光通信之光端机的工作原理课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,光通信之光端机的工作原理课件,*,第十章 光端机的工作原理,光通信之光端机的工作原理课件,主要内容,光端机的组成,以PDH光端机设备为例,光通信之光端机的工作原理课件,光端机框图,光通信之光端机的工作原理课件,光发送机与光接收机统称为光端机。光端机位于电端机和光线传输线路之间。,光纤通信系统组成,光纤通信系统主要包括光纤（光缆）和光端机。每一部分光端机又包含光发送机和光接收机两部分，通信距离长时还要加光中继器。光发送机完成E/O转换，光接收机完成O/E转换，光纤实现光信号的传输，光中继器延长通信距离。,光通信之光端机的工作原理课件,10.1 光发送机,作用：,是把从电端机送来的电信号转变成光信号，并送入光纤线路进行传输。对光发送机的,要求,：,（1）有合适的输出光功率；,（2）有较好的消光比；,（3）调制特性要好,除此之外，还要求电路尽量简单、成本低、稳定性好、光源寿命长等。,光通信之光端机的工作原理课件,光发送机的基本组成,光通信之光端机的工作原理课件,（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码变换成为NRZ码。,（3）复用：用一个大传输信道同时传送多个低速信号的过程。,（4）扰码：使信号达到“0”、“1”等概率出现，利用时钟提取。,（5）时钟提取：提取PCM中的时钟信号，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地平均光功率。（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。,光通信之光端机的工作原理课件,光源的调制,光源的作用,是产生作为光载波的光信号，对光源的,要求,是：,（1）发送光波的中心波长在3个低窗口附近,（2）电/光转换效率要高,（3）允许的调制速率要高或响应速度要快,（4）器件的温度稳定性好，可靠性高，寿命长,（5）器件体积小，重量轻，安装使用方便，价格便宜,光通信之光端机的工作原理课件,光源的调制,：直接调制（内调制）和间接调制（外调制）。,直接调制,：,将电信号直接注入光源，使其输出地光载波信号的强度随调制信号的变化而变化，又称内调制。,间接调制,：不直接调制光源，而是利用晶体的电光、磁光和声光特性对LD所发出的光载波进行调制，即光辐射之后再加载调制电压，使经过调制器的光载波得到调制，这种调制方式又称作外调制。,光通信之光端机的工作原理课件,调制电路及自动功率控制APC,共射极LED驱动电路,由三极管组成的共发射机驱动电路，这种驱动电路主要用于以LED作为光源的数字光发射机，适用于10Mbit/s以下的低速率系统。,射极耦合跟随器LD驱动电路,适用于LD系统使用。这种电路为恒流源，电流噪声小，缺点是动态范围小，功耗较大。,反馈稳定LD驱动电路,利用反馈电流使输出光功率稳定的LD驱动电路，,光通信之光端机的工作原理课件,APC电路原理图,光通信之光端机的工作原理课件,温度特性及自动温度控制,温度对激光器输出光功率的影响主要通过,阈值电流Ith,和量子效率产生。,温度对输出光脉冲的另一个影响是结区热效应。即使环境温度不变，由于,调制电流的作用,，引起激光器结区温度的变化，因而使输出光脉冲的形状发生变化。,光通信之光端机的工作原理课件,ATC,光源的自动温度控制ATC原理框图,光通信之光端机的工作原理课件,ATC电路原理图,光通信之光端机的工作原理课件,注：,温度控制只能控制温度变化引起的输出光功率的变化，不能控制由于器件老化而产生的输出功率的变化。,对于,短波长激光器,，一般只需要自动功率控制电路即可。,对于,长波长激光器,，由于其阈值电流随温度的漂移较大，因此，一般还需要加自动温度控制电路，以使输出光功率达到稳定。,光通信之光端机的工作原理课件,10.2 光接收机,作用,：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，再生后与发送端相同的电信号，输入到电接收端，并且用AGC保证稳定的输出。,光通信之光端机的工作原理课件,光接收机的基本组成,光通信之光端机的工作原理课件,1、光电检测器,作用,：,把光信号变换为电信号的关键器件，对其,要求,：,（1）在系统的工作波长上要有足够高的响应度。,（2）波长响应度要和光纤的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）产生的附加噪声要尽可能低，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。