PDH网的抖动性能要求。PDH网络接口允许的最大输出抖动 SDH设备的PDH支路输入口抖动和漂移容限 SDH网络输出接口允许的最大抖
11、动 SDH设备的输入口的抖动和漂移容限 SDH设备的输出口的抖动和漂移容限第24页/共34页5.可靠性所谓可用率是指可用时间占系统全部运营时间的百分比。因为是统计量，因此统计时间越长，所得结果越精确。系统的可靠性一般采用故障统计分析法1.可靠性表示方法(1)可靠性R和故障率。(2)故障率和平均故障间隔时间MTBF。(3)可用率A和失效率PF。第25页/共34页2.可靠性指标3.系统设计的主要任务对数字光纤通信系统而言，系统设计的主要任务是，根据用户对传输距离和传输容量(话路数或比特率)及其分布的要求，按照国家相关的技术标准和当前设备的技术水平，经过综合考虑和反复计算，选择最佳路由和局站设置、传
12、输体制和传输速率以及光纤光缆和光端机的基本参数和性能指标,以使系统的实施达到最佳的性能价格比。第26页/共34页5.3 5.3 系统设计随着光纤放大器的大量使用，数字光纤通信系统一般分为无光纤放大器系统和有光纤放大器系统。1.设计方法在技术上，系统设计的主要问题是确定中继距离工程上常用的设计方法主要有三种：最坏值设计法、统计设计法和联合设计法。2.光接口(1)单信道系统第27页/共34页(2)多信道系统多信道光接口的位置如图所示。图:多信道系统各参考点位置第28页/共34页3.系统设计(1)损耗限制2.5Gbit/s及其以下速率的无光放系统的中继距离和有光放系统的光放段距离主要受光纤损耗限制。
13、此时要求主信道的发送和接收之间(单信道系统的S和R点之间)总损耗不能超过系统的允许损耗范围，即：L（sm）2AcMeAdPoPr(2)色散限制(3)光信噪比第29页/共34页(1)中继距离受损耗的限制第30页/共34页单模光纤系统L=实际的单模光纤通信系统实际的单模光纤通信系统实际的单模光纤通信系统实际的单模光纤通信系统多模光纤系统多模光纤系统多模光纤系统多模光纤系统L=（1.211.78）1/fb1/(2)中继距离受色散中继距离受色散(带宽带宽)的限制的限制第31页/共34页(2)中继距离和传输速率中继距离和传输速率第32页/共34页 哈尔滨理工大学应用科学学院哈尔滨理工大学应用科学学院哈尔滨理工大学应用科学学院哈尔滨理工大学应用科学学院HUSTHUSTHUSTHUST谢谢谢谢 谢谢谢谢 ！第33页/共34页感谢您的观看！第34页/共34页