,光电检测器决定着光接收机的,灵敏度,。,光通信之光端机的工作原理课件,2、放大器,前置放大器和主放大器,前置放大器，,与光电检测器共同组成光接收机的前端。对其要求是较低的噪声、较宽的带宽和较高的增益。,主放大器，,一般为多级放大器，功能只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,。,光通信之光端机的工作原理课件,3、均衡器,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、再生电路,任务是把放大器输出地升余弦波恢复成数字信号。由判决器和时钟恢复电路组成。,5、AGC,利用反馈环路来控制主放大器的增益。作用是增加了光接收机的动态范围，使光接收机的输出保持恒定。,光通信之光端机的工作原理课件,光接收机的噪声,光通信之光端机的工作原理课件,光接收机的主要指标,保证系统误码率指标的条件下：,BER=误码码元数/传输总码元数,（1）光接收机的灵敏度,（2）光接收机的动态范围,（3）AGC，增加了光接收机的动态范围,光通信之光端机的工作原理课件,10.3 PDH光端机设备举例,光通信之光端机的工作原理课件,码型,常用的插入码是mB1H码，有1B1H码、4B1H码和8B1H码。以4B1H码为例：,优点：是码速提高不大，误码增值小；可以实现在线误码检测、区间通信和辅助信息传输。,缺点：码流的频谱特性不如mBnB码。但在扰码后再进行4B1H变换，可以满足通信系统的要求。,光通信之光端机的工作原理课件,两种体制,为了在同一信道中增加通信容量（即在同一信道中容纳更多的用户数量和信号类型），必须采用多路复接的方法，提高传输速率。,目前，大容量的数字光纤通信系统均采用同步时分复用（TDM）技术，并存在着两种传输体制：准同步数字通信系统（PDH）和同步数字通信系统（SDH）。,光通信之光端机的工作原理课件,概念,PDH,：在进行复接时，如传输设备的各支路码位不同步，在复接前必须调整支路码率，使之严格相等，这样的复接系列就称为PDH。,SDH,：在进行复接时，如传输设备的各支路码位同步的，只要将各支路码元直接在时间压缩、移向后进行复接就行了，这样的复接系列称为SDH。,光通信之光端机的工作原理课件,光纤通信系统的构成,电收发端机：,输入输出接口：,光端机：,光缆和光中继器：,光通信之光端机的工作原理课件,PDH准同步数字系列,标称速率相同、实际允许有一定偏差的数字系列，称为准同步数字系列，记为PDH。,一次群偏差5010,-6,二次群偏差3010,-6,三次群偏差2010,-6,四次群偏差1510,-6,PDH系列分为两种制式，一种是以1544kb/s为第一级比特率而构成的，另一种是以,2048kb/s为第一级,比特率而构成的。,我国使用后一种制式，其,基群、二次群、三次群、四次群,的速率依次为2048kb/s、 8448kb/s、 34368kb/s、 139246kb/s，话路容量依次为30、120、480、1920路。,光通信之光端机的工作原理课件,基群（一次群）：,30个中继话路。速率2M/b/s，即,2048kb/s,二次群：,120,个中继话路，速率8M/b/s 即,8448kb/s,三次群：,480个中继话路，速率34M/b/s即34368kb/s,四次群：,1920个中继话路，速率即140M/b/s，139246kb/s,光通信之光端机的工作原理课件,PDH长途光缆通信系统的构成,上图是一个完整的四次群光纤通信系统。,由PCM基群复用设备、高次群数字复接设备、光端机、光中继器和光缆等部分组成。,接口0,64kb/s,接口1,2048kb/s,接口2,8448kb/s,接口3,34368kb/s,接口4,139264kb/s,光通信之光端机的工作原理课件,1 基群复用设备，作用是在发射端对语音信号进行,取样、量化、编码,，然后,复接,。,2 高次群复用设备：包括二次群复用设备、三次群复用设备、四次群复用设备等，作用是将低次群信号,复接,成高次群信号和将高次群信号,分接,成低次群信号。,跳群复用设备：将相隔一个群次的群信号直接复接和分接的复用设备，跳过了中间的一个群次。,光通信之光端机的工作原理课件,OPTIMUX-H设备中包含哪些机盘？各机盘的作用是什么？,OPTIMUX-H设备使用的什么线路码型？使用这种码型有什么优点？,OPTIMUX-H设备使用的最高线路速率是什么？使用这种速率有什么优点？,光通信之光端机的工作原理课件